第四章电线、电缆及电器设备的选择

第四章电线、电缆及电器设备的选择集美大学建筑环境与设备工程专业主讲教师：杨绍辉Email：[e-mail]本章主要内容4.1电线、电缆及母线的选择4.2电气设备选择的原则4.3高压开关设备及其选择4.4低压电器设备及其选择4.1电线、电缆及母线的选择若某电力线路有标注“BV—5×25—PR—FC”，表示的含义为：表明该电力线路导线型号为塑料绝缘铜芯电线，导线的根数为5根，每根导线的截面积为25mm2,该线路延塑料线槽敷设，沿地板暗敷。某电力线路有标注“BLV—5×25—SC—WC”，表示什么含义？表明该电力线路导线型号为塑料绝缘铝芯电线，导线的根数为5根，每根导线的截面积为25mm2,该线路延钢管线槽敷设，沿墙暗敷。PR－表示延塑料线槽敷设，SC表示延钢管线槽敷设。F－表示延地板敷设，W－表示延墙敷设，C－表示延天花板敷设E－表示明敷，C表示暗敷4.1电线、电缆及母线的选择二电线电缆须满足的前提条件为使供电系统安全、可靠、优质、经济地运行，截面的选择必需满足下列条件：（一）发热条件（二）电压损失条件（三）机械强度当供电线路小于等于200m时，一般先按发热条件的计算方法来选择导线截面积，然后用电压损失条件和机械强度条件进行校验。当供电线路距离大于200m时，一般先按允许电压损失的计算方法来选择截面积，然后用发热条件和机械强度条件进行校验。一按发热条件（1）额定载流量IN的选择IN－－导线和电缆允许长期工作电流值。NcIIXcePKPtgPQcc22cccQPS3ccNISU（2）低压系统中性线和保护线的选择1.中性线（N)截面的选择(1)一般不小于相线截面的50％,即So≥0.5Sφ。(2)对于三次谐波相当突出的三相线路，大于或等于相线截面，即：气体放电灯为主的三相四线和两相三线电路：So≥Sφ；采用晶闸管调光的三相四线和两相三线电路：So≥2Sφ。(3)对于由三相线路分出的两相及单相线路，等于相线截面，即So＝Sφ。2.保护线(PE)截面的选择(1)当Sφ≤16mm2时，SPE＝Sφ，当16mm2＜Sφ≤35mm2时，SPE＝16mm2当Sφ≥35mm2时，SPE≥0.5Sφ。(2)保护线还应满足单相接地故障保护要求。(3)保护中性线(PEN)截面的选择具有PE和N的双重功能，取其中最大值。即：SPEN=(50%~100%)Sφ及单相接地故障保护要求。例4-1某办公楼建筑施工工地，照明干线电压为380V三相五线，计算电流为108A，现采用BV一500型导线穿镀锌钢管暗敷设供电，试按发热条件选择相线及中性线截面。(环境温度按300C计)。解因所用导线BV一500为500V铜芯塑料绝缘线，查得气温为300C时，导线截面为50mm2的IZ=124A；IC=108A，IZ≥IC因此相线选截面S＝50mm2。中性线（N）截面，选SN为25mm2；保护线（PE）截面，按SPE为25mm2二按电压损失选择导线截面积c12%NPlUUUUcSc%PlScU对于感性负载（即功率因数小于1，c值查表4-3，B值查表4-4）c%PlSBcU三按机械强度条件不同导线，按不同用途及安装方式有最小允许截面积，只要大于其值即可。按机械强度可查表4-5无论先用那种条件选择导线截面积，必须用另外两种条件进行校验，必须每种条件都符合，若有其中一种不符合，选择截面积较大者。例1有一条从变电所引出的长100m的供电干线，线路采用铜芯塑料绝缘导线穿钢管明敷。，干线上接有电压为380V三相异步电动机24台，其中10KW电动机20台，4.5KW电动机4台，干线敷设地点的环境温度为25°Ｃ，设各台电动机的负荷需要系数Kx＝0.35，平均功率因素＝0.7。若允许电压损失为5%。试选择干线的截面积。（已知25°时35mm２铜芯塑料绝缘导线允许载流量为170A，50mm２铜芯塑料绝缘导线允许载流量为215A，70mm２铜芯塑料绝缘导线允许载流量为265A，95mm２铜芯塑料绝缘导线允许载流量为325A。电压损失系数C取77。修正系数B取为1.4）解：因为线路不长，只有100m故先按满足发热条件来选择截面积。用电设备总计算功率为视在总计算负荷总计算负荷电流为所选截面积的允许载流量因此首先选择截面积为35mm２的铜芯塑料线，其导线允许载流量为170A大于165.6A0.35(10204.54)76.3cXePKPKW76.3109cos0.7ccPSKVA109165.6330.38ccSIAUzcII再按电压损失应小于规定值的要求来校验已选截面积。负荷矩为电压损失系数C取77，修正系数B取为1.4由此可见，所选导线截面积亦能满足允许电压损失的要求。因此选择截面积为35mm２的铜芯塑料线满足要求。76.3100cMPLkWm7630%1.43.96%5%7735MUBcS例4-3某工程照明干线的负荷共计10kW，导线长300m，用380／220V三相四线制供电，设干线上的电压损失不超过5％，敷设地点的环境温度为300C，明敷，负荷需要系数Kx＝1，功率因数cosφ＝1，试选择干线BLX的截面。解:因是照明线，且线路较长，按允许电压损失条件来选择导线截面。查表4-3，采用铝线明敷，取C＝45.7，所以=13.13mm2查附录常用绝缘导线允许载流量表，选用型号为BLX的导线截面为16mm2，其载流%57.4530010U%CPLU%CSM流量为80A。用发热条件来校验所选导线截面I∑C=15.2＜80A同时，根据表4-5可知，导线亦能满足机械强度的要求。38.031/10Ur3/PUr3SCCOSC4.2电气设备选择的原则1按正常工作条件选择额定电压和额定电流2按短路情况来校验电器设备的动稳定和热稳定3按装置地点的三相短路容量来校验开关电器的断流能力4按装置地点、工作环境、使用要求及供货条件来选择电器设备的适当形式一、按正常工作条件额定电压和额定电流1)电器设备的最高电压Umax不应小于所在回路的系统最高电压Uy,即Umax≥Uy2)电器设备的额定电流Ir应大于或等于回路的最大持续工作电流Imax，即Ir≥Imax二、按短路情况来校验电气设备的动稳定和热稳定。3max3maxshshIIiittIItItIimatimat224.3高压开关设备及其选择一高压断路器（一）功能通断正常负荷电流接通和承受一定的短路电流在保护装置作用下自动跳闸，切除短路故障。（二）图例LW8-40.5型户外交流高压六氟化硫断路器ZN63A-12(VS1)户内交流高压真空断路器ZN28A-12系列户内交流高压真空断路器二高压隔离开关没有灭弧装置，不能接通和切断负荷电流。（一）功能：1.隔离高压电源2.倒闸操作3.接通和断开较小电流（二）图例RW3－10户外高压跌落式熔断器GG-1A(F)型固定式高压开关设备五高压开关柜KYN28A-12(Z)B型铠装移开式交流金属开关设备4.4低压电器设备及其选择用来接通或断开1000v以下的交流和1500v以下直流电路的电气设备。在民用建筑电气线路中，常用的低压电器:主要有刀开关、熔断器、自动开关、漏电保护开关、接触器、继电器、电能表等。（1）低压开关设备（一）刀开关作隔离电源之用。不带灭弧罩的刀开关，只能在空载下操作。分为单级和多级。(1)刀形转换开关：额定电流在100～400A采用单刀片，600～1500A采用双刀片54132(b)双极(c)三极QKQKQK(a)单极1.静插座；2.手柄；3.触刀；4.铰链支座；5.绝缘底板图4-2刀开关结构图图4-3刀开关的图形符号（二）熔断器主要用来保护电器设备和配电线路免受过载电流和短路的损害。保护作用主要靠熔体来完成。熔断器工作原理同高压熔断器一样，当线路中出现故障时，通过的电流大于规定值，熔体产生过量的热而被熔断，电路由此被分断。瓷插式熔断器螺旋式熔断器（三）低压断路器（自动空气开关、低压空气开关）可以自动切断电路故障的保护电器。具有良好的灭弧性能，并能带负荷通断电路，但不能频繁操作。DZ20系列塑料外壳式断路器NA15(DW15HH)系列万能式断路器1—触头；2—跳钩；3—锁扣；4—分励脱扣器；5—欠电压脱扣器；6—过电流脱扣器；7—双金属片；8—热元件；9—常闭按钮；10—常开按钮当手动合闸后，跳钩2和锁扣3扣住，开关的触头闭合，当电路出现短路故障时，过电流脱扣器6中线圈的电流会增加许多倍，其上部的衔铁逆时针方向转动推动锁扣向上，使其跳钩2脱钩，在弹簧弹力的作用下，开关自动打开，断开线路；当线路过负荷时，热元件8的发热量会增加，使双金属片儿向上弯曲程度加大，托起锁扣3，最终使开关跳闸；当线路电压不足时，失压脱扣器5中线圈的电流会下降，铁心的电磁力下降，不能克服衔铁上弹簧的弹力，使衔铁上跳，锁扣3上跳，与跳钩2脱离，致使开关打开。按钮9和10起分励脱扣作用，当按下按钮时，开关的动作过程与线路失压时是相同的；按下按钮10时，使分励脱扣器线圈通电，最终使开关打开。3C认证标志蓝色扳柄接线端子为镀锌钝化动静触头为光亮银镀层13片的灭弧珊，散热孔面积大Din导轨锁簧,卡簧为金属。可配电器附件4、漏电保护开关及分类：（1）动作原理分：电压型、电流型和脉冲型。（2）按脱扣的型式分：1）电磁式：不受电压波动、环境温度变化以及缺相等影响．而且良好，可靠性高。2）电子式：灵敏度高，制造技术简单，可制成大容量产品，但需要辅助电源，抗磁干扰性能不强。1.检测通过电流互感器来检测剩余电流2.判断将剩余电流与设定的脱扣值比较，并给动作机构发出相应的信号3.动作执行机构，使相应的断路器断开所有的带电导体都必须被切断(在TNS系统中，若能保证中性线与地等电位，则允许不切断中性线).漏电保护的基本原理进线端子机械组件R动作机构测试回路电子线路板或二极管电流互感器出线端子RAPE漏电保护的基本原理从图中可以看出漏电保护器工作原理，即漏电保护相当于一个零序电流互感器，零线、火线双线并绕在磁芯中。正常时，火线流进多少电流，零线就流出多少电流，磁芯中合成磁势为零，副线圈就没感应电流。当生发漏电时，火线流进电流和零线流出电流就不相同了，磁芯中合成磁势不为零，副线圈就有感应电势，当电势大到设定时，检测机构就会触发动作机构去跳开开关。XO（四）接触器触器的工作原理是利用电磁吸力来使触头动作的开关，它可以用于需要频繁通断操作的场合。接触器按电流类型不同可分为直流接触器和交流接触器。在建筑工程中常用的是交流接触器。（当线圈通电后，铁芯被磁化为电磁铁，产生吸力，当吸力大于弹簧反弹力时衔铁吸合，带动拉杆移动将所有常开触头闭合、常闭触头打开。线圈失电后，衔铁随即释放并利用弹簧的拉力将拉杆和动触头恢复至初始状态。接触器的触头分两类，一类用于通断主电路的，称主触头，有灭弧罩，可以通过较大电流。另一类用于控制回路中，可以通过小电流，称辅助触头。辅助触头主要有常开和常闭两类。目前常见的交流接触器型号有CJ12、CJ20、B、LC1-D等系列。CJ20系列交流接触器简单的接触器控制：M3~刀闸起隔离作用自保持停止按钮起动按钮特点：小电流控制大电流。QFUSB1KMKMKM（五）电能表电能表在用电管理中是不可缺少的，凡是计量用电的地方均应设电能表，目前应用较多的是感应式电能表，它是利用固定的交流磁场与由该磁场在可动部分的导体中所感应的电流之间的作用力而工作的1—电压线圈；2—电流线圈；3—永久磁铁；4—铝盘；5—蜗轮；6—蜗杆；7—转轴。当电能表接入电路时，电压线圈的两端加上电源电压，电流线圈通过负载电流，此时电压线圈和电流线圈产生的主磁通穿过铝盘，在铝盘上便有三个磁通的作用（一个电压主磁通，两个大小相等、方向相反的电流主磁通），在铝盘上共产生三个涡流，这三个涡流与三个主磁通相互作用产生转矩，驱动铝盘开始旋转，并带动计