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1、第4章 电线、电缆及电器设备的选择,第4章 电线、电缆及电器设备的选择,电线、电缆及母线的选择,4.1,电器设备选择的原则,4.2,高压电器设备及其选择,4.3,低压电器设备及其选择,4.4,4.1电线、电缆及母线的选择,绝缘电线,线芯材料：铝芯、铜芯 绝缘导线的绝缘外皮材料： 塑料绝缘：绝缘性能良好，价格低，适用于室内 橡胶绝缘：高温时不宜软化，低温时不宜变硬变脆，适用于室外。,电力电缆,4.1.1常用电线和电缆型号的选择,1.铜芯电缆或电线选用 电缆、电线可选用铜芯或铝芯,民用建筑宜采用铜芯电缆或电线。下列场所应选择铜芯电缆或导线: 1)供电可靠性要求较高的干线回路,一、二级负荷或三级负荷
2、中重要负荷的配线。 2)居住建筑、幼儿园、福利院、医院等用电设备的配电线路。 3)有爆炸、火灾危险、潮湿、腐蚀、按八度及以上抗震设防的场所及连接移动设备的配电线路。 4)重要公共建筑及人员聚集场所。 5)监测及控制回路。 6)应急(含消防)系统的线路。 7) 室外配电的电缆线路。,4.1.1常用电线和电缆型号的选择,2.电力电缆芯数及导线根数的选择 (1)三相电路中电力电缆芯数及导线根数的选择 1)1kV及以下的TN-C系统应采用4芯电缆或4根导线。 2)1kV及以下TN-S系统应选用5芯电缆或5根导线。 (2)单相电路中电力电缆芯数及导线根数的选择 1)1kV及以下TN-C系统的单相回路应选
3、用2芯电缆或2根导线。 2)1kV及以下TN-S系统的单相回路应选用3芯电缆或3根导线。,4.1.1常用电线和电缆型号的选择,3.绝缘水平 室内低压配线(包括软线)的绝缘水平应不低于0.45kV/0.75kV;电缆配线不低于0.6kV/1.0kV。 4.尽量选用塑料绝缘电线 因为塑料绝缘线的绝缘性能好、成本低,当在建筑物表面直接敷设时,应选用聚氯乙烯绝缘和护套电线。 5.注意选用新材料、新品种的电线和电缆 不选用淘汰产品及限制使用的产品。 6.电线和电缆具体型号选用 应根据使用环境和敷设方式而定,具体见表4-1。,BV(BLV):铜(铝)芯聚氯乙烯绝缘线,BX:铜芯橡胶绝缘线,VV(VLV):
4、铜(铝)芯塑料绝缘塑料护套电缆,YJV:铜芯交联聚乙烯绝缘聚乙烯护套电缆,VV22:铜芯聚乙烯绝缘聚乙烯护套铠装电缆,BTTZ(重载):矿物绝缘电缆,4.1.2 常用电线和电缆截面积的选择方法,1.电线和电缆的截面积选择应满足的主要要求 1) 不因长期通过负荷电流使导线过热,以避免损坏绝缘或短路失火等事故。 2) 有足够的机械强度,避免因刮风、结冰或施工等原因被拉断。 3) 线路上电压损失不能过大,对于电力线路,电压损失一般不能超过额定电压的10%,对于照明线路,一般不能超过5%。,4.1.2 常用电线和电缆截面积的选择方法,2.选择导线截面积的方法 1) 对于距离L200m的低压电力线路,一
5、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。 2) 对于距离L200m较长的供电线路,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验算。 3) 对于高压线路,一般先按经济电流密度选择法来选择导线截面积,然后用发热条件和电压损失条件进行校验。所谓经济电流密度选择法,是指从经济角度出发,综合考虑输电线路的电能损耗和投资效益等指标,来确定导线单位面积内流过的电流值,其数据可查有关手册。,3.选择导线截面积的具体方法,(1)按发热条件选择导线截面积 (2)按允许电压损失选择导线截面积 (3)按机械强度选择导线截面积,(1)按发热条
6、件选择导线截面积,不同材料和绝缘导线的允许载流量(见附录B)。 在这个允许载流量范围内运行,导线的升温不会超过允许值。 按发热条件选择导线截面积就是要求计算电流不超过导线正常运行时的允许载流量,式中 IZ导线或电缆的长期允许载流量(A); IC根据计算负荷求出的总计算电流(A)。,(1)按发热条件选择导线截面积,由于允许载流量IZ与环境温度有关,所以选择导线截面积时,要注意导线安装地点的环境温度,导体敷设的环境温度与载流量校正系数应符合下列规定: 1)当沿敷设路径各部分的散热条件不相同时,电缆载流量应按最不利的部分选取。 2)导体敷设处的环境温度 3)由于导体敷设环境条件不同,电线、电缆的载流
7、量会有很大的不同,因此应根据敷设环境对其载流量进行校正:,(1)按发热条件选择导线截面积,由于允许载流量IZ与环境温度有关,所以选择导线截面积时,要注意导线安装地点的环境温度,导体敷设的环境温度与载流量校正系数应符合下列规定: 1)当沿敷设路径各部分的散热条件不相同时,电缆载流量应按最不利的部分选取。 2)导体敷设处的环境温度,应满足下列规定: 对于直接敷设在土壤中的电缆,应采用埋深处历年最热月的平均地温。 敷设在室外空气中或电缆沟中时,应采用敷设地区最热月的日最高温度平均值。 敷设在室内空气中时,应采用敷设地点最热月的日最高温度平均值,有机械通风的应按通风设计温度。 敷设在室内电缆沟中时,应
8、采用敷设地点最热月的日最高温度平均值加5。 3)由于导体敷设环境条件不同,电线、电缆的载流量会有很大的不同,因此应根据敷设环境对其载流量进行校正:,表4-2 环境空气温度不等于30时的校正系数,表4-3 地下温度不等于20的电缆载流量的校正系数,表4-4 土壤热阻系数不同于2.5Km/W时电缆的载流量校正系数,表4-5 多回路或多根多芯电缆成束敷设的载流量校正系数,表4-6 多回路直埋电缆的载流量校正系数,表4-7 中性线、保护线及中性保护线截面积选择,(2)按允许电压损失选择导线截面积,1)电压损失表示方法和允许值。 由于线路存在阻抗,所以在负荷电流通过线路时要产生电压损失,电压损失用线路的
9、始端电压U1和末端电压U2的代数差占额定电压的百分数来表示,有些手册中把它称为电压变化率,符号为U%。,式中 U1线路的始端电压(V); U2线路的末端电压(V); Ur线路的额定电压(V)。,(2)按允许电压损失选择导线截面积,为了保证用电设备的正常工作,有关规程规定了用电设备端子处电压偏移的允许范围为: 电动机:5%; 照明灯 在一般工作场所为5%;在视觉要求较高的屋内场所为-2.5%5%;在远离变电所面积较小的一般工作场所,难以满足上述要求时,允许为-10%。其他用电设备无特殊规定时为5%。,(2)按允许电压损失选择导线截面积,2)导线截面积的计算。 对于纯电阻性负载(如照明、电热设备等
10、)的电压损失,可用下式来计算:,电压损失的计算公式为,表4-8 计算线路电压损失的计算常数C值,(2)按允许电压损失选择导线截面积,2)导线截面积的计算。 对于感性负载(如电动机等)选择截面积的计算公式为,表4-9 感性负载线路电压损失的校正系数B值,【例4-1】,有一条从变电所引出的长100m的供电干线,供电方式为树干式,干线上接有额定电压为380V的三相异步电动机共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,干线采用绝缘明敷,设各台电动机的负荷需要系数KX=0.35,平均功率因数cos=0.7。试选择该干线的截面积。,【例4-1】,【例4-2】,某
11、工程照明干线的负荷共计10kW,导线长300m,用380V/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30,明敷,负荷需要系数Kn=1,功率因数cos=1,试选择干线BLX的截面积。,(3)按机械强度选择导线截面积,配电导线在正常运行时,由于受其自身重力和风、雨、雪、冰等外部作用力的影响,以及在安装过程中也要受到拉伸的作用力,为保证在安装和运行过程中,导线不致折断而中断正常供电和发生其他事故 在各种不同的敷设条件下,导线按机械强度要求的最小截面积,见表4-10,表4-10 按机械强度要求的导线最小允许截面积,4.1.3 母线的选择,母线分裸母线和母线槽两种。 母
12、线槽按绝缘方式可分为密集绝缘型和空气绝缘型两种。 空气绝缘型质量轻,结构简单,价格便宜; 密集绝缘型散热条件较好,可制成大电流等级。,裸母线,母线槽,4.1.3 母线的选择,选型时,630A及以下可选用空气绝缘型,630A以上应优先考虑用密集绝缘型。 母线槽可为交流三相三线、三相四线、三相五线制 频率为5060Hz 额定工作电压有400V(500V)、660V、6kV及10kV四种,额定电流有25A、40A、63A、100A、160A、200A、250A、400A、630A、800A、1000A、1250A、1600A、2000A、2500A、3150A、4000A、5000A,共18种。,4
13、.2 电器设备选择的原则,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型式,1.按正常工作条件选择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应大于或等于该回路的最大持续工作电流Imax,即,Ir Imax,1.按正常工作条件选择额定电压和额定电流,我国目前生产的电器设备,设计时取周围空气温度40作为计算值。若装置地点日最高气温大于40,但不超过60,则因散热条件较差,最大连续工作电流应适当降低,即设备的额定电流应乘以温度矫正系数K。,式中 I r、Ir 设备的额定电流及经温度修正后的允
14、许电流值 (A); 实际环境温度,取最热月平均最高气温(); r 电器设备的额定温度,或载流导体的最高允许温度(); K 温度修正系数。当r时,每降低1允许电流增加 0.5Ir,但总数不得超过20%;当r60时,每增高1允许电流应减少1.8%Ir。,2.按短路情况来校验电器设备的动稳定和热稳定,式中 Im、im制造厂规定的电器设备极限通过电流的峰值和有效值(kA);,、,Ish(3) 、i sh(3) 按三相短路计算所得的短路冲击电流和短路全电流有效值(kA); It制造厂规定的电器设备在时间t(s)内的热稳定电流(kA); Ia、tima短路稳态电流(kA)及假想时间(s)。,3.按装置地点
15、的三相短路容量来校验开关电器的断流能力(遮断容量),按装置地点的三相短路容量来校验开关电器的断流能力(遮断容量)即,式中 INoff、SNoff制造厂提供的在额定电压下允许的开断电流、允许的断流容量; Ik (3) 、S k (3) 电器设备安装处的短路电流、短路容量。,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型式,表4-11 选择电器设备时应校验的项目,4.3 高压电器设备及其选择,4.3.1 高压断路器,1.用途 主要用途:在正常运行时用来接通或切断负荷电流;在发生故障或严重过负荷时,借助继电保护装置用它自动、迅速地切断故障电流,以防止事故发生。 2.类型 高压断路
16、器包括导电回路、灭弧室、外壳、绝缘支体、操作和传动机构等部分。根据所采用的灭弧介质和灭弧方式,大体可分下列几种: (1)油断路器 (2)空气断路器 (3)六氟化硫断路器 (4)真空断路器,(1)油断路器,油断路器用绝缘油作为灭弧介质。 按断路器油量和油的作用又分多油断路器和少油断路器 多油断路器出现较早,体积大,维护麻烦,不太受用户欢迎。 少油断路器其油量少,体积小,价格便宜,维护方便,所以目前应用广泛。,(2)空气断路器,采用压缩空气为灭弧介质的叫压缩空气断路器,简称空气断路器。 类型断路器断流容量大,分闸速度快,但结构复杂,价格昂贵,维护要求高,因而一般用于国家电网110kV及以上大型电站或变电所。,(3)六氟化硫断路器,它采用具有良好灭弧和绝缘性能的气体六氟化硫(SF6)作为灭弧介质。 这种断路器动作快、断流容量大、使用寿命长、无火灾和爆炸危险、可频繁通断、体积小
