新版建筑电工第三章 第二节配电导线与保护装置的选择.docx
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新版建筑电工第三章第二节配电导线与保护装置的选择
第二节配电导线与保护装置的选择
一、教学目标
1、掌握建筑施工现场低压配电线路的接线方式
2、掌握建筑施工现场配电导线的选择
3、掌握建筑施工现场各种保护装置的安装选用
二、过程与方法
1、通过观察建筑物工地的配电箱和家庭用电的前端控制箱,培养学生具有应用书本知识解决实际问题的能力
2、通过配电线路与保护装置选择使用的学习,培养学生具有实际操作水平的能力。
三、情感态度与价值观
1、通过对建筑工地实际配电的学习,激发学生用所学知识解决建筑施工现场实际安装的能力。
2、从配电导线的选择和保护装置的选择,增强学生的安全用电的意识。
四、教学重点及难点
1、配电线路导线的选择
2、建筑施工现场各种保护装置的选用与安装
五、教学方法
使用多媒体展示建筑施工现场的低压配电线路、实物讲解相结合
教学内容:
一、低压配电线路接线方式
建筑施工现场的电气系统应满足对用电设备供电的可靠性、供电质量和供电安全的要求,其接线方式应力求简单可靠,操作方便及安全。
建筑施工现场低压线路的接线方式一般分为:
放射式、树干式和环形式三种。
1、放射式
它是由变压器低压输出母线上引出几条干线,由干线将电能输送给各个用电设备或各配电箱。
(1)放射式线路的组成
由各条干线的控制开关和配电线路组成
(2)放射式线路的特点
配电线路相互独立,某一配电线路发生故障或检修时不致影响其他配电线路,因此它的供电可靠性较高,操作和检修方便。
但是从低压配电柜引出的干线较多,使用的开关等材料较多。
(3)适用范围
由于放射式配线方式的供电可靠性较高,所以它特别适用于施工质量要求较高、工期要求较短的建筑工程施工现场;也适用于负荷相对较集中(容量较大的用电设备),对供电有特殊要求的场所(如空调机组、消防水泵)。
(4)放射式接线及配电图
2、树干式
由变压器低压母线上引出一条或两三条干
线,沿着干线敷设方向引出若干条分支干线,由这
些分支干线将电能配送到各用电设备或各配电箱。
即由配电装置引出一条线路同时向若干用电设备配电。
(1)树干式线路的组成:
由一个或两三个控制开关、配电干线和配电分支干线等组成。
(2)树干式线路的特点:
优点:
有色金属耗量少,造价低。
缺点:
干路故障时影响范围大,供电可靠性较差。
(3)树干式配电线路的适用范围:
一般用于用电设备(负荷)布置均匀、容量不大(用电量在200kV·A以下)、又无特殊要求的场合(小型建筑施工现场)。
如:
一般照明的楼层分配电箱。
(4)树干式接线与配电图
3、环形式
它是变压器低压侧母线引出两条树干式干线,即两路主干线供电,各支路由主干线上引出,且在某些支线上由这两条干线同时供电(或互为备用形式),从而形成环形状供电网络。
他是从树干式接线方式演变而来,吸收了放射式接线的优点。
因此它的特点是:
(1)供电可靠性较高。
(2)电能损耗和电压损耗减少。
(3)保护装置及其整定配合较复杂,操作较困难。
(4)多采用“开口”方式运行。
配电方式图:
二、配电导线的选择
在低压配电线路中使用的导线主要有电线和电缆,导线的选择分类型和截面两个方面的内容,导线的选择是否合理,直接关系到有色金属的消耗量与线路的投资以及电网的安全、可靠、经济、合理的运行。
在选择电线电缆时应满足允许温升、电压损失、机械强度等要求,电线电缆的绝缘额定电压要大于线路的工作电压,并应符合线路的安装方式和敷设环境的要求。
电线电缆的截面应不小于与保护装置配合要求的最小截面。
配电线路的导线电缆的选择必须满足下列三个方面的要求:
导线的发热条件、允许的电压损失和机械强度。
1、按发热条件选择
导线本身就是一个阻抗,在负荷电流通过时,就会发热,使温度升高,当所流过的电流超过其允许电流时,就会破坏导线的绝缘性能,影响供电线路的安全性与可靠性。
因此通过导线的正常最大负荷电流发热产生的温度,不应超过其正常运行时的最高允许温度。
由这个条件来确定的导线截面称为“按发热条件”或“按允许载流量”选择导线截面。
导线的允许载流量(安全在流量)大于或等于该导线所在线路的计算电流,即:
IN≥IJS(IN、Ijs的说明)
方法:
(1)根据负荷大小计算负荷电流。
(2)通过《电力工程设计手册》查表选择导线型号。
(环境温度、允许载流量以及不同的敷设方式)
例1:
某建筑施工现场采用220/380V的低压配电系统供电,现场最高气温为30℃,其干线的计算电流为140A,架空敷设,试确定进户导线的型号及截面积。
解:
考虑到施工现场的特点,采用铝芯导线。
在室外架空敷设,可选择价格低廉的橡皮绝缘导线,导线的型号为:
BLX橡皮绝缘铝芯导线。
根据计算电流140A,查附录1,可得在30℃温度时,大于或等于140A的载流量是163A,截面积为50mm2,所以选择截面积为50mm2的橡皮绝缘铝芯进户线,截面积为25mm2的橡皮绝缘铝芯工作零线和保护零线。
2、按允许电压损失选择
规范规定:
从变压器低压侧母线到用电设备受电端的电压损耗,一般不超过用电设备额定电压的5%;对视觉要求较高的照明电路,则为2%~3%。
如果线路的电压损耗值超过了允许值,应适当加大导线的截面,减小配电线路的电压降,以满足用电设备的要求。
线路的电压损耗ΔU为:
配电线路上电压损耗的大小与导线上输送功率的大小、输送距离的远近及导线截面的大小有关。
可用下列公式进行导线截面的选择:
注意公式中各量的含义。
C为电压损耗计算常数,它是由电路相数、额定电压及导线材料的电阻率等因素决定的一个常数,如表所示;
表:
计算线路电压损耗公式中系数C值
线路额定电压(V)
线路系统及电流种类
系数C值
铜线
铝线
380/220
三相四线
77
46.3
380/220
两相三线
34
20.5
220
110
36
24
12
单相或直流
12.8
3.2
0.34
0.153
0.038
7.75
1.9
0.21
0.092
0.023
例2:
某学生宿舍楼白炽灯照明的计算负荷为50kW,由100m远处的变电所用橡皮绝缘铝线(BLX)供电,供电方式为三相五线制,要求这段线路的电压损耗不超过2.5%,试选择导线截面积。
解:
由上表可知三相四线制铝线电路中C的值为46.3,⊿U=2.5
则由公式可得:
所以,选择截面积为50mm2的橡皮绝缘铝线。
例3:
某工地进户线的计算负荷为65kW,进户线的长度为60m,导线架空敷设,如采用BLV—500(3×35+1×25)规格的导线是否满足5%的电压损耗率?
解:
由题意可知该建筑工地使用的导线为三相四线制橡皮绝缘铝线35mm2,查上表可知C为46.3则:
满足要求。
3、按机械强度选择
《配电线路设计规程》规定,在380V配电网中,线路导线一般采用铝绞线,其最小截面不得小于25mm2,当线路档距或交叉档距较长,杆、柱高差较大时,宜采用钢芯铝绞线,根据供电点线路实际情况,所选导线应满足机械强度要求。
以避免在刮风、结冰时被拉断,使供电中断,造成事故。
国家有关部门强制规定了在不同敷设条件下,导线按机械强度要求允许的最小截面,见下表所示。
表:
按机械强度选择导线截面(mm2)
导线用途
导线和电缆允许的
最小截面积
铜芯线
铝芯线
照明:
户内
户外
0.5
1.0
2.5
2.5
用于移动用电设备的软电线或软电缆
1.0
—
户内绝缘支架上固定绝缘导线的间距:
2m以下
6m以下
25m以下
1.0
2.5
4.0
2.5
4.0
10.0
裸导线:
户内
户外
2.5
6.0
4.0
16.0
绝缘导线:
穿管敷设
1.0
2.5
绝缘导线:
户外沿墙敷设
户外其它方式
2.5
4.0
4.0
10.0
导线截面按不同的选择方法,可以得出不同的计算结果,但是导线截面必须同时满足三个条件。
所以,在计算时可以分别按三个条件来选择导线截面,从中取最大值作为所选导线的截面积。
例4:
某建筑工地上的计算负荷为30kW,cosφ=0.78,距变电所240m,采用铝线架空敷设,环境温度为30℃,试选择输电线路的导线截面积。
解:
(1)首先按发热条件选择导线截面。
计算电流为:
查表:
附录1,铝线明敷设,环境温度为30℃时,选用BLX—4×16mm2导线,其安全载流量为79A,大于58.4A。
(2)按电压损失条件校验
①选用BLX—4×16mm2导线,线路上的电压损耗为:
不满足要求,加大导线截面积,选BLX-4×25mm2导线
②若选用BLX—4×25mm2导线,线路上的电压损耗为:
仍不满足要求,再加大导线截面积,选BLX-35mm2导线。
③若选用BLX—4×35mm2导线,线路上的电压损耗为:
满足要求。
(3)按机械强度校验。
查上表,绝缘导线在户外敷设,铝线的最小截面为10mm2。
35mm2>10mm2,满足要求。
所以,最后选择导线截面积为35mm2。
三、保护装置的选择
(一)刀开关、负荷开关、隔离开关的选择
1、选择原则
(1)按线路的额定电压、计算电流选择;
(2)宜采用同时断开电源所有极和N极的开关作隔离电器;
(3)变压器后的总开关、终端配电箱总开关一般应选用同时断开相线和N线的开关;
(4)按刀开关的用途选择合适的操作方式,中央手柄式刀开关不能切断负荷电流,其它型式的刀开关可切断一定的负荷电流,但必须选带灭弧型的刀开关。
2、选择方法
(1)按额定电压选择
安装刀开关、负荷开关、隔离开关的线路,其额定电压不应超过开关的额定电压值。
(2)按计算电流选择
开关、负荷开关、隔离开关的额定电流应大于或等于线路的额定电流。
(二)熔断器的选择
熔断器在建筑电气配电线路中起短路保护作用,其选择应按电气线路额定电压、计算电流、使适用场所、分断能力,以及配电系统前后级配合等因素进行选择。
具体选择应满足以下条件:
1、额定电压
熔断器的额定电压应大于或等于配电线路的额定电压。
2、额定电流
熔断器熔体的额定电流Ir应大于或等于配电线路的计算电流IJS。
即:
Ir≥IJS
对于不同用电设备回路的熔断器,还要符合下述附加约束条件:
(1)对于单台电动机电路的熔断器,熔体的额定电流Ir与电动机的尖峰电流(启动电流)Ig之间应满足以下条件:
Ir≥KIg
(2)对于多台电动机电路的熔断器,熔体的额定电流Ir应满足下述关系,即 Ir≥K(Igm+∑IJS)
(3)在照明及电阻电路中,熔体的额定电流大于或等于电路的额定电流。
例5:
一台180L—6型的电动机,其额定功率为15kW,额定电流为32A,启动电流为205A,请选择该电动机所在线路的熔断器。
解:
电动机回路熔体选择计算系数K按电动机重载启动考虑,取K=0.38、K=0.3。
如果用RL1熔断器,205×0.38=78选100/80A;
如果用RM10熔断器,205×0.38=78选100/80A;
如果用RT10熔断器,205×0.3=60选60/60A;
如果用RT0熔断器,205×0.3=60选100/60A。
3、最大分断电流
最大分断电流是指熔断器能够安全、可靠地分断的最大短路冲击电流值,又称极限分断电流,它是熔断器分断电路能力的标志。
选择熔断器时,应使其最大分断电流大于或等于配电线路可能发生的短路冲击电流值。
4、熔断器的上下级配合
为满足选择性保护的要求,应注意上下级间的配合。
选择熔体时,应使下一级熔断器的熔断时间比上一级熔断器的熔断时间少。
靠近电源的熔断器称为上一级熔断器,远离电源的熔断器称为下一级熔断器。
一般要求上一级熔断器的熔断时间是下一级熔断器的熔断时间的3倍以上。
(三)断路器的选择
断路器应按电气线路额定电压、计算电流、使用场所、动作选择性等因素进行选择。
具体选择应满足以下条件。
1、额定电压
断路器的额定电压应大于或等于配电线路的额定电压。
2、额定电流
断路器的额定电流IN应大于或等于配电线路的计算电流IJS。
即:
IN≥IJS
3、极限分断能力
断路器的极限分断电流是指断路器能够安全、可靠地分断的最大短路电流值。
其中对于动作时间在0.02s以下的DZ型等熔断器,其极限分断冲击电流应大于或等于配电线路最大短路电流。
4、脱扣器整定(P62)
(1)配电用断路器延时脱扣器的整定
(2)电动机保护用断路器延时脱扣器的整定
(3)照明回路用断路器延时脱扣器的整定
(4)断路器与熔断器的配合使用
例6:
某建筑工地上有一分配电箱,该分配电箱控制着5台电动机。
电动机型号如下:
一台塔吊,型号为:
QZ315型(3+3+15)kW,JC=25%,15kW电动机的额定电流为30A,启动电流是额定电流的7倍;
两台振捣器,型号为:
Y系列,2.2kW;通过计算得知该分配电箱的计算电流为59A。
试选择该分配电箱的进线熔断器,并选择该分配电箱的进线断路器。
解:
(1)进线熔断器的选择
由于容量最大的一台电动机(塔吊)的启动电流为7×30=210A,所以,熔体选择计算系数K取0.6。
该分配电箱的计算电流中已经包括了塔吊的额定电流30A,所以熔体的额定电流为:
Ir≥K(Igm+∑IJS)=0.6×(6×30+59)=143A
该分配电箱的进线熔断器选RM10,熔断器的额定电流为200A,熔体的额定电流为160A。
(2)该分配电箱的进线断路器采用DZ系列,其型号为DZ20Y—200/3300,复式脱扣整定电流为160A。
(四)漏电开关的选择
漏电开关也具有与断路器相同的功能,如可以正常接通或分断电路,具有短路、过载、欠压、失压保护功能,此时,漏电开关的选择方法和断路器相同。
漏电开关的漏电保护特性的选择如下:
漏电开关应装设在配电箱电源隔离开关的负荷侧和开关箱电源隔离开关的负荷侧。
开关箱内的漏电保护器的额定漏电动作电流应不大于30mA,额定漏电动作时间应小于0.1s。
使用于潮湿和有腐蚀介质场所的漏电保护器应采用防溅型产品,其额定漏电动作电流应不大于15mA,额定漏电动作时间应小于0.1s。
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