低压配电系统的设计方法.ppt

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1、低压配电系统的设计方法 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望1.断路器的脱扣器额定电流In的确定 2.电缆截面积的选择 3.电压降的确定 4.短路电流的计算5.保护装置的选择 6.保护的选择性7.人身安全保护的验证 配电产品设计指导配电产品设计指导配电产品设计指导配电产品设计指导NDW1NDW1NDM2NDM6一般回路一般回路重要回路重要回路VarplusNDM2TrihalNDM2NDM2LNDW1NDC1电气装置的气装置的设计在于精确地确定从系在于精

2、确地确定从系统电源源进线端到端到终端的供端的供电和和电气保气保护组成系成系统的每个元件及保的每个元件及保护应满足足：承承载连续的工作的工作电流及正常的瞬流及正常的瞬态峰峰值不会不会产生危害其它生危害其它设备的的现象象另外断路器（或熔断器）另外断路器（或熔断器）应该：在出在出现故障故障电流流时保保护供供电系系统确保人身安全确保人身安全低压配电系统的设计方法低压配电系统的设计方法低压配电系统的设计方法低压配电系统的设计方法综述综述低压配电系统的设计方法低压配电系统的设计方法低压配电系统的设计方法低压配电系统的设计方法综述综述参照参照标准：准：IEC60364IEC60364建筑物建筑物电气装置气装

3、置GB16895.1-1997建筑物建筑物电器装置器装置第第1部分范部分范围目的和基本原目的和基本原则GB16895.2-2005建筑物建筑物电气装置气装置第第4-42部分：安全部分：安全防防护-热效效应GB16895.3-2004建筑物建筑物电气装置气装置第第5-54部分部分:电气气设备的的选择和安装和安装接地配置、保接地配置、保护导体和保体和保护联结导体体GB16895.4-1997建筑物建筑物电气装置气装置第第5部分：部分：电气气设备的的选择和安装和安装第第53章：开关章：开关设备和控制和控制设备GB16895.5-2000建筑物建筑物电气装置气装置第第4部分：安全部分：安全防防护第第4

4、3章：章：过电流保流保护GB16895.6-2000建筑物建筑物电气装置气装置第第5部分部分:电气气设备的的选择和安装和安装第第52章章:布布线系系统GB16895.7-2000建筑物建筑物电气装置气装置第第7部分部分:特殊装置或特殊装置或场所的要求所的要求第第704节:施工和拆除施工和拆除场所的所的电气装气装GB16895.8-2000建筑物建筑物电气装置气装置第第7部分部分:特殊装置或特殊装置或场所的要求所的要求第第706节:狭窄的可狭窄的可导电场所所GB16895.9-2000建筑物建筑物电气装置气装置第第7部分部分:特殊装置或特殊装置或场所的要求所的要求第第707节:数据数据处理理设备

5、用用电气装置的接地要求气装置的接地要求GB16895.10-2001建筑物建筑物电气装置气装置第第4部分部分:安全防安全防护第第45章章:欠欠电压保保护GB16895.11-2001建筑物建筑物电气装置气装置第第4部分部分:安全防安全防护第第44章章:过电压保保护第第442节:低低压电气装置气装置对暂时过电压和高和高压系系统与地之与地之间的故障的防的故障的防护GB16895.12-2001建筑物建筑物电气装置气装置第第4部分部分:安全防安全防护第第44章章:过电压保保护第第443节:大气大气过电压或操作或操作过电压保保护GB16895.13-2002建筑物建筑物电气装置气装置第第7部分部分:特

6、殊装置或特殊装置或场所的要求所的要求第第701节:装有浴盆或淋浴盆的装有浴盆或淋浴盆的场所所GB16895.14-2002建筑物建筑物电气装置气装置第第7部分部分:特殊装置或特殊装置或场所的要求所的要求第第703节:装有桑拿浴加装有桑拿浴加热器的器的场所所GB16895.15-2002建筑物建筑物电气装置气装置第第5部分部分:电气气设备的的选择和安装和安装第第523节:布布线系系统载流量流量低压配电系统的设计方法低压配电系统的设计方法低压配电系统的设计方法低压配电系统的设计方法综述综述参照参照标准：准：IEC60364IEC60364建筑物建筑物电气装置气装置GB16895.16-2002建筑

7、物建筑物电气装置气装置第第4部分部分:安全防安全防护第第44章章:过电压保保护第第444节:建筑物建筑物电气装置气装置电磁干磁干扰(EMI)防防护GB16895.17-2002建筑物建筑物电气装置气装置第第5部分部分:电气气设备的的选择和安装和安装第第548节:信息技信息技术装置的接地配置和等装置的接地配置和等电位位联结GB16895.18-2002建筑物建筑物电气装置气装置第第5部分部分:电气气设备的的选择和安装和安装第第51章章:通用通用规则GB16895.19-2002建筑物建筑物电气装置气装置第第7部分部分:特殊装置特殊装置GB16895.20-2004建筑物建筑物电气装置气装置第第5

8、-53部分部分:电气气设备的的选择和安装和安装-隔离、开关和控制隔离、开关和控制设备第第534节:过电压保保护电器器GB16895.21-2004建筑物建筑物电气装置气装置第第4-41部分部分:安全防安全防护电击防防护GB16895.22-2004建筑物建筑物电气装置气装置第第5-53部分部分:电气气设备的的选择和安装和安装-隔离、开关和控制隔离、开关和控制设备第第534节:过电压保保护电器装器装GB16895.23-2005建筑物建筑物电气装置气装置第第6-61部分部分:检验-初初检GB16895.24-2005建筑物建筑物电气装置气装置第第7-710部分部分:特殊装置或特殊装置或场所的要求

9、所的要求-医医疗场所所GB16895.25-2005建筑物建筑物电气装置气装置第第7-711部分部分:特殊装置或特殊装置或场所的要求所的要求-展展览馆、陈列室和展位列室和展位GB16895.26-2005建筑物建筑物电气装置气装置第第7-740部分部分:特殊装置或特殊装置或场所的要求所的要求-游游乐场和和马戏场中的构筑物、中的构筑物、娱乐设施施和棚屋和棚屋电气保气保护过流保流保护主要是指对设备及财产的保护，尤其是对线路和电气设备的保护，包括：电路中产生的过载电流电路中由于故障产生的短路电流绝缘故障保故障保护主要是指对人身保护，根据接地系统的不同，保护将由断路器，漏电保护断路器，或者绝缘监测设备

10、来实现。电机机过载保保护电机过载主要是由于长期的过载，电机故障，或者缺相运转等原因引起的，过载的检测一般来讲是通过热继电器，短路保护由熔断器或者断路器来实现的。隔离隔离目的在于分断和隔离配电装置中的元器件，从耐确保电气安装，运行和维修人员的安全元器件实施隔离功能时应当遵守的条件：分断用电设备电源所有相（PEN线不应被分断）分断点可见或带切实可靠的分断指示（元器件断开应当清晰显示）测量到的泄漏电流足够小（2mA）根据下表测试冲击耐受电压：综述综述电气元件的基本功能电气元件的基本功能电气保护电气保护隔离隔离根据下表测试冲击耐受电压：控制电路控制电路正常运行时，在电路的不同位置实现分合闸正常运行时，

11、在电路的不同位置实现分合闸操作操作功能控制功能控制为了确保正常工作时所有用电设备的得电与否该功能应当位于：所有电气装置的电源进线处用电设备处紧急分断、紧急停车紧急分断、紧急停车紧急分断：当回路中的故障电流会导致危险时，应立即断开故障回路电源。紧急停车：在一个动作趋于危险时候候紧急分断并使该设备立刻停机电路检修分断电路检修分断这个功能是为了确保实现带电检修机械部分时，机器处于停车或停机状态。综述综述电气元件的基本功能电气元件的基本功能以TN接地系统为例介绍下列配电装置的设计方法，在每台变压器和相应的电源断路器之间有5米的单芯电缆，而在电源断路器和分路断路器之间有1米的铜排。所有的电缆均为铜电缆，

12、环境温度是35。低压配电系统的设计方法低压配电系统的设计方法举例举例2800kVA20KV/410VPEND0D0PENPEND1PEND2NPED3ABCS1S2S3PEND4PED5DS4S5NPED7S7D6S6辅助辅助P11kW电动机电动机P37kWPE荧光照明灯荧光照明灯258W每相每相17只照明器具只照明器具1.断路器的脱扣器额定电流In的确定 2.电缆截面积的选择 3.电压降的确定 4.短路电流的计算5.保护装置的选择 6.保护的选择性7.人身保护的验证 低压配电系统的设计方法低压配电系统的设计方法低压配电系统的设计方法低压配电系统的设计方法断路器的参数表格上直接断路器的参数表格

13、上直接规定了与用定了与用电设备的功率相关的断路器的的功率相关的断路器的额定定电流流只要只要验证IzIn IB并并选取断路器参数表中存在的取断路器参数表中存在的额定定电流，必要流，必要时参考因温参考因温度度变化引起的降容（断路器温度修正系数表）。化引起的降容（断路器温度修正系数表）。其中：Iz电缆的额定载流量 In断路器的额定电流 IB回路的长期工作运行电流计算算电流流(应考考虑需求系数需求系数):断路器的脱扣器额定电流断路器的脱扣器额定电流InIn的确定的确定额定电流选择原则额定电流选择原则PUCOS单相计算电流I Ijsjs=P0.22COS=PUCOS三相计算电流I Ijsjs=3P0.6

14、6COS=功率因数功率因数白炽灯和加热装置:1荧光灯:0.5(带补偿0.9)马达:0.85空调:0.9电梯:0.55开关开关额定定电流流In=Ijs1.15(可靠系数)断路器的脱扣器额定电流断路器的脱扣器额定电流InIn的确定的确定额定电流选择原则额定电流选择原则配电箱的同时系数配电箱的同时系数组件全部使用,或2和3回路,Ks=0.945回路,Ks=0.869回路,Ks=0.710回路以上,Ks=0.6PKS(需求系数需求系数)P PjSjS=1.断路器的脱扣器额定电流In的确定 2.电缆截面积的选择 3.电压降的确定 4.短路电流的计算5.保护装置的选择 6.保护的选择性7.人身保护的验证

15、低压配电系统的设计方法低压配电系统的设计方法低压配电系统的设计方法低压配电系统的设计方法根据根据IzIn IB及电缆设各种敷设修正系数可以获得电缆的截面及电缆设各种敷设修正系数可以获得电缆的截面,如下如下:电缆截面的确定电缆截面的确定电缆截面的确定方法电缆截面的确定方法确定电路中相线导体尺寸为了得到尺寸必须：确定线缆安装方式的字母代号确定线缆安装方式的字母代号确定在不同电气安装条件中影响特性的修正系数确定在不同电气安装条件中影响特性的修正系数K，系数，系数K由多重修正系数得来由多重修正系数得来：K1，K2，K3，Kn和Ks:修正系数K1与安装方式有关修正系数K2与并排紧靠的两个电路间的相互作用

16、力有关修正系数K3与环境温度和绝缘类型有关修正系数Kn中性线负载修正系数修正系数Ks为线芯对称修正系数电缆截面的确定电缆截面的确定选择代码及修正系数选择代码及修正系数K1K1，K2K2修正系数K1与安装方式有关确定线缆安装方式的字代号修正系数K2与并排紧靠的两个电路间的相互作用力有关电缆截面的确定电缆截面的确定修正系数修正系数K3K3，Kn,KsKn,Ksl修正系统数修正系统数KnKn（中性负载导体）（中性负载导体）根据相关标准IEC60364Kn=0.84Kn=1.45l对称修正系数对称修正系数Ks根据IEC60364相关标准和平行电缆的数目Ks=1:2相（芯）和4相（芯）线缆，对称布置Ks

17、=0.8:2，3和4相（芯）线缆，不对称布置(修正系数K3与环境温度和绝缘类型有关,修正系数Kn为中性线负载修正系数,修正系数Ks为线芯对称修正系数)电缆截面的确定电缆截面的确定定义最小截面积定义最小截面积电缆截面的确定电缆截面的确定计算结果计算结果l以以S3S3为例，确定截面积为例，确定截面积按图表中适合的选择代码为B。按图表中列出的修正系数K1,K2,K3;K1=0.9，K2=0.7，K3=0.93中性线负载修正系数为：Kn=0.84整体系数K=K1*K2*K3*Kn于是K=0.9*0.7*0.93*0.840.491256l确定截面积确定截面积：因为负荷电流为In=Ijs 1.1516A

18、,于是In=16A线路中可允许电流Iz=16A考虑到修正系数K，故Iz=IZ/K=16/0.64058=24.9A选择适合选型代码B的路线，在PVC3列中，我们应当选择高于24.9A的值，于是：对于铜线，28A，截面面积为4mm2l其余同理可选择其它导线的截面积其余同理可选择其它导线的截面积(一般可使用最简单的办法一般可使用最简单的办法:电缆截面积电缆截面积=计算电流计算电流I Ijs1.151.15)PUCOSI Ijsjs=32581731.7320.380.9=1.断路器的脱扣器额定电流In的确定 2.电缆截面积的选择 3.电压降的确定 4.短路电流的计算5.保护装置的选择 6.保护的选

19、择性7.人身保护的验证 低压配电系统的设计方法低压配电系统的设计方法低压配电系统的设计方法低压配电系统的设计方法电压降的确定电压降的确定限制线路压降的标准限制线路压降的标准l工作电流通过电缆时，在他的首端和末端间有压降。工作电流通过电缆时，在他的首端和末端间有压降。l一个用电设备（如电动机）工作是否良好，受到其端子电压值的影响。一个用电设备（如电动机）工作是否良好，受到其端子电压值的影响。l因此必须通过线缆截面的正确选择来限制压降，如何确定线路的压降，从而检查：因此必须通过线缆截面的正确选择来限制压降，如何确定线路的压降，从而检查：遵照现行的标准和准则（IEC60364,GB16895）用电设

20、备的供电电压运行的兼容性和协调性lIEC60364标准指出在电源和用电设备间的压降值不能超过下表中的值：标准指出在电源和用电设备间的压降值不能超过下表中的值：l从电源从电源首端到用电设备的最大允许电压降：从电源从电源首端到用电设备的最大允许电压降：电压降的确定电压降的确定正常电路电压降的确定正常电路电压降的确定l正常工作线路上的电压降正常工作线路上的电压降:对于正常工作条件下设备装置的限制（安装设备装置的固定限制条件），下表给出计算电压降方法和公式：l更简单的方法更简单的方法下表给出了每100m线缆的电压降，对于三相400V/50Hz，和运行电流（设备装置的运行电流）按%的压降。该电压%降与电

21、缆截面和流过电流的大小有关，这些值对应于电机的COS为0.85，对应于非感性负载的COS为1；当L100m时，可以参照此表，但应当考虑修正系数L/100。电压降的确定电压降的确定100m100m线缆的压降线缆的压降电压降的确定电压降的确定计算结果计算结果l以以S3S3为例，计算回路压降为例，计算回路压降其额定电流为16A线缆截面积为4mm2由100m线缆压降表中可查出其压降为：U3.2%，因为线缆长度为80m，最终压降为：Us3 3.2%801002.56%l其余各回路的电压降计算如下：其余各回路的电压降计算如下：照明回路：U Us1+Us2+Us3=0.84%+0.31%+2.56%=3.7

22、1%电动机回路（37KW）：U Us4+Us5=0.48%+2.05%2.53%电动机回路（11KW）：U Us4+Us6=0.48%+3.75%4.23%辅助回路：U Us70.63%l上表中的回路电压降数据均低于标准要求值。上表中的回路电压降数据均低于标准要求值。1.断路器的脱扣器额定电流In的确定 2.电缆截面积的选择 3.电压降的确定 4.短路电流的计算5.保护装置的选择 6.保护的选择性7.人身保护的验证 低压配电系统的设计方法低压配电系统的设计方法低压配电系统的设计方法低压配电系统的设计方法短路电流的计算短路电流的计算装置某一点上短路电流（装置某一点上短路电流（IscIsc）的确定

23、）的确定l装置某一点上短路电流（装置某一点上短路电流（Isc）的确定方法如下）的确定方法如下取此点上方的电阻Rt=R1+R2+R3+取此点上方的总电阻Xt=X1+X2+X3+取此点上方的总电抗计算：U0=410或237伏为线电压,Rt和Xt以毫欧表示注意:U0=变压器(空载)相间额定电压(410伏或237伏).l根据上级根据上级Isc估算下级估算下级Isc下面的表格很快地给出电网某一点上下级短路电流的良好估算，已知条件是：上级短路电流上级短路电流下级电缆的长度、截面和构成下级电缆的长度、截面和构成接着只要选用一台具有大于下级短路电流的分断能力的断路器就可以了。如果希望更精确的值，可以进行具体的

24、计算U03Rt+Xt22Isc=短路电流的计算短路电流的计算根据上级根据上级Isc估算下级估算下级Isc短路电流的计算短路电流的计算由一台或多台中压由一台或多台中压/低压变压器供电的电路低压变压器供电的电路l根据电源变压器的数量和容量选用电源断路器的馈出支路断路器根据电源变压器的数量和容量选用电源断路器的馈出支路断路器一个电路的保护断路器的选择主要取决于以下两点回路的工作电流回路的工作电流,决定断路器的额定电流决定断路器的额定电流.所在点的最大短路电流所在点的最大短路电流,决定断路器的极限分断能力决定断路器的极限分断能力l计算的条件计算的条件上级电网的短路容量元限大上级电网的短路容量元限大变压

25、器为20KV/410V变压器在每台变压器和相应的断路器之间,有5m长的单根电缆 在电源出口处断路器和馈出断路器之间,有1m母线 设备安装在柜中,环境温度为40 母线压降(阻抗)不考虑 短路电流的计算短路电流的计算变压器出品处短路电流速选变压器出品处短路电流速选短路电流的计算短路电流的计算同理得出其余支路所在点的短路电流同理得出其余支路所在点的短路电流2800kVA20kv/410VPEND0D0PENPEND1PEND2NPED3ABCS1S2S3PEND4PED5DS4S5NPED7S7D6S6辅助辅助P11kW电动机电动机P37kWPE荧光照明灯荧光照明灯258W每相每相17只照明器具只照

26、明器具38kA25kA25kA16kA1.断路器的脱扣器额定电流In的确定 2.电缆截面积的选择 3.电压降的确定 4.短路电流的计算5.保护装置的选择 6.保护的选择性7.人身保护的验证 低压配电系统的设计方法低压配电系统的设计方法低压配电系统的设计方法低压配电系统的设计方法保护装置的选择保护装置的选择保护装置选择及验证保护装置选择及验证l为了选择一种保护装置为了选择一种保护装置,只要验证下述关系只要验证下述关系InIB.IcsIsc(Ics为断路器的运行分断能力)借助于良信断路器样本参数表进行选择2800kVA20kv/410VPEND0D0PENPEND1PEND2NPED3ABCS1S

27、2S3PEND4PED5DS4S5NPED7S7D6S6辅助辅助P11kW电动机电动机P37kWPE荧光照明灯荧光照明灯258W每相每相17只照明器具只照明器具38kA25kA25kA16kA1.断路器的脱扣器额定电流In的确定 2.电缆截面积的选择 3.电压降的确定 4.短路电流的计算5.保护装置的选择 6.保护的选择性7.人身保护的验证 低压配电系统的设计方法低压配电系统的设计方法低压配电系统的设计方法低压配电系统的设计方法保护的选择性保护的选择性选择性的定义选择性的定义l选择性又称保护的选择性，是自动保护装置之间的协调配合，使电网任意点的故选择性又称保护的选择性，是自动保护装置之间的协调

28、配合，使电网任意点的故障直接由并且只由距离故障点最近的断路器消除。障直接由并且只由距离故障点最近的断路器消除。l完全选择性完全选择性故障点的所有故障电流值，从过载到短路，均由断路器D2断开，D1保持闭合l部分选择性部分选择性如果全短路故障电流情况下，不能满足全选择性，但是可能在某一较低故障值时（选择性极限值以下）上、下级具有选择性，当短路电流大于某一值时，上、下级不具有选择性则称为部分选择性。l无选择性无选择性当故障发生时，D1和D2断路器均打开。aD1D2四种类型四种类型电流选择性电流选择性时间选择性时间选择性能量选择性能量选择性保护的选择性保护的选择性保护的选择性保护的选择性选择性选择性时

29、间选择性时间选择性电流选择性电流选择性逻辑选择性逻辑选择性能量选择性能量选择性ti过载保护过载保护:电流选择性电流选择性基于保护设备电流设定值的不同基于保护设备电流设定值的不同如果上下级脱扣器长延时整定之比大于如果上下级脱扣器长延时整定之比大于1.6（在配电断路器的情况下），（在配电断路器的情况下），保护是具有选择性的保护是具有选择性的ti低压短路保护：时间选择性低压短路保护：时间选择性基于保护响应时间设定值的不同基于保护响应时间设定值的不同上级断路器的脱扣应稍微延时，下级断路器的脱扣更快。上级断路器的脱扣应稍微延时，下级断路器的脱扣更快。如果磁脱扣器的上下级电流整定值（或电子脱扣器的短延时整

30、定）之比大于如果磁脱扣器的上下级电流整定值（或电子脱扣器的短延时整定）之比大于1.5倍倍,保护是具有选择性的保护是具有选择性的故障位置保护故障位置保护:逻辑选择性逻辑选择性根据故障位置根据故障位置,紧靠故障的上级断路器紧靠故障的上级断路器:故障检测；故障检测；向其上级断路器发送不脱扣信号向其上级断路器发送不脱扣信号脱扣脱扣不脱扣不脱扣大短路电流保护大短路电流保护:能量选择能量选择此原理综合了限流能力此原理综合了限流能力大短路电流下，很难在时间坐标上区分脱扣先后大短路电流下，很难在时间坐标上区分脱扣先后断路器用能量（断路器用能量（）来定义脱扣范围）来定义脱扣范围,能量脱扣器确保脱扣速度能量脱扣器

31、确保脱扣速度1.断路器的脱扣器额定电流In的确定 2.电缆截面积的选择 3.电压降的确定 4.短路电流的计算5.保护装置的选择 6.保护的选择性7.人身保护的验证 低压配电系统的设计方法低压配电系统的设计方法低压配电系统的设计方法低压配电系统的设计方法人身保护的验证人身保护的验证人身保护人身保护l在在TNTN系统中，我们应该验证由装置短路保护实现接地保护的最大配电长度，我系统中，我们应该验证由装置短路保护实现接地保护的最大配电长度，我们取系数们取系数m=1m=1对于截面为4mm2的S6电缆，人身未得到保证，应选用较大的截面，如10mm2，其最大长度为117m,根据IEC1200-53文件规定“

32、在得不到供电部门数据时，三相有中性线路可采用简化法计算其短路电流”。i0.8U0S1.520(1+m)L（1式）人身保护的验证人身保护的验证人身保护人身保护式中：I为预期短路电流(或短路瞬动电流整定值);U0为相与中性线之间的电压，取230V；S-导线载面积，mm2；20为20时相线的电阻率，.mm2/m；m为中性线（或PEN线）电阻与相线电阻的比值，或相线与中性线导线载面积之比；L为线路长度，单位为m。经变换，上式（1）可换成式（2）已知铜芯电线的20=18.410-3.mm2/mi0.8U0S1.520(1+m)LL0.8U0S1.520(1+m)i（式2）人身保护的验证人身保护的验证人身

33、保护人身保护根据上式可求得最大线路保护长度：以S6为例该线路长为该线路长为75m，显然已超出最大配电长度，所以选，显然已超出最大配电长度，所以选10mm2同理可验证线路中其它回路同理可验证线路中其它回路L0.8U0S1.520(1+m)i0.823041.518.410-3(1+1)251247m技术技术更先进更先进，应用，应用更全面更全面，体现了良信低压断路器的精髓，体现了良信低压断路器的精髓.可靠的产品保证了用户供电系统的可靠的产品保证了用户供电系统的供电连续性供电连续性不断不断创新的创新的设计理念也为用户的应用开拓了空间设计理念也为用户的应用开拓了空间结论结论结论结论谢谢 谢谢！结束语结束语