建筑电气技术基础

null建筑电气技术基础建筑电气技术基础华中科技大学 null第一章 绪论 第二章 建筑供配电的负荷计算 第三章 建筑供配电系统短路电流 及其计算 第四章 常用建筑电气设备及其选择 第五章 建筑供配电系统 null第六章 建筑供配电网络 第七章 建筑供配电系统的继电保护 第八章 建筑防雷及接地 第九章 建筑电气照明 第十章 建筑电气工程中的节能措施 第一章 绪论第一章 绪论第一节 现代建筑的特点 第一节 现代建筑的特点 一、建筑上的特点 由于民用建筑向大面积、高层、超高层、多功能、综合性用途发展，更由于人民生活水平的提高，科技的发展，对建筑电气提出了更高的要求。 null（一）高度高 高层建筑 第一类高层建筑：9~16层（最高到50m） 第二类高层建筑：17~25层（最高到75m） 第三类高层建筑：26~40层（最高到 100m） 第四类高层建筑：40层以上（高度超过 100m）null（二）面积大 几万~几十万m2 （三）有地下层 null二、设备上的特点 三、电气上的特点 （一）用电设备种类多 （二）耗电量大 （三）供电可靠性大 第二节 建筑电气的发展现状 第二节 建筑电气的发展现状一、供电 量大、面广、用途复杂的供电系统。 二、照明 在照度、照明质量、照明方式、灯具外形、供电要求及控制上都有不同程度的发展和更高的要求。null三、电力 运输系统、水泵系统、空调系统和消防防排烟系统等各成系统。 就地控制、远地集控、BA系统自动控制、火警信号控制及联动控制等多种控制。null四、线路选型及敷设 五、防雷接地 有防直击雷、侧击雷、感应雷的措施，有接零、接地保护、等电位联接等。 六、通信、保安、自动化null通信自动化系统(CAS) 楼宇自动化系统(BAS) 办公自动化系统(OAS) 保安自动化系统(SAS) 管理自动化系统(MAS) 综合布线系统(PDS) 结构化布线系统(SCS) 智能建筑null第三节 建筑供配电系统第三节 建筑供配电系统一 电力系统的基本概念 （一）电能 预计到2050年，全国总装机容量可达15 ~ 18亿kw,每年总发电量可达7 ~ 8万亿kw·h。 例 某一办公楼各种能源比例： 电力84%（照明插座42%，一般动力21%，空调机14%，冷冻机7%〕null（二）电力系统 由发电厂、变电站、电力网和用户组成的系统。 发电厂： 将各种一次能源转化为电能，即生产电能的工厂。 例 三峡水电站 单机容量70万kw，32台，总容量2240万kw。 电力网: 输送和分配电能的渠道。null变电站：变换电压和交换电能的场所。 升压变电 6、10、15kv 升110、220、500kv 降压变电 110、220、500kv降6、10、kv 电能用户：电能消耗的场所。 例 我国居民用电: 1996年1130亿kw·h 2000年1690亿kw·h 2005年2700亿kw·h 2010年3920亿kw·h nullnull二 建筑供配电系统及其组成 由高压及低压配电线路、变电站（包括配电站〕和用电设备组成。 （一）分类 大型、特大型建筑供配电 中型建筑供配电 小型建筑供配电 100kw以下的用电负荷建筑 nullnull国内外部分工程情况简介null国内外部分工程情况简介null （二）电力系统的电压 电力系统电能质量的两个基本参数： 频率、电压 1. 额定频率：50±0.5Hz ，一般称“工频” 2. 额定电压：为电气设备正常运行且获得最佳经济效果的电压。 null(1)电网（电力线路〕的额定电压 它是确定各类电力设备额定电压的基本 依据。 (2) 用电设备额定电压 与电网额定电压相同。 (3) 发电机的额定电压 高于同级电网电压5%. (4)电力变压器的额定电压 null一次绕组的额定电压 与发电机相连： 高于电网额定电压5%. 不与发电机相连： 连在线路上时 , 与电网额定电压相同。null二次绕组的额定电压 即指空载电压 供电线路不长时： 高于电网额定电压5%. 供电线路较长时 ： 高于电网额定电压10%. nullnull3. 允许的电压偏移及电压调整措施 (1) 用电设备处电压偏移的允许值 电动机 ±5％； 照明灯 一般工作场所 ± 5％； 视觉要求高的场所 ＋5％； －2.5%等null(2)电压调整措施 合理选择变压器的电压比和电压分接头 合理减少系统阻抗 合理补偿无功功率 尽量使系统的三相负荷平衡 变压器采用有载调压型 null4. 电压波动及其抑制 (1)电网电压的短时快速变动。 null(2)抑制措施 对负荷变化剧烈的大型设备，采用专用线或专用变压器单独供电。 设法增大供电容量，减少系统阻抗。 在系统出现严重的电压波动时，减少或切除引起电压波动的负荷。 对大型电弧炉和变压器的受电电压，如有多种电压选择，宜选择较高的电压。 对大型冲击性负荷可采用电抗器或静止型无功补偿装置(SVC)。null 5.高次谐波及其抑制 (1)公用电网谐波电压允许值 电网额定电压0.38kv 总谐波畸变率5％ 电网额定电压6,10kv 总谐波畸变率4％ (2)抑制的措施 增加整流变压器二次侧的相数。 装设分流滤波器。 宜采用Dyn11联结组别的三相配电变压器。 装设SVC. 电压质量为电压的偏差、波动和波形三方面。第四节 建筑供配电的内容程序与要求第四节 建筑供配电设计的内容程序与要求一、建筑电气设计的一般原则 适用 安全 经济 美观 null 二、 内容 输电线路设计 变配电所设计 电气照明设计 电力设计 防雷与接地设计 电气信号与自动控制设计 null三 程序与要求 1.方案设计 凡国家及省市重点工程项目，规模较大的高层建筑以及有特殊要求的大型民用建筑及工业建筑，必须提出方案设计。一般高层建筑也都应提出方案设计。 在方案设计阶段，电气设计和弱电设计文件主要是设计说明书及必要的简图。其深度应满足设计方案优选和设计投标的要求。 null2.初步设计 初步设计文件根据设计任务书进行编制，由设计说明书(包括设计总说明和专业的设计说明书)、设计图纸、主要设备及材料表和工程概算书等四部分组成。 3.施工图设计 施工图设计应根据已批准的初步设计进行编制，内容以图纸为主，应包括封面、图纸、设计说明(或首页)、图纸、工程概算等等。第二章 建筑供配电的负荷计算 第二章 建筑供配电的负荷计算 第一节 计算负荷的意义和计算目的第一节 计算负荷的意义和计算目的 一、原始资料: 用电负荷的产品铭牌数据。 二、考虑因素: 非同时运行；运行并非在额定状态下。null三、计算负荷: 将原始资料,结合考虑因素,变成供配电系统设计所需要的假想负荷。 四、意义和目的: （一）求计算负荷,也称需用负荷 1.作为按发热条件选择供配电系统各级电压供电网络变压器容量、导体和电气设备的依据。null2. 用来计算电压损失和功率损耗。 3.在工程上为方便计算，亦可作为能量消耗量及无功功率补偿的计算依据。null（二）求尖峰电流 计算电压波动、选择熔断器等保护元件。 （三）求平均负荷 计算供配电系统中电能需要量，电能损耗和选择无功补偿装置等。第二节 用电设备的主要特征第二节 用电设备的主要特征一 分类：（按工作制分〕 连续运行工作制 短时运行工作制 反复短时运行工作制 二 设备容量 Pe 的确定 连续运行工作制用电设备的 Pe （kw)等于其铭牌额定功率 PN (kw)null短时运行工作制用电设备，求计算负荷时一般不考虑。 反复短时运行工作制用电设备,是将某一 暂载率下的铭牌额定功率统一换算到一个暂载率的功率。第三节 负荷计算的基本概念第三节 负荷计算的基本概念一 负荷曲线 表示一组用电设备的功率随时间变化关系的图形。 可直观地反映出用户用电特点，对于同类型的用户，其负荷曲线形状大致相同。 1.按负荷性质分 null有功负荷曲线 无功负荷曲线 2.按持续工作时间分 (1)日负荷曲线(24h) (2)年负荷曲线（8760h〕 日最大负荷全年时间变化曲线（运行年负荷曲线〕 年持续负荷曲线 null二 与负荷计算相关的物理量 （一）年最大负荷和最大负荷利用小时数 年最大负荷 全年中最大工作班内半小时平均功率的最大值。用 Pm 、 Qm 、 Sm表示。 年最大负荷利用小时数 一个假想时间，反映用户以年最大负荷 Pm持续运行 Tm h所消耗的能量恰好等于 全年实际消耗的能量。null（二）平均负荷和负荷系数 平均负荷 电力用户在一段时间内消耗功率的平均值。用 Pav 、 Qav 、 Sav 。 负荷系数 在最大工作班内，平均负荷与最大负荷之比。 null 一般工厂年负荷系数年平均值为： α=0.7~0.75 β =0.76~0.82 （三）需要系数 是一个综合系数，与设备组的同期系数、设备组的负荷系数、线路及用电设备效率、以及很多随机因素有关。其定义为： null（四）利用系数null三 计算负荷的定义 是按发热条件选择导体和电气设备时使用的一个假想负荷，通常规定取30分钟平均最大负荷 P30、 Q30和 S30作为该 用户的“计算负荷”。 其物理意义： 计算负荷持续运行产生的热效应与实际变动负荷长期运行所产生的最大热效应相等。null 因此： PC= P30= Pm QC= Q30= Qm SC= S30= Sm null四、求计算负荷的方法 （一） 需要系数法 计算简便，最为通用的一种方法。 1.用电设备组的计算负荷 null2.多个用电设备组的计算负荷 （ 配电干线和 变电所低压母线） K∑ －－ 同期系数null null（二 ）按二项式法 当确定的用电设备台数较少而容量差别相当大的低压支线和干线的 计算负荷时，采用。（略〕 （三 ） 估算方法 单位产品耗量法、负荷密度法等单位指标法。 第四节 建筑用电负荷的计算方法 第四节 建筑用电负荷的计算方法 一、计算方法 规范中规定在方案设计设计阶段可采用单位指标法；在初步设计及施工图设计阶段宜采用需要系数法。对于住宅，在设计的各个阶段均可采用单位指标法。 null二、负荷统计 按使用功能，由使用单位提供。 其他工种提供 按规范进行计算 电气设计人员自行搜集 null三、单位指标法 民用建筑主要有照明、动力及空调负荷。 例 商业性高层建筑的用电负荷大致分布： 空调设备40~50%， 电气照明30~35%， 动力用电20~25%。null（一）单位指标法的计算公式如下: Sc＝K·N／1000 式中: Sc——计算的在功率(kvA)； K——单位指标(vA／m2)； N——建筑面积(m2)。 nullnullnullnullnull（二）住宅负荷的计算 每套住宅用电负荷，不再按灯具、插座等容量逐一计算，而是按套型类别进行确定，根据我国住宅发展，每套住宅供电容量标准，一般可在4一12kw范围选取。 高级公寓的每户建筑面积在l00—200m2时用电标准可为10一15kw。 nullnull四、需要系数法 （一） 计算公式如下： Pc＝Kd·Pe 式中： Pc——计算有功功率(kw)； Kd ——需要系数(三台以下时Kd ＝1)； Pe——用电设备组的设备容量(kw)。 null（二）进行负荷计算时，应先对用电设备容量进行如下处理： 照明负荷的用电设备容量应根据所用光源的额定功率加上附属设备的功率。如气体放电灯、金属卤化物灯，为灯泡的额定功率加上镇流器的功耗。 低压卤钨灯为灯泡的额定功率加上变压器的功率。 用电设备组的设备容量不包括备用设备，消防用电设备容量不列入总设备容量。null季节性用电设备(如制冷设备和采暖设备)应择其大者计入总设备容量。 反复短时工作制的用电设备功率应换算到负载持续率为25％的设备功率。 单相负荷应均衡的分配到三相上。当单相负荷的总容量小于计算范围内负荷的总容量的15％时，全部按三相对称负荷计算；如单相用电设备不对称容量大于三相用电设备总容量的15％时，则设备容量应按三倍最大相负荷计算。 null用电设备组的需要系数及功率因数表nullnull（三）总负荷计算 对用电设备进行分组计算时，同类用电设备的总容量为算数相加。不同类用电设备的总容量应按有功功率和无功功率负荷分别相加求得。 配电干线和变电所的计算负荷为各用电设备组的计算负荷之和再乘以同时系数K∑，一般取为0.8~0.9。 当不同类别的建筑(如办公楼和宿舍楼)共用一台变压器时，其同时系数可适当减小。nullnull五 单相负荷计算 单相用电设备应尽可能均衡分配在三相线路上。（单相设备的总容量不超过三相设备的15％〕否则： （一） 单相用电设备仅接于相电压 等效三相负荷 取最大相负荷的三倍 Peq=3 Pm null（二）单相用电设备仅接于线电压 如 Pab≥Pbc ≥ Pca 当 Pbc ＞0.15 Pab时 Peq=1.5(Pab+ Pbc) 当 Pbc ≤0.15 Pab时 null（三）用电设备分别接于线电压和相电压 先将接于的线电压的单相用电设备换算为接于相电压的单相负荷。 再将各负荷相加，选出最大相负荷取其3倍即为等效三相负荷 。 第五节 供配电系统的功率损耗与电能需要量的计算 第五节 供配电系统的功率损耗与电能需要量的计算一 供电线路的功率损耗 式中 R 线路每相电阻 X 线路每相电抗 null二 变压器的功率损耗 式中 铁心损耗(铁耗)； 绕组损耗(铜耗)； 空载损耗； 短路损耗。 nullnull式中: 变压器空载无功损耗 变压器在额定负荷下,消耗在 一、二次绕组电抗上的无功 损耗。 变压器空载电流占额定电 流的百分比。 变压器短路电压占额定电 压的百分比。 变压器负荷率null 在负荷计算中，变压器的有功损耗和无功损耗可按下式近似计算： null三 供配电系统年电能损耗 假设 ，线路电压不变，则 null在 时 null 线路年平均损耗 变压器年平均损耗 null 最大负荷损失小时数。 其物理意义为：当线路和变压器中以最大负荷电流 流过 小时后所产生的电能损耗，等于实际变化电流时的电能损耗， 与年最大负荷利用小时数 和负荷功率因数 有关。 null第六节 尖峰电流的计算第六节 尖峰电流的计算 尖峰电流是持续1～2s的短时最大负荷电流，它用来计算电压波动，选择熔断器和低压断路器，整定继电保护装置及检验电动机自起动条件等。 一、单台用电设备null －－用电设备的额定电流； －－用电设备的起动电流； －－用电设备的起动倍数：笼型电动机为 5～7，绕线型电动机为2～3，直流电动 机为1.7等。 二、多台用电设备第三章 建筑供配电系统短路电流及其计算第三章 建筑供配电系统短路电流及其计算第一节 概述第一节 概述一 短路原因、类型、后果及计算短路电流的目的 （一）主要原因： 1.电气设备、元件的损坏。 2.自然原因 3.人为事故 null（二）类型： 1.三相短路 2.两相短路 3.单相短路nullnull（三）后果： 1.产生很大的电动力和很高的温度，使故障元件和短路电路中的其它元件损坏。 2.电压骤降，影响电气设备的正常运行。 3.造成停电事故。 4.造成不对称电路，其电流将产生较强的不平衡磁场，对附近的通信设备、信号系统及电子设备等产生干扰。 5.严重的短路运行电力系统运行的稳定性，使并列运行发电机组失去同步，造成系统解列。null （四）目的： 1.选择和校验电气设备。 2.继电保护装置的整定计算。 3.设计时作不同方案的技术比较。null二.电力系统的中性点运行方式 （一）类型 三相交流电力系统中，供电电源的发电机和变压器的中性点运行方式： 1.小电流接地 电源中性点不接地 电源中性点经消弧圈接地 2.大电流接地 电源中性点直接接地null（二 ） 电源中性点不接地电力系统 1.当发生一相接地故障时，其三相电压无论其相位和量值均保持不变。因此，该系统三相用电设备仍可照常运行，但这种故障系统不允许长期运行，以免另一相又发生接地故障时形成两相短路，这时将产生很大的短路电流，可能损坏线 路和设备。因此这种系统中，应装设专门的绝缘监测装置或单相接地保护以便 null 发生一相接地故障时，发出警报， 运行值班人员注意和处理。如一时检修不 好应将重要负荷转移切除故障线路。 2.发生一相接地故障时另两个完好相的对 地电压为正常对地电压的 倍。 null（三 ） 电源中性点经消弧圈接地的电力系统 为防止一相接地时，接地点出现断续 电弧，引起过电压，在单相接地电容电 流大于一定值时，必须采用。null（四） 电源中性点直接接地的电力系统 1.发生一相接地故障时,其三相电压的对称关系完全破坏，因此，该系统三相用电设备不能继续运行，由于单相接地电流很大，将使过电流保护装置动作，迅速切除线路。 2.发生一相接地故障时，另两个完好相的对地电压不会升高，仍维持相电压值，因此对线路的绝缘水平要求相对较低。null（五）建筑供配电系统分为TN、TT、IT系统。 对于低压系统（TN)： 中性线（N) 保护线(PE) 三相四线制 第二节 三相交流电网 短路的过渡过程第二节 三相交流电网 短路的过渡过程一 短路电流的过渡过程的分析 “无限大容量电源”：系统内部短路发生变化，系统电源电压维持不变。 在考虑产生最大短路的条件下，短路全电流为：null 在电源电压及短路地点不变的情况下，要使短路全电流达到最大值。必需具备以下的条件： 短路前为空载。 设电路的感抗要比电阻好大得多，即短路阻抗角为900。 短路发生于某相电压瞬时值过零值时。 null二 电流冲击系数和冲击电流 冲击电流出现在短路后第一个半周时间 为短路电流冲击系数 短路电流周期分量的有效值。 null实际中： 高压系统 τ＝0.05s , =1.8， 低压系统 τ＝0.008s, =1.3， null三 、短路电流最大有效值 ： 实际中： ＝1.8， =1.3 ， 四、短路稳态电流 ： 经过 t=0.2s后，短路电流非周期分量衰减完毕，短路电流为稳态短路电流，在无限大容量系统中，短路电流周期分量有效值在电流全过程中始终不变，则： 第三节 三相短路电流的计算第三节 三相短路电流的计算一 概述 （一）步骤 1.绘出计算电路图 2.通过计算，绘制短路计算点等效电路图 3.等效电路化简 4.求短路电流 null（二）方法: 欧姆法（有名单位法〕 通常用于1000V以下低压供电系统的短路计算。 标幺法（相对单位法〕 常用在高压系统短路电流计算。null（三）短路电流计算的几点说明说明 由电力系统供电的民用建筑内部发生短路时，其容量远比系统容量要小，而阻抗则较系统阻抗大得多，短路时，系统母线上的电压变动很小，可认为电压维持不变，即系统容量为无限大。null在计算高压电路中的短路电流时，只需考虑对短路电流值有重大影响的电路元件。由于发电机、变压器、电抗器的电阻远小于其本身电抗，因此可不予考虑。但当架空线和电缆较长，使短路电路的总电阻大于总电抗的1/3时，仍需计入电阻。 短路电流计算按金属性短路进行。 null二 采用欧姆法进行短路计算 无限大容量系统发生三相短路时三相短路电流周期分量有效值： Uav---需要计算那一级的平均电压,为该级电网电压UN 的1.05 倍。例10.5KV,0.4KV. －－分别为短路电路的总阻抗、总电阻、总电抗。 null 高压电路的短路计算只计电抗。 低压侧短路时，当 时，才考虑电阻。所以，1KV以上高压系统： null（一）电力系统的阻抗 电力系统阻抗的电阻一般很小不予考虑，其电抗可由电力系统变电站高压馈线出口断路器的断流容量 来估算。 （二）发电机电抗 －－次暂态电抗百分值。null（三）电力变压器阻抗 变压器的短路电压。null（四）电力线路的阻抗 （五）电抗器阻抗 电抗器铭牌标有 ， 和绕组电抗百分数 。null（六）如计算低压侧的短路电流时，高压侧的线路阻抗就需要换算到低压侧，其等效换算的条件是元件的功耗不变。null三 采用标幺制法进行短路计算 标幺制是一种相对单位制，其定义为： 该物理量的实际值 所选定的基准值 如 任一物理标幺值 ＝null 按标幺制法进行短路计算时，一般先选定基准容量 和基准电压 ，则 （一）短路电路中的各元件标幺值的计算 通常选取 =100MVA, = 。 null1.电力系统的电抗标幺值 2.发动机的电抗标幺值 null3.电力变压器的电抗标幺值 4.电力线路的电抗标幺值 如有必要计算电阻标幺值时， null5.电抗器电抗标幺值 －－电抗器额定电抗标幺值； －－电抗器额定电压标幺值； －－电抗器额定电流标幺值。 nullnullnull（二）短路电路总阻抗 当 时, 当 时, null（三）无限大容量三相短路电流计算 nullnullnullnullnullnull第四节 两相短路电流的近似计算第四节 两相短路电流的近似计算一 计算 为不对称短路，一般要使用对称分量法。 一实用简单的方法为 只有电抗时： null二 与三相短路电流计算的关系 因此，三相短路电流比两相短路电流大。 在考虑短路效应时，只考虑三相短路电流。 在校验保护相间短路灵敏度时，用末端两 相短路电流。第五节 低压电网短路电路计算第五节 低压电网短路电路计算一 低压电网短路电流计算的特点： 一般容量不大于高压供电电源容量的5 %按无限大电源考虑。 各元件电阻值相对较大，一般不能忽略。 冲击系数在1～1.3范围内 电压只有一级，采用有名法较为方便null二 各元件阻抗 与欧姆法介绍计算方法一样，并可查表求得。它包括： 系统电源阻抗 变压器阻抗 母线阻抗 配电线路阻抗 低压电器阻抗null三 短路电流计算 （一）三相短路电流计算和两相短路电流 计算与欧姆法介绍计算方法一样。 （二）单相短路电流周期分量计算 低压380/220 三相四线制配电网络中，常发生相— 零之间单相短路，其计算公式为：null ∑R0, ∑X0—为“相— 零”回路中电阻与 电抗之和，可查表获得。 Up— 电源的相电压。 第六节 短路电流的效应第六节 短路电流的效应一 短路电流的电动效应 （一）原理 相邻载流导体之间的电磁互作用力即电动力。 短路时，特别是冲击电流通过瞬间，其电动力则非常大，所以三相短路冲击电流为校验电器和载流部分的动稳定依据。null（二）短路动稳定度的校验条件 1.一般电器 imax— 电器的极限通过电流（峰值〕; Imax — 电器的极限通过电流（有效值〕。null2.对绝缘子动稳定校验 Fal ≥ Fc(3) Fal— 绝缘子的最大允许载荷,由产品 样本查得; Fc(3)—短路时作用在绝缘子上的计算力; null 三相短路冲击电流在中间相产生的电动力最大,其计算公式为: 两导体的轴线距离,(m)； 档距（即相邻的两支点间距离〕 , (m)； 母线在绝缘子上为平放： 母线在绝缘子上为竖放：null3.对母线等硬导体 一般按短路时所受到的最大应力来校验。 －－母线材料的最大允许应力， 硬铜： 硬铝：null —母线通过 是所受到的最大应力。 —母线通过 是所受到的弯曲力矩， 单位 N·m, 当母线的档数为1～2时, 当母线的档数为>2时, null W—母线截面系数， ，单位：M3 b －截面水平宽度, h－截面水平高度 4.电缆本身的机械强度很好，不必校验动稳定。null（三）大容量电动机对短路冲击电流的影响 当短路计算点附近有大容量电机(总容量超过100KW)时,其反馈冲击电流使短路点冲击电流增大。 工程设计中可近似取为： null － 短路电流冲击系数， 高压电动机一般取1.4~1.6； 低压电动机一般取 1。 －电动机的额定电流。 null短路电流的热效应 （一）短路时导体的发热过程与计算 1.过程： －－ 短路前正常负荷时的温度； －－发生短路； －－切除故障时间； －－ 时导体温度。 null2.计算 即计算 的值。与 相对应的热量为 由于计算困难，一般采用等效方法， 为短路发热假想时间。 null 对无限大系统，则 当 1s时， 而 －－保护装置动作时间 ； null －－断路器断路时间，(固有分闸时间 ＋电弧延续时间〕 （固有分闸时间,可由产品样本查得） 一般高压断路器 0.2s 高速断路器： 0.1~0.15s 低压断路器电弧延续时间： 0.01~0.02s, null3.工程设计方法 利用导体温度 与导体加热系数 的关系曲线,来确定 。 步骤： (1)利用 查得 (2)利用下式求得 (3)利用 得到 。 null（二）短路热稳定度的校验 1.一般电器 －－电器热稳定试验电流； －－电器热稳定试验时间。 （可由产品样本查得〕null2.母线及绝缘导线和电缆等导体 －－导体在短路时的最高允许温度。 可查得。null 因确定 较麻烦，也可根据短路动稳定度要求来确定其最小允许截面 。 －－导体热稳定系数，可查得。 则 null第四章 常用建筑电气设备及选择第四章 常用建筑电气设备及选择null第一节 概述第一节 概述一、分类 （一）按电压分 主要有高压电气设备和低压电气设备。 其主要作用是电路的通断。 开关电器极其重要部分为触头，并具有较好的灭弧能力。null1.电弧的主要影响 延长了电路的开断时间。 电弧高温烧坏开关的触头。null2.产生的原因 触头本身及触头周围介质含有大量可被游离的电子。（内因〕 当分断的触头间存在足够大的外施电压的条件下，而且电路电流也达到最小生弧电流，其间的介质就会强烈游离形成电弧。（外因〕 null3.常用灭弧方法 速拉灭弧法 冷却灭弧法 吹弧灭弧法 长弧吹短灭弧法 粗弧分细灭弧法 狭沟灭弧法 真空灭弧法 null4.对电气触头的基本要求 满足正常负荷的发热要求 具有足够的机械强度 具有足够的动稳定和热稳定 具有足够的断流能力 null（二）按在电路的位置分 1.变配电所中担负输送和分配电能任务的电路,称一次回路或一次电路,或主电路、主接线。一次电路中的电气设备一次设备。 2.凡 用来控制、指示、测量一次设备运行的电路称二次回路（电路、接线)。二次回路通常接在互感器的二次侧，二次电路的电气设备称二次设备或二次元件。 第二节 电气设备选择的共同原则第二节 电气设备选择的共同原则一、按正常工作条件额定电压和额定电流 注：我国目前生产的电气设备，设计时取周围空气温度为 为计算值。> ，< 时，应修正。 null二、按短路情况来校验电气设备的动稳定和热稳定。null三、按装置地点的三相短路容量来校验开关电气的断流能力（遮断容量〕。 注：铭牌断流容量值所规定的使用条件。 四、按装置地点、工作环境、使用要求及供货条件及经济条件来选择。第三节 高压开关设备及选择第三节 高压开关设备及选择一 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。 null（二）类型 1.油断路器 (1)多油断路器： 开关触头在绝缘油中闭合和断 开。油兼有灭弧和绝缘功能，油量多，有易燃易爆危险。体积大，维护麻烦。可频繁通断负荷。趋于淘汰。 null(2)少油断路器： 开关触头在绝缘油中闭合和断开。油只作灭弧功能，油量少，易燃易爆危险性较小。体积小，价廉，维护方便。不能频繁操作。 6～10kv多用。 nullnull2.空气断路器 利用压缩空气吹动电弧，并使电弧熄灭。灭弧能力强，分断时间短，断流容量大。结构复杂，价贵，维护要求高。多用于110kv及以上大型电站或变电所及不适应采用六氟化硫断路器的高寒地区。null3.六氟化硫断路器 开关触头在 SF6气体中 闭合和断开。 SF6气体兼有灭弧和绝缘功能。灭弧能力强，属高速断路器。断流容量大，电绝缘性能好，检修周期长。可频繁操作。无燃烧爆炸危险，体积小，维护要求严格，价贵。在全封闭组合电器中多采用。不适于高寒地区。 null 本身无毒，但电弧在高温作用下会生成氟化氢等强烈腐蚀性的剧毒物，检修时，应注意防毒。 nullnullLW8-40.5型户外交流高压六氟化硫断路器null4.真空断路器 开关触头在真空的容器内 闭合和断开。灭弧能力强燃弧时间短，属高速断路器。开断能力强。结构简单，重量轻，体积小。寿命长，易维修。可频繁操作。无易燃易爆危险。 由于开断速度高, 易产生截流过电压,对变压器等感性负载易造成危害,应配置过电压吸收装置。 nullnull(1)真空断路器的发展状况 目前国际上，真空断路器的设计、制造领域里逐步形成了以德国西门子公司为代表的空气绝缘产品和以ABB公司为代表的复合绝缘产品的两大派别。西门子公司的产品有3AF、3AG及3AH等系列产品 。ABB公司的代表产品有VD4。 国内生产的真空断路器归纳起来大致可分为三类：null引进技术并国产化的产品。如ZN12-12，引进西门子3AF；ZN18-12，引进日本东芝公司VK系列产品；ZN21-12，引进比利时EIB公司的产品技术；ZN67-12，引进日本三菱电机VPR型真空断路器等。 在借鉴国外同类产品的基础上开发的产品，如：ZN63-12和ZN65-12分别效仿ABB的VD4和西门子3AH。 自行设计的产品，如：ZN15-12，ZN28-12，ZN30-12等。 nullZN63A-12(VS1)户内交流高压真空断路器nullZN28A-12系列户内交流高压真空断路器null(三）铭牌所列的技术数据 额定电压 额定电流 额定开断电流 额定断流容量 热稳定电流 动稳定电流null（四）选择 首先考虑工作条件,确定断路器的额定值。 结合环境条件选用断路器的型号和规格。 据短路电流进行断流容量,动、热稳定校验。 尽量维修方便，价格便宜，运行费用少等。null（五）断路器操作机构 1. 分类 （1）手动操作机构 （CS〕 能手动和远距离跳闸，但只能手动合闸，不能自动合闸。操作电源为交流。null（2）电磁操作机构 （CD〕 能手动和远距离跳合闸，适于自动化，结构简单，零件数量少，工作可靠，制造成本低。但需直流操作电源。操作功率很大，影响到合闸速度的提高及机电寿命 。 null(3)弹簧储能操作机构 （ CT 〕 能手动和远距离跳合闸。断路器的合、分操作仅由功率很小的电磁铁控制，所以对直流电源的要求不高，还可用交流电源操作，其速度特性和使用寿命都得到很大程度的改善。结构比较复杂，零件数量多，且要求加工精度高，制造工艺复杂，成本高，产品的可靠性不易保证。利用弹簧机构储能，因而可实现一次重合闸。nullnull2.选择： 选定操作机构，要结合变电所操作电源情况确定，有直流操作电源处，尽量采用电磁操作机构；小型变电所采用手动操作机构，但断路器断流容量要减弱很多；一般情况多推荐采用弹簧储能操作机构。 null(1)出线回路在六回以下，且变压器总容量不超过5000kvA时，可选用交流操作机构； (2)变压器总容量超过5000kvA，高压母线采用单母线分段时，宜选用直流操作，采用直流弹簧储能机构； (3)一类负荷或特别重要负荷容量较大，且系统容量在10000kw左右时，应选用直流操作，采用CD型直流操作机构。 null3.新操动机构 　永磁操动机构是在弹簧机构和传统电磁机构的优点基础上，克服其不足，将永久磁铁应用于操动机构中，设计中使真空断路器分合闸位置的保持通过永久磁铁实现，取代了传统的锁扣装置。 null(1)特点： 其吸力特性可以较为理想地满足真空灭弧室的工作需要。 永久磁铁与分、合闸控制线圈结合，解决了合闸时需要大功率能量的问题，因而磁系统结构尺寸比普通电磁机构减小了，分、合闸控制线圈电流小。null真空灭弧室靠永久磁铁产生的力使其保持在合闸与分闸位置上，取代了传统的机械锁扣方式，机械结构大为简化，耗材省，节能且成本低。 操动机构无需机械锁扣和辅助电器，机械动作的可靠性大大提高，能实现免维护，节省维修费用。null(2)国内外的发展动态 例：ABB开发了一种新型VM1型真空断路器， VM1真空断路器的额定电压目前为12、17和24kV，额定电流为630或1250A，额定短路开断电流为20或25kA。较高电压等级和大开断能力的产品正在研制中。 高压真空断路器操动机构中的应用，在我国尚属空白。 null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 null（二）类型： 1.户内型（ GN 〕 三相刀闸同一底座。 2.户外型（ GW〕单柱式、双柱式、三柱式。nullnullnull（三）选择 1.首先按安装地点选择户内型或户外型。 2.结合工作条件确定额定值，校验动、稳定值。 3. 35kv及以上宜选用带接地刀闸。 4.考虑开关接线端的机械负荷。null三 高压负荷开关 具有简单的灭弧装置。 （一）功能 1.能通断一定的负荷电流和过负荷电流，不能切断短路电流故障。 2.必须与高压熔断器串联，借助于熔断器切除短路电流。 3.与隔离开关一样，具有明显的断开间隙，也具有隔离电源，保证安全检修的功能。null（二）类型 1.户内型( FN ) 2.户外型( FW ) 固定产气式（ FN1、FW5 等〕 压气式 （ FN2、FN3 〕 压缩空气式 六氟化硫 油浸式 真空式nullnullFZRN21-12D/T125-31.5型户内交流高压真空负荷开关－熔断器组合电器nullFLRN36-12D型户内交流高压六氟化硫负荷开关－ 熔断器组合电器null四 高压熔断器 是一种简单的保护电器.由熔体、熔体管和接触导电等部分组成。 （一）功能 1.主要对电流和电路中的设备进行短路保护 2.有时也有过负荷保护null（二）类型及特点 1.户内型 （ RN 〕 固定式 2.户外型 （ RW 〕 跌落式 RN1 主要用作高压线路和设备的短路 护， 也起过负荷保护。 RN2 用作高压互感器的短路保护。 RN1 、RN2灭弧能力很强，为”限流“式熔断器。 nullnull RW3 即可作6～10kv线路和变压器的短路保护，又可在一定条件下直接用高压绝缘棒（俗称令克棒〕来操作熔管分合，以断开或接通小容量的空载变压器和空载线路等。其灭弧能力不强，为“非限流”式熔断器。nullRW3－10户外高压跌落式熔断器nullnull（三）选择 1.其额定电压应符合线路或设备的额定电压。 2.熔断器额定电流 IN.FU和熔体的额定电流 IN.FE的确定： IN.FE≈(1.4~2.5) IC IN.FE=(0.3~1.0) IN.FU null3.熔体电流 IN.FE 还应躲过变压器空载励磁电流、电容器组投入时的合闸涌流、外部短路或电动机频繁自起动引起的冲击电流，其熔断时间不小于0.5s来加以校验。null(1)对于保护电力变压器的熔断器，熔体电流不仅 通过与变压器额定电流 IN.T 的经验公式考虑变压器空载合闸励磁电流、二次侧穿越性尖峰电流和允许正常过负荷电流，而且考 虑与低压侧配出线的配合，不越级熔断。即： IN.FE=(1.4~2.0) IN.T null(2)保护并联电容器的熔断器 IN.FE=K IN.C IN.C —电容器额定电流 K —高压跌落式熔断器：1.2~1.3 限流式熔断器，一台电容器时： 1.5~2.0 一组电容器时： 1.3~1.8 null (3)（电动机部分见低压熔断器〕 4.保护电压互感器的RN2 型熔断器的熔体额定电 流为0.5A. null5.灵敏度校验 －－熔断器保护线路末端在系统最 小运行方式下两相短路电流。 如保护变压器为低压侧母线的两 相短路电流折算到高压侧之值。 null6. 前后选择性的配合要求。 (1) 后级或上级的 ， 要比前级或下级的 相差2～3