3 低压电气线路及常用低压电气设备,3.1 常用低压控制电器 3.2 配电导线与保护装置的选择 3.3 电力负荷的计算 3.4 变压器 3.5 三相异步电动机,3.1 常用低压控制电器,根据刀开关的构造的不同，分为胶盖开关、铁壳开关、隔离开关。 （1） 胶盖开关 胶盖开关的特点及使用场合 结构 胶盖开关主要由操作手柄、刀刃、刀夹和绝缘底座组成，内装有熔丝。 胶盖的作用 胶盖开关的安装及操作,3.1.1 刀开关,（2） 铁壳开关 铁壳开关的结构 铁壳开关又称为封闭式负荷开关，它由刀开关、熔断器组成，装在有钢板防护的外壳内。 铁壳开关的特点 铁壳开关没有灭弧能力，为了使用安全，铁壳开关内还装有联锁装置，保证开关在闭合时，盖子不能打开，而盖子打开时，闸刀不能合闸。,（3） 隔离开关 隔离开关的结构 隔离开关是由动触头（活动刀刃）、静触头（固定触头或刀嘴）所组成。 隔离开关的作用及特点 隔离开关的主要用途是保证电气设备检修工作的安全。 隔离开关没有灭弧装置，不能断开负荷电流和短路电流。,3.1.2 熔断器,熔断器是一种最简单的保护电器，它可以实现短路保护。 熔断器由熔体和安装装置组成，熔体由熔点较低的金属如铅、锡、锌、铜、银、铝等制成。 （1） 瓷插式熔断器 （2） 螺旋式熔断器 （3） 封闭式熔断器 （4） 填充料式熔断器,3.1.3 低压断路器,（1） 低压断路器的特点 低压断路器俗称自动开关、空气开关，它是一种手动操作电器。在正常的工作条件下，可以通过人工操作接通或切断电路；在电路发生故障时，它又能自动分断电路，起到保护作用。它内部没有熔丝，使用方便，所以应用极为广泛。 空气开关的特点是：不但具有短路保护，而且具有过载保护和欠压保护功能，能自动切断电路。,（2） 常用的低压断路器 目前常用的低压断路器有DZ、DW，新型号有C系列、S系列、K系列等。 DZ系列塑料外壳式断路器 DW系列万能式断路器 C系列小型低压断路器 ,3.1.4 漏电保护开关,漏电保护开关由放大器、零序互感器和脱扣装置组成。它具有检测和判断漏电的能力，并在脱扣器的作用下动作跳闸，切断电路。 漏电保护开关的工作原理：在设备正常运行时，主电路电流的相量和为零 ，零序互感器的铁心无磁通，其二次侧没有电压输出。当设备发生单相接地或漏电时，由于主电路电流的相量和不再为零，零序互感器的铁心有零序磁通，其二次侧有电压输出，经放大器放大后，输入给脱扣器，使断路器跳闸，切断故障电路，避免发生触电事故。,3.1.5 按钮,按钮开关一般由按钮帽、恢复弹簧、桥式动触头、静触头和外壳等组成。 按钮开关根据静态时触头的分合状况，分为三种：常开按钮（启动按钮）、常闭按钮（停止按钮）以及复合按钮（常开、常闭组合为一体的按钮）。,3.1.6 交流接触器,交流接触器用来接通和断开主电路。它具有控制容量大，可以频繁操作，工作可靠，寿命长的特点，在控制电路中广泛应用。 交流接触器由电磁机构、触头系统和灭弧装置三部分构成。电磁机构由励磁线圈、铁心、衔铁组成。 触头根据通过电流大小的不同分为主触头和辅助触头；主触头接在主电路中，用来通断大电流电路；辅助触头接在控制电路中，用来控制小电流电路。触头根据自身特点的不同还可以分为常开触头和常闭触头。,3.1.7 热继电器,热继电器是一种利用电流的热效应工作的过载保护电器，可以用来保护电动机，以免电动机因过载而损坏。 加热元件串接在电动机主电路的电路中，当电动机在额定电流下运行时，加热元件虽有电流通过，但因电流不大，动断触头仍处于闭合状态。当电动机过载后，热继电器的电流增大，经过一定时间后，发热元件产生的热量使双金属片遇热膨胀并弯曲，推动导板移动，导板又推动温度补偿双金属片与推杆，使动触头与静触头分开，使电动机的控制回路断电，将电动机的电源切断，起到保护作用,3.2 配电导线与保护装置的选择,(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。 放射式线路的组成 它是由各条干线的控制开关及配电线路等组成。 放射式线路的特点 它的供电可靠性较高，操作和检修方便。,3.2.1 低压配电线路接线方式, 适用范围 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；同时也适用于负荷相对较集中，对供电有特殊要求的场所。,(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。 树干式线路的组成：它是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。 树干式线路的特点：它的投资费用较低；供电可靠性较差。 树干式配电线路的适用范围：这种配电方式适用于用电量在200kVA以下，负荷布置较均匀且无特殊要求的用电设备的小型建筑施工现场。,(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。 它的特点是：由于是从树干式接线方式演变而来，吸收了放射式接线的优点；故而供电可靠性较树干式提高了，为故障处理及维修管理提供了方便，且配线线路较简单。但是这套环形接线装置较复杂，操作较困难。,3.2.2 配电导线的选择,配电线路的导线截面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) 按发热条件确定导线截面 导线在通过正常最大负荷电流时产生的发热温度，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。 导线的允许载流量大于或等于该导线所在线路的计算电流，即： INIJS ,【例3.1】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导线截面 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U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： 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3.1所示；,表3.1计算线路电压损耗公式中系数C值,【例3.2】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】 所以，选择截面积为50mm2的橡皮绝缘铝线。,【例3.3】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BLV500（335125）规格的导线是否满足5%的电压损耗率？ 【解】 满足要求。,(3) 按机械强度选择导线截面 导线和电缆应有足够的机械强度以避免在刮风、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,见表3.2所示。 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。,表3.2按机械强度选择导线截面(mm2),【例3.4】某建筑工地上的计算负荷为30kW，cos=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： 查附录1，铝线明敷设，环境温度为30时，选用BLX416mm2导线，其安全载流量为79A，大于58.4A。 ,(2) 按电压损失条件校验。 选用BLX416mm2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-425mm2导线 选用BLX425mm2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。 , 选用BLX435mm2导线，线路上的电压损耗为： 满足要求。 (3) 按机械强度校验。 查表3.2,绝缘导线在户外敷设，铝线的最小截面为10mm2。 35mm210mm2，满足要求。 所以，最后选择导线截面积为35mm2。,3.2.3.1 刀开关、负荷开关、隔离开关的选择,(1) 选择原则 按线路的额定电压、计算电流选择； 宜采用同时断开电源所有极和N极的开关作隔离电器； 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； 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。,3.2.3 保护装置的选择,(2) 选择方法 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。 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。,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： IrIJS,3.2.3.2 熔断器的选择,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： 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： IrKIg 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 IrK（IgmIJS） 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3.5】有一台180L6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，2050.38=78 选100/80A； 如果用RM10熔断器，2050.38=78选100/80A； 如果用RT10熔断器，2050.3=60选60/60A； 如果用RT0熔断器，2050.3=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。 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。,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： INIJS,3.2.3.3 断路器的选择,(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。 (4) 脱扣器整定 配电用断路器延时脱扣器的整定 电动机保护用断路器延时脱