电气低压电器的选择.ppt

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1、 低压电器的选择 王秉让 目 录一、低压电器选择的一般要求二、常用低压电器的选择1、低压断路器的选择2、漏电保护器的选择3、接触器、继电器等的选择4、变频器等软启动装置的选择目 录5、UPS等不间断电源的选择6、负荷开关、隔离开关等的选择7、其他低压电器的选择划划一、低压电器选择的一般要求1.低压电器的额定电压应不小于回路的工作电压，即UeUg。2.低压电器的额定电流应不小于回路的计算工作电流，即IeIg。3.设备的遮断电流应不小于短路电流，即IzhIch。4.热稳定保证值应不小于计算值。5.按回路起动情况选择低压电器。如，熔断器和自动空气开关就需按起动情况 进行选择。二、常用低压电器的选择1

2、低压断路器的选择 一般低压断路器的选择低压断路器的额定电压不小于线路的额定电压。低压断路器的额定电流不小于线路的计算负载电流。低压断路器的极限通断能力不小于线路中最大的短路电流。线路末端单相对地短路电流低压断路器瞬时(或短延时)脱扣整定电流1.25。脱扣器的额定电流不小于线路的计算电流。欠压脱扣器的额定电压等于线路的额定电压。配电用低压断路器的选择 长延时动作电流整定值等于0.81倍导线允许载流量。3倍长延时动作电流整定值的可返回时间不小于线路中最大启动电流的电动机启动时间。短延时动作电流整定值不小于1.1(Ijx+1.35KIdem).其中,Ijx为线路计算负载电流;K为电动机的启动电流倍数

3、;Idem为最大一台电动机额定电流。短延时的延时时间按被保护对象的热稳定校核。无短延时时,瞬时电流整定值不小于1.1(Ijx+K1KIdem).其中,K1为电动机启动电流的冲击系数,可取1.72。有短延时时,瞬时电流整定值不小于1.1倍下级开关进线端计算短路电流值。电动机保护用低压断路器的选择 长延时电流整定值等于电动机的额定电流。6倍长延时电流整定值的可返回时间不小于电动机的实际启动时间.按启动时负载的轻重,可选用可返回时间为1、3、5、8、15s中的某一挡瞬时整定电流:笼型电动机时为(815)倍脱扣器额定电流;绕线转子电动机时为(36)倍脱扣器额定电流。照明用低压断路器的选择 长延时整定值

4、不大于线路计算负载电流。瞬时动作整定值等于(620)倍线路计算负载电流。2.漏电保护装置的选择 形式的选择 一般情况下,应优先选择电流型电磁式漏电保护器,以求有较高的可靠性额定电流的选择 漏电保护器的额定电流应大于实际负荷电流。极数的选择 家庭的单相电源,应选用二极的漏电保护器;若负载为三相三线,则选用三极的漏电保护器;若负载为三相四线,则应选用四极漏电保护器。额定漏电动作电流的选择(即灵敏度选择)为了使漏电保护器真正起到保安作用,其动作必须正确可靠,即应该具有合适的灵敏度和动作的快速性。灵敏度,即漏电保护器的额定漏电动作电流,是指人体触电后流过人体的电流多大时漏电保护器才动作。灵敏度低,流过

5、人体的电流太大,起不到保护作用;灵敏度过高,又会造成漏电保护器因线路或电气设备在正常微小的漏电下而误动作(家庭一般为5mA左右).家庭装于配电板上的漏电保护器,其额定漏电动作电流宜为1530mA左右;针对某一设备用的漏电保护器(如落地电扇等),其额定漏电动作电流宜为510mA。快速性是指通过漏电保护器的电流达到动作电流时,能否迅速地动作.合格的漏电保护器的动作时间不应大于0.1s,否则对人身安全仍有威胁。3.热继电器的选择 选择热继电器作为电动机的过载保护时,应使选择的热继电器的安秒特性位于电动机的过载特性之下,并尽可能地接近,甚至重合,以充分发挥电动机的能力,同时使电动机在短时过载和启动瞬间

6、(47)IN电动机时不受影响。热继电器的类型选择 一般场所可选用不带断相保护装置的热继电器,但作为电动机的过载保护时应选用带断相保护装置的热继电器。热继电器的额定电流及型号选择 根据热继电器的额定电流应大于电动机的额定电流,来确定热继电器的型号。热元件的额定电流选择 热继电器的热元件额定电流应略大于电动机的额定电流。热元件的整定电流选择 根据热继电器的型号和热元件额定电流,能知道热元件电流的调节范围.一般将热继电器的整定电流调整到等于电动机的额定电流;对过载能力差的电动机,可将热元件整定值调整到电动机额定电流的0.60.8倍;对启动时间较长、拖动冲击性负载或不允许停车的电动机,热元件的整定电流

7、应调整到电动机额定电流的1.11.15倍。4.接触器、继电器的选择 接触器的选择选择接触器的类型 接触器的类型应根据负载电流的类型和负载的轻重来选择,即是交流负载还是直流负载,是轻负载、一般负载还是重负载。主触头的额定电流 主触头的额定电流可根据经验公式计算 IN主触头PN电机/(11.4)UN电机 如果接触器控制的电动机启动、制动或反转频繁,一般将接触器主触头的额定电流降一级使用。主触头的额定电压 接触器铭牌上所标电压系指主触头能承受的额定电压,并非吸引线圈的电压,使用时接触器主触头的额定电压应不小于负载的额定电压 操作频率的选择 操作频率就是指接触器每小时通断的次数.当通断电流较大及通断频

8、率过高时,会引起触头严重过热,甚至熔焊.操作频率若超过规定数值,应选用额定电流大一级的接触器。线圈额定电压的选择 线圈额定电压不一定等于主触头的额定电压,当线路简单,使用电器少时,可直接选用380V或220V的电压,如线路复杂,使用电器超过5h,可用24V、48V或110V电压(1964年国际规定为36V、110V、或127V)的线圈。中间继电器的选择 中间继电器一般根据负载电流的类型、电压等级和触头数量来选择。5.变频器的选择 恒转矩和风机水泵类选型区别:恒转矩类:负载具有恒转矩特性,需要电机提供与速度基本无关的转矩转速特性,即在不同的转速时转矩不变.如起重机、输送带、台车、机床等。风机、水

9、泵类:负载具有在低速下转矩减低的特性,以风机、泵类为代表的平方减转矩负载,在低速下负载转矩非常小,用变频器运转可达到节能的要求,比调节挡板、阀门可节能40%50%.但速度提高到工频以上时,所需功率急剧增加,有时超过电机、变频器的容量,所以不要轻易提高频率,此时请选用大容量的变频器。选用变频器规格时需注意的问题:一般情下,同规格的电动机匹配相同规格的变频器即可满足需要.但在某些情况下,用户要按实际情况选用变频器,这样才能使您的整个系统更加安全可靠的工作。通用变频器是针对4极电机的电流值和各参数能满足运转进行设计制造的,当电机不是4极时(如8极、10极或多极),就不能仅以电机的功率来选择变频器的容

10、量,必须用电流来校核。绕线电机与通用笼形电机相比,容易发生谐波电流引起的过电流跳闸,所以应选择比通常容量稍大的变频器。对于压缩机、振动机等具有转矩波动的负载,以及像油压泵等具有峰值负荷的负载,如果按照 电机的额定电流决定变频器的话,有可能发生因峰值电流保护动作等意外现象.因此,应检查工频运行时的电流波形,选用比其最大电流更大额定输出电流的变频器。对于罗茨鼓风机多用于污水处理场的排气槽,因其输出压力基本一定,转矩特性近似为恒转矩特性.在20%额定速度范围内,转矩特性不可调节.所以在选用变频器时,其额定容量的选择比电机额定功率大20%,速度调节在额定速度20%以上进行。对于深井水泵中的电机具有特殊

11、构造,与相同规格的通用电动机相比额定电流较大.选用变频器时,要使电动机的额定电流在变频器的额定电流以内(即考虑选用大一级的变频器)。对于转动惯量较大(如离心机),需要较大的加速转矩,并且加速时间长.因此,为了使加速中变频器的过载保护不发生动作,应选择加速时电动机的电流在变频器额定电流以内。当单台变频器带多台电机同时运行时,必须保证变频器的功率大于多台电机同时运行的总功率。当单台变频器带多台电机切换运行时,必须保证变频器的功率不小于投入运行电机的总功率。根据安装环境选取变频器的防护结构 变频器的防护结构要与其安装环境相适应，这就要考虑环境温度、湿度、粉尘、酸碱度、腐蚀性气体等因素，这与变频器能否

12、长期、安全、可靠运行关系重大。大多数变频器厂商可提供以下几种常用的防护结构用户选用：封闭型IP20、IP21，这种防护结构的变频器四周都有外罩，可在 建筑物内的墙上壁挂式安装，它适用于大多数的室内安装环境。密闭型IP40、IP42，它适用于工业现场环境条件较差的场合。密闭型IP54、IP55，它具有防尘、防水的防护结构，适用于工业现场环境差，有水淋、粉尘及一定腐蚀性气体的场合。6.软启动器的选择原则：普通负载：对应选与电动机功率或电流值一致或稍大的软启动器,因转动惯量小，启动时间短，热继电器脱扣类别用CLASS 10。重负载：对应选与电动机功率或电流值大一档的软启动器，因转动惯量大，启动时间长

13、，热继电器脱扣类别用CLASS 30。7.UPS/EPS等不间断电源的选择 UPS与EPS的区别 EPS应急电源可以说是近两年才迅猛发展起来的一个新兴产业，相比于发展成熟的UPS而言，有相同之处，也有不同之处。其相同点在于都具备在市电故障(中断)情况下继续向负载提供交流电源的功能，均采用了IGBT逆变技术和脉宽调制(PWM)技术。不同之处是UPS除了提供不间断供电外，还兼备改善市电品质的功能，而EPS应急电源则主要解决市电故障时的应急供电问题；UPS主要是为IT行业设备提供用电保障，EPS应急电源则适用于各种行业；UPS供电模式要求切换时间很短(010ms)，EPS应急电源则相对较宽(04s)

14、；UPS主要带计算机类负载，而EPS应急电源所带负载混杂；UPS对于运行环境要求较高，EPS应急电源则要求能适应各种环境；UPS以一般用户监控为主，EPS应急电源主要用于应急供电，要求与消防联动；UPS以维护信息传输畅通为主要目的，EPS应急电源以防范重大灾难事故为主要目的。可以形象地比喻，UPS以“救数据”为主，而EPS以“救人”为主。一般EPS功率较大，机内的逆变器处于备用状态。鉴于EPS应急电源的主要设计思想是在市电突然中断时提供安全可靠的应急电力供应，有效避免发生灾害时的人身伤亡和财产损失为原则。常用型UPS的选择a)常用型UPS的特点 UPS按其设计原理与工作方式可分为离线式UPS、

15、在线式UPS、在线互动式UPS三种。离线式UPS亦称后备式UPS，以小功率（5kVA以下）为主，主要对市电进行滤波、稳压调整，以便向负载提供更为稳定的电压，同时通过充电器把电能转变为化学能储存在蓄电池内，一旦电力中断、电网电压或电网频率超出UPS的输入范围，可在极短的时间内(几ms)开启自身的储备电源，向负载供电，此类UPS的特点是转换效率高、易于维护且价格低廉，为绝大多数中小功率用户电源保护的首选。在线式UPS以中大功率(5kVA以上)为主，逆变器始终处于工作状态，与用电设备同时运行，在供电状态下的主要功能是稳压和防止电压波动和干扰，避免负载遭到长期低品质电力的侵害，一旦市电中断，UPS中的

16、逆变器会利用机内蓄电池所提供的电能来维持负载的正常运转，供电转换时间为零，真正实现了不间断供电。该类UPS供电质量高，但价格昂贵。在线互动式UPS以网络使用为主，它结合了离线式效率高和在线式供电质量高的特点，与离线式UPS相比切换时间短。b)UPS的容量选择 电器负载都会给出其额定功率或额定电流及功率因素等参数，但不同类型的负载差异较大。根据负载总容量，UPS容量可以按以下公式选择：UPS的容量负载总量0.8，即负载总量应为UPS额定容量的80以下。选择80，主要是考虑到负载启动时冲击电流以及以后用户的扩容问题。，对于电力要求严格且不允许断电的包装企业，可以使用UPS电源与柴油发电机组，这样就

17、能提供36524h供电。c)UPS电源供电系统的配置 对于网络中心、信息控制中心等行业，要求UPS供电系统的故障率非常低，最好其故障率为零。在UPS电源中可采用容错功能的冗余配置方案来问题。在冗余UPS电源供电系统中，采用多台UPS组合起来共同承担向负载供电的任务。目前，主要的冗余配置方案有以下几种：主机一从机型的“热备份UPS供电方式；直接并机冗余供电方式；双总线冗余供电方式。直接并机冗余供电方式很好的了并机时同频率、同相位、同幅度的问题。在企业经济能力 的允许下，可采用“1+1”型直接并机方案，用于对企业供电。EPS主机选型功率常用的计算方法a)负载容量选型原则:因电动机的启动冲击，与其配

18、用的集中应急电源容量按以下容量选配 电动机变频启动时，应急电源容量可按电动机容量1.2倍选项配 电动机软启动时，应急电源容量应不小于电动机容量的2.5倍 电动机Y-启动时，应急电源应不小于电动机容量的3倍 电动机直接启动时,应急电源容量应不小于电动机容量的5倍 混合负载中,最大电机的容量若小于总负载容量的1/7 b)选型容量计算方法:用于带应急灯具负载时：当负载为电子镇流器日光灯，EPS容量计算方法：EPS容量=电子镇流器日光灯功率和1.1倍 当负载为电感镇流器日光灯，EPS容量计算方法：EPS容量=电感镇流器日光灯功率和1.5倍 当负载为金属卤化物灯或金属钠灯，EPS容量计算方法：EPS容量

19、=金属卤化物灯或金属钠灯功率和1.6倍 注意:应急照明灯具为高压气体灯时所选用的EPS满载输出功率应为S=(1.62)P/0.6.其原因是:高压钠灯,金卤灯、等启动时存在较大的”1.8倍”电流。输入功率因数0.6左右(例:高压钠灯,高压钯灯、金卤灯等),宜选用切换时间小于3ms的EPS产品.这是因为.如果对高压气体灯的供电中断时间超过3ms时,就有可能致使气体灯中的放电电弧”熄灭或中断”.一旦发生放电电弧中断现象,即使马上恢复供电也可能导致长达数分钟的灯具熄灭现象发生.这因为它需要足够长时间来重新预热高压气体灯中灯丝的缘故.显然,对于大型体育馆和演出场地的照明系统来说,是不允许出现这种故障的。

20、用于带混合负载时,EPS容量的计算方法:当EPS带多台电动机且都同时启动时,则EPS的容量应遵循如下原则：EPS容量=变频启动电动机功率之和+软启动电动机功率之和2.5+星三角启动机功率之和3+直接启动电动机之和5倍 当EPS带多台电动机且都分别单台启动时(不是同时启动),则EPS的容量应遵循如下原则：EPS容量=各个电动机功率之和,但必须满足以下条件：上述电动机中直接启动的最大的单台电动机功率是EPS容量的1/7 星三角启动的最大的单台电动机功率是EPS容量的1/4 软启动的最大的单台电动机功率是EPS容量的1/3 变频启动的最大的单台电动功率不大于EPS的容量 如果不满足上述条件,则应按上

21、述条件中的最大数调整EPS的容量,电动机启动时的顺序为直接启动在先,其次是星三角的启动,有软启动的再启动,最后是变频启动的再启动 带混合负载时EPS应遵循如下原则：EPS容量=所有负载总功率之和,但必须中以下六条件,若不满足,再按照其中最大的容量确定EPS容量 负载中直接同时启动的电动机功率之和是EPS容量的1/7 负载中星三角同时启动电动机功率之和是EPS容量的1/4 负载中软启动同时启动的电动机功率之和是EPS容量的1/3 负载中变频启动同时启动电动机功率之和不大于EPS的容量 同时启动的电动机当量功率之和不大于EPS的容量 电动机功率容量=直接启动的电动机总功率x5+星三角同时启动的电动

22、机总功率x3+软启动同时启动的电动机总功率x2.5+变频启动且同时启动的电动机总功率 若电动机前后启动时间相差大于1分钟均不视为同时启动。同时启动的所有负载(含非电动机负载)的当量功率之和不大于EPS的容量 同时启动的所有负载的功率之和=同时启动的非电动机总功率功率因数+电动机当量总功率。7.负荷开关、隔离开关等的选择负荷开关的选择a)开启式负荷开关的选择 开启式负荷开关(胶盖瓷底刀开关或俗称胶木闸刀开关)，现在已经很少使用。a)封闭式负荷开关的选择 额定电流的选择:封闭式负荷开关(俗称铁壳开关)用于控制一般电热、照明电路时,开关的额定电流应不小于被控制电路中各个负载额定电流的总和.当用来控制

23、电动机时,考虑到电动机的全压启动电流为其额定电流的47倍,故开关的额定电流应为电动机额定电流的3倍,或根据下表来选择.封闭式负荷开关可控制的电动机容量 开关额定电流(A)15 20 30 60 100 200 可控制的电动机容量(kW)2 2.8 4.5 10 14 28低压隔离开关的选择a)刀闸（刀闸开关）和隔离开关的区别 刀闸和隔离开关同属刀型开关。无论外形、结构原理及操作方法都很相似。但它们有截然不同之点，必须严格区分。刀闸是一种最简单的开关电器，用于开断500V以下电路，它只能手动操作。由于电路开断时常有电弧，所以，刀闸装有灭弧装置或快断触头。为了增大灭弧能力，其刀一般都较短。隔离开关

24、有高压、低压、单极、三极、室内及室外之分，它没有专门的灭弧装置，不能用来接通、切断负荷电流和短路电流，只能在电气线路切断的情况下，才能进行操作。其主要作用是隔离电源，使电源与停电电气设备之间有一明显的断开点，所以不必考虑灭弧。为了保证可靠地隔离电源，防止过电压击穿或相间闪络，其刀一般做得较长，相间距离也较大。总之，隔离开关不能当做刀闸使用，而刀闸也只允许在电压不高的情况下用来隔离电路，且必须与熔断器等串联使用。b)低压隔离开关选择注意事项隔离开关的额定电压等于和大于工作电压；隔离开关的额定电流大于回路工作电流；隔离开关的动、热稳定大于回路短路时产生的动、热稳定电流值。8.其他低压电器的选择额定

25、剩余动作电流(漏电动作电流)In的选择 a)额定剩余动作电流In的选择 单机配用时In4IX;分支路配用时In2.5IX,同时还要满足最大一台电动机运行时In4IX(此IX按电动机运行时的值取);主干线或全网配用时In2IX.以上各式中:In-额定剩余动作电流mA;IX 线路或电动机实测或是经验值的泄漏电流mA;.b)额定剩余不动作电流Ino的值:Ino=1/2 In c.剩余电流动作继电器In的值:目前剩余电流动作继电器(电磁式)In的值有100mA、200mA和500mA几种.能引燃起火的电弧电流通常在500mA以上.单就预防电气火灾而言,取In为500mA,Ino为250mA为宜.d)级

26、间保护配合的动作电流和动作时间:动作电流和动作时间的选择应考虑上下级保护的协调配合.从选择性、可靠性出发,按分级保护,下级与上级应有选择性的原则来设计.动作电流和动作时间应符合下列规定:(1)In1K In2(2)tF tFD 式中:In1上一级的额定剩余动作电流mA;In2下一级的额定剩余动作电流mA;K可靠系数取2;tF上一级的可反回时间s;tFD下一级的可反回时间s.在正常情况下,按上述式子选择各级剩余动作电流和动作时间,一般不会引起误动作.熔断器的选择 a)熔断器类型的选择 应根据使用场合选择熔断器的类型.电网配电一般用刀型触头熔断器(如HDLRT0 RT36系列);电动机保护一般用螺

27、旋式熔断器;照明电路一般用圆筒帽形熔断器;保护可控硅元件则应选择半导体保护用快速式熔断器.b)熔断器规格的选择 熔体额定电流的选择 对于变压器、电炉和照明等负载,熔体的额定电流应略大于或等于负载电流.对于输配电线路,熔体的额定电流应略大于或等于线路的安全电流.在电动机回路中用作短路保护时,应考虑电动机的启动条件,按电动机启动时间的长短来选择熔体的额定电流.对启动时间不长的电动机,可按下式决定熔体的额定电流 IN熔体=Ist/(2.53)式中 Ist电动机的启动电流,单位:A 对启动时间较长或启动频繁的电动机,按下式决定熔体的额定电流 IN熔体=Ist/(1.62)对于多台电动机供电的主干母线处

28、的熔断器的额定电流可按下式计算:In=(2.02.5)Imemax+Ime 注:In熔断器的额定电流;Ime电动机的额定电流;Imemax多台电动机容量最大的一台电动机的额定电流;Ime其余电动机的额定电流之和.电动机末端回路的保护,选用aM型熔断器,熔断体的额定电流In稍大于电动机的额定电流;电容补偿柜主回路的保护,如选用gG型熔断器,熔断体的额定电流In约等于线路计算电流1.82.5倍;如选用aM 型熔断器,熔断体的额定电流In 约等于线路电流的12.5倍.线路上下a级间的选择性保护,上级熔断器与下级熔断器的额定电流In的比等于或大于1.6,就能满足防止发生越级动作而扩大故障停电范围的需要

29、.保护半导体器件用熔断器,熔断器与半导体器件串联,而熔断器熔体的额定电流用有效值表示,半导体器件的额定电流用正向平均电流表示,因此,应按下式计算熔体的额定电流:IRN1.57 IRN 1.6 IRN 式中 IRN 表示半导体器件的正向平均电流.降容使用 在20环境温度下,我们推荐熔断体的实际工作电流不应超过额定电流值.选用熔断体时应考虑到环境及工作条件,如封闭程度、空气流动、连接电缆尺寸(长度及截面)、瞬时峰值等方面的变化;熔断体的电流承载能力试验是在20环境温度下进行的,实际使用时受环境温度变化的影响.环境温度越高,熔断体的工作温度就越高,其寿命也就越短.相反,在较低的温度下运行将延长熔断体的寿命.在配电线路中,一般要求前一级熔体比后一级熔体的额定电流大23倍,以防止发生越级动作而扩大故障停电范围.熔断器的选择 UN熔断器UN线路.I N熔断器IN 线路.熔断器的最大分断能力应大于被保护线路上的最大短路电流.