施奈德2010年培训讲义汇总(内部资料).ppt

1、1SLIC-LVDI training Chen ke 2009 April目录目录第一章第一章 低压电气装置配电系统简介低压电气装置配电系统简介第二章第二章 保护电器的选择保护电器的选择第三章第三章 短路电流的计算短路电流的计算第四章第四章 开关的选择性、限流和级联技术介绍开关的选择性、限流和级联技术介绍第五章第五章 接地系统和接地装置简介接地系统和接地装置简介第六章第六章 电击防护的措施电击防护的措施第七章第七章 不同接地系统的特性不同接地系统的特性2SLIC-LVDI training Chen ke 2009 April本次讲座重点本次讲座重点梳理低压配电系统的基本概念。梳理低压配电系

2、统的基本概念。低压元器件各种参数的意义。低压元器件各种参数的意义。强调容易被忽视的参数和概念。强调容易被忽视的参数和概念。低压断路器的各种基本曲线的解读。低压断路器的各种基本曲线的解读。配电系统中上下级配合的选择性和施耐德级联技术。配电系统中上下级配合的选择性和施耐德级联技术。三大接地系统的分析。三大接地系统的分析。几种简化计算方法的介绍几种简化计算方法的介绍电动机保护的简便选型方法。二级配电系统中短路电流的简便计算方法。常用接地系统TN系统中开关灵敏度校验的方法。3SLIC-LVDI training Chen ke 2009 April第一章第一章低压电气装置配电系统简介低压电气装置配电系

3、统简介4SLIC-LVDI training Chen ke 2009 April低压配电系统设计要点低压配电系统设计要点负荷分级及供电要求负荷分级及供电要求供电电压的选择供电电压的选择带电导体系统型式的选择带电导体系统型式的选择低压系统配电方式的选择低压系统配电方式的选择接地系统型式的选择接地系统型式的选择供电的连续性要求供电的连续性要求5SLIC-LVDI training Chen ke 2009 April一级负荷一级负荷中断供电将造成人身伤亡，或造成重大政治、经济损失的负荷中断供电将造成人身伤亡，或造成重大政治、经济损失的负荷应由两个独立电源供电应由两个独立电源供电特别重要负荷须增设

4、应急电源特别重要负荷须增设应急电源二级负荷二级负荷中断供电将造成较大政治、经济损失中断供电将造成较大政治、经济损失应由两回路供电，设两台变压器应由两回路供电，设两台变压器三级负荷三级负荷不属于一、二级负荷者不属于一、二级负荷者对供电无特殊要求对供电无特殊要求负荷分级及供电要求负荷分级及供电要求6SLIC-LVDI training Chen ke 2009 April 蓄电池组、不间断电源蓄电池组、不间断电源(UPS)适用于允许断电时间毫秒级的负荷适用于允许断电时间毫秒级的负荷 EPS 应急电源应急电源适用于允许断电时间为适用于允许断电时间为0.25s以上的负荷以上的负荷带自投的独立专用供电线

5、路带自投的独立专用供电线路适用于允许断电时间适用于允许断电时间1.5s以上的负荷以上的负荷快速自起动发电机组快速自起动发电机组适用于允许断电时间适用于允许断电时间15s以上的供电以上的供电常用应急电源常用应急电源7SLIC-LVDI training Chen ke 2009 April三相用电设备的额定电压及系统标称电压三相用电设备的额定电压及系统标称电压36,42,220/380,380/660V三相供电设备的额定电压三相供电设备的额定电压36,42,230/400,400/690V单相用电设备的额定电压单相用电设备的额定电压6,12,24,36,48,127,220,380V单相供电设备

6、的额定电压单相供电设备的额定电压6,12,24,36,48,130,230,400V低压电压的选择低压电压的选择电压降问题电压降问题电压降问题电压降问题电动机启动问题电动机启动问题电动机启动问题电动机启动问题8SLIC-LVDI training Chen ke 2009 April单相两线制单相两线制两相三线制两相三线制带电导体系统型式的选择带电导体系统型式的选择L1L2L1L2L1NL2注：带电导体是指正常通过工作电流的相线和注：带电导体是指正常通过工作电流的相线和中性线（包括中性线（包括PEN线但不包括线但不包括PE线）线）9SLIC-LVDI training Chen ke 2009

7、 April三相三线制三相三线制三相四线制三相四线制带电导体系统型式的选择（续）带电导体系统型式的选择（续）L1L2L3N(PEN)L1L2L3L1L2L3L1L2L3L1L2L3N(PEN)10SLIC-LVDI training Chen ke 2009 April供电可靠，接线简单，操作方便，具有灵活性供电可靠，接线简单，操作方便，具有灵活性配电层次不宜超过三级配电层次不宜超过三级放射式配电放射式配电树干式配电树干式配电链式配电链式配电低压系统配电方式低压系统配电方式母线长电缆母线长电缆母线长电缆母线长电缆末端灵敏度末端灵敏度末端灵敏度末端灵敏度11SLIC-LVDI training

8、Chen ke 2009 April典型的低压配电系统典型的低压配电系统15SLIC-LVDI training Chen ke 2009 April根据根据 IEC 60364 312.2的定义的定义接地系统的分类接地系统的分类 TT system123N TN systemoTNS(S:保护线与中性线分开)123NPEoTNC(C:保护线与中性线合一 PEN)123PEN IT system12316SLIC-LVDI training Chen ke 2009 April接地系统型式的选择接地系统型式的选择尊重当地或相关行业的规范和习惯尊重当地或相关行业的规范和习惯例如例如:在欧洲一些国

9、家中，在欧洲一些国家中，TT 系统用于家庭及学校。系统用于家庭及学校。IT 系统用于个别的地区系统用于个别的地区由于每种系统都有它的优缺点，故没有最佳系统。倘若遵照规则，它们都是非由于每种系统都有它的优缺点，故没有最佳系统。倘若遵照规则，它们都是非常良好的。没有超优的接地系统常良好的。没有超优的接地系统选择的一般原则选择的一般原则持续供电的重要性持续供电的重要性维护人员的技能水平维护人员的技能水平考虑某些负载的特性考虑某些负载的特性:电动机对大电流很敏感，某些负载具有低的绝缘水平。电动机对大电流很敏感，某些负载具有低的绝缘水平。最后最后:考虑将几种接地系统组合的可能性，用一台考虑将几种接地系统

10、组合的可能性，用一台 LV/LV 变压器可使接地系统变压器可使接地系统适合于负载的需要适合于负载的需要17SLIC-LVDI training Chen ke 2009 April配电柜的型式配电柜的型式低压配电柜按照使用场合分类低压配电柜按照使用场合分类低压总开关柜低压总开关柜(MLVS)电动机控制中心电动机控制中心(MCC)分配电柜分配电柜终端配电盘终端配电盘低压配电柜按照工艺技术分类低压配电柜按照工艺技术分类传统配电柜：传统配电柜：开关及熔断器等都固定在箱内开关及熔断器等都固定在箱内后部底板上，指示和控制电器后部底板上，指示和控制电器(表计、按钮、灯表计、按钮、灯)都安装在盘都安装在盘的

11、正面的正面PGL柜柜18SLIC-LVDI training Chen ke 2009 April配电柜的型式（续）配电柜的型式（续）功能型配电柜：功能型配电柜：由由功能模块功能模块组成，具有专用的功能，它组成，具有专用的功能，它包括开关装置及各种设备，连同安装及包括开关装置及各种设备，连同安装及联接用附件联接用附件(抽屉式抽屉式)固定式功能单元固定式功能单元可断开式功能单元可断开式功能单元可抽出式功能单元可抽出式功能单元19SLIC-LVDI training Chen ke 2009 April形式形式 1形式形式 2a形式形式 2b按照按照 IEC 60439-1 的分隔形式的分隔形式2

12、0SLIC-LVDI training Chen ke 2009 April形式形式 3a形式形式 3b按照按照 IEC 60439-1 的分隔形式的分隔形式21SLIC-LVDI training Chen ke 2009 April形式形式 4a形式形式 4b按照按照 IEC 60439-1 的分隔形式的分隔形式22SLIC-LVDI training Chen ke 2009 April配电柜的标准配电柜的标准IEC 60439-1标准标准（GB 7251-1997)IEC 60439-1 涉及开关设备及控制设备的装配、制造和对整体设涉及开关设备及控制设备的装配、制造和对整体设备的型式试

13、验备的型式试验IEC 60439-1 根据利用隔板或分成不同间隔的内部分隔等级，规根据利用隔板或分成不同间隔的内部分隔等级，规定四种分隔定四种分隔“形式形式”分隔能达到分隔能达到:防触及相邻功能单元的带电部件的保护防触及相邻功能单元的带电部件的保护限制发生不测故障的可能性限制发生不测故障的可能性防外来固体从装置的一个单元进入相邻单元的保护防外来固体从装置的一个单元进入相邻单元的保护TTATTA和和和和PTTAPTTA问题问题问题问题25SLIC-LVDI training Chen ke 2009 April供电的连续性供电的连续性可采用下述办法提高供电连续性可采用下述办法提高供电连续性:对用

14、电装置做适当划分对用电装置做适当划分提供备用电源提供备用电源重要回路采用回路分和双回路供电重要回路采用回路分和双回路供电采用适当的接地系统采用适当的接地系统（如（如 IT系统）系统）有选择性的保护系统有选择性的保护系统26SLIC-LVDI training Chen ke 2009 April 保护电器额定电流保护电器额定电流低压配电保护设计流程低压配电保护设计流程IscIb Icu，IcsIn 负荷计算，短路电流计算负荷计算，短路电流计算选择保护电器选择保护电器总需要容量总需要容量(kVA)系统短路容量系统短路容量 MVA各回路计算电流各回路计算电流保护电器的短路分断能力保护电器的短路分断

15、能力各级短路电流各级短路电流设备分组设备分组计算负荷计算负荷(kW)根据敷设条件确定修根据敷设条件确定修正系数正系数根据规范和用电设备要根据规范和用电设备要求校验最大电压降求校验最大电压降回路导体的截面回路导体的截面选择断路器选择断路器或保护电器或保护电器校验电缆热稳定校验电缆热稳定IT 或或 TN 系统系统校验回路的电缆校验回路的电缆最大允许长度最大允许长度确认电缆线路的截面积和选择它的电气保护确认电缆线路的截面积和选择它的电气保护TT 系统系统确定导体的截面积确定导体的截面积选定开关长延时选定开关长延时选定开关短延时选定开关短延时选定开关动作时间选定开关动作时间需要系数，利用系数法计算需要

16、系数，利用系数法计算选定开关瞬动选定开关瞬动安全可靠经济安全可靠经济安全可靠经济安全可靠经济27SLIC-LVDI training Chen ke 2009 April第二章第二章 保护电器的选择保护电器的选择28SLIC-LVDI training Chen ke 2009 April低压保护电器的功能与分类低压保护电器的功能与分类保护财产及人身安全保护财产及人身安全:保护设备和线路，防止过载及短路造成的损害保护设备和线路，防止过载及短路造成的损害防止由于绝缘故障引起的间接接触的危险防止由于绝缘故障引起的间接接触的危险要遵守的条件要遵守的条件:按照按照 IEC 60364 60473-1-

17、1在各回路的首端，分支路出口在各回路的首端，分支路出口(电流减小电流减小)保护电器的分类保护电器的分类低压断路器低压断路器低压熔断器低压熔断器剩余电流动作保护器剩余电流动作保护器29SLIC-LVDI training Chen ke 2009 April低压配电线路的保护类别低压配电线路的保护类别过负载保护：保护电器应在过负载电流引起的导体温升对导体的绝缘、过负载保护：保护电器应在过负载电流引起的导体温升对导体的绝缘、接头、端子或导体周围的物质造成损害前分断该过负载电流。接头、端子或导体周围的物质造成损害前分断该过负载电流。Ic=Ir=Iz或者或者Ic=Iset1=Iz；I2=1.45Iz短

18、路保护：保护电器应在短路电流对导体和连接件产生的热效应和机短路保护：保护电器应在短路电流对导体和连接件产生的热效应和机械力造成危害之前分断该短路电流。械力造成危害之前分断该短路电流。短路保护电器的分段能力不应小于保护电器安装处的预期短路电流短路保护电器的分段能力不应小于保护电器安装处的预期短路电流断路器断路器厂家的产品资料厂家的产品资料应在短路电流使导体达到允许的极限温度之前分断该短路电流应在短路电流使导体达到允许的极限温度之前分断该短路电流t=(K*S)/I接地故障保护接地故障保护:当发生带电导体与外露可导电部分、装置外可导电部当发生带电导体与外露可导电部分、装置外可导电部分、分、PE线、线

19、、PEN线、大地之间的接地故障时，保护电器必须自动切线、大地之间的接地故障时，保护电器必须自动切断该故障电路，以防止人身间接电击、电气火灾等事故。断该故障电路，以防止人身间接电击、电气火灾等事故。不同的接地系统有不同的保护要求。不同的接地系统有不同的保护要求。例外情况例外情况30SLIC-LVDI training Chen ke 2009 April低压配电线路保护的一般要求低压配电线路保护的一般要求针对三种配电线路故障，分断故障电流或发出故障报警信号。针对三种配电线路故障，分断故障电流或发出故障报警信号。低压配电线路上下级保护电器的动作应该有选择性。低压配电线路上下级保护电器的动作应该有选

20、择性。低压配电线路的保护应与配电系统的特征及接地方式相适应。低压配电线路的保护应与配电系统的特征及接地方式相适应。特殊的用电设备的保护。特殊的用电设备的保护。电动机电动机起重机起重机电焊机电焊机电阻炉电阻炉整流器整流器.等等等等31SLIC-LVDI training Chen ke 2009 April低压保护电器的几个问题低压保护电器的几个问题低压过负载保护电器安装位置：回路供电端和回路导体的截面、材料、附低压过负载保护电器安装位置：回路供电端和回路导体的截面、材料、附设方式等有变化的回路分支处。设方式等有变化的回路分支处。L3m。校验上级保护电器的灵敏度。三相均设保护电器三相均设保护电器

21、并联导线或电缆的过载保护并联导线或电缆的过载保护N线上的保护电器线上的保护电器TN-S系统或系统或TT系统中，当系统中，当N线与相线同截面时，或已经能被相线上的保护线与相线同截面时，或已经能被相线上的保护电器所保护时，电器所保护时，N线可以不装保护电器。线可以不装保护电器。当需要切断N线时，应装设同时切断相线和N线的保护电器。TN-C系统中，不得装设断开PEN线的保护电器。谐波对过载的影响谐波对过载的影响32SLIC-LVDI training Chen ke 2009 April低压开关设备常用标准低压开关设备常用标准标准标准住宅用设备住宅用设备 工业及小型商业工业及小型商业 In时时 双金

22、属片原理双金属片原理过载保护的脱扣曲线过载保护的脱扣曲线tI43SLIC-LVDI training Chen ke 2009 AprilMCBMCCBImImntImt固定固定k1*Irk2*Ir 固定或可调固定或可调STR-15%/TMD-20%STR+15%/TMD+20%示意的磁脱扣曲线示意的磁脱扣曲线 利用电磁原理，认为电流利用电磁原理，认为电流是短路电流是短路电流Im 短路脱扣电流整定值短路脱扣电流整定值Imnt/Imt 为动作精度为动作精度必定脱扣区域必定脱扣区域可可能脱能脱扣扣区区域域必定必定不脱扣不脱扣区域区域ImntImImtItime短路保护的脱扣曲线短路保护的脱扣曲线4

23、4SLIC-LVDI training Chen ke 2009 April热磁脱扣器的脱扣曲线热磁脱扣器的脱扣曲线NSX100至至250 TM80D/100D45SLIC-LVDI training Chen ke 2009 April热磁脱扣器的脱扣曲线（续）热磁脱扣器的脱扣曲线（续）C65N,C型曲线型曲线46SLIC-LVDI training Chen ke 2009 April执行机构执行机构传感器传感器控制单元控制单元CT脱扣器脱扣器处理电处理电流互感流互感器器CT的信号的信号电流互感电流互感器器CT的的信号与整信号与整定值比较定值比较脱扣线圈脱扣线圈电子式脱扣器的工作原理电子式

24、脱扣器的工作原理在电子式断路器中，传统的热磁脱扣器由一个电子控制器所替代在电子式断路器中，传统的热磁脱扣器由一个电子控制器所替代48SLIC-LVDI training Chen ke 2009 April电子式脱扣器的脱扣曲线电子式脱扣器的脱扣曲线NSX100 至至250 MIC2.2 25049SLIC-LVDI training Chen ke 2009 AprilReflex能量脱扣曲线能量脱扣曲线50SLIC-LVDI training Chen ke 2009 April热磁式断路器保护特性曲线简热磁式断路器保护特性曲线简图图电子式断路器保护特性曲线简图电子式断路器保护特性曲线简图

25、Ir:过载过载(热或长延时热或长延时)继电器脱扣电流设定值继电器脱扣电流设定值Im:短路短路(磁或短延时磁或短延时)继电器脱扣电流设定继电器脱扣电流设定值值Ii:短路瞬动继电器脱扣电流设定值短路瞬动继电器脱扣电流设定值Icu:分断能力分断能力t(s)lrlmIcuI(A)t(s)lrlmIcuI(A)li两段保护两段保护三段保护三段保护热磁式和电子式保护曲线之间的差别热磁式和电子式保护曲线之间的差别为什么要设为什么要设置短延时？置短延时？51SLIC-LVDI training Chen ke 2009 April(1)IEC60 898 中定为中定为 20In，大部分欧洲制造商认为这一数值高

26、得不切实际，大部分欧洲制造商认为这一数值高得不切实际(M-G=1014In)。(2)对于工业用途，对于工业用途，IEC标准没有规定专门值。表中所列数值仅为通常使用值。标准没有规定专门值。表中所列数值仅为通常使用值。低压断路器的保护脱扣电流低压断路器的保护脱扣电流断路器的脱扣阈值取决于：断路器的脱扣阈值取决于：家用及类似场所小型断路器的标准家用及类似场所小型断路器的标准:(IEC 60898)或者按照或者按照 IEC60947-2 标准，制造厂对工业用断路器的标明标准，制造厂对工业用断路器的标明54SLIC-LVDI training Chen ke 2009 AprilIEC 60947-2I

27、EC 60947-4IEC 60947-3过载保护过载保护短路保护短路保护控制控制隔离隔离M电动机的保护与控制电动机的保护与控制 电动机的保护和控制能用一、二个或三个电器完成，它电动机的保护和控制能用一、二个或三个电器完成，它们实现下列功能。们实现下列功能。56SLIC-LVDI training Chen ke 2009 April熔断器式隔离开关熔断器式隔离开关接触器接触器热继电器热继电器ME型断路器型断路器 接触器接触器MA型断路器型断路器接触器接触器热继电器热继电器电动机起动器电动机起动器(TeSys U)aM电动机的保护与控制（续）电动机的保护与控制（续）四种保护型式四种保护型式57

28、SLIC-LVDI training Chen ke 2009 April 熔断器熔断器(aM)+热热继电器的组合继电器的组合 断路器断路器(MA)+接触器接触器+热继电器组合热继电器组合tsIbIqI110s2030mstsIbIq110s2030msI电动机的保护电动机的保护58SLIC-LVDI training Chen ke 2009 AprilIn分断阻性负分断阻性负载工作电流载工作电流AC-12.5 In分断绕线电机起分断绕线电机起动电流动电流AC-26 In分断鼠笼电分断鼠笼电机正常运转电机正常运转电流流AC-36 In分断鼠笼电机起分断鼠笼电机起动电流动电流AC-4控制负载的

29、类别控制负载的类别59SLIC-LVDI training Chen ke 2009 April热继电器的脱扣等级热继电器的脱扣等级 IEC标准对热继电器规定了四个脱扣等级（见下表）标准对热继电器规定了四个脱扣等级（见下表）10和和10A级最常用，级最常用，20和和30级一般用于起动困难的级一般用于起动困难的电动机电动机60SLIC-LVDI training Chen ke 2009 April电动机回路中接触器和继电器的配合电动机回路中接触器和继电器的配合 1类配合：类配合：接触器和继电器的损伤是容许的接触器和继电器的损伤是容许的:对使用者无危害对使用者无危害 除了接触器和继电器外无危害除

30、了接触器和继电器外无危害 组合电器的分断能力必然就是短路保护电器的分断能力。组合电器的分断能力必然就是短路保护电器的分断能力。2类配合：类配合：在容易清除的情况下，只允许接触器或起动器的触头熔在容易清除的情况下，只允许接触器或起动器的触头熔焊，但不允许损坏。焊，但不允许损坏。2型配合试验之后，该装置仍能保持正常的保护和控制功型配合试验之后，该装置仍能保持正常的保护和控制功能，因而其分断能力由试验结果确定能，因而其分断能力由试验结果确定。62SLIC-LVDI training Chen ke 2009 April电动机直接启动时保护的简便选型方法电动机直接启动时保护的简便选型方法n施耐德提供标

31、准选型表施耐德提供标准选型表n选型表的使用方法选型表的使用方法n配合类型配合类型n保护形式保护形式n轻载或重载轻载或重载n电压等级电压等级n电机功率（马力）电机功率（马力）电动机如何方便的选型？电动机如何方便的选型？电动机如何方便的选型？电动机如何方便的选型？63SLIC-LVDI training Chen ke 2009 April电动机在工业用途中常常是关键的设备。电动机在工业用途中常常是关键的设备。由于电气故障引起的停机会有严重的后果由于电气故障引起的停机会有严重的后果绝缘监视器设计用于防止上述事故绝缘监视器设计用于防止上述事故电动机的大多数电气故障是当电动机冷态起动电动机的大多数电气

32、故障是当电动机冷态起动后发生的相对地绝缘故障后发生的相对地绝缘故障绝缘性能绝缘性能新电机新电机:1000兆欧兆欧已使用的电机已使用的电机:10-100兆欧兆欧最低工作值最低工作值:5兆欧兆欧断路器或接触器断路器或接触器闭合联锁闭合联锁低压电动机的预防性保护低压电动机的预防性保护73SLIC-LVDI training Chen ke 2009 April第三章第三章短路电流的计算短路电流的计算74SLIC-LVDI training Chen ke 2009 April短路的两类情况短路的两类情况金属性短路：金属性短路：短路点被熔焊，短路点阻抗可以忽略不计。短路点被熔焊，短路点阻抗可以忽略不计

33、。短路电流一般在线路额定电流的几百倍甚至上千倍短路电流一般在线路额定电流的几百倍甚至上千倍通过设定保护电器的短延时和瞬动可以很好的保护线路。通过设定保护电器的短延时和瞬动可以很好的保护线路。电弧性短路电弧性短路短路点建立电弧，短路点呈现大阻抗的弧电阻。短路点建立电弧，短路点呈现大阻抗的弧电阻。电弧的形成与电压无关电弧的形成与电压无关故障电流很小故障电流很小保护电器不能动作或不能及时动作来切断电源保护电器不能动作或不能及时动作来切断电源分成两种形式：相线之间或相线和分成两种形式：相线之间或相线和N线之间的电弧性短路；相线或线之间的电弧性短路；相线或N线与线与地之间的接地故障形成的电弧性短路。地之间的接地故障形成的电弧性短路。火灾隐患极大。火灾隐患极大。76SLIC-LVDI training Chen ke 2009 April分断能力校验分断能力校验断路器分断能力应不小于预期最大短路电流断