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净水厂反冲洗泵房低压配电系统设计

92
2020年5月29日
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净水厂反冲洗泵房低压配电系统设计
Low-voltage Distribution System Design on
Backwash Pump House of Water Treatment Plant

目 录
第1章 绪论 1
1.1 选题的背景及意义 1
1.2 电力系统概述 1
1.3 企业供配电系统的要求 2
1.4 本文研究的主要内容 2
第2章 反冲洗泵房用电设备负荷计算 3
2.1 负荷计算的意义 3
2.2 负荷计算的方法 3
2.2.1 设备容量的确定 3
2.2.2 负荷计算的方法 4
2.3 用电设备的负荷计算 6
第3章 配电方案和电机主接线电路设计 8
3.1 供配电系统的可靠性 8
3.2 低压配电系统的接线形式 8
3.3 配电方案的设计和比较 9
3.4 电机主接线电路设计 10
第4章 电气设备的选型 13
4.1 用电设备选型 13
4.2 电气设备选择的一般原则 13
4.3 配电装置电气设备的选型 14
4.3.1 隔离开关的选型 14
4.3.2 空气断路器选型 15
4.3.3 电流互感器选型 17
4.3.4 低压配电屏选型 19
4.4 电机主接线电路电气设备的选型 20
4.4.1 空气断路器选型 20
4.4.2 交流接触器选型 20
4.4.3 热继电器选型 21
4.4.4 软启动器选型 22
4.4.5 变频器选型 23
4.5 电缆和母线的选型 26
4.5.1 电缆的选择 26
4.5.2 母线的选择 28
第5章 接地系统的设计 30
5.1 接地概述 30
5.1.1 接地和接地装置 30
5.1.2 接地类型 30
5.1.3 重复接地 32
5.1.4 低压配电系统的等电位连接 33
5.2 泵房的接地装置 34
第6章 电气照明系统设计 35
6.1 照明光源和灯具的选择 35
6.2 灯具的布置 35
6.3 照度计算 35
6.4 照明配电系统设计 36
第7章 结论及展望 39
参考文献 40
致谢 41
附录A 外文翻译 42
附录B 图纸

第1章 绪论
1.1 选题的背景及意义
电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其它形式的能量转换而来,又易于转换为其它形式的能量以供应用。电能的输送和分配既简单经济,又便于控制,调节和测量,有利于实现生产过程的自动化。因此电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。现代社会的信息化和网络化,都是建立在电气化的基础之上的。电力供应如果突然中断,则将对这些用电部门造成严重的和深远的影响。故作好供配电工作,对于保证正常的工作、学习、生活将有十分重要的意义。
在水处理工程中,高质量的供配电系统对于安全供水是非常重要的,如若突然中断供电,水厂供水机组就会停止运转,导致非计划的停止供水,将会给工厂企业造成较大的经济损失,给城市生活造成较大的影响。据相关资料分析,非计划性突然停水90％以上是由于水厂供配电系统出现故障造成的,因此结合自来水厂的生产工艺特点,设计科学完善的供配电系统,合理选择继电保护方式是保证电力系统正常运行的基础和关键。
1.2 电力系统概述
电力从生产到供给用户应用,一般都要经过发电、输电、变电、配电、用电等5个环节。由发电厂的发电部分、输配电线路、变配电所及用电户的各种用电设备所组成的整体称为电力系统。电力网按其在电力系统中的作用,分为输电网和配电网。 输电网是以输电为目的,采用高压或超高压将发电厂、变电所或变电所之间连接起来的送电网络,它是电力网中的主网架。直接将电能送到用户去的网络称为配电网或配电系统,它是以配电为目的的。配电网的电压由系统及用户的需要而定,因此配电网中又分:高压配电网(一般指35kV及以上的电压,当前最高为110kV)、中压配电网(一般指10、6kV和3kV)及压配电网(一般指220、380V)。
电力网按其电压高低和供电范围大小分为区域电网和地方电网。区域电网的范围大,电压一般在220kV及以上。地方电网的范围小,电压一般为35～110kV。企业供配电系统属于地方电网的一种。
该净水厂电源进线为10kV电压等级,然后由高压配电室经变压器变为0.4kV电压等级,再由低压配电室配电至水泵机组等各用电设备。
1.3 企业供配电系统的要求
某个企业的供配电系统是指该企业需要的电力电源从进入企业起到所有用电设备入端止的整个电路。为保证企业的正常生产和生活,对企业供配电系统的基本要求如下。
(1)安全
安全是指在电力的供应、分配和使用中,应避免发生人身事故和设备事故,实现安全供电。
(2)可靠
可靠是指企业供电系统能够连续向企业中的用电设备供电,不得中断。若系统中的供电设(如变压器)发生故障或检修,应有备用电源供电。
(3)优质
优质是指供电系统供给的电能质量应能满足企业的用电要求。传统的电能质量只有三个主要指标,即电压、频率和可靠性(不断电),其中前两者是电能质量的重点考核指标。根据需要,当前又增加了谐波、三相不平衡度、电压波动和闪变。
(4)经济合理
经济是指供电系统的投资要少,运行费用要低,并尽可能地节约电能和有色金属消耗量。
合理是指合理处理局部与全局,当前与长远等关系,既要照顾局部和当前利益,又要有全局观点,按照统筹兼顾、保证重点、择优供应的原则,做好企业供电工作。
综上所述,保证对用户不间断地供给充分、优质而又经济的电能,这就是对现代企业供电系统的基本要求。这些基本要求是相互联系的,在实际处理问题时,又往是相互矛盾和相互制约的。因此,在考虑满足任何一项要求时,必须兼顾其它方面的要求。
1.4 本文研究的主要内容
(1)净水厂反冲洗泵房电气设备的负荷计算;
(2)低压压配电系统设计;
(3)低压配电系统电气元件的选型,包括隔离开关、断路器、接触器、变频器、软启动器、配电柜、导线和电缆等的选择;
(4)接地系统设计;
(5)照明系统的设计;
(6)低压配电图的绘制。
第2章 反冲洗泵房用电设备负荷计算
负荷计算是供配电系统正常运行的计算,是正确选择供配电系统中导线、电缆、开关电器、变压器等的基础,也是保证供配电系统安全可靠运行必不可少的环节。
2.1 负荷计算的意义
计算负荷是指经过电力负荷的统计计算求出的、用来按发热条件选择供配电系统中各电气设备的负荷值。
”计算负荷”是按发热条件选择导体和电气设备的一个”假想负荷”。其物理意义是:这个不变的”计算负荷”持续运行时所产生的热效应,与实际变动负荷长期运行所产生的最大热效应相等,即当”假想负荷”在时间内经过一个导体或电器产生的热效应,与这个导体或电器在同样时间内经过一个实际变动负荷产生的热效应相等。这个不变的”假想负荷”称为这个实际变动负荷的”计算负荷”。
由于导体经过电流使其发热,导体温度上升,实验表明,当经过电流的时间大约为3T=3×10min=30min(T为发热时间常数)时,导体的温度不再升高,达到稳定状态。因此在选择导体或电气设备时,短暂的尖峰负荷不足以使其达到最高温度就已消失了,只有持续时间在30min 以上的负荷值,才能使导体或电气设备的温度达到最高值。因此按照发热条件选择导体或电气设备采用30min平均最大负荷、、或作为计算负荷合乎实际情况,即[1]

(2-1)

2.2 负荷计算的方法[2]
2.2.1 设备容量的确定
(1)长期工作制和短时工作制的用电设备
(2-2)
(2)重复短时工作的用电设备
(2-3)
重复短时工作的用电设备容。量是指某负荷持续率下的额定功率换算到统一的负荷持续率下的功率。常见设备的换算要求如下。
①电焊机和电焊机组
要求统一换算到时的功率,即
式中,为电焊机的额定有功功率;为额定视在功率;为额定负荷持续率; 为其值为100%的负荷持续率;为额定功率因数。
②起重机
要求统一换算到时的功率,即
(2-4)
式中,为额定有功功率;为额定负荷持续率;为其值为25%的负荷持续率。
(3)照明设备
①不用镇流器的照明设备(如白炽灯、碘钨灯)的设备容量就是其额定功率,即
(2-5)
②用镇流器的照明设备(如荧光灯、高压水银灯)的设备容量要包括镇流器中的功率损失,即
(2-6)
③照明设备的设备容量还可按建筑物的单位面积容量法估算,即
(2-7)
式中,是建筑物单位面积的照明容量(W/ m2);S为建筑物的面积m2。
2.2.2 负荷计算的方法
(1)估算法
估算法实为指标法。在做设计任务书或初步设计阶段,特别当下需要进行方案比较时,按估算法计算比较方便。
(2)需要系数法
在所计算的范围内(如一条干线、一段母线或一台变压器),用电设备组的计算负荷并不等于其设备容量,两者之间存在一个比值关系,引入需要系数的概念,即
(2-8)
式中,为需要系数;为计算负荷;为设备容量。
若进行计算的负荷有多种,则可将用电设备按其设备性质不同分成若干组,每组用电设备选用相应的需要系数,算出各组用电设备的计算负荷,然后由各组计算负荷求总的计算负荷。因此需要系数法一般用来求多台三相用电设备的计算负荷。
①单组用电设备组的计算负荷
(2-9)
式中,为需要系数;为设备容量;为设备功率因数角的正切值。
②多组用电设备组的计算负荷
应考虑各用电设备组的最大负荷不一定同时出现,需计入各用电设备组的同时系数,即

(2-10)
式中, 为用电设备组的组数;,分别为有功功率、无功功率同时系数;,分别为各用电设备组的计算负荷。
(3)二项式法
用二项式法进行负荷计算时,既考虑了用电设备组的平均负荷,又考虑了几台大用电设备引起的附加负荷。
二项式法适用于确定设备太少而容量差别悬殊的分支干线的计算负荷。
①单组用电设备组的计算负荷
(2-11)
式中,,为二项式系数;是该组用电设备组的设备总容量;为台最大设备的总容量(的值可查表得出),当用电设备组的设备总台数时,则最大容量设备台数取,且按”四舍五入”法取整,当只有一台设备时,可认为;为设备功率因数角的正切值。
(2-12)
②多组用电设备组的计算负荷
式中,为各用电设备组的平均功率,其中是各用电设备组的设备总容量;为每组用电设备组中台容量较大的设备的附加负荷;为附加负荷最大的一组设备的附加负荷;为最大附加负荷设备组的功率因数角的正切值(可查表得出)。
2.3 用电设备的负荷计算
用电设备的参数见表2-1所示。
1
单级双吸卧式离心泵
2台
N=75kW
1用1备
2
单级双吸卧式离心泵
2台
N=30kW
1用1备
3
三叶罗茨鼓风机(带隔音罩)
2台
N=45kW
1用1备
4
螺杆式空气压缩机(带隔音罩)
2台
N=11kW
1用1备
5
潜水排污泵
3台
N=5.5kW
2用1备
6
电动单梁桥式起重机
1台
配套起重量3吨电动葫芦

7
电焊机
1台
N=17kW

8
电动蝶阀
2个
DN600
D941X-10
9
电动蝶阀
2个
DN300
D941X-10
10
照明

N=4kW

表2-1 用电设备参数
综合考虑发冲洗泵房用电设备的台数和容量,采用需要系数法进行负荷计算[2]。
(1)通风机、水泵、空压机组
查表取 =0.8,=0.8,=0.75,则
=0.8(75+30+45+11+5.52)=137.6kW
=137.60.75=103.2kvar
(2)起重机组
查表,该型号起重机起重电机=4.5kW,设备容量=4.5kW(,不用换算)
查表,=0.2,=0.5,=1.73 ,则
=0.24.5=0.9kW
=0.91.73=1.557kvar
(3)电焊机
设备容量的确定:
=170.93=12.25kW
查表,取=0.35,=0.6,=1.33 ,则
=0.3512.25=4.375kW
=4.3751.33=5.82kvar
(4)电动阀
电动蝶阀共四个,功率0.5kW,查表,需要系数取0.1,取0.5, 取1.73,则
=0.1(40.5)=0.2kW
=0.21.73=0.346kW
(5)照明
照明设备容量=4kW,查表,取照明负荷同时系数=0.7,=1,=0,则
=0.74=2.8kW =0
车间总计算负荷
取同时系数=0.9,=0.95,则总的计算负荷为
=0.9(137.6+0.9+4.375+0.2+2.8)=131.29kW
=0.95(103.2+1.557+5.82+0.346)=105.38kvar
==168.35kvar
=A

第3章 配电方案和电机主接线电路设计
3.1 供配电系统的可靠性
电力负荷按其对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上所造成的损失或影响程度分为三级:一级负荷、二级负荷、三级负荷。
各级负荷对供电电源的要求:
(1)一级负荷
由两个电源供电。一级负荷应由两个电源供电,当一个电源发生故障时,另一个电源不应同时受到损坏。
两个电源与应急电源供电。对一级负荷中特别重要的负荷,除由两个电源供电外,尚应增设应急电源,并严禁将其它负荷接入应急供电系统。应急电源是与电网在电气上独立的各式电源。
(2)二级负荷
二级负荷的供配电系统,宜采用两回线路供电。供电变压器亦应有两台(两台变压器不一定在同一变电所)。在其中一回路或一台变压器发生常见故障时,二级负荷应不致中断供电,或中断后能迅速恢复供电。只有当负荷较小或地区供电条件困难时,才允许由一回6kV及以上的专用架空线供电。这主要考虑电缆发生故障后,有时检查故障点和修复需时较长,而一般架空线路修复方便。当线路自配电所引出采用电缆线路时,必须要采用两根电缆组成的电缆线路,其每根电缆应能承受的二级负荷为100%,且互为热备用,即同时处于运行状态。
(3)三级负荷
三级负荷供电可靠性要求较低,对供电电源无特殊要求[4]。
该净水厂为二级供电负荷,按照二级负荷的供电要求,由总配电所经过两根电缆引至反冲洗泵房,两路电源一用一备,每根电缆应能承受的二级负荷为100%。
3.2 低压配电系统的接线形式
低压配电系统的接线形式有放射式、树干式和环式。
(1)放射式
这种接线方式是由变配电所的低压配电屏引出若干条线,直接供电给低压用电设备或配电箱。其优点是引出线发生故障时互不影响,供电可靠性较高;缺点是所用开关设备和配电线较多。这种接线方式多用于用电设备容量大、或负荷重要、或特殊环境的车间供电。
(2)树干式
低压树干式接线有放射树干式、干式树干式和链式几种。在正常的用电环境中,当大部分用电设备为中小容量,且用电设备无特殊要求时,宜采用树干式配电方式。当部分用电设备距供电点较远,而彼此相距很近、容量很小的次要用电设备,可采用链式配电方式,但每一回路环链设备不宜超过5台,其总容量不宜超过10kW。
(3)环式接线
环形接线是树干式接线的改进,两路树干式接线连接起来就构成了环形接线。环形接线运行灵活供电可靠性高,任一段线路故障或检修,一般只是暂时停电或不停电,经切换操作后就可恢复供电。它可使电能损耗和电压损耗减小,但保护装置及其整定配合比较复杂,因此一般也多采用开环运行。
上述三种高、低压线路的基本接线方式各有其优缺点,实用中选择接线方式时,应当综合分析,根据具体情况进行选择,选用时往往不是单纯地采用哪一种,而是上述几种接线方式的组合,总的来说,力求接线简单。
3.3 配电方案的设计和比较
(1)配电方案的设计
图3-2 配电设计方案2
图3-1 配电设计方案1
配电设计方案1:如图3-1所示。
配电设计方案2:如图3-2 所示。

(2)方案比较及选择
方案1和方案2对反冲洗泵房的配电都是可行且能达到目的。
方案1和方案2中, 对功率较大的靠近低压配电柜的设备采用放射式方式供电,放射式线路间互不影响,因此供电可靠性高。
方案1中的各组用电设备均采用放射式供电,电能损耗多,金属损耗多,投资较大,但安全可靠。方案2中的同类设备采用树干式供电,金属消耗量少,采用的开关较少,能减少线路的投资,但若有一台设备出现故障,则同一干线上的其它设备均不能使用,供电可靠性较差。
方案1虽然耗材较多,但考虑到用电设备很少,用电设备距配电柜都比较近,设备性质都比较重要,方案1投资也不会很大且配电可靠性高。
结论:经以上比较,从经济性和供电可靠性两方面考虑,方案1比喻案2好。因此采用方案1对反冲洗泵房配电。
(3)低压配电系统图
配电系统图3-3中,低压配电电源由0.4kV电缆引入低压配电柜,经低压母线,以放射式方式配电,出线柜用两个,出线回路共10 条。配电柜中有隔离开关和低压断路器等保护电气。
图3-3 低压配电系统图

3.4 电机主接线电路设计
(1)电动机启动方式选择
三相鼠笼式电动机在额定电压下的启动电流Iq=(6～7)IN,电动机的定子绕组正常情况下能够承受在额定电压下的启动电流。三相鼠笼式电动机在启动时对电机结构本身没有损坏。三相鼠笼式电动机的启动主要考虑启动时对电网的影响。
单级双吸卧式离心泵中两台75kW水泵采用软启动,三叶罗茨鼓风机经过变频器调节鼓风量,其它设备等均为直接启动。
(2)低压电动机保护装置
①短路保护
短路保护的作用在于防止电动机突然流过短路电流而引起电动机绕组、导线绝缘及机械上的严重损坏,或防止电源损坏。此时,保护装置应立即可靠地使电动机与电源断开。
常见的短路保护元件有熔断器、过电流继电器、自动开关等。
设计中采用自动空气断路器(自动开关)作短路保护。这种电器的接触系统与接触器的接触系统相似,它具有熔断器能直接断开主回路的特点,又具有过电流继电器动作准确性高、容易复位、不会造成单向运行等优点。它不但具有作为短路保护的过电流脱扣器,而且具有作为长期过载保护的热脱扣器,还有失压保护。但它价格较高,故在自动化程度和工作特性要求高的系统中,它是一种很好的保护电器。自动空气断路器的工作原理如图3-4 所示[3]。
图3-4 自动空气断路器
1— 主触头 2—弹簧A 3—锁钩 4—过流脱扣器
5—失压脱扣器 6—弹簧B 7—辅助触头 8—弹簧C
②长期过载保护装置。
所谓长期过载,是指电动机带有比额定负载稍高一点((115%～125%))的负载长期运行,这样会使电动机等电气设备因发热而导致温度升高,甚至会超过设备所允许的温升而是电动机等电气设备的绝损坏,因此必须给与保护。
当前使用得最多的长期过载保护装置是热继电器FR。热继电器FR的发热元件串在电动机的主回路中,而其触电则串在控制电路接触器线圈的回路中。当电动机过载时,热继电器的热元件就发热,将其在控制电路的动断触点断开,接触器线圈失电,触点断开,电动机停转。使其触点断开。热继电器还能够保护电动机单向运行。
第4章 电气设备的选型
4.1 用电设备选型
用电设备选型如表4-1所示[4]。
电动机的技术参数如表4-2所示[5]。
表4-1 用电设备选型
序号
名称
型号
规格
功率/kW
1
单级双吸卧式离心泵
14sh-28
Q=1440 m3/h
H=13.4 m
75
2
单级双吸卧式离心泵
10sh-19
Q=486 m3/h
H=14 m
30
3
三叶罗茨鼓风机(带隔音罩)
3L63WD
Q=34.2 m3/min,
风压49 KPa
45
4
螺杆式空气压缩机(带隔音罩)
BLT-15A
Q=1.25 m3/min,
风压1.0 MPa
11
5
潜水排污泵
QW45-15-5.5
Q=45 m3/h ,
H=15 m
5.5
6
MD1型电动葫芦
MD型
起重量3吨,
轨长15 m
4.5
7
电焊机
ZX7-400
=0.93
(60%)
17
8
电动蝶阀
D941X-10
DN600
0.5
9
电动蝶阀
D941X-10
DN400
0.5
序号
型号
额定功率/kW
满载时
堵转电流/额定电流
转速/(r/min)
电流/A
效率/%
功率因数
1
Y2-280S-4
75
1480
140
93.8
0.87
7.5
2
Y2-200L-4
30
1470
57.6
92.0
0.86
7.2
3
Y280M-8
45
740
93.2
91.7
0.80
6
4
Y2-160M1-2
11
2930
21.3
88.0
0.89
7.8
5

5.5
2860
11.7
81.5
0.87

6
ZD32-4

1380
10

表4-2 电动机的技术参数
4.2 电气设备选择的一般原则
供配电系统中的电气设备是在一定的电压、电流、频率和工作环境条件下工作的,除了应满足在正常工作中能安全可靠运行,适应所处的位置、环境温度、海拔高度,以及防尘、防火、防爆、防腐等要求,还应满足在短路故障是不至损坏的条件,开关电器还应具有足够的断流能力。
电气设备的选择应具备以下4个原则[3]。
按工作要求和环境条件选择电气设备的型号。
按正常工作条件选择电气设备的额定电压和额定电流。
(1)按工作电压选取电气设备的额定电压。电气设备的额定电压应不低于其所在电路的额定电压,即
(4-1)
(2)按最大负荷电流选择电气设备的额定定电流。电气设备的额定电流应不小于实际经过它的最大负荷电流(或计算电流),即
或 (4-2)
(3)按短路条件校验电气设备的动稳定和热稳定
为了保证电气设备在短路故障时不至于损坏,就必须按最大短路电流校验电气设备的动稳定和热稳定。动稳定是指电气设备在冲击短路电流所产生的点动力作用下,电气设备布不至损坏。热稳定是指电气设备载流导体在稳态短路电流作用下,其发热温度不超过载流导体短时的允许发热温度。
(4)开关电器断流能力校验
断路器和熔断器等设备担负着切断短路电流的任务,必须可靠的切断经过的最大短路电流,因此,开关电器还必须校验器断流能力,其断流容量并不小于安装地点最大三相短路容量。
4.3 配电装置电气设备的选型
4.3.1 隔离开关的选型
干线1开关的选型。干线1所接设备是离心泵。
在确定分支干线的计算负荷时,采用二项式法。
对水泵电动机组,查表[2],b=0.65,c=0.25,x=5,=0.8,=0.75,因n=2<2x,取x=1。
则最大容量电动机的设备容量=75kW,平均负荷为
kW
A
选用低压刀开关作配电隔离开关。低压刀开关分类方法较多。按其操作方式分为单投和双投两种;低压刀开关按其极数分为单极、双极和三极三种;按其灭弧结构分为不带灭弧罩的和带灭弧罩的两种。不带灭弧罩的刀开关一般只能在无负荷下操作,作隔离开关使用。带有灭弧罩的刀开关 能通断一定的负荷电流,其钢栅片灭弧罩能使负荷电流产生的电弧有效地熄灭。开关选用HD型隔离开关开关[6]。
型号意义
查表,隔离开关型号为HD13B-200/31
第一位数字为级数(3表示3级,2表示2级);第二位数字表示有无灭弧室(1表示带有灭弧室,0表示不带灭弧室)
额定工作电流值(分100、200、400、600、1000、1500A)
缩型
设计序号(13表示中央正面杠杆式操作机构)
刀开关
HD 13 B K
31

额定电压380V,额定电流200A,操作方式为正面杠杆式。
其余各干线隔离开关选型见表4-3
表4-3 隔离开关选型
序号
计算电流/A
型号
额定电压/V
额定通断电流/A
干线1
165.23
HD13B-200/31
380
200
干线2
90.50
HD13B-100/31
380
100
干线3
78.15
HD13B-100/31
380
100
干线4
6.0
HD13B-100/31
380
100
总干线
255.79
HD13B-400/31
380
400
4.3.2 空气断路器选型
馈出线3-1断路器选型
(1)负荷计算
配电柜1有4条出线,3-1线路上接有单级双吸卧式离心泵2台,一用一备。
额定功率kW,额定电流I=140A,效率,功率因数 ,堵转电流/额定电流=7.6
对单台电动机 =75/0.938=79.96 kW
计算电流A
尖锋电流,由于采用软启动器启动启动电流按计算,则
=4140=560 A
(2)断路器型号选取
配电用低压断路器按结构型式分为塑料外壳式和框架式两大类。
塑料外壳式低压断路器塑料外壳式低压断路器,其全部结构和导电部分都装设在一个塑料外壳内,仅在壳盖中央露出操作手柄,供手动操作之间,它一般装设在低压配电装置中。
选用DZ20系列塑料外壳式低压断路器[7]。
用途代号(配电断路器无代号,保护电动机的断路器用2表示)
脱扣器方式及附件代号
级数
操作方式代号
壳架等级额定电流(A)
额定极限短路分段能力级别代号(Y为一般型,J为较高型,G为最高型,C为经济型,S为四级)
设计序号
塑料外壳式断路器

DZ 20
DZ20系列塑壳式断路器,适用于交流频率为50～60Hz,额定绝缘电压为500V,额定工作频率为380V,额定直流工作电压为220V,额定工作电流为150A的配电系统中,作为分配电能和线路、电源设备的过载、短路、欠电压保护设备使用。在正常情况下,壳架等级电流为200A及以下和400A及以下的断路器,亦可作为线路不频繁转换和电动机的不频繁启动设备使用。
型号意义
(3)选择断路器规格
①过流脱扣器的额定电流应大于或等于线路的计算电流,即
=140A
②瞬时过流脱扣器的动作电流应躲过(大于)线路的尖峰电流,即

式中,为可靠系数。对动作时间在0.02s以下的DZ系列断路器宜取2～2.5。取=2,则A
查表4-34,DZ20Y-200型断路器,脱扣器额定电流可初选=225A>。
过流脱扣器的动作电流可整定为5倍的脱扣器额定电流,即
A>1120A
满足躲过尖峰电流的要求。
故选择DZ20Y-200型断路器,断路器额定电流为200A,脱扣器额定电流160A,额定极限短路分断能力25kA,额定运行短路分段能力18kA。
其它各线路断路器选型见表4-4
序号
计算电流/A
型号
断路器额定电流/A
脱扣器额定电流/A
瞬时脱扣器整定电流/A
2-1
140
DZ20Y-400
400
225
5
2-2
57.6
DZ20Y-100
100
80
10
2-3
93.2
DZ20Y-100
100
100
10
2-4
21.3
DZ20Y-100
100
32
10
3-1
16.18
DZ20Y-100
100
20
10
3-2
10
DZ20Y-100
100
16
10
3-3
28
DZ20Y-100
100
32
10
3-4
0.63
DZ20Y-100
100
16
10
4-6
6.0
DZ20Y-100
100
16
10
总干线
255.79
DZ20Y-400
400
315
5
表4-4 各线路断路器选型
4.3.3 电流互感器选型
(1)电流互感器的构造和工作原理
电流互感器也是按电磁感应原理工作的。它的构造与普通变压器相似,主要由铁芯、一次绕组和二次绕组等几个主要部分组成,如图4-1所示。所不同的是电流互感器的一次绕组匝数很少,使用时一次绕组串联在被测线路里。而二次绕组匝数较多,与测量仪表和继电器等电流线圈串联使用。运行中电流互感器一次绕组内的电流取决于线路的负荷电流,与二次负荷无关(与普通变压器正好相反),由于接在电流互感器二次绕组内的测量仪表和继电器的电流线圈阻抗都很小,因此电流互感器在正常运行时,接近于短路状态,相当于一个短路运行的变压器,这是电流互感器与变压器的主要区别。
图4-1 电流互感器构造理
(2)电流互感器的选择原则
电流互感器形式的选择:在10kV及以下配电装置中,首先应选择环氧树脂浇注式全封闭的电流互感器。测高压时只能用高压电流互感器,测低压时只能用低压电流互感器。两者不能混用。
额定电压的选择:电流互感器的额定电压等于被测电路的额定电压。10kV高压电流互感器的额定绝缘电压为12kV,0.4kV低压电流互感器的额定绝缘电压为0.66kV。
额定电流的选择:电流互感器的额定电流应大于被测电路的最大持续工作电流。电流互感器一次额定电流为10～3000A。
电流互感器得到电流比选择:根据被测电流的大小选择电流比。电流互感器电流比的一次部分表示其一次额定电流,分母部分表示其二次额定电流。
电流互感器准确级的选择:配电变压器的额定容量为 kVA、2500kVA时,准确级选0,2S级;配电变压器的额定容量在 kVA以下时选0.5S级。
电压互感器额定二次容量的选择:低压电流互感器的额定二次容量20V A,10kV电流互感器的额定二次容量60V A。
(3)电流互感器型号的选择[7]
LMZ1系列电流互感器适用于交流50Hz、额定工作电压500V及以下的线路中,作为电流、功率测量及继电保护装置使用。
变流比
电压等级(kV)
树脂浇注
母线贯穿式
电流互感器

L M Z1
型号意义
该电流互感器测量的是0.4kV电缆进线处的电流,计算电流为244.62A。
查表,选用LMZ1-0.5型电流互感器,主要技术参数为 :额定一次电流 300A,额定二次电流5A,穿孔尺寸35mm。
4.3.4 低压配电屏选型
低压配电屏是按一定的线路方案将有关一、二次设备组装而成的一种低压成套配电装置,在低压配电系统中作动力和照明配电用。低压配电屏有固定式和抽屉式两大类。固定式低压配电屏又有单面操作和双面操作两种,双面操作式为离墙安装,屏前屏后均可维修,占地面积较大,在盘数较多或二次接线较复杂需经常维修时,可选用此种型式。单面操作式为靠墙安装,屏前维护,占地面积小,在配电室面积小的地方宜选用,这种屏当前较少生产。抽屉式低压配电屏的特点是馈电回路多、体积小、检修方便、恢复供电迅速,但价格较贵。一般中小型企业多采用固定式低压配电屏。
固定式低压配电屏主要有PGL型GGD型。PGL型为室内安装的开启式双面维护的低压配电屏。PGL屏具有更完善的保护接地系统,提高了防触电的安全性。其线路方案也更为合理,除了有主电路外,对应每一主电路方案还有一个型低或几个辅助电路方案,便于用户选用。GGD型交流低压配电柜可广泛地适用于发电厂、变电站、工矿企业等电力用户作为交流50Hz、额定工作电压380V、额定工作电流最高至3150A的配电系统中作为动力、照明及配电设备的电能转换、分配与控制之用。
产品型号及含义
G G D
辅助电路方案代号
主电路方案代号
设计序号(1-分段能力为15KA;2-分段能力为30KA;3-分段能力为50KA)
交流低压配电柜
电器元件固定安装、固定接线
电力用柜

电气参数及安装参考尺寸见表4-5和表4-6
表4-5 电气参数
型号
额定电压(V)
额定电流(A)
额定短路开断电流(KA)
额定短时耐受电流(IS)(KA)
额定峰值耐受电流(KA)
GGD1
380
400
15
15
30

表4-6 安装参数
型号
高度(H)
宽度(W)
深度(D)
GGD1
2200
600,800,1000
600
4.4 电机主接线电路电气设备的选型
4.4.1 空气断路器选型
低压配电配电线路采用的上下级保护电器,其动作应具有选择性;各级之间应能协调配合。断路器选型见表4-7。
表4-7 空气断路器选型
序号
计算电流/A
型号
断路器额定电流/A
脱扣器额定电流/A
瞬时脱扣器整定电流/A
2-1
140
DZ20Y-200
200
225
8
2-2
57.6
DZ20Y-100
100
80
12
2-3
93.2
DZ20Y-100
100
100
12
2-4
21.3
DZ20Y-100
100
32
12
3-1
11.7
DZ20Y-100
100
20
12
3-2
10
DZ20Y-100
100
16
12
3-3
28
DZ20Y-100
100
32
12
3-4
0.63
DZ20Y-100
100
16
12
3-6
6.0
DZ20Y-100
100
10
12
4.4.2 交流接触器选型
选用CJ10J系列节电交流接触器[7]。CJ10J系列节电交流接触器,适用于交流频率50Hz,额定工作电压380V,额定工作电流为150A及以下的电力系统中,作为远距离接通和分断电路使用,亦可作为频繁的启动控制电动机使用。
CJ 10 J
额定工作电流(A)
节电型
设计序号
交流接触器
型号意义
查表,各交流接触器选型见表4-8
表4-8 交流接触器选型
序号
计算电流/A
型号
额定工作电压/V
额定工作电流/A
控制电压/V
2-1
140
CJ10J-150
380
150
220
2-2
57.6
CJ10J-100
380
100
220
2-3
93.2
CJ10J-100
380
100
220
2-4
21.3
CJ10J-60
380
60
220
3-1
11.7
CJ10J-60
380
60
220
3-2
0.63
CJ10J-60
380
60
220
4.4.3热继电器选型
选用JR20系列热继电器[7]。
JR 20