1、第8章 低壓配電系統(tǒng)及設(shè)備選擇 1000V以下的電網(wǎng)稱為低壓配電系統(tǒng)。 最常見的為標(biāo)稱電壓220V/380V系統(tǒng)，還有660V/380V系統(tǒng)（常用于礦山）。 低壓配電系統(tǒng)在技術(shù)原理上與中、高壓系統(tǒng)基本相同，但工程背景有較大差別。 低壓系統(tǒng)技術(shù)體系已基本與IEC標(biāo)準(zhǔn)接軌，部分表述與立場與中、高壓系統(tǒng)不同。 學(xué)習(xí)方法：歸納共同點(diǎn)以加深對基本概念的理解；對比不同點(diǎn)體會(huì)工程現(xiàn)象和方法，強(qiáng)化工程意識。 低壓電網(wǎng)在電力系統(tǒng)中的位置 公用或用戶專用10/0.4kV變配電所二次側(cè)，即為低壓配電系統(tǒng)，也有少量35/0.4KV情況。220kV樞紐電源變電所220kV20kV220kV110kV110kV110kV

2、樞紐變電所城市發(fā)電廠市域外電源進(jìn)線區(qū)域變電所110kV35kV10kV220kV公用變配電所開閉所35kV10kV用戶變配電所380/220V380/220V送電網(wǎng)（主網(wǎng)架）高壓配電網(wǎng)低壓配電網(wǎng)中壓配電網(wǎng)10kV220kV環(huán)式主網(wǎng)架第1節(jié) 低壓系統(tǒng)的形式8.1.1 術(shù)語 1）系統(tǒng)中性點(diǎn)。要點(diǎn)：區(qū)分電氣上的“點(diǎn)”與電路上的“節(jié)點(diǎn)”。中性點(diǎn)是一個(gè)電氣點(diǎn)。 2）中性線（N線）。要點(diǎn)：傳輸電能作用。 3）保護(hù)線（PE線）。要點(diǎn)：正常時(shí)不傳輸電能；電擊防護(hù)作用。不能混同于“地線”。 4）（裝置、設(shè)備）外露可導(dǎo)電部分。要點(diǎn)：導(dǎo)體外殼，但正常時(shí)不應(yīng)帶電。 5）（裝置、設(shè)備）外可導(dǎo)電部分。要點(diǎn)：與設(shè)備無關(guān)，但

3、處同一場所；導(dǎo)體；正常不帶電。8.1.2 低壓系統(tǒng)按接地形式的分類 有TT、TN、IT三種類型。 第一個(gè)字母表示電源與地的關(guān)系（電源通常即變壓器的二次繞組），規(guī)定： T電源一點(diǎn)（通常為中性點(diǎn)）直接接地； I電源與地?zé)o電氣聯(lián)系，或一點(diǎn)高阻接地。 第二個(gè)字母表示設(shè)備外露可導(dǎo)電部分與地的關(guān)系，規(guī)定： T設(shè)備外露可導(dǎo)電部分直接接地，且該地與電源地間無人為的電氣聯(lián)系。 N設(shè)備外露可導(dǎo)電部分直接與電源地相連接。 1、TT系統(tǒng) 要點(diǎn)：設(shè)備地與電源地?zé)o人為電氣連接。 方式：單獨(dú)接地、共同接地。NR設(shè)備U三相NVWNRE1PE設(shè)備單相NLPERE2PEN插座單相LPENL2L3L1 2、IT系統(tǒng) 要點(diǎn)：電源不接

4、地，設(shè)備外殼直接接地。U設(shè)備三相PEWVE2E1RRL設(shè)備單相PELNL3L1L2 3、TN系統(tǒng) 1）TN-S系統(tǒng)。要點(diǎn)：設(shè)備與電源共地；N線與PE線自中性點(diǎn)后再無電氣連接。NR設(shè)備三相UVWN單相設(shè)備PEPENL單相插座PENLNPENL3L2L1 2）TN-C系統(tǒng)。要點(diǎn)：PE線與N線合一，稱為PEN線。NNR設(shè)備三相UVWN設(shè)備單相NPENL插座PE單相LPEL3PENL1L2 3）TN-C-S系統(tǒng)。要點(diǎn)：TNC與TN-S在某一點(diǎn)分界。 重復(fù)接地：不是TN-C-S系統(tǒng)的必要條件，但工程中通常會(huì)設(shè)置。RERNRPENNPE三相設(shè)備WVUNPENL1L3L2重復(fù)接地8.1.3 低壓系統(tǒng)按帶電導(dǎo)

5、體形式的分類 即“X相X線”制系統(tǒng)。 “X相”：指電源的相數(shù)。 “X線”：指正常工作時(shí)帶電導(dǎo)體的根數(shù)，N線、PEN線都算作一線，但PE線不算。 因此，TN-C、TN-S系統(tǒng)都是三相四線制系統(tǒng)（或單相二線制系統(tǒng)）；TT系統(tǒng)可能是三相三線制系統(tǒng)（無中性線）或三相四線制系統(tǒng)（有中性線）。 與國內(nèi)長期習(xí)慣的稱謂不同，應(yīng)特別注意。N例：某兩相三線制系統(tǒng)，相電壓120V，線電壓240V，兩相電壓相位差180。一般家用設(shè)備取用120V相電壓，固定式大功率設(shè)備（如空調(diào)等）取用240V線電壓。 小結(jié) 1、低壓系統(tǒng)的接地形式，與低壓系統(tǒng)的帶電導(dǎo)體形式，是按兩種不同分類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的分類，這兩種分類標(biāo)準(zhǔn)是相互獨(dú)立的，切

6、勿混淆。 2、系統(tǒng)中性點(diǎn)、中性線、保護(hù)線、設(shè)備外露可導(dǎo)電部分、裝置外可導(dǎo)電部分等概念，是理解低壓系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)，應(yīng)牢固掌握。 3、提請思考：電源的“相”，是如何劃分的；怎樣確定電源的相數(shù)。第2節(jié) 低壓系統(tǒng)短路電流計(jì)算 8.2.1 低壓系統(tǒng)短路電流計(jì)算特點(diǎn)（1）低壓系統(tǒng)一般只有一個(gè)電壓等級，采用有名值法計(jì)算更為直接方便。（2）低壓系統(tǒng)線纜阻抗中電阻所占比重較大，因此應(yīng)采用短路阻抗進(jìn)行計(jì)算，不能忽略電阻。（3）因短路阻抗數(shù)值較小，應(yīng)計(jì)入包括母線在內(nèi)的各種元件的阻抗值，但導(dǎo)線連接點(diǎn)接觸電阻、開關(guān)觸頭接觸電阻、短路點(diǎn)電弧阻抗等可忽略不計(jì)。 （4）電阻計(jì)算要考慮溫度的影響。計(jì)算系統(tǒng)首端（電源端）三相短路

7、電流，以保守的態(tài)度取20時(shí)的電阻值進(jìn)行計(jì)算；計(jì)算末端單相短路電流，以保守的態(tài)度估算，一般以20時(shí)電阻值的1.5倍進(jìn)行短路電流計(jì)算。 （5）變壓器一次側(cè)系統(tǒng)阻抗可只以電抗計(jì)入，或按電阻等于電抗的10%估算，這時(shí)電抗等于系統(tǒng)阻抗的99.5%。 （6）計(jì)算380/220V系統(tǒng)的短路電流時(shí)，三相短路時(shí)計(jì)算電壓取平均電壓，即400/230V，單相短路時(shí)取標(biāo)稱電壓，即380/220V。8.2.2 三相與兩相短路電流計(jì)算 三相短路電流2k2kavkavk33xrUzUI 兩相短路電流kk)2(k87. 023III式中 Ik三相穩(wěn)態(tài)短路電流有效值（kA）； Uav電源平均線電壓（V）； zk短路回路阻抗（m

8、）； rk短路回路電阻（m）； xk短路回路電抗（m）。8.2.3 單相短路電流計(jì)算 單相短路電流在低壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中具有十分重要的作用，它不僅涉及到系統(tǒng)本身的問題，還涉及到電擊防護(hù)安全性、電氣火災(zāi)預(yù)防等公共安全性問題，必須給予高度重視。 單相短路是一種不對稱短路，因此應(yīng)采用對稱分量法進(jìn)行計(jì)算。但工程上還根據(jù)對稱分量法發(fā)展出一些更簡便的方法，如相中（或相保）阻抗法等。 以下以TN系統(tǒng)相線與保護(hù)線之間的短路為例，介紹單相短路電流計(jì)算方法。相線與中性線間短路電流計(jì)算方法類同。 1、原理性的序阻抗計(jì)算法 根據(jù)對稱分量法推導(dǎo)，得出單相短路電流的序阻抗計(jì)算法公式如下：330kkkN)1(kZZZUI式中，短

9、路回路的正、負(fù)、零序阻抗包括四個(gè)部分，即變壓器一次側(cè)系統(tǒng)阻抗、變壓器阻抗、母線阻抗和線路阻抗。 正、負(fù)序阻抗總是相等的。一次側(cè)系統(tǒng)零序阻抗與變壓器連接組有關(guān)；變壓器零序阻抗可查表求得；母線、線路的零序阻抗，除相線外，還包括保護(hù)線（或中性線）的零序阻抗。 2、工程實(shí)用的相保（中）阻抗法 以相線與保護(hù)線短路為例WLPBPTPSPP)1(kZZZZUZUI式中 ZP短路回路總相保阻抗（m）； ZPS一次側(cè)系統(tǒng)相保阻抗（m）； ZPT變壓器相保阻抗（m）； ZPB母線相保阻抗（m）； ZPWL線路相保阻抗（m）。 相保阻抗是一個(gè)計(jì)算阻抗，是以對稱分量法為基礎(chǔ)推導(dǎo)出來的。 1）相保阻抗由來。從公式330

10、kkkN)1(kZZZUI入手，正、負(fù)序電流因三相平衡，只在相導(dǎo)體上流通，因此正、負(fù)序阻抗只包含相導(dǎo)體阻抗；零序電流除在相導(dǎo)體上流通外，還以三倍零序電流在保護(hù)線上通過，因此零序阻抗為相導(dǎo)體零序阻抗加上3倍PE線零序阻抗。即：0PE0kk0PE0kkk0kkk323)3(3ZZZZZZZZZZ令ZZZ320kkP0PEZZ ，稱為相計(jì)算阻抗（只與相導(dǎo)體有關(guān)）；，稱為保護(hù)線計(jì)算阻抗（只與保護(hù)導(dǎo)體有關(guān)）。P0PE0kk0kkk323ZZZZZZZZ則又令PPZZZ，稱為相保阻抗。則P)1(kZUI 2）短路回路各部分相保阻抗的求取。 （1）高壓側(cè)系統(tǒng)（S）相保阻抗。 對于最常用的Dyn11和Yyn0

11、配電變壓器，高壓側(cè)線電流中不可能有零序電流，故不計(jì)入高壓側(cè)零序阻抗；又因?yàn)楦邏簜?cè)本無PE線，相保阻抗就等于相計(jì)算阻抗，即：3230SSSSPRRRR3230SSSSPXXXX （2）變壓器（T）相保阻抗。 忽略變壓器中性點(diǎn)接地母排上中性點(diǎn)與PE線連接點(diǎn)間的那一段線路阻抗，變壓器相保阻抗也只有相阻抗，因此：3233230TkTk0TkTkTkTP0TkTk0TkTkTkTPXXXXXXRRRRRR式中 、 變壓器短路阻、抗（m）； 、 變壓器零序短路阻抗（m），與變壓器連接組有關(guān)，查變壓器產(chǎn)品樣本或設(shè)計(jì)手冊可得，TkRTkX0TkR0TkX （3）母線（B）相保阻抗。 包括相計(jì)算阻抗和保護(hù)線計(jì)算

12、阻抗。0BPE0BLBLBP32RRRR0BPE0BLBLBP32XXXX 很多設(shè)計(jì)手冊直接給出了各種規(guī)格母線單位長度的RP和XP，這時(shí)直接引用即可，只是要特別注意給出RP的溫度，若為20，應(yīng)乘以1.5進(jìn)行修正。電抗不進(jìn)行溫度修正。 （4）線路（WL）相保阻抗。 與母線相同，依據(jù)是單位長度的序阻抗值，電阻同樣要進(jìn)行溫度校正。0WLPE0WLLWLLWLP32RRRR0WLPE0WLLWLLWLP32XXXX 同樣，很多設(shè)計(jì)手冊直接給出了各種規(guī)格線路單位長度的RP和XP，可直接引用，但應(yīng)注意電阻的溫度校正。第3節(jié) 低壓配電設(shè)備 低壓開關(guān)電器的命名完全采用IEC標(biāo)準(zhǔn)，部分與中、高壓傳統(tǒng)習(xí)慣稱謂不同

13、，具體如下，注意區(qū)別： 斷路器：與中壓斷路器類同，但低壓斷路器一般為斷路器與保護(hù)電器（脫扣器）的組合電器。 開關(guān)：相當(dāng)于中壓負(fù)荷開關(guān)。 隔離器：相當(dāng)于中壓隔離開關(guān)。 隔離開關(guān)：相當(dāng)于中壓系統(tǒng)帶隔離功能的負(fù)荷開關(guān)。8.3.1 低壓熔斷器 1、分類 按結(jié)構(gòu)分：專職人員用，非熟練人員用。 按分?jǐn)喾秶郑篻熔體（全范圍），a熔體（部分范圍）。 按使用類別分：G類（一般用途），M類（保護(hù)電動(dòng)機(jī)），Tr（保護(hù)變壓器）。 如gG類，aM類、gM類等。 2、主要參數(shù) （1）弧前時(shí)間電流曲線（安秒特性） （2）過電流選擇比。上、下級熔體選擇性動(dòng)作所需最小熔體額定電流比值，一般為1.6。即： 若上級熔體額定電流為

14、下級的1.6倍以上，則下級短路時(shí)，能保證下級熔體熔斷時(shí)，上級熔體尚未熔化。 （3）I 2t特性。對極快速熔斷的限流式熔斷器，不考慮散熱，是否熔化、熔斷只與熱脈沖I 2t有關(guān)。分最小弧前I 2t和最大熔斷I 2t。 因限流熔斷器熔化與起弧幾乎同時(shí)出現(xiàn)，故最小弧前I 2t即最小熔化I 2t。 （4）約定時(shí)間內(nèi)的約定熔斷/不熔斷電流。熔體額定電流熔體額定電流Ir（A）刀型觸頭熔斷器刀型觸頭熔斷器圓筒帽型熔斷器圓筒帽型熔斷器螺栓聯(lián)接熔斷器螺栓聯(lián)接熔斷器偏置觸刀熔斷器偏置觸刀熔斷器Inf（A） If（A） Inf（A） If（A） Inf（A） If（A）416（不含）1.5Ir1.9Ir1.25Ir1

15、.6Ir1.25Ir1.6Ir4及以下1.5Ir2.1Ir1.25Ir1.6Ir1.25Ir2.1IrgG熔體，約定時(shí)間均為1h Inf：約定時(shí)間內(nèi)的約定不熔斷電流。 If：約定時(shí)間內(nèi)的約定熔斷電流。 舉例：Ir=5A的螺栓聯(lián)接熔斷器，若通過熔體的實(shí)際電流小于1.25Ir，則肯定不會(huì)在1小時(shí)內(nèi)熔斷；若通過熔斷器的實(shí)際電流大于1.6Ir，則肯定會(huì)在1小時(shí)內(nèi)熔斷。 約定時(shí)間和電流值是生產(chǎn)廠家按標(biāo)準(zhǔn)取定、并在產(chǎn)品特性上體現(xiàn)出來的。 gG和和gM熔斷體的約定時(shí)間和約定電流熔斷體的約定時(shí)間和約定電流熔體額定電流熔體額定電流I Ir r（A）約定時(shí)間約定時(shí)間（h）約定電流（約定電流（A）I InfnfI

16、If f1616I Ir r631 11.251.25I Ir r1.61.6 I Ir r6363I Ir r1602 2160160I Ir r4003 3400400I Ir r4 4Inf：約定不熔斷電流；：約定不熔斷電流；If：約定熔斷電流。：約定熔斷電流。 8.3.2 低壓開關(guān)、隔離器及熔斷器組合電器 開關(guān)：能承載、通斷正常（含規(guī)定的過負(fù)荷）電流，并能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)承受短路電流沖擊、但不能開斷短路電流的機(jī)械電器。 隔離器：在斷開狀態(tài)符合規(guī)定隔離功能、能通斷空載電路、且能承受正常電流和規(guī)定時(shí)間內(nèi)短路電流的機(jī)械電器。 隔離開關(guān)：在斷開狀態(tài)符合隔離器要求的開關(guān)。 注意與中、高壓電器的差異，

17、不要混淆。類型類型功能功能接通、承載、分?jǐn)嗾油?、承載、分?jǐn)嗾ｋ娏?；承載規(guī)定時(shí)常電流；承載規(guī)定時(shí)間內(nèi)的短路電流；可間內(nèi)的短路電流；可接通短路電流接通短路電流隔離功能。斷開距離、隔離功能。斷開距離、泄漏電流符合要求，泄漏電流符合要求，有斷開位置指示，可有斷開位置指示，可加鎖加鎖同時(shí)具有左側(cè)兩種功能同時(shí)具有左側(cè)兩種功能開關(guān)、隔離電器開關(guān)、隔離電器開關(guān)開關(guān)隔離器隔離器隔離開關(guān)隔離開關(guān)熔熔斷斷器器組組合合電電器器熔斷器熔斷器串串聯(lián)聯(lián)開關(guān)熔斷器組開關(guān)熔斷器組隔離器熔斷器組隔離器熔斷器組隔離開關(guān)熔斷器組隔離開關(guān)熔斷器組熔斷體熔斷體動(dòng)作動(dòng)作觸頭觸頭熔斷器式開關(guān)熔斷器式開關(guān)熔斷器式隔離器熔斷器式隔離器熔斷器

18、式隔離開關(guān)熔斷器式隔離開關(guān)開關(guān)、隔離器、熔斷器組合電器功能與圖形符號開關(guān)、隔離器、熔斷器組合電器功能與圖形符號 8.3.3 低壓斷路器 開關(guān)電器保護(hù)電器的組合電器。 1、結(jié)構(gòu) 殼架脫扣器 殼架：純斷路器功能部分。 過電流脫扣器：過電流保護(hù)部分123459876低壓斷路器原理結(jié)構(gòu)1-主觸頭 2-跳鉤 3-鎖扣 4-分勵(lì)脫扣器 5-失壓脫扣器 6-過電流瞬時(shí)脫扣器 7-過電流長延時(shí)脫扣器 8-失壓脫扣器試驗(yàn)按鈕 9-分勵(lì)脫扣器按鈕 2、工作原理 3、過電流脫扣器過電流保護(hù)特性 長延時(shí)脫扣器為反時(shí)限特性；短延時(shí)脫扣器為固定時(shí)限特性，時(shí)限可調(diào)；瞬時(shí)脫扣器為無時(shí)限特性。ItIop3IIop1op1IIo

19、p3tIop2b)a)低壓斷路器過電流脫扣器保護(hù)特性長延時(shí)脫扣器瞬時(shí)脫扣器長延時(shí)脫扣器短延時(shí)脫扣器瞬時(shí)脫扣器非選擇型選擇型 4、主要參數(shù) （1）殼架等級額定電流IrQ。指斷路器殼架部分的額定電流，包括接線端子、主觸頭系統(tǒng)、連接導(dǎo)體等。 舊稱斷路器殼架等級電流，記為Imn。 （2）脫扣器額定電流IrR（或Irt）。指裝于殼架內(nèi)的過電流脫扣器（Release或trip）。 舊稱斷路器額定電流，記為In。 相互關(guān)系：運(yùn)行電流須通過殼架才能流過脫扣器，因此脫扣器額定電流不可能大于殼架額定電流，即：IrRIrQ。 （3）長延時(shí)脫扣器動(dòng)作電流（Iop1）整定范圍。 長延時(shí)脫扣器作過負(fù)荷保護(hù)用，其動(dòng)作值整定

20、范圍是脫扣器額定電流IrR的函數(shù)。典型情況為： Iop1（0.61.0）IrR 在以上范圍內(nèi)根據(jù)保護(hù)計(jì)算結(jié)果確定動(dòng)作值，可無級或有級調(diào)整。 （4）短延時(shí)脫扣器動(dòng)作電流（Iop2）整定范圍。 短延時(shí)脫扣器作與下級選擇性配合的短路保護(hù)用，其動(dòng)作值整定范圍典型情況為： Iop1（38）IrR 短延時(shí)脫扣器動(dòng)作延時(shí)也有一定的調(diào)整范圍。 （5）瞬時(shí)脫扣器動(dòng)作電流（Iop3）整定范圍。 瞬時(shí)脫扣器作短路保護(hù)用，其動(dòng)作值整定范圍典型情況為： Iop1（510）IrR 配電用 Iop1（815）IrR 保護(hù)電動(dòng)機(jī)用 （6）長延時(shí)脫扣器約定時(shí)間的約定電流。 約定時(shí)間：IrR 63A時(shí)，1h；IrR 63A時(shí)，2

21、h。 約定不脫扣電流：1.05IrR 。 約定脫扣電流：1.30IrR 。 約定時(shí)間內(nèi)的約定脫扣/不脫扣電流含義與熔斷器類同。產(chǎn)品銘牌參數(shù)識讀示例 5、類型型）非選擇型（型）：有短延時(shí)脫扣器選擇型（按保護(hù)特性AB終端型電動(dòng)機(jī)型配電型按用途無隔離功能型有隔離功能型按檢修安全性外殼式）模壓外殼式（舊稱塑料框架式）開啟式（舊稱萬能式或按設(shè)計(jì)型式第4節(jié)低壓配電線路的過電流保護(hù)8.4.1 過電流及保護(hù)原則l 超過線路允許載流量的電流都稱為過電流。短路嚴(yán)重輕度過負(fù)荷過電流 2、由低壓斷路器實(shí)施的短路保護(hù)1）瞬時(shí)過電流脫扣器動(dòng)作電流整定（1）按躲過配電線路的尖峰電流整定；動(dòng)力類線路：照明類線路：(2)按躲過下