施奈德2010年培训讲义汇总(内部资料)
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● IEC 60439-1 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“形式” ● 分隔能达到: ● 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 ● 防外来固体从装置的一个单元进入相邻单元的保护
SLIC- LVDI training – Chen ke – 2009 April
回路导体的截面 根据规范和用电设备要 求校验最大电压降
校验电缆热稳定 选定开关动作时间 IT 或 TN 系统 选定开关短延时
确定导体的截面积
TT 系统
校验回路的电缆 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
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●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。
● 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 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—— t<=(K^*S^)/I^
●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 分、PE线、PEN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。
● 不同的接地系统有不同的保护要求。
●例外情况
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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。 ●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。
本次讲座重点
●梳理低压配电系统的基本概念。 ●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。 ●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。 ●三大接地系统的分析。 ●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。
20
按照 IEC 60439-1 的分隔形式
形式 4a
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形式 4b
21
配电柜的标准
TTA和PTTA问题 ● IEC 60439-1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 备的型式试验
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16
配电柜的型式
● 低压配电柜按照使用场合分类 ● 低压总开关柜 (MLVS) ● 电动机控制中心 (MCC) ● 分配电柜 ● 终端配电盘 ● 低压配电柜按照工艺技术分类 ● 传统配电柜： ●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 (表计、按钮、灯) 都安装在盘 的正面
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2
第一章 低压电气装置配电系统简介
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3
低压配电系统设计要点
●负荷分级及供电要求
●供电电压的选择
●带电导体系统型式的选择
●低压系统配电方式的选择
●接地系统型式的选择
●供电的连续性要求
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4
负荷分级及供电要求
● 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 ● 应由两个独立电源供电 ● 特别重要负荷须增设应急电源 ● 二级负荷 ● 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 ● 三级负荷 ● 不属于一、二级负荷者 ● 对供电无特殊要求
22
供电的连续性
● 可采用下述办法提高供电连续性 :
● 对用电装置做适当划分 ● 提供备用电源 ● 重要回路采用回路分和双回路供电 ● 采用适当的接地系统 （如 IT系统） ● 有选择性的保护系统
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25
低压配电保护设计流程
电动机启动问题 电压降问题
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7
带电导体系统型式的选择
L1 L1
● 单相两线制
L2 L2
L1
● 两相三线制
N
L2
注：带电导体是指正常通过工作电流的相线和 中性线（包括PEN线但不包括PE线）
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26
第二章 保护电器的选择
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●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 ●防止由于绝缘故障引起的间接接触的危险 ●要遵守的条件: ●按照 IEC 60364 § 60473-1-1 ●在各回路的首端，分支路出口 (电流减小) ●保护电器的分类 ●低压断路器 ●低压熔断器 ●剩余电流动作保护器
15
接地系统型式的选择
● 尊重当地或相关行业的规范和习惯 ● 例如: 在欧洲一些国家中，TT 系统用于家庭及学校。 ● IT 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 常良好的。没有超优的接地系统 ● 选择的一般原则 ● 持续供电的重要性 ● 维护人员的技能水平 ● 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。 ● 最后: 考虑将几种接地系统组合的可能性，用一台 LV/LV 变压器可使接地系统 适合于负载的需要
18
按照 IEC 60439-1 的分隔形式
形式 1
形式 2a
形式 2b
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19
按照 IEC 60439-1 的分隔形式
形式 3a
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形式 3b
带电导体系统型式的选择（续）
L1 L1 L1
● 三相三线制
L2
L2 L3 L2 L3 L3
L1
L1
● 三相四线制
N (PEN) L2 L3 N (PEN) L2 L3
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9
低压系统配电方式
● 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
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6
低压电压的选择
● 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 ● 36, 42, 230/400, 400/690V ● 单相用电设备的额定电压 ● 6, 12, 24, 36, 48, 127, 220, 380V ● 单相供电设备的额定电压 ● 6, 12, 24, 36, 48, 130, 230, 400V
负荷计算，短路电流计算
需要系数，利用系数法计算 总需要容量 (kVA) 各回路计算电流 Ib 保护电器额定电流 系统短路容量 MVA
安全可靠经济
计算负荷 (kW)
设备分组
各级短路电流
Isc 保护电器的短路分断能力 Icu，Ics 选定开关瞬动
选定开关长延时
In
选择保护电器
根据敷设条件确定修 正系数
选择断路器 或保护电器
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31
低压开关设备常用标准
●标准 ●低压开关设备总则 ●低压断路器 ●低压开关、隔离器 ●接触器 ●电动机起动器 住宅用设备 IEC 60898 /GB10963 IEC 60669-1 /GB16915 IEC 61095 /GB17885 工业及小型商业 < 1000V IEC 60947-1 /GB14048.1 IEC 60947-2 /GB14048.2 IEC 60947-3 /GB14048.3 IEC 60947-4 /GB14048.4
●不带过电流保护的
●剩余电流动作断路器 ●带过电流保护的
IEC 61008 /GB16916
IEC 61009 IEC 60755
●剩余电流动作断路器 GB16917
GB6829
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32
低压断路器选择的一般要求
低压电器是用于额定电压交流1000V或直流1500V以下电路中起
● TT system
1 2 3 N
● IT system
1 2 3
● TN system
TNC (C: 保护线与中性线合一 PEN)
1 2 3 PEN
TNS (S: 保护线与中性线分开)
1 2 3 N PE
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● 放射式配电 母线长电缆
● 树干式配电
末端灵敏度
● 链式配电
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10
典型的低压配电系统
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11
接地系统的分类
● 根据 IEC 60364 § 312.2的定义
PGL柜
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17
配电柜的型式（续）
● 功能型配电柜： ● 由功能模块组成，具有专用的功能，它 包括开关装置及各种设备，连同安装及 联接用附件 (抽屉式) ●固定式功能单元 ●可断开式功能单元 ●可抽出式功能单元
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保护、控制、转换和通断作用的电器。
●按正常工作条件选择 ●额定电压 ●额定电流 ●保护特性 ●按短路工作条件选择 ●短时耐受电流 ●短路分断能力
●按使用环境条件选择 ●多尘环境 ●腐蚀环境 ●高原地区 ●热带地区 ●特殊场所
●电动机 ●起重机 ●电焊机 ●电阻炉 ●整流器 ●......等等
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30
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 设方式等有变化的回路分支处。 ● L<3m。 ● 校验上级保护电器的灵敏度。 ● 三相均设保护电器 ● 并联导线或电缆的过载保护 ● N线上的保护电器 ● TN-S系统或TT系统中，当N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，N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
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5
常用应急电源
● 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
● EPS 应急电源 ● 适用于允许断电时间为0.25s以上的负荷
● 带自投的独立专用供电线路 ● 适用于允许断电时间1.5s以上的负荷 ● 快速自起动发电机组 ● 适用于允许断电时间15s以上的供电
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28
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、 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Ic<=Iset1<=Iz；I2<=1.45Iz
目录
●第一章 低压电气装置配电系统简介
●第二章 保护电器的选择
●第三章 短路电流的计算
●第四章 开关的选择性、限流和级联技术介绍
●第五章 接地系统和接地装置简介 ●第六章 电击防护的措施 ●第七章 不同接地系统的特性
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回路导体的截面 根据规范和用电设备要 求校验最大电压降
校验电缆热稳定 选定开关动作时间 IT 或 TN 系统 选定开关短延时
确定导体的截面积
TT 系统
校验回路的电缆 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
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●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。
● 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 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—— t<=(K^*S^)/I^
●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 分、PE线、PEN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。
● 不同的接地系统有不同的保护要求。
●例外情况
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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。 ●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。
本次讲座重点
●梳理低压配电系统的基本概念。 ●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。 ●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。 ●三大接地系统的分析。 ●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。
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按照 IEC 60439-1 的分隔形式
形式 4a
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形式 4b
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配电柜的标准
TTA和PTTA问题 ● IEC 60439-1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 备的型式试验
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配电柜的型式
● 低压配电柜按照使用场合分类 ● 低压总开关柜 (MLVS) ● 电动机控制中心 (MCC) ● 分配电柜 ● 终端配电盘 ● 低压配电柜按照工艺技术分类 ● 传统配电柜： ●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 (表计、按钮、灯) 都安装在盘 的正面
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2
第一章 低压电气装置配电系统简介
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3
低压配电系统设计要点
●负荷分级及供电要求
●供电电压的选择
●带电导体系统型式的选择
●低压系统配电方式的选择
●接地系统型式的选择
●供电的连续性要求
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负荷分级及供电要求
● 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 ● 应由两个独立电源供电 ● 特别重要负荷须增设应急电源 ● 二级负荷 ● 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 ● 三级负荷 ● 不属于一、二级负荷者 ● 对供电无特殊要求
22
供电的连续性
● 可采用下述办法提高供电连续性 :
● 对用电装置做适当划分 ● 提供备用电源 ● 重要回路采用回路分和双回路供电 ● 采用适当的接地系统 （如 IT系统） ● 有选择性的保护系统
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低压配电保护设计流程
电动机启动问题 电压降问题
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7
带电导体系统型式的选择
L1 L1
● 单相两线制
L2 L2
L1
● 两相三线制
N
L2
注：带电导体是指正常通过工作电流的相线和 中性线（包括PEN线但不包括PE线）
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第二章 保护电器的选择
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●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 ●防止由于绝缘故障引起的间接接触的危险 ●要遵守的条件: ●按照 IEC 60364 § 60473-1-1 ●在各回路的首端，分支路出口 (电流减小) ●保护电器的分类 ●低压断路器 ●低压熔断器 ●剩余电流动作保护器
15
接地系统型式的选择
● 尊重当地或相关行业的规范和习惯 ● 例如: 在欧洲一些国家中，TT 系统用于家庭及学校。 ● IT 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 常良好的。没有超优的接地系统 ● 选择的一般原则 ● 持续供电的重要性 ● 维护人员的技能水平 ● 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。 ● 最后: 考虑将几种接地系统组合的可能性，用一台 LV/LV 变压器可使接地系统 适合于负载的需要
18
按照 IEC 60439-1 的分隔形式
形式 1
形式 2a
形式 2b
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按照 IEC 60439-1 的分隔形式
形式 3a
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形式 3b
带电导体系统型式的选择（续）
L1 L1 L1
● 三相三线制
L2
L2 L3 L2 L3 L3
L1
L1
● 三相四线制
N (PEN) L2 L3 N (PEN) L2 L3
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低压系统配电方式
● 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
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6
低压电压的选择
● 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 ● 36, 42, 230/400, 400/690V ● 单相用电设备的额定电压 ● 6, 12, 24, 36, 48, 127, 220, 380V ● 单相供电设备的额定电压 ● 6, 12, 24, 36, 48, 130, 230, 400V
负荷计算，短路电流计算
需要系数，利用系数法计算 总需要容量 (kVA) 各回路计算电流 Ib 保护电器额定电流 系统短路容量 MVA
安全可靠经济
计算负荷 (kW)
设备分组
各级短路电流
Isc 保护电器的短路分断能力 Icu，Ics 选定开关瞬动
选定开关长延时
In
选择保护电器
根据敷设条件确定修 正系数
选择断路器 或保护电器
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低压开关设备常用标准
●标准 ●低压开关设备总则 ●低压断路器 ●低压开关、隔离器 ●接触器 ●电动机起动器 住宅用设备 IEC 60898 /GB10963 IEC 60669-1 /GB16915 IEC 61095 /GB17885 工业及小型商业 < 1000V IEC 60947-1 /GB14048.1 IEC 60947-2 /GB14048.2 IEC 60947-3 /GB14048.3 IEC 60947-4 /GB14048.4
●不带过电流保护的
●剩余电流动作断路器 ●带过电流保护的
IEC 61008 /GB16916
IEC 61009 IEC 60755
●剩余电流动作断路器 GB16917
GB6829
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低压断路器选择的一般要求
低压电器是用于额定电压交流1000V或直流1500V以下电路中起
● TT system
1 2 3 N
● IT system
1 2 3
● TN system
TNC (C: 保护线与中性线合一 PEN)
1 2 3 PEN
TNS (S: 保护线与中性线分开)
1 2 3 N PE
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● 放射式配电 母线长电缆
● 树干式配电
末端灵敏度
● 链式配电
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典型的低压配电系统
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接地系统的分类
● 根据 IEC 60364 § 312.2的定义
PGL柜
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17
配电柜的型式（续）
● 功能型配电柜： ● 由功能模块组成，具有专用的功能，它 包括开关装置及各种设备，连同安装及 联接用附件 (抽屉式) ●固定式功能单元 ●可断开式功能单元 ●可抽出式功能单元
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保护、控制、转换和通断作用的电器。
●按正常工作条件选择 ●额定电压 ●额定电流 ●保护特性 ●按短路工作条件选择 ●短时耐受电流 ●短路分断能力
●按使用环境条件选择 ●多尘环境 ●腐蚀环境 ●高原地区 ●热带地区 ●特殊场所
●电动机 ●起重机 ●电焊机 ●电阻炉 ●整流器 ●......等等
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30
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 设方式等有变化的回路分支处。 ● L<3m。 ● 校验上级保护电器的灵敏度。 ● 三相均设保护电器 ● 并联导线或电缆的过载保护 ● N线上的保护电器 ● TN-S系统或TT系统中，当N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，N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
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5
常用应急电源
● 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
● EPS 应急电源 ● 适用于允许断电时间为0.25s以上的负荷
● 带自投的独立专用供电线路 ● 适用于允许断电时间1.5s以上的负荷 ● 快速自起动发电机组 ● 适用于允许断电时间15s以上的供电
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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、 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Ic<=Iset1<=Iz；I2<=1.45Iz
目录
●第一章 低压电气装置配电系统简介
●第二章 保护电器的选择
●第三章 短路电流的计算
●第四章 开关的选择性、限流和级联技术介绍
●第五章 接地系统和接地装置简介 ●第六章 电击防护的措施 ●第七章 不同接地系统的特性
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