理论教育 建筑设备-常用电线、电缆及设备

建筑设备-常用电线、电缆及设备

时间:2023-09-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:见表8.2列举了几种常用绝缘导线。表8.3列举了常用电缆的型号组成及含义。铠装层作用是保护电缆不被外力损伤。图8.15变压器图8.16箱式变压器箱式变压器并不只是变压器,它相当于一个小型变电站,属于配电站,直接向用户提供电源。

建筑设备-常用电线、电缆及设备

8.2.6.1 常用电线电缆

电线、电缆产品的种类有成千上万,应用在各行各业中。它们总的用途有两种,一种是传输电流,一种是传输信号。传输电流类的电缆最主要控制的技术性能指标是导体电阻、耐压性能;传输信号类的电缆主要控制的技术性能指标是传输性能——特性阻抗、衰减及串音等。当然传输信号主要也靠电流(电磁波)作载体,现在随着科技发展可以用光波作载体来传输。

室内配电线路大多采用绝缘导线,但配电干线则多采用裸导线(母线),少数采用电缆。

规定在三相交流系统中A、B、C 三相分别涂黄、绿、红色;N 线、PEN 线涂淡蓝色;PE线涂黄绿双色;在直流系统中,正极用赭色,负极用蓝色。给裸导线涂色,不仅有利于识别相序,而且有利于防腐蚀及改善散热条件。

1.绝缘导线

绝缘导线按芯线材料分为铜芯和铝芯两种,民用建筑内推荐采用铜芯绝缘导线。绝缘导线按绝缘材料分为橡皮绝缘导线和塑料绝缘导线两种。见表8.2列举了几种常用绝缘导线。

BLX-500-(3×50+1×25+PE25),表示铝芯塑料绝缘导线,额定电压500V,三根相线截面均为50mm2,一根中性线截面为25mm2,一根保护线截面为25mm2

2.电缆

电缆按电压分为高压电缆和低压电缆;按线芯数分为单芯、双芯、三芯、四芯和五芯电缆;按芯线材料分为铜芯和铝芯电缆;按绝缘材料分为油浸纸绝缘、塑料绝缘和橡胶绝缘电缆。

表8.2 常用绝缘导线

图8.14 电力电缆结构示意图

1—外护层;2—铠装层;3—内护层;4—绝缘层;5—导体

一般电缆最基本的结构有导体、绝缘层及外护层,根据要求再增加一些结构,如屏蔽层、内护层或铠装层等,为了电缆有圆整性再辅加一些填充材料,如图8.14所示。导体是传输电流或信号的载体,其他结构都是作防护用。防护的性能根据电缆产品的需要总体上有3种:①保护电缆本身各单元不相互或减少影响,如耐压、耐热、防电磁场产生的损耗、通信电缆防信号相互干扰等;②防护是保护导体中的电流不对外部产生影响,如防止电流外泄、防电磁波外泄等;③保护外界不对电缆内部产生影响,如抗压、抗拉、耐热、耐寒、耐燃、防水及抗电磁波干扰等。

表8.3列举了常用电缆的型号组成及含义。

表8.3 电缆型号组成及含义

(1)导体(或称导电线芯)。导体的作用是传导电流。有实心和绞合之分。材料有铜、铝、银、铜包钢、铝包钢等,主要用的是铜与铝,铜的导电性能比铝要好很多。

(2)绝缘层。绝缘层包覆在导体外,其作用是隔绝导体,承受相应的电压,防止电流泄漏。

绝缘材料有多种多样,如聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、交联聚乙烯(XLPE)、橡皮(橡皮材质的种类较多,有丁腈橡胶、氯丁橡胶、丁苯橡胶、乙丙橡胶等)、氟塑料、尼龙、绝缘纸等。这些材料最主要的性能就是绝缘性能要好,其他的性能要求根据电缆使用要求各有不同,有的要求介电系数要小,以减少损耗,有的要求有阻燃性能或能耐高温,有的要求电缆在燃烧时不会或少产生浓烟或有害气体,有的要求能耐油、耐腐蚀,有的则要求柔软等。

(3)内护层。内护层作用是保护绝缘线芯不被铠装层或屏蔽层损伤。内护层有挤包、绕包和纵包等几种形式。对要求高的采用挤包形式,要求低的采用绕包或纵包形式。

(4)铠装层。铠装层作用是保护电缆不被外力损伤。最常见的是钢带铠装与钢丝铠装,还有铝带铠装、不锈钢带铠装等。钢带铠装主要作用是抗压用,钢丝铠装主要是抗拉用。根据电缆的大小,铠装用的钢带厚度是不一样的,这在各电缆标准中都有规定。

(5)填充层。填充层的作用主要是让电缆圆整、结构稳定,有些电缆的填充物还起到阻水、耐火等作用。主要的材料有聚丙烯绳、玻璃纤维绳、石棉绳、橡皮等,种类很多,但有一个主要的性能要求是非吸湿性材料,并且还不能导电。

(6)外护层。外护层在电缆最外层起保护作用的部件。主要有3种类型:塑料类、橡皮类及金属类。其中塑料类最常用的是聚氯乙烯塑料、聚乙烯塑料。还可根据电缆特性分为阻燃型、低烟低卤型和低烟无卤型等。

(7)其他结构层。

1)耐火层。只有耐火型电缆有此结构。其作用是在火灾中电缆能经受一定燃烧,给人们逃生时多一些用电的时间。现在使用的材料主要是云母带。火灾中,电缆会很快燃烧,因云母带的云母片耐高温,且又有绝缘作用,在火灾中能保护导体运行一定的时间。

2)屏蔽层。屏蔽层在绝缘层外,外护层内,其作用是限制电场和电磁干扰。对于不同类型的电缆,屏蔽材料也不相同,主要有铜丝编织、铜丝缠绕、铝丝(铝合金丝)编织、铜带铝箔、铝(钢)塑带、钢带等绕包或纵包等。

8.2.6.2 常用供配电设备

供配电设备主要有变压器、高压配电装置和低压配电装置。

1.变压器

变压器(图8.15),简单说就是用来改变电压的设备。改变后的电压如果高于改变前的电压,则称为升压变压器,反之称为降压变压器。

由于变压器在正常工作时都会放热,所以,需要在变压器上放置冷却装置,按照冷却方式不同,可以把变压器分为油浸式变压器和干式变压器。油浸式变压器常用在独立建筑的变配电所或户外安装,干式变压器常用在高层建筑内的变配电所。

箱式变压器(通常简称“箱变”)将传统变压器集中设计在箱式壳体中,具有体积小、重量轻、低噪声、低损耗和高可靠性的特点,广泛应用于住宅小区、商业中心、轻站、机场、厂矿、企业、医院及学校等场所,如图8.16所示。

图8.15 变压器

图8.16 箱式变压器

箱式变压器并不只是变压器,它相当于一个小型变电站,属于配电站,直接向用户提供电源。包括高压室,变压器室,低压室;高压室就是电源侧,一般是35kV 或者10kV 进线,包括高压母排、断路器或者熔断器、电压互感器避雷器等,变压室里都是变压器,是箱式变压器的主要设备,低压室里面有低压母排、低压断路器、计量装置、避雷器等,从低压母排上引出线路对用户供电。

2.高压设备

(1)高压断路器。高压断路器(图8.17)是一种开关电器,不仅能够接通和断开正常负荷的电流,还能在保护装置的作用下自动跳闸,切除故障电流。由于电路中电流较大,在断开电路的时候,会有电弧产生(晚上关灯的时候,有时候可以看到开关里有火花产生,高压电所产生的电火花更大),所以高压断路器里会安装灭弧装置,灭弧装置会把开关的触头挡住,致使高压断路器无可见触头,一般高压断路器经常和高压隔离开关配合使用。

高压断路器按其采用的灭弧装置可分为油断路器、空气断路器、六氟化硫断路器及真空断路器等。

图8.17 高压断路器

图8.18 高压隔离开关

1—触刀片;2—锁扣板;3—触头座;4—缓冲纸垫;5—绝缘子;6—槽钢;7—触头弹簧;8—锁扣装置;9—分闸限位板

(2)高压隔离开关(图8.18)。在对设备和线路进行检修时,为了保证人员和设备的安全需要电路中有一个明显的断开点,高压隔离开关就起到这样一个作用,把设备和线路同带电线路隔离开。隔离开关没有设置灭弧装置,所以不能在线路中带负荷操作,否则可能会造成严重的事故。

(3)高压熔断器(图8.19)。熔断器主要由金属熔体(熔件)、支持熔体的载流部分(触头)和外壳(熔管)等组成。有些熔断器内还装有特殊的灭弧介质,如产气纤维管、石英砂等用来熄灭熔件熔断时形成的电弧。

熔断器的工作原理是熔断器串联接入被保护电路中,在正常工作情况下,由于通过熔体的电流较小,熔体温度虽然上升,但不会熔化,电路可靠接通;当电路发生过负荷或短路,电流增大时,熔体温度上升超过熔点而熔断并迅速熄灭电弧,切断电路。

(4)高压负荷开关(图8.20)。高压负荷开关是一个开关器件,主要用在高压线路中,负责接通和断开正常工作的负荷电流,但由于灭弧能力不强,故不能切断断路电流,必须和高压熔断器串联使用,由熔断器切断电路电流。

图8.19 高压熔断器

图8.20 高压负荷开关

(5)高压开关柜(图8.21)。高压开关柜是按照一定的接线方案将有关的一次、二次设备组装而成的一种高压成套配电装置。高压开关柜里面的设备可以进行不同的组合,所以可以组成几十种主接线方式。(www.daowen.com)

图8.21 高压开关柜

高压开关柜有固定式和手车式两大类。固定式高压开关柜中所有的电器都是固定安装、固定接线,具有简单、经济的特点,故应用广泛。而手车式高压开关柜的优势在于主要设备可以拉出柜外,同时推入备用设备,从而提高了开关柜的安全性和可靠性,缺点是价格较贵。

3.低压设备

(1)低压断路器。低压断路器(图8.22)也称空气开关或自动空气开关,它是一种用于低压线路的开关设备,具有良好的灭弧装置,能够在电流或电压超过额定值时自动切断线路,起到保护线路和设备的作用。

由于它既可以作为开关,又能够保护线路,而且在断开线路时没有其他损耗(熔断器断开线路后,需要更换熔断丝),因此渐渐地取代了闸刀开关和熔断器的组合,广泛应用于现代的建筑电气中。

(2)低压隔离开关(图8.23)。在安装或检修时,为了保证线路和设备绝对不带电,要在低压线路中安装隔离开关,以达到线路和设备隔离的目的。由于其触点可见,所以很容易判断线路是闭合还是断开,方便线路安装和维修。低压隔离开关一般安装在配电柜或配电箱内,起到保护人员和设备安全的作用。

图8.22 低压断路器

图8.23 低压隔离开关

(3)低压负荷开关。低压负荷开关是使用在低压线路中,可以带负荷操作的开关器件。它可以切断有设备正在运行的线路,也可以在短路时断开线路。

低压负荷开关分为胶盖闸刀开关[图8.24(a)]和铁壳开关 [图8.24(b)]两种。胶盖闸刀开关一般多用于临时线路(如建筑工地的供电)。铁壳开关外部是一个坚固的铁外壳。为了安全起见,开关手柄与箱盖有连锁机构,开关合闸后,铁壳盖不能打开,所以其安全性相对较高。

(4)低压熔断器。低压熔断器是常用的一种简单的保护电器,与高压熔断器一样,主要用于短路保护,在一定条件下也可以起过负荷保护的作用。其工作原理同高压熔断器一样,当线路中出现故障时通过的电流大于规定值,熔体产生过量的热而被熔断,电路由此被分断。

低压熔断器的种类很多,按结构形式来划分,RC系列瓷插式熔断器、RL系列螺旋式熔断器、有RM 系列无填料密封管式熔断器和RT系列有填料密封管式熔断器,如图8.25所示。此外还有引进技术生产的有填料管式gF系列、aM 系列以及高分断能力的NT系列等。瓷插式灭弧能力差,只是在故障电流较小的线路末端使用。其他几种类型的熔断器均有灭弧措施,分断电流能力比较强,密闭管式结构简单,螺旋式更换熔管时比较安全,填充料式的断流能力更强。

图8.24 低压负荷开关

1—瓷手柄;2—动触头;3—胶盖;4—静触头;5—瓷底座;6—出线座;7—连段弹簧;8—熔断器;9—夹座;10—闸刀;11—手柄

图8.25 低压熔断器

1—动触头;2—熔丝;3—静触头;4—瓷座;5—瓷盖;6—底座;7—瓷帽;8—金属管;9—色片;10—熔丝管;11—上接线端;12—下线接端;13—瓷套;14—黄铜圈;15—纤维管;16—黄铜帽;17—刀座;18—特种垫圈;19—熔管;20—刀形接触片;21—指示器熔丝;22—指示器;23—盖板;24—瓷管;25—闸刀;26—石英砂;27—熔体

(5)接触器。接触器也称为电磁开关,它是利用磁铁的吸力来控制触头动作的。接触器按其电流可分为直流接触器和交流接触器两类,在建筑工程中常用交流接触器,如图8.26所示。

图8.26 交流接触器

1—常开主触点;2—常闭辅助触点;3—常开辅助触点;4—衔铁;5—吸引线圈;6—铁芯

当交流接触器的电磁线圈接通电源时,线圈电流产生磁场,使静铁芯产生足以克服弹簧反作用力的吸力,将动铁芯向下吸合,使常开主触头和常开辅助触头闭合,常闭辅助触头断开。主触头将主电路接通,辅助触头则接通或分断与之相联的控制电路。当接触器线圈断电时,静铁芯吸力消失,动铁芯在弹簧力的反作用下复位,各触头也随之复位。

(6)继电器。继电器主要用于控制与保护电路进行信号转换。继电器工作原理是:电磁铁通电时,把衔铁吸下来使上下两触点接触,工作电路闭合。电磁铁断电时失去磁性,弹簧把衔铁拉起来,切断工作电路,如图8.27 所示。由于继电器用于控制电路,流过触头的电流小,故不需要灭弧装置。用电磁继电器控制电路的好处是可以用低电压控制高电压,远距离控制且可自动控制。

控制继电器种类繁多,常用的有电流继电器、电压继电器、中间继电器、时间继电器、热继电器,以及温度、压力、计数、频率继电器等。电压、电流继电器和中间继电器属于电磁式继电器。其结构、工作原理与接触器相似,由电磁系统、触头系统和释放弹簧等组成。

(7)漏电保护器[图8.28(a)]。漏电保护器可以防止线路漏电。其工作原理是单相漏保时,火线流向零线,那么火线电流便等于零线电流,当火线漏电时,有一部分电流通过火线漏电流向了大地,那么这时火线的电流便不等于零线电流,当这个误差大于漏电保护的动作值时,漏电保护器就会自动切断线路[图8.28(b)];三相漏电保护时,漏电保护器有一根地线接在用电器上,当电器出现漏电时,漏电流就会顺着地线流向漏电保护器,那么漏电保护器检测到这个电流的大小,超过漏保动作值,就会自动切断电路。

图8.27 电磁继电器工作原理图

1—衔铁;2—电磁铁;3—触点

图8.28 单相漏电保护器

1—衔铁;2—脱扣器;3—电磁铁;4—漏电开关;5—零序电流互感器;6—弹簧

(8)低压配电柜。低压开关柜是按照一定的接线方案将有关的一次、二次设备组装而成的一种低压成套配电装置。一般用在低压照明和动力配电中,起到配电作用。

低压配电柜根据断路器是否可以抽出,分为固定式和抽出式两种。

(9)配电盘。在整个建筑内部的公共场所和房间内大量设置有配电盘,其内装有所管范围内的全部用电设备的控制和保护设备,其作用是接受和分配电能。

各层配电盘的位置应在多层建筑中相同的平面位置处,以利于配线和维护,且设置在操作维护方便、干燥通风、采光良好处,并注意不要影响建筑美观和结构合理的配合。

(10)电表柜。在建筑供配电系统中,通常将同个楼层的电表及支路开关集中安装在同一个箱柜内,即电表柜(箱),如图8.29所示。

电表柜(箱)内的主要设备是电能表,简称电表,如图8.30所示。电能表是用来测量电能的仪表,又称电度表、火表、千瓦时表。

图8.29 电表箱

图8.30 电能表

电能表在用电管理中是不可缺少的,凡是计量用电的地方均应设电能表。目前应用较多的是感应式电能表,它是利用固定的交流磁场与由该磁场在可动部分的导体中所感应的电流之间的作用力而工作的,主要由驱动元件(电压元件和电流元件)、转动元件(铝盘)、制动元件(制动磁铁)和积算元件等组成。

(11)照明灯具开关和插座。

1)开关。开关用于对单个或多个灯具进行控制。根据安装形式分为明装式和暗装式两种。明装式有拉线开关、扳把开关等;暗装式多采用跷板式开关,翘板式又有单极和多极、单控和双控之分。

单控开关在家庭电路中是最常见的,也就是一个开关控制一件或多件电器,根据所联电器的数量又可以分为单控单联、单控双联、单控三联、单控四联等多种形式。如厨房使用单控单联的开关,一个开关控制一组照明灯光。在客厅可能会安装3个射灯,那么可以用一个单控三联的开关来控制。

双控开关就是一个开关同时带常开、常闭两个触点(即为一对)。通常用两个双控开关控制一个灯或其他电器,意思就是可以有两个开关来控制灯具等电器的开关,比如,在下楼时打开开关,到楼上后关闭开关。如果是采取传统的开关的话,想要把灯关上,就要跑下楼去关,采用双控开关,就可以避免这个麻烦。另外双控开关还用于控制应急照明回路需要强制点燃的灯具,双控开关中的两端接双电源,一端接灯具,即一个开关控制一个灯具。

2)插座。在生活、工作及某些生产场所,需要对大量的小型移动电器供电,对这类电器的供电一般采用电源面板插座。一般插座是长期带电的,在设计和使用时要注意。插座根据线路的明敷设和暗敷设的要求,也有明装式和暗装式两种。插座按所接电源相数分三相和三相两类,如图8.31所示。单相插座按孔数可分为二孔、三孔。二孔插座的左边是零线、右边是相线;三孔也一样,只是中间孔接保护线。

图8.31 各类插座示意图

开关、插座安装必须牢固,接线要正确,容量要合适。它们是电路的重要设备,直接关系到安全用电和供电。

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