电气安全：6第六章 电气设备安全

1、2021/3/2,1,第六章 电气设备安全,第一节 用电设备安全 第二节 低压电器 第三节 变、配电设备,2021/3/2,2,第一节 用电设备安全,一、用电设备的环境条件和外壳防护等级 二、电动机 三、单相电气设备,2021/3/2,3,一、用电设备的环境条件和外壳保护等级,空气中介质的状态，及其他环境参数都影响触电的危险性。 1.用电环境类型 按照电击的危险程度，用电环境分为三类： （1）无较大危险的环境正常情况下，有绝缘地板、没有接地导体或接地导体很少的干燥、无尘环境。普通住房、办公室、某些实验室、仪表装配车间等均属此类,2021/3/2,4,一、用电设备的环境条件和外壳保护等级,2）有

2、较大危险的环境： 空气相对湿度经常超过75%的潮湿环境； 环境温度经常或州夜间周期性地超过350C的炎热环境； 含导电性粉尘、即生产过程中排出工艺性导电粉尘，并沉积在导线上或进入机器、仪器内的环境； 有金属、泥土、钢筋混凝土、砖等导电性地板或地面的环境； 工作人员同时一方面接触接地的金属构架、金属结构、工艺装备；另一方面又接触电气设备的金属壳体的环境。 机械厂的金工车间和锻工车间，冶金厂的压延车间、拉丝车间、电炉电极车间、电刷车间、煤粉车间、水泵房、空气压缩站、成品库、车库等属此类,2021/3/2,5,一、用电设备的环境条件和外壳保护等级,3）特别危险的环境： 室内天花板、墙壁、地板等各种物

3、体都潮湿，空气相对湿度接近100%的特别潮湿环境； 室内经常或长时间存在对电气设备的绝缘或导电部分产生破坏作用的腐蚀性蒸气、气体、液体等化学活性介质或有机介质的环境； 具有两种及两种以上有较大危险环境特征的环境。 很多生产厂房，如铸造车间、酸洗车间、电镀车间、电解车间、漂染车间、化工厂的大多数车间，以及发电厂的所有车间、室外电气装置设置区域、电缆沟等属此类,2021/3/2,6,一、用电设备的环境条件和外壳保护等级,2.电气设备外壳防护等级 第一位数字表示第一种防护型式等级；第二位数字表示第二种防护型式等级。仅考虑一种防护时，另一位数字用“”代替。前附加字母是电机产品的附加字母，W表示气候防护

4、式电机，R表示管道通风式电机；后附加字母也是电机产品的附加字母，S表示在静止状态下进行第二种防护型式试验的电机，M表示在运转状态下进行第二种防护型式试验的电机。如无需特别说明，附加字母可以省略,2021/3/2,7,二、电动机,电动机作用是把电能转换为机械能。其优点结构简单、操作方便、价格低、效率高等。在各方面被广泛应用，厂矿中电动机消耗的电能占总能耗量的50%以上,2021/3/2,8,二、电动机,1.电动机的选用 电动机种类很多，有直流电动机和交流电动机。交流电动机又分为同步电动机和异步电动机，而异步电动机又分为绕线式电动机和笼型电动机。 电动机的电磁机构由定子部分和转子部分组成。直流电动

5、机的定子上装有极性固定的磁极，直流电源经整流子接入转子，转子电流与定子磁场相互作用产生机械力矩使转子旋转。直流电动机结构复杂，可靠性较低，但有良好的调速性能和启动性能。其主要用于电机车、轧钢机、大中型提升机等调速或启动要求高的设备,2021/3/2,9,二、电动机,1.电动机的选用 交流电动机的定子上装有不同型式的交流绕组，接通交流电源后即产生旋转磁场。同步电动机转子上装有极性固定的磁极。定子接通交流电源后，转子开始旋转；至转速达到同步转速的95%时，转子经滑环接通直流电源，电动机进入同步运转。同步电动机的结构比较复杂，但同步电动机可以通过励磁电流的调节改变定子电流的相位，使同步电动机成为容性

6、负载。因此，同步电动机可为电网提供无功功率。其主要用于不需调速的、不频繁启动的大型设备,2021/3/2,10,二、电动机,1.电动机的选用 异步电动机转子上都不接电源，由定子产生的旋转磁场在转子绕组中产生感应电动势和感应电流，感应电流再与旋转磁场作用产生电磁转矩，拖动转子旋转。工作在电动机状态的异步电动机，转速必定低于同步转速。否则，其间不发生感应，不产生电磁转矩。绕线式电动机转子绕组经滑环与外部电阻器等元件连接，用以改变启动特性和调速。绕线式电动机主要用于启动、制动控制频繁和启动困难的场合，如起重机械和一些冶金机械等。 笼型电动机的转子绕组是笼状短路绕组，结构简单，工作可靠，维护方便，但启

7、动性能和调速性能差。笼型电动机广泛用于各种机床、泵、风机等多种机械的电力拖动，是应用最多的电动机,2021/3/2,11,二、电动机,1.电动机的选用 应根据环境条件，选用相应防护等级的电动机。电动机的功率必须与生产机械负荷的大小及其持续和间断的规律相适应。电动机功率太小，势必造成电动机过负载工作，造成电动机过热。过热对电动机的绝缘是很不利的，它不仅会加速绝缘的老化，还会缩短电动机的使用年限，而且还可能由于绝缘损坏而造成触电事故,2021/3/2,12,二、电动机,2.异步电动机的基本特性 （1）同步转速和转差率。异步电动机的同步转速是指旋转磁场的转速。同步转速决定于电源频率和极对数，其相互关

8、系为,异步电动机的转差率为实际转速与同步转速之差用百分数表示的相对值，即,异步电动机的额定转差多在2%6%之间,2021/3/2,13,二、电动机,2.异步电动机的基本特性 （2）电磁转矩。异步电动机的电磁转矩为,式中：Cm决定于电动机结构的系数； 气隙中的每极磁通，决定于定子电压和电动机结构； I2转子电流； 2转子功率因数,式中：x20转子堵转时的每相阻抗； E20转子堵转时的电动势,S很小时，M大致与s保持正比关系；s接近于1时，M大致与s保持反比关系。靠近s=0的侧，转矩取得最大值Mmax称最大转矩，相应的转差率sm称临界转差率；s=1时的转矩称堵转转矩,2021/3/2,14,二、电

9、动机,对s取偏导，令 ，可求得最大转矩和临界转差率为 将s=1代入M的表达式，可得到堵转转矩为 由以上异步电动机的转矩特性可以知道，最大转矩与转子电阻无关，但随着转子电阻增大，临界转差率也增大。 机械特性如图示，曲线1转子电阻最大；曲线6转子电阻最小,2021/3/2,15,二、电动机,3.异步电动机的运行状态 （1）异步运行状态，即00的状态。图6-2中，对应负载转矩M1的a点即异步运行状态，最常见的电动机拖动状态。 （2）反接制动状态，即n 0的状态。图6-2中，对应负载转矩M1的b点。 （3）发电制动状态，即n n0，M 0的状态。图6-2中，对应负载转矩M2的c点。 在转换位能、动能的

10、机械上，一台电动机可能运行于几种不同状态。此外，n=n0状态为同步状态，n=0状态为堵转状态，这两种状态一般不会长时间出现,2021/3/2,16,二、电动机,4.感应式电动机启动、调速和制动 （1）启动。 启动瞬间，感应式电动机转子组以同步速度切割旋转磁场，产生的感应电动势很大，使得这一瞬间的电流高达电动机额定电流的57倍。启动电流过大可能大幅度增加线路的电压降，导致设备启动失败，导致其他设备停车，还可能造成设备和线路的损坏。因此，在公用低压配电网中，10kW以上的笼型电动机、小区低压配电室供电的15kW以上的笼型电动机、专用变压器供电的启动时电压损失不超过10%15%的电动机，均应采取减压

11、启动方式,2021/3/2,17,二、电动机,4.感应式电动机启动、调速和制动 （1）启动。 Y- 启动启动时再将三相绕组按星形连接，待启动接近终了时再将三相绕组改成三角形连接。由于启动电压降低为额定电压的1/ ，相电流也降低为直流启动的1/ ，线电流则降低为直接启动时的1/3，堵转转矩也降低为直接启动时的1/3。 自耦减压启动电动机经自耦变压器降压接通电源，启动临近终了时甩掉自耦变压器，直接接通电源。电源电压降低80,2021/3/2,18,二、电动机,4.感应式电动机启动、调速和制动 绕线式电动机常采用转子绕组串电阻器或频敏变阻器的启动方式。开始启动时，在转子电路中串入外接电阻，既能限制堵

12、转电流，又能取得较大的堵转转矩；然后逐级切除外接电阻，使电动机平稳加速；最后全部切除外接电阻，并将转子绕组短路，电动机转入正常运行。 （2）调速。感应式电动机调速性能不好。笼型电动机可采用变频调速和变极调速。前者所用设备比较复杂，但调速性能好，发展较快；后者为有级调速，而且调速范围不大。绕线式电动机可采用外接电阻器调速，其调速范围可达3：1,2021/3/2,19,二、电动机,4.感应式电动机启动、调速和制动 （3）制动。电动机可采用机械制动和电气制动。机械制动是借制动电磁铁和闸瓦制动器实现制动的。电气制动包含电动机定子绕组断开电源后，经电阻器短接或接入直流电源的能耗制动、电动机转速超过同步转

13、速的发电制动以及电动机转速反向或电源反接的反接制动。 （4）反转。改变三相电源的相序，即将三相电动机的电源任意调换两相，可改变旋转磁场的方向，实现电动机的反转,2021/3/2,20,二、电动机,5.异步电动机不对称运行 （1）三相电动机缺一相运行。 三相380V电动机缺一相后，变成380V单相运行，旋转磁场变成脉振磁场。 可证明，一个脉振磁场能够分解为两个大小相等、转向相反的旋转器。 每个旋转磁场的大小为脉振磁场的1/2,2021/3/2,21,二、电动机,机械特性坐标原点对称，n=0时M=0即电动机停止状态理论上不能启动。因电动机的堵转电流比正常工作的电流大得多，所以在这种情况下接通电源时

14、间过长或多次频繁地接通电源，将导致电动机烧毁。 简单换算可以证明，正转转矩M+和反转转矩M-的最大值均为正常运行转矩M最大值的1/4。因此运行中的三相电动机缺一相时，如负载转矩很小，仍可维持运转，仅转速略有降低，并发出异常声响。但是，对于恒转矩负载，则线路电流将增加为正常时的 倍，运行时间过长也会烧毁电动机,2021/3/2,22,二、电动机,2）三相电动机两相一零运行。 原因：一条相线与接向金属外壳的保护零线接错造成的。此时电动机外壳带电，触电危险性很大。供给电动机的电压为不对称三相电压：一个线电压和两个相电压,应用对称分量法可求得 。因此，正转转矩约为额定转矩的4/9，反转转矩约为额定转矩

15、的1/9。 此故障不同于三相电动机缺一相运行：堵转转矩为额定堵转转矩的1/3。因此，如果负载转矩不大，接通电源时，电动机仍能正向启动；运行时转速变化很小，异常声音也不明显。这种故障可能给人以错觉，使人忽略电动机外壳带电的危险,2021/3/2,23,二、电动机,6.电动机安全运行条件 投入运行前：检查接法是否正确，与电源电压是否相符，防护是否完好，外壳接零或接地是否良好，绝缘电阻是否合格，各部螺丝是否紧固，盘车是否正常，启动装置是否完好。 带负载前：应空载运行一段时间，空载试运行时转向、转速、声音、振动、电流应无异常,2021/3/2,24,二、电动机,1）运行参数。电动机的电压、电流、温升等

16、运行参数应符合要求。电压波动不得超过-5%10%，电压不平衡不得超过5%，电流不平衡不得超过10%。当环境温度为35oC时，电动机的允许温升参考表6-3/p135；环境温度低于35oC时，电动机功率可增加（35-t）%，但最多不得超过8%10%；环境温度高于35oC时，电动机功率应降低（t-35）%。电动机振动的双幅值不应超过0.050.12mm；电动机的声音应当轻而均匀；电动机的滑动接触处只允许有不连续的或微弱的火花。 （2）绝缘。绝缘指标符合第三章，其绝缘电阻可参看表6-4,2021/3/2,25,二、电动机,3）保护。电动机的保护应当齐全。 用熔断器保护时，熔体额定电流应取为异步电动机额

17、定电流的1.5倍（减压启动）或2.5倍（全压启动）。用热继电器保护时，热元件的电流不应大于电动机的额定电流的1.11.25倍。电动机最好有失压保护装置，重要的电动机应装设缺相保护单元。电动机的外壳应根据电网的运行方式可靠接零或接地。 （4）维护和维修。电动机应保持主体完整、零附件齐全、无损坏并保持清洁。电动机应定期进行检修和保养工作。 （5）外观。电动机应保持主体完整、零附件齐全、无损坏并保持清洁。 （6）资料。除原始技术资料外，还应建立电动机运行记录、试验记录、检修记录等资料,2021/3/2,26,二、电动机,7.电动机故障处理 电动机或其控制电器内起火冒烟、剧烈振动、温度超过允许值并继续

18、上升、转速突然明显下降、三相电动机缺相运行、电动机内发出撞击声或其控制电器、被拖动机械严重故障时，应停止运行。表6-5/p136 异步电动机故障分析和处理,2021/3/2,27,三、单相电气设备,单相电气设备指照明设备、日用电器、小型电动工具、小电炉及其他小型电气设备。 特点：设备数量大、种类多、分布广，人与设备接触机会多，触电可能性较大；设备常在人紧握之下运行，人与设备之间的电阻小，一旦漏电，将有较大的电流通过人体，而且操作者可能因痉挛而抓住带电体，不能脱离电源，使得触电的危险性加大；有很大的移动性，其电源线容易受拉、磨而漏电，电源线连接处容易脱落而使金属外壳带电，从而导致触电事故；没有固

19、定的工位，运行时振动大，而且可能在恶劣的条件下运行，本身容易损坏而使金属外壳带电； 此外，单相设备都由一条相线和一条工作零线供电，容易混淆工作零线与保护零线之间的关系和接法,2021/3/2,28,三、单相电气设备,1.通用安全要求 （1）防触电措施。 单相电气设备防触电分类。 0级电器仅依靠基本绝缘防止触电。基本绝缘是指加在带电体上，提供基本保护以防止触电的绝缘。0级电器采用绝缘材料的外壳时，外壳本身构成全部基本绝缘或构成基本绝缘的一部分；采用金属材料的外壳时，外壳与其内部带电部分之间有基本绝缘隔开。 0级电器可有双重绝缘或加强绝缘的II级结构部件，也可有在超低压安全电压下工作的 级结构的部

20、件。 0I级电器依靠基本绝缘来防止触电的，也可有双重绝缘或加强绝缘的部件，以及在安全电压下工作的部件。此设备的金属外壳上装有接地的端子，但不提供带有保护芯线的电源线,2021/3/2,29,三、单相电气设备,I级电器除依靠基本绝缘外，还有一个附加的安全措施。当基本绝缘失效后，可能意外带电的金属部件不致带来触电的危险。接零和接地都可用作这种设备的附加安全措施。可有双重绝缘或加强绝缘的II级结构部件，也可有在超低压安全电压下工作的 级结构的部件。 II级电器具有双重绝缘和加强绝缘的安全保护措施。外壳：第一类绝缘外壳的II级电器（除了铭牌、螺钉、铆钉等小物件外，所有金属部件都在基本上连成一体的绝缘外

21、壳内，该外壳构成补充绝缘或加强绝缘的一部分或全部）；第二类金属外壳的II级电器（有基本上连成一体的金属外壳，其内最好采用双重绝缘，不得已时可采用加强绝缘）；第三类是兼有以上两类外壳的复合型II级电器。 II级电器可有在超低安全电压下工作的 级结构部件。 级电器依靠超低安全电压供电来防止触电,2021/3/2,30,三、单相电气设备,1.通用安全要求 （1）防触电措施。 接地和接零。 I级和0I级电器必须采取保护接地或保护接零措施，在不接地配电网中，应当采用保护接地；在中性点接地的配电网中，应当采用保护接零。如采用保护接零，所有支线部分，保护零线应与工作零线分开；保护接零的支线应接向零干线；所有

22、有保护作用的零线上不得装有开关和熔断器。为减轻短路或过载造成火灾危险，工作零线上可装有开关和熔断器。三相四线配电线路，为了避免一相负载过大或短路影响其他两相的工作，工作零线上不应装有熔断器,2021/3/2,31,三、单相电气设备,2）防火措施。 电气火灾原因：线路年久失修、绝缘老化引起短路，线路过负载运行，接头松动，电器积尘、受潮，热源接近电路或电器接近易燃物或通风、散热失效等。短路引起（相当一部分是由于电气线路安装方式不合格、间距不够或位置选择不当造成）占20%以上，接头松动引起占10%以上,2021/3/2,32,三、单相电气设备,2）防火措施。 电炉、灯泡、日光灯镇流器等电器应避开易燃

23、物，周围不得有不利通风的障碍物，以防热量积累过热。 各种单相电气设备的温度和温升不得超过允许值，故各种单相设备必须在规定的电压和规定的工作方式下运行。 对运行单相设备，应经常检查和清扫，不能让其带故障运行，除积尘不但有利于防止漏电，还可防止积尘受潮酿成短路火灾。 无论长时或短时使用的单相设备，用后应及时切断电源。 导线接头保持接触紧密，固定连接不得松动，并保持足够的触头压力；插接头的连接件不得松动，应有足够压力。各接头部件温升不明显,2021/3/2,33,三、单相电气设备,2.电气照明 （1）电气照明的类别及特点按光源的性质，电气照明分为热辐射光源照明和气体放电光源照明。就照明功能而言，电气

24、照明可分为工作照明和事故照明。工作照明又分为用于整个场地的一般照明和用于工作场地的局部照明。 一般照明的电源采用220V电压，但若灯具达不到要求的最小高度时，应采用36V安全电压。凡有较大危险的环境里的局部照明灯和手持照明灯，应采用36V或24V安全电压。在金属容器内、水井内、特别潮湿的地沟内等特别危险环境中使用的手持照明灯，应采用12V安全电压,2021/3/2,34,三、单相电气设备,2.电气照明 （1）电气照明的类别及特点 在一旦停电即关系到人身安危的环境、500人以上的公共环境、使生产受到影响会造成大量废品的环境等都应有事故照明。事故照明线路不能与动力线路或照明线路合用，而必须有自己的

25、供电线路。 就灯具防护型式：有普通型灯具外，还有防水型、防尘型和防爆型,2021/3/2,35,三、单相电气设备,2）电气照明安装及安全要求。 应根据环境条件选用适当防护型式的照明装置。 灯座分卡口灯座和螺口灯座。 户内吊灯灯具高度一般不小于2.5m。 灯具安装应牢固可靠。 照明灯具、日光灯镇流器等发热元件不能紧贴可燃物安装，其间应留有足够的距离，周围可燃物不得阻碍灯具通风,2021/3/2,36,三、单相电气设备,2）电气照明安装及安全要求。 灯具若带电金属件、金属吊管和吊链应采取接零措施。 每一照明支路上熔断器熔体的额定电流不应超过1520A，一照明支路所接的灯具，室内不超过20盏，室外不

26、超过10盏。 照明配线应采用额定电压500V的绝缘导线。 配电箱内单相照明线路的开关必须采用双极开关；照明器具的单极开关必须装在相线上。 照明线路的相线和工作零线上都应装有熔断器，低压断路器的热脱扣器动作电流按一定式确定，非生产环境的单相插座应按每个2.5A计入照明负荷,2021/3/2,37,三、单相电气设备,3.手持电动工具和移动式电气设备 手持电动工具包括手电钻、手砂轮、冲击电钻、电锤、手电锯等工具。移动式设备包括蛙夯、振捣器、水磨石磨平机、电焊机等电气设备,2021/3/2,38,三、单相电气设备,3.手持电动工具和移动式电气设备 （1）辨认铭牌，检查工具或设备性能是否与使用条件相适应

27、。 （2）检查其防护罩、防护盖、手柄防护装置等有无损伤、变形或松动。 （3）检查电源开关是否失灵、破损，是否牢固，接线有无松动。 （4）电源线应采用橡皮绝缘软电缆，单相用三芯电缆、三相用四芯电缆。电缆不得有破损或龟裂，中间不得有接头。 （5）I类设备应有良好的接零或接地措施，且保护导体应与工作零线分开。保护零线应采用截面积0.751.5mm2以上的多股软铜线，且保护零线最好与相线、工作零线在同一护套内,2021/3/2,39,三、单相电气设备,6）使用I类手持电动工具应配用绝缘用具，并根据用电特征安装漏电保护器或采取电气隔离及其他安全措施。 （7）绝缘电阻合格，带电部分与可触及导体之间的绝缘电

28、阻I类设备不低于2M，II类设备不低于7M。 （8）根据需要装设漏电保护装置。 （9）II类和 类手持电动工具整理后，不得降低原设计确定的安全技术目标。 （10）电动工具用毕及时切断电源，并妥善保管,交流弧焊机安装和使用应注意的问题详见p142,2021/3/2,40,第二节 低压电器,低压电器分为：控制电器主要用来接通和断开线路，以及控制用电设备。刀开关、低压断路器、减压启动器、电磁启动器属低压控制电器；保护电器主要用来获取、转换和传递信号，并通过其他电器对电路实现控制。熔断器、热继电器属于低压保护电器。 一、低压控制电器 二、低压保护电器,2021/3/2,41,一、低压控制电器,1.低压

29、控制器通用安全要求 （1）电压、电流、断流容量、操作频率、温升等运行参数符合要求。 （2）结构型式与使用的环境条件相适应。 （3）灭弧装置完好。 （4）触头接触表面光洁，接触紧密并有足够压力。各级触头应同时动作。 （5）防护完善，门上联锁装置可靠，外壳、手柄、漆层无变形和损伤,2021/3/2,42,一、低压控制电器,1.低压控制器通用安全要求 （6）安装合理、牢固，操作方便，且能防止自行合闸；与临近设施的间距符合安装要求。一般情况下，电源线应接在固定触头上；接线应紧密，接触应良好，电压500V及其以下者不同相间最小净距为10mm，500V以上至1200V及其以下者为14mm。 （7）正常时不

30、带电的金属部分接地良好。 （8）绝缘电阻符合要求,2021/3/2,43,一、低压控制电器,2.刀开关 刀开关是手动开关，包括胶盖开关、石板刀开关、铁壳开关、转换开关、组合开关等。手动减压启动器属于带有专用机构的刀开关。刀开关只能用于不频繁启动。 刀开关下方应装有熔体或熔断器。对于容量大线路，其必须与有切断短路电流能力的其他开关串联使用。 刀开关是靠拉长电弧而使之熄灭，为克服手动拉闸不快、电弧强烈燃烧的缺点，容量大的闸刀开关常带有快动作灭弧刀片。刀开关拉闸，住刀片先被拉开，与刀座之间不产生电弧,2021/3/2,44,一、低压控制电器,当主刀片被拉开至一定程度时，灭弧刀片在拉力弹簧作用下迅速断

31、开，电弧被迅速拉长而熄灭。合闸时，由于灭弧刀片先于主刀片接触刀座，主刀片与刀座间不产生电弧。 刀开关断流能力有限，单独使用时不宜用于大容量线路。胶盖刀开关只能用来控制5.5kW以下的三相电动机。刀开关的额定电压必须与线路电压相适应。380V动力线路，应采用500V的闸刀开关；220V的照明线路，可采用250V的刀开关。对于照明负荷刀开关的额定电流大于负荷电流即可；对于动力负荷，开关的额定电流应大于负荷电流的3倍。还应注意，闸刀开关所配用熔断器和熔体的额定电流不得大于开关的额定电流。用刀开关控制电动机时，为了维护和操作的安全，应该在刀开关上方另装一组插式熔断器。 经常用到的熔断器式刀开关、铁壳开

32、关和转换开关,2021/3/2,45,一、低压控制电器,3.低压断路器 低压断路器又叫自动开关或空气开关。低压短路器主要由感受元件、执行元件和传递元件组成。感受元件感受电路中不正常的状态参量或操作人员的操作指令，经传递元件推动执行元件动作。过电流脱扣器、失压脱扣器、分励脱扣器都属于感受元件。执行元件指触头和灭弧室，触头用来接通或断开电路；灭弧室用来配合触头熄灭电弧。传递元件是承担力的传递和变换的零部件，包括传动机构、脱扣机构、主轴、脱扣轴等,2021/3/2,46,一、低压控制电器,其主触头、辅助触头由 传动杆连动，当逆时针 方向推动操作手柄时， 操作力经自由脱扣机构 传递给传动杆，主触头 闭

33、合；随之锁扣将自由 脱扣结构锁住，使电路 保持接通状态。断路器 由储能弹簧实现分闸， 分闸速度很高,2021/3/2,47,一、低压控制电器,3.低压断路器 低压断路器可以装有多种型式的脱扣器。 热式、半导体式等过电流脱扣器可以取得动作延时。 低压断路器常采用对接式触头、桥式触头或插入式触头。 交流低压断路器采用金属栅片式灭弧室。 不同型式的电压断路器装有受柄传动、杠杆传动、电磁铁传动、电动机传动、气动传动和液压传动等多种操作方式,2021/3/2,48,一、低压控制电器,低压断路器优点：有很强的分断能力，例如，DZ10-100型断路的额定电流为100A，而对于交流380V、cos0.4电路的

34、最大分断电流为12kA；有良好的保护特性，能在极短的时间内，乃至在线路电流尚未达到稳定的短路电流之前即完全断开线路。其的自由脱扣机构有联锁作用，当线路为恢复正常、脱扣器未恢复原位时，不能合闸送电。 选用低压断路器应注意：额定电压及其欠电压脱扣器的额定电压不得低于线路额定电压，额定电流及其过电流脱扣器的额定电流不应小于线路计算负荷电流，极限通断能力不应小于线路最大短路电流，瞬时过电流脱扣器的整定电流应小于线路末端单相短路电流的2/3等。 低压断路器的瞬时动作过电流脱扣器的整定电流应大于线路上可能出现的峰值电流。其动作电流的调整范围多为其额定电流的310倍,2021/3/2,49,一、低压控制电器

35、,上级断路器的保护特性应高于下级的保护特性，二者不能交叉,2021/3/2,50,一、低压控制电器,低压断路器为保证安全运行须： （1）使用前将电磁铁工作面上的防锈油脂擦净，以免影响其动作值； （2）定期检修时清除在自动开关上的灰尘，以免降低其绝缘； （3）使用一定次数后，应清除触头表面的毛刺、颗粒等物，以保持接触良好，触头磨损超过原来厚度的1/3时，应更换； （4）经分断短路电流或多次正常分断后，清除灭弧室内壁和栅片上的金属颗粒和黑烟，以保持良好的绝缘和灭弧性能； （5）必要时，给操作机构的转动部位加润滑油； （6）定期检查各脱扣器的整定值和延时,2021/3/2,51,一、低压控制电器,4

36、.电磁启动器 电磁启动器属于自动化电器，广泛用于电动机等多种电气设备的启动、制动、反转控制和保护。电磁启动器有很多优点，如可实现自动和远动操作、适用于频繁操作，操作安全等。在用电领域，须电磁启动器控制的电能占全部用电能量的50%以上。 电磁启动器由接触器、热继电器、按钮、外壳和底板等元件组成。接触器的吸引线圈通电时，衔铁被吸合，带动触头动作；吸引线圈断电时，在拉力弹簧作用下，衔铁被迅速拉开。接触器带不同型式的灭弧室，灭弧能力较强。 对于电动机，接触器的额定电流应按电动机的额定电流和工作状态来选择。电动机工作不繁重，接触器的额定电流大于电动机的额定电；电动机工作繁重，接触器的额定电流应选为电动机

37、额定电流的1.3到2倍,2021/3/2,52,一、低压控制电器,按下停止按钮时，接触器KM1断开电源，接触器KM2接通电源而吸合，制动部分开始工作，在电动机内产生固定的直流磁场，电动机迅速减速；同时，时间继电器KT接通电源开始工作，至整定时间后其延时接点断开接触器KM2的电源，电动机完全断开电源。在KM1和KM2的控制电路中分别串接有一副KM2和KM1的常闭触头,2021/3/2,53,一、低压控制电器,电磁启动器本身能实现失压保护和过载保护。为了实现短路保护，需另装熔断器。启动器的前面，应装设隔离用的刀开关。 使用电磁启动器比较安全，但应防止误触启动按钮，机器突然运转的危险。电磁启动器的金

38、属外壳或支架应采取接零措施，应注意防止控制线路绝缘损坏可能造成的突然启动。为此，控制线路应采用良好的绝缘线。 电磁启动器常见故障及处理方法见表6-7,2021/3/2,54,一、低压控制电器,5.减压启动器 常见的减压启动器有星形-三角形、延边三角形启动器、电阻减压启动器、电抗减压启动器和自耦减压启动器。其选用表6-8所列。 电阻减压启动器的启动电阻、电抗减压启动器的启动电抗、以及自耦减压起动器的自耦变压器都是按短时工作设计的。使用中应注意每次启动时间不能太长、每小时内启动次数不能太多，而且相邻两次启动之间需间隔一段时间,2021/3/2,55,一、低压控制电器,自耦减压启动器的控制线路。当按

39、下启动按钮SB1时，接触器KM1和时间继电器KT吸合，电动机经自耦变压器减压启动；经整定时间后，中间继电器KN吸合，断开接触器KM1的控制回路，接通接触器KM2的控制回路，KM1释放、KM2吸合，电动机全压运行,2021/3/2,56,一、低压控制电器,6.控制器 控制器是电力传动控制中用来改变电路状态的触头控制电器。常见的有平面控制器和凸轮控制器，前者的动触头在平面内运动；后者有凸轮的转动推动动触头运动。控制器的操作手轮零位左右各有5个位置。控制器有大小12副触头。带点的位置表示相应的触头是接通的。最上面4副触头用来换接电动机定子接线，控制电动机正、反转。装有灭弧装置中间的5副触头是逐级切除

40、转子外界电阻用的。下面3副是辅助触头，其上两副串联于行程开关SL线路，起联锁作用；其下一副是用作零位保护的，即停车时，如果手轮不在零位，不能接通主线路,2021/3/2,57,一、低压控制电器,电动机的主线路靠接触器KM操作，主线路由熔断器FU和过电流继电器KA分别担任短路保护和过载保护。接触器KM的控制线路中装有熔断器FU2、紧急闸刀开关S1、停车按钮SB2、启动按钮SB1、过电流继电器的常闭触头KA、门窗安全开关S2、凸轮控制器的零位保护触头等元件。与启动按钮并联的联锁分支装有接触器的常开触头KM、行程开关SA、凸轮控制器的辅助触头等元件。 控制器的安装应便于操作，手轮高度以11.2m为宜

41、。接线时应注意手轮方向与机械运动,2021/3/2,58,二、低压保护电器,低压保护电器主要包括熔断器、热继电器、电磁式过电流继电器以及低压短路器、减压启动器、电磁接触器里安装的各种脱扣器。 继电器：有触头，通过触头进行控制； 脱扣器：没有触头，直接有机械运动进行控制,2021/3/2,59,二、低压保护电器,1.低压常用保护方式 （1）短路保护短路电流很大，破坏性很强。包括熔断器、电磁式过电流继电器和脱扣器等。 （2）过载保护常用的有热继电器和热脱扣器；熔断器可用作照明线路或其他没有冲击载荷的线路或设备的过载保护元件；具有延时性的电磁式过电流继电器可作为线路和设备的过载保护元件。 （3）失压

42、保护 作用是当电压恢复时，设备不致突然启动，造成事故；同时，能避免设备在过低的电压下勉强的运行而损坏。由失压脱扣器等元件执行,2021/3/2,60,二、低压保护电器,2.熔断器 熔断器有RM系列和RT系列的管式熔断器、RL系列的螺塞式熔断器、RCIA系列的插式熔断器，还有盒式熔断器及其他型式的熔断器。熔断器的熔体做成丝或片的形状。低熔点熔体由锑铅合金、锡铅合金、锌等材料制成；高熔点熔体由铜、银、铅制成。 保护特性指流过熔体的电流与熔断时间的关系曲线。 分断能力指熔断器在额定电压及一定的功率因数下切断短路电流的极限能力，常用极限分断电流表示分断能力。填料管式熔断器的分断能力较强,2021/3/

43、2,61,二、低压保护电器,2.熔断器 选用熔断器时，注意其防护形式，应满足生产环境的要求，其额定电压应符合线路电压，额定电流应满足安全条件和工作条件的要求，极限分断电流应大于线路上可能出现的最大故障电流，保护特性应与保护对象的过载特性相适应。在多级保护的场合，为了满足选择性的要求，上一级熔断器的熔断时间一般应大于下一级的3倍，为保护硅整流装置，应采用有限流作用的快速熔断器,2021/3/2,62,二、低压保护电器,保护特性是反时性曲线，而且是一个 临界电流Ic。在临界电流长时间的作 用下，熔体能达到刚刚不熔断的稳定 温度。熔体的额定电流必须小于其临 界电流。临界电流与额定电流之比为 熔化系数

44、。熔化系数越小，则过载保 护的灵敏度越高。10A及其以下的熔 体的熔化系数为1.5；10A以上、30A及其以下的熔体的熔化系数约为1.3。 笼型电动机，熔体额定电流按下式选取：IFU=1.52.5IM； 多台笼型电动机，熔体额定电流按下式选取,2021/3/2,63,二、低压保护电器,电力电容器，熔体额定电流按下式： 没有冲击负荷线路，熔体额定电流： 注意：同一熔断器可配用几种不同规格的熔体，但熔体的额定电流不得超过熔断器的额定电流。熔断器的熔体与触刀、触刀与刀座应保持接触良好，触头钳口应有足够的能力。在有爆炸危险的环境，不得装设电弧可能与周围介质接触的熔断器；一般环境也必须考虑防止电弧飞出的

45、措施。应当在停电以后更换熔体，不能轻易改变熔体的规格，不得使用不明规格的熔体，更不准随意使用铜丝或铁丝代替熔丝,2021/3/2,64,二、低压保护电器,3.热继电器 对于电磁启动器，热继电器的触头串联在吸引线圈回路中；对于减压启动器，热继电器的触头串联在失压脱扣器线圈回路中；对于低压断路器，热脱扣器则直接把机械运动传递给开关的脱扣轴。 原理：如图6-14所示。 同一热继电器或同一热脱扣器可按照需要配用几种规格的热元件，每种热元件的动作电流还可在60%100%的范围内调节,2021/3/2,65,二、低压保护电器,热继电器和热脱扣器的热容量较大，动作不快，只宜用于过载保护，而不宜用于短路保护。

46、为适应电动机过载特性的需要，热元件通过整定电流时，继电器或脱扣器不动作；通过1.2倍整定电流时，动作时间不超过20min，通过1.5倍整定电流时，动作电流不超过2min。为适应电动机启动要求，热元件通过6倍整定电流时，动作时间应超过5s。 对于电动机，热元件的额定电流原则上按电动机的额定电流选取；但对于过载能力较低的电动机，如果启动条件允许，可按其额定电流的60%80%选取；对于工作繁重的电动机，可按其额定电流的110%125%选取。对于照明线路，可按负荷电流的85%100%选取,2021/3/2,66,二、低压保护电器,4.电磁式继电器 电磁式电流继电器是依靠电磁力的作用进行工作的。电磁部分

47、主要由线圈和铁心组成。 线圈串联在主线路中，当线路电流达到继电器的整定电流时，在电磁吸力的作用下，衔铁很快被吸合。衔铁运动或者带动触头实现控制，或者驱动脱扣轴实现控制,2021/3/2,67,二、低压保护电器,交流过电流继电器的动作电流可在额定电流110%350%的范围内调节，直流的可在其额定电流70%300%的范围内调节。 选用电磁式继电器时，注意：工作电流、吸合电流、释放电流、动作时间、触头的分断能力、机械寿命和电气寿命，以及工作制等技术数据,2021/3/2,68,第三节 变、配电设备,一、变、配电所 二、变压器 三、互感器 四、高压电器 五、电力电容器,2021/3/2,69,一、变、

48、配电所,1.变、配电所的组成 变、配电所包括多种高压设备和一些低压设备，如变压器、互感器、避雷器、电力电容器、高低压开关、高低压母线等。 35kV及其以上的变、配电所，由于变、配电设备体积较大，要求的安全间距也较大，为了节省投资，多建成户外变、配电所。10kV及其以下者，由于变、配电设备体积和安全间距较小，为了便于管理，多建成户内变、配电所,2021/3/2,70,一、变、配电所,1.变、配电所的组成 QS高压隔离开关或低压刀开关，QF高、低压断路器，TM电力变压器、TA电流互感器，TV电压互感器，WH和WL高压母线和低压母线，FV避雷器，C电力电容器，FU熔断器。 主接线方式决定于用电特征。

49、主接线方式应便利于操作、便利于维修和便利于事故处理,2021/3/2,71,一、变、配电所,2021/3/2,72,一、变、配电所,2.变、配电所容量 比较常用的确定变、配电所的容量的是按用电设备的配备进行负荷计算，并根据补偿后的结果确定变电所的容量。 变压器台数不宜太多，单台容量不宜太小。 3.变、配电所的一般安全要求 包括建筑设计、设备安装、运行管理等方面的要求,2021/3/2,73,一、变、配电所,3.变、配电所的一般安全要求 （1）变、配电所的位置 从供电角度，变、配电所应接近负荷中心，以降低有色金属的消耗和电能损耗；变、配电所进出线应方便。 从 生产角度考虑，变、配电所不应妨碍生产

50、和厂内运输；变、配电所本身设备的运输也应当方便。 从安全角度考虑，变、配电所应避开易燃易爆场所；变、配电所宜设在企业的上风侧，并不得设在容易沉积粉尘和纤维的场所；变、配电所不应设在人员密集的场所。变、配电所的选址和建筑还应考虑到灭火、防蚀、防污、防水、防雨、防雪、防震以及防止小动物钻入的要求,2021/3/2,74,一、变、配电所,3.变、配电所的一般安全要求 （2）建筑结构 高压配电室耐火等级不应低于二级；低压配电室耐火等级不应低于三级；油浸电力变压器应为一级耐火建筑；对于不易取得钢材和水泥的地区，可以采用三级耐火等级的独立单层建筑。 （3）间距、屏护和隔离。 （4）通风 蓄电池室有可燃气体

51、产生，必须有良好的通风。变压器室、电容器室等有较多热量排放，必须有良好的自然通风，必要时采取强迫通风。进风口均宜在下方，出风口均宜在上方,2021/3/2,75,一、变、配电所,3.变、配电所的一般安全要求 （5）联锁装置。 为避免注意力不集中造成事故，如油断路器与隔离开关操作机构之间，电力电容器的开关与其放电负荷之间，禁区门上采用必要的联锁装置。 （6）电气设备正常运行。 包括观察电流、电压、功率因数、油量、油色、温度指示、接点状态等是否正常，观察设备和线路有无损坏，是否严重脏污以及观察门窗、围栏等辅助设备是否完好，听其声音是否正常，注意有无放电声等异常声响；闻有无焦糊味及其他异常气味。变、

52、配电装置的三相母线U或L1，V或L2，W或L3分别涂黄、绿、红色，零母线一般涂黑色。 （7）安全用具和灭火器材。 （8）管理制度,2021/3/2,76,二、变压器,电力变压器是静止的电气设备，起升高或降低电压的作用。 工业企业用的变压器均起降低电压的作用，通常是把610kV的高压电降低为0.4kV的低压电，供给电气设备使用，这种变压器称为配电变压器。 按冷却方式分为油浸自冷式、风冷式、水冷式和干式变压器； 按调压方式分为无载调压和有载调压变压器； 按绕组数量分为单绕组、双绕组和三绕组变压器； 按相数分为单相变压器和三相变压器,2021/3/2,77,二、变压器,1.变压器电磁分析方法 （1）

53、正方向的规定。 先规定电压U1的正方向，再规定电流I1的正方向；由电流的正方向规定磁通 和电动势E1的正方向；再由磁通的正方向规定电流I2的正方向；最后由电流I2的正方向规定电压U2和电动势E2的正方向。 （2）变压器基本方程组。 电动势平衡方程式为,2021/3/2,78,根据 和 可知 若将电动势看做负值电压，得 设变压器负载时的磁通与空载时的相同，磁动势平衡方程式 设二次线圈的匝数为， 且 ，则可使问题大大简化。这种方法叫做归算或折合。归算后的二次边参数为： 据此，变压器的基本方程组为,2021/3/2,79,二、变压器,3）等效电路和相量图。 因励磁阻抗比漏阻抗大得多，所变压器短路时可

54、只考虑漏阻抗；变压器空载时可以只考虑励磁阻抗,2021/3/2,80,二、变压器,2.变压器的技术参数 （1）变压器的额定容量SN变压器在正常工作条件下能发挥出来的最大容量，指视在功率，单位为Kva。 （2）变压器的额定电压。包括一次额定电压和二次额定电压，均指线电压。由于允许高压电源电压在5%的范围内浮动，一次额定电压往往只表示电压等级，二次额定电压指空载电压。 铭牌中连接组标号Y，yn0表示高压绕组星形接法，低压绕组中性点直接接地并接出中性线的星形接法，低压侧额定电压0.4kV的配电变压器都采用此连接组。 冷却方式ONAN表示油浸自冷式变压器。 （3）阻抗电压,2021/3/2,81,二、

55、变压器,短路电压 短路电压与额定电压之比即变压器的阻抗电压10kV 变压器的阻抗电压在4%/6%之间，35kV变压器的阻抗电压多在6.5%7.5%之间；大容量变压器的阻抗电压偏大。 变压器的额定电流指线电流，三相电力变压器的额定电流,2021/3/2,82,二、变压器,3.变压器结构 油浸电力变压器由器身、油箱、冷却装置、保护装置和出线装置组成。器身包括铁心、绕组、绝缘、引线和分接开关；油箱包括油箱本体和油箱附件；冷却装置包括散热器和冷却器；保护装置包括储油柜、油标、安全气道、吸湿器、测温元件和气体继电器；出线装置包括高、低压套管。 油浸电力变压器上设计有下列多种安全部件： （1）储油柜和油标

56、。（2）呼吸器，又称吸湿器，装设在储油柜的上方或侧面。（3）气体继电器。（4）防爆管。（5）绝缘套管。（6）分接开关。（7）测温元件。 变压器还有接地螺钉、油箱放油阀、小车等附件,2021/3/2,83,二、变压器,4.变压器的安装 变压器安装前，应检查变压器外观有无缺陷；零、附件是否齐全、完好；各部密封是否完好，有无渗、漏油痕迹；油面是否在允许范围之内等。 （1）户内变压器的安装。 注意： a油浸电力变压器的安装应略有倾斜，从没有储油柜的一方向有储油柜的一方应有1%到1.5%的上升坡度，以便油箱内以外产生的气体能比较顺利地进入气体继电器。 b变压器各部件及本体的固定必须牢固。 c电气连接必须

57、良好，铝导体与变压器的连接应采用铜铝过渡接头,2021/3/2,84,二、变压器,4.变压器的安装 （1）户内变压器的安装。 d变压器的接地一般是其低压绕组中性点、外壳及其阀型避雷器三者共用的接地。变压器的工作零线应与接地线分开，工作零线不得埋入地下；接地必须良好；接地线上应有可断开的连接点。 e变压器防爆管喷口前方不得有可燃物体。 f变压器室必须是耐火建筑。 g居住建筑物内安装的油浸式变压器，单台容量不得超过400kVA。 h为了维护安全，安装变压器时应考虑把油标、温度计、气体继电器、取油放样油阀等放在最方便的地方，通常是在靠近门的一面，而且这一面应留有稍大的间距,2021/3/2,85,二

58、、变压器,4.变压器的安装 （1）户内变压器的安装。 i为了变压器散热良好，变压器的下方应设有通风道，墙上方或屋顶应有排气孔。 j变压器二次母线支架的高度不应小于2.3m，高压母线两侧应加遮拦。母线的安装应考虑到可能的吊心检修。一次和二次引线均不得使绝缘套管受力。 k变压器的门应上锁，并在外面悬挂“高压危险！”的警告牌,2021/3/2,86,二、变压器,2）户外变压器的安装。 其安装方式有地上安装、台上安装和柱上安装等三种。安全考虑，户外变压器安装除需注意户内变压器前五条，还须： a户外变压器一次引线和二次引线均应采用绝缘导线。 b柱上变压器应安装平稳、牢固，腰栏应用直径为4mm的镀锌铁丝缠

59、绕四圈以上，且铁丝不得有接头，缠绕必须紧密。 c柱上变压器底部距地面高度不应小于2.5m，裸导体距地面高度不应小于3.5m。 d变压器台高度一般不应低于0.5m，其围栏高度不应低于1.7m，变压器壳体距围栏不应小于1m，变压器操作面距围栏不应小于2m；围栏上应有明显标志。 e变压器室围栏上应有“止步，高压危险！”明显标志,2021/3/2,87,二、变压器,5.变压器安全运行 （1）变压器运行参数。新投入的变压器在带负荷前，应空载运行24h，运行中变压器的运行参量应当符合规定,表6-10 油浸电力变压器允许过载时间,2021/3/2,88,二、变压器,油浸电力变压器采用的绝缘纸、木材、棉纱是A

60、级绝缘材料。由于A级绝缘材料的最高工作温度为105oC，因此变压器发热元件温度不得超过105oC。因而，绕组温升不得超过65oC，铁心表面温升不得超过70oC，油箱上层油温最高不得超过95oC，但为了减缓变压器油变质，上层油温最高不宜超过85oC。 下列原因可造成变压器温度过高： 变压器绕组匝间短路或层间短路。 变压器分接开关接触不良。 变压器铁心片间绝缘损坏或压紧螺杆绝缘损坏使铁心短路。 变压器负荷电流过大且延续时间过长或三相负荷严重不平衡，或电源电压偏高或电源缺像，或散热故障或环境温度过高等,2021/3/2,89,二、变压器,2）变压器并联运行。两台变压器并联运行是两台变压器一次侧和二次