工厂供电课件

1、第四章电器、电线电缆第四章电器、电线电缆 及其选择及其选择 第一节第一节 概述概述第二节第二节开关电器的灭弧原理开关电器的灭弧原理（难点难点）第三节第三节高压电器高压电器（重点重点） 第四节第四节低压电器低压电器（重点重点）第五节第五节互感器互感器（重点重点） 第六节第六节电线电缆电线电缆（重点重点）第七节第七节 低压保护电器的选择低压保护电器的选择 （重点重点/ /难点难点） 第一节第一节 概述概述一、电器的一、电器的作用作用通断通断：保护保护：变换变换：控制：控制：调节调节：按供电系统工作要求来改变电压或电流；按供电系统工作要求来改变电压或电流；按供电系统工作要求来接通或断开一次电路；按供

2、电系统工作要求来接通或断开一次电路；用来对供电系统进行过电流和过电压等的保护；用来对供电系统进行过电流和过电压等的保护；调节供电系统的电压和功率因数等参数。调节供电系统的电压和功率因数等参数。控制电路和控制系统的通断；控制电路和控制系统的通断； 电器是指能够根据外界施加的信号和要求，自动或手电器是指能够根据外界施加的信号和要求，自动或手动地接通和断开电路，断续或连续地改变电路参数，以实动地接通和断开电路，断续或连续地改变电路参数，以实现对电路或非电量对象的变换、检测、控制、保护、调节现对电路或非电量对象的变换、检测、控制、保护、调节和传递信息用的电气器具。和传递信息用的电气器具。 续上页续上页

3、二、供电系统对电器的二、供电系统对电器的共同性要求共同性要求 安全可靠的绝缘安全可靠的绝缘高可靠、高性能、小型化高可靠、高性能、小型化模块化和组合化模块化和组合化电子化和智能化电子化和智能化必要的载流能力必要的载流能力较高的通断能力较高的通断能力良好的机械性能良好的机械性能必要的电气寿命必要的电气寿命完善的保护性能完善的保护性能三、电器的发展趋势三、电器的发展趋势 表征参数有额定电压、最高工作电压、工频试表征参数有额定电压、最高工作电压、工频试验电压和冲击试验电压等。验电压和冲击试验电压等。 表征参数表征参数有额定电流、额定短时耐受电流和额有额定电流、额定短时耐受电流和额定峰值耐受电流等。定峰

4、值耐受电流等。表征参数表征参数有额定开断电流和额定关合电流等。有额定开断电流和额定关合电流等。 表征参数表征参数有机械寿命等。有机械寿命等。 表征参数表征参数有电气寿命等。有电气寿命等。 满足选择性、可靠性、速动性、灵敏性满足选择性、可靠性、速动性、灵敏性等要求。等要求。 第二节开关电器的灭弧原理第二节开关电器的灭弧原理一、电弧的产生和熄灭机理一、电弧的产生和熄灭机理 根本原因根本原因: : 触头本身及周围介质中含有大量可被游离的电子。触头本身及周围介质中含有大量可被游离的电子。游离方式：游离方式：热电发射热电发射、高电场发射、碰撞游离高电场发射、碰撞游离、高温游离。、高温游离。熄灭机理：去游

5、离率大于游离率。熄灭机理：去游离率大于游离率。二、交流电弧的特性与熄灭二、交流电弧的特性与熄灭 交流电弧每一个周期要暂时熄灭两次。电弧熄灭瞬间，弧隙交流电弧每一个周期要暂时熄灭两次。电弧熄灭瞬间，弧隙温度骤降，热游离中止，去游离温度骤降，热游离中止，去游离( (主要为复合主要为复合) )大大增强。大大增强。三、三、现代开关电器中现代开关电器中的灭弧方法的灭弧方法 迅速拉长和冷却电弧迅速拉长和冷却电弧、利用外力吹弧、利用外力吹弧、将长弧分短、将长弧分短、利、利用狭缝灭弧用狭缝灭弧、采用真空灭弧或六氟化硫（、采用真空灭弧或六氟化硫（SF6）气体灭弧等。气体灭弧等。去游离方式：去游离方式：复合复合、

6、扩散、扩散电弧的产生电弧的产生n1产生电弧的根本原因产生电弧的根本原因n触头间很大电场强度和很高的温度导致触头本身的电子触头间很大电场强度和很高的温度导致触头本身的电子及触头周围介质中的电子被游离而形成电弧电流。及触头周围介质中的电子被游离而形成电弧电流。n2产生电弧的游离方式产生电弧的游离方式n（1）高电场发射）高电场发射 强电场把触头表面的电子拉出，形成强电场把触头表面的电子拉出，形成自由电子并发射到触头间隙中。自由电子并发射到触头间隙中。n（2）热电发射）热电发射 触头表面的电子吸收足够的热能而发射触头表面的电子吸收足够的热能而发射到触头间隙中形成自由电子向间隙四周发射出去。到触头间隙中

7、形成自由电子向间隙四周发射出去。n（3）碰撞游离）碰撞游离 高速移动的自由电子碰撞中性质点，使高速移动的自由电子碰撞中性质点，使中性质点游离成带正电的正离子和自由电子。不断的碰中性质点游离成带正电的正离子和自由电子。不断的碰撞使触头间隙中正离子和自由电子数越来越多，形成撞使触头间隙中正离子和自由电子数越来越多，形成“雪崩雪崩”现象，当离子浓度足够大时，介质被击穿而产现象，当离子浓度足够大时，介质被击穿而产生电弧。生电弧。n（4）高温游离）高温游离 电弧形成后的高温，加强了正离子和自电弧形成后的高温，加强了正离子和自由电子的游离。触头越分开，电弧越大，高温游离也越由电子的游离。触头越分开，电弧越

8、大，高温游离也越显著。显著。电弧的熄灭电弧的熄灭1电弧熄灭的条件电弧熄灭的条件去游离率大于游离率，即其中离子消失的速率大于离子产生去游离率大于游离率，即其中离子消失的速率大于离子产生的速率。的速率。2去游离方式去游离方式 （1）复合）复合 正、负带电质点重新结合为中性质点正、负带电质点重新结合为中性质点电弧中温度越低，电场强度越弱，截面越小，介质的性质越电弧中温度越低，电场强度越弱，截面越小，介质的性质越稳定，密度越高，复合愈快。稳定，密度越高，复合愈快。 （2）扩散）扩散 电弧中的带电质点向电弧周围介质散发开去，使电弧中的带电质点向电弧周围介质散发开去，使弧区带电质点的浓度减少。电弧与周围介

9、质的浓度差越大，弧区带电质点的浓度减少。电弧与周围介质的浓度差越大，电弧与周围介质的温度差越大，电弧截面越小，扩散就越强电弧与周围介质的温度差越大，电弧截面越小，扩散就越强烈。烈。3交流电弧的熄灭交流电弧的熄灭电流过零时，电弧将暂时熄灭，弧柱温度急剧下降，高温游电流过零时，电弧将暂时熄灭，弧柱温度急剧下降，高温游离中止，去游离大大增强，阴极附近空间的绝缘强度迅速增离中止，去游离大大增强，阴极附近空间的绝缘强度迅速增高。由于交流电流每一个周期两次过零值，在熄灭交流电弧高。由于交流电流每一个周期两次过零值，在熄灭交流电弧时，就是充分利用这一特点来加速电弧的熄灭。时，就是充分利用这一特点来加速电弧的

10、熄灭。开关电器中常用的灭弧方法开关电器中常用的灭弧方法-11速拉灭弧法速拉灭弧法 是开关电器中最基本的灭弧方法。高低压是开关电器中最基本的灭弧方法。高低压断路器中都装有强力的断路弹簧，目的就断路器中都装有强力的断路弹簧，目的就是加速触头的分断速度。是加速触头的分断速度。2冷却灭弧法冷却灭弧法 利用介质如油等来降低电弧的温度从而增强利用介质如油等来降低电弧的温度从而增强去游离来加速电弧的熄灭。去游离来加速电弧的熄灭。开关电器中常用的灭弧方法开关电器中常用的灭弧方法-23吹弧灭弧法吹弧灭弧法 利用外力如气流、油流或电磁力来吹动电弧，使电弧拉长，利用外力如气流、油流或电磁力来吹动电弧，使电弧拉长，同

11、时也使电弧冷却，电弧中的电场强度降低，复合和扩散同时也使电弧冷却，电弧中的电场强度降低，复合和扩散增强，加速电弧熄灭。增强，加速电弧熄灭。（1）按吹弧的方向）按吹弧的方向(相对电弧方向相对电弧方向)分纵吹和横吹，如图分纵吹和横吹，如图41a和图和图41b所示。所示。开关电器中常用的灭弧方法开关电器中常用的灭弧方法-3（2）按施加外力的性质来分，）按施加外力的性质来分，气吹、油吹、磁力吹和电动力吹等。如图气吹、油吹、磁力吹和电动力吹等。如图42所示的低压所示的低压刀开关迅速拉开刀闸时电动力吹使电弧加速拉长。刀开关迅速拉开刀闸时电动力吹使电弧加速拉长。开关电器中常用的灭弧方法开关电器中常用的灭弧方

12、法-44长弧切短灭弧法长弧切短灭弧法 如图如图 45所示，利用金属片（如钢栅片）将长弧切成若干短弧。所示，利用金属片（如钢栅片）将长弧切成若干短弧。当外施电压当外施电压(触头间触头间)小于电弧上的电压降时，电弧不能维持而迅小于电弧上的电压降时，电弧不能维持而迅速熄灭。低压断路器和部分刀开关的灭弧罩就是利用这个原理来速熄灭。低压断路器和部分刀开关的灭弧罩就是利用这个原理来灭弧的。灭弧的。开关电器中常用的灭弧方法开关电器中常用的灭弧方法-55粗弧分细灭弧法粗弧分细灭弧法 将粗弧分成若干平行的细小电弧，增大了接触将粗弧分成若干平行的细小电弧，增大了接触面，降低电弧的温度，从而使带电质点的复合面，降低

13、电弧的温度，从而使带电质点的复合和扩散得到加强，使电弧加速熄灭。和扩散得到加强，使电弧加速熄灭。6狭沟灭弧法狭沟灭弧法 如图如图4-6所示，陶瓷制成的绝缘灭弧栅使电弧所示，陶瓷制成的绝缘灭弧栅使电弧在固体介质所形成的狭沟中燃烧，冷却条件改在固体介质所形成的狭沟中燃烧，冷却条件改善，电弧与介质表面接触使带电质点的复合增善，电弧与介质表面接触使带电质点的复合增强，从而加速电弧的熄灭。如有的熔断器在熔强，从而加速电弧的熄灭。如有的熔断器在熔管中充填石英砂，就是利用狭沟灭弧原理。管中充填石英砂，就是利用狭沟灭弧原理。开关电器中常用的灭弧方法开关电器中常用的灭弧方法-67真空灭弧法真空灭弧法 将开关触头

14、装在真空容器内，产生的电弧（真将开关触头装在真空容器内，产生的电弧（真空电弧）较小，且在电流第一次过零时就能将电空电弧）较小，且在电流第一次过零时就能将电弧熄灭。真空断路器就是利用这种原理来熄灭电弧熄灭。真空断路器就是利用这种原理来熄灭电弧的。弧的。8六氟化硫（六氟化硫（SF6）灭弧法）灭弧法 SF6气体具有优良的绝缘性能和灭弧性能，绝缘气体具有优良的绝缘性能和灭弧性能，绝缘强度约为空气的强度约为空气的3倍，而绝缘强度的恢复速度约倍，而绝缘强度的恢复速度约比空气快比空气快100倍，可极大的提高开关的断流容量倍，可极大的提高开关的断流容量和减少灭弧所需时间。和减少灭弧所需时间。 注：电气设备的灭

15、弧性能往往是衡量其运行可注：电气设备的灭弧性能往往是衡量其运行可靠性和安全性的重要指标之一。靠性和安全性的重要指标之一。功能功能：不仅能通断正常负荷电流，而且能接通和承受一定时间的：不仅能通断正常负荷电流，而且能接通和承受一定时间的 短路电流，并能在保护装置作用下自动跳闸，切除故障。短路电流，并能在保护装置作用下自动跳闸，切除故障。第三节高压电器第三节高压电器 弹簧操动机构弹簧操动机构 电磁操动机构电磁操动机构永磁永磁操动机构操动机构 操动机构操动机构 ( (按合闸所需能按合闸所需能量分量分) ) 类型类型( (按灭弧介质分按灭弧介质分) )油断路器油断路器SFSF6 6断路器断路器真空断路器

16、真空断路器一、高压断路器一、高压断路器QF 符号符号结构结构：触头装置、灭弧室、基座框架、传动机构（配操动机构）：触头装置、灭弧室、基座框架、传动机构（配操动机构）以油作为灭弧介质以油作为灭弧介质 已逐步淘汰已逐步淘汰以以SFSF6 6气体作绝缘介质和灭弧介质，可频繁操作气体作绝缘介质和灭弧介质，可频繁操作利用利用“真空真空”作绝缘和灭弧介质，可频繁操作作绝缘和灭弧介质，可频繁操作交流或直流操作电源，合闸所需能量小交流或直流操作电源，合闸所需能量小直流操作电源，合闸直流操作电源，合闸所需所需能量大能量大直流操作电源，合闸直流操作电源，合闸所需所需能量小能量小高压断路器的型号表示和含义高压断路器

17、的型号表示和含义SN10-10型高压少油断路器nSN10-10型少油断路器按断流容量分有、型。型，断流容量Soc为300MVA，型为500MVA；型为750MVA。高压真空断路器高压真空断路器高压真空断路器（高压真空断路器（ZN、ZW型）型）（1）特点）特点 高压真空断路器是利用高压真空断路器是利用“真空真空”作为绝缘和灭作为绝缘和灭弧介质，灭弧能力强、无爆炸、低噪音、体积小、重量弧介质，灭弧能力强、无爆炸、低噪音、体积小、重量轻、寿命长、电磨损少、结构简单、无污染、可靠性高、轻、寿命长、电磨损少、结构简单、无污染、可靠性高、维修方便，属高速断路器，是实现无油化改造的理想设维修方便，属高速断路

18、器，是实现无油化改造的理想设备。因此，虽然价格较贵，在要求频繁操作和高速开断备。因此，虽然价格较贵，在要求频繁操作和高速开断的场合，尤其是安全要求较高的工矿企业、住宅区、商的场合，尤其是安全要求较高的工矿企业、住宅区、商业区等被广泛采用。业区等被广泛采用。（2）类型）类型根据其结构分有落地式、悬挂式、手车式三种形式；根据其结构分有落地式、悬挂式、手车式三种形式；按使用场合分有户内式和户外式。按使用场合分有户内式和户外式。真空断路器灭弧原理真空断路器灭弧原理 在触头刚分离时，触头间只产生在触头刚分离时，触头间只产生真空电弧。电弧的温度很高，使真空电弧。电弧的温度很高，使金属触头表面产生金属蒸气，

19、由金属触头表面产生金属蒸气，由于触头的圆盘状设计使真空电弧于触头的圆盘状设计使真空电弧在主触头表面快速移动，其金属在主触头表面快速移动，其金属离子在屏蔽罩内壁上凝聚，以致离子在屏蔽罩内壁上凝聚，以致电弧在自然过零后极短的时间内，电弧在自然过零后极短的时间内，触头间隙又恢复了原有的高真空触头间隙又恢复了原有的高真空度。因此，电弧暂时熄灭，触头度。因此，电弧暂时熄灭，触头间的介质强度迅速恢复；电流过间的介质强度迅速恢复；电流过零后，外加电压虽然很快恢复，零后，外加电压虽然很快恢复，但触头间隙不会再被击穿，真空但触头间隙不会再被击穿，真空电弧在电流第一次过零时就能完电弧在电流第一次过零时就能完全熄灭

20、。全熄灭。六氟化硫（六氟化硫（SF6）断路器）断路器（1）SF6气体的特性气体的特性 是是种五色、无味、无毒且不易燃的惰性气体，种五色、无味、无毒且不易燃的惰性气体，兼有灭弧和绝缘功能兼有灭弧和绝缘功能在在150以下时，其化学性能相当稳定。以下时，其化学性能相当稳定。 1）由于）由于SF6中不含碳中不含碳(C)元素，对于灭弧和绝缘介质来说，具有极元素，对于灭弧和绝缘介质来说，具有极为优越的特性，不需要象油断路器那样要经常检修；为优越的特性，不需要象油断路器那样要经常检修； 2）SF6不含氧不含氧(O)元素，因此不存在触头氧化问题，所以其触头磨元素，因此不存在触头氧化问题，所以其触头磨损少，使用

21、寿命长。损少，使用寿命长。 3）SF6具有优良的电绝缘性能，在电流过零时，电弧暂时熄灭后，具有优良的电绝缘性能，在电流过零时，电弧暂时熄灭后，SF6能迅速恢复绝缘强度，从而使电弧很快熄灭。能迅速恢复绝缘强度，从而使电弧很快熄灭。 4）在电弧的高温作用下，）在电弧的高温作用下，SF6会分解出氟会分解出氟(F2)，具有较强的腐蚀性，具有较强的腐蚀性和毒性，且能与触头的金属蒸汽化合为和毒性，且能与触头的金属蒸汽化合为种具有绝缘性能的白色粉种具有绝缘性能的白色粉末状的氟化物，因此，末状的氟化物，因此，SF6断路器的触头一般都设计成具有自动净断路器的触头一般都设计成具有自动净化的作用。这些氟化物在电弧熄

22、灭后的极短时间内能自动还原。对化的作用。这些氟化物在电弧熄灭后的极短时间内能自动还原。对残余杂质可用特殊的吸附剂清除，基本上对人体和设备没有什么危残余杂质可用特殊的吸附剂清除，基本上对人体和设备没有什么危害。害。六氟化硫（六氟化硫（SF6）断路器）断路器n（2）六氟化硫（）六氟化硫（SF6）断路器特点）断路器特点 利用利用SF6气体作气体作灭弧和绝缘介质，触头磨损少，使用寿命长，无须经灭弧和绝缘介质，触头磨损少，使用寿命长，无须经常检修，电绝缘性能好，结构简单，灭弧能力强，无常检修，电绝缘性能好，结构简单，灭弧能力强，无燃烧爆炸危险，属高速断路器。但是，燃烧爆炸危险，属高速断路器。但是，SF6

23、断路器的断路器的要求加工精度高，密封性能要求严，价格相对昂贵。要求加工精度高，密封性能要求严，价格相对昂贵。适用于需频繁操作及有易燃易爆炸危险的场所。适用于需频繁操作及有易燃易爆炸危险的场所。n（3）类型）类型 按按SF6断路器灭弧室的结构形式分，有压断路器灭弧室的结构形式分，有压气式、自能灭弧式气式、自能灭弧式(旋弧式、热膨胀式旋弧式、热膨胀式)和混合灭弧式和混合灭弧式(一般采用以上几种灭弧方式的组合，如压气一般采用以上几种灭弧方式的组合，如压气+旋弧式旋弧式等等)。 注：我国生产的注：我国生产的LNl、LN2型为压气式，型为压气式，LW3型户外型户外式采用旋弧式灭弧结构。式采用旋弧式灭弧结

24、构。功能功能：主要对高压线路及电气设备进行短路保护，有的也具有：主要对高压线路及电气设备进行短路保护，有的也具有 过负荷保护功能。过负荷保护功能。二、其他高压电器二、其他高压电器 （一）高压熔断器一）高压熔断器FU 符号符号保护特性：保护特性：也称时间也称时间-电流特性电流特性 结构结构：金属熔体、熔体支持件：金属熔体、熔体支持件、熔管及灭弧材料。熔管及灭弧材料。限流特性：限流特性：在短路电流尚未达到冲击在短路电流尚未达到冲击 值之前就切断电路值之前就切断电路 熔断器时间电流特性熔断器时间电流特性OIr1ItIr2具有反时限特点具有反时限特点熔体熔断过程熔体熔断过程：（1 1）从熔体中出现短路

25、）从熔体中出现短路( (或过载或过载) )电流电流起到熔体熔断；起到熔体熔断； （2 2）从熔体熔断到产生电弧；）从熔体熔断到产生电弧； （3 3）从电弧产生到电弧熄灭。）从电弧产生到电弧熄灭。 功能功能：主要用来：主要用来隔离高压电源隔离高压电源以保证其他设备的安全检修。以保证其他设备的安全检修。 它没有专门的灭弧装置，因此它没有专门的灭弧装置，因此不允许带负荷操作不允许带负荷操作。 但它可以用来通断一定的小电流电路等。但它可以用来通断一定的小电流电路等。续上页续上页（二）高压隔离开关二）高压隔离开关QS 符号符号结构结构：触头装置、绝缘瓷瓶、底座及传动机构等。：触头装置、绝缘瓷瓶、底座及传

26、动机构等。 高压隔离开关一般采用手力操动机构。高压隔离开关一般采用手力操动机构。 功能：功能：能通断一定的负荷电流和过负荷电流，但不能断开短路能通断一定的负荷电流和过负荷电流，但不能断开短路 电流，因此它一般与高压熔断器串联使用，借助熔断器电流，因此它一般与高压熔断器串联使用，借助熔断器 来切除短路故障。来切除短路故障。QL 符号符号（三三）高压负荷开关高压负荷开关结构：结构：主要有产气式、压气式、主要有产气式、压气式、真空式真空式和和SF6SF6式式等结构类型。等结构类型。 操动机构有手动和电动储能弹簧机构等形式。操动机构有手动和电动储能弹簧机构等形式。续上页续上页QFS 符号符号（四四）高

27、压负荷开关限流熔断器高压负荷开关限流熔断器 组合电器组合电器 功能功能：兼有负荷开关与限流熔断器的双重功能。：兼有负荷开关与限流熔断器的双重功能。转移电流转移电流当小于该值时，首相电流由熔断器开断，而后当小于该值时，首相电流由熔断器开断，而后两相电流就由负荷开关开断。两相电流就由负荷开关开断。 交接电流交接电流小于这一电流时，熔断器把开断电流的任务交小于这一电流时，熔断器把开断电流的任务交给带脱扣器触发的负荷开关承担。给带脱扣器触发的负荷开关承担。 组合电器对负荷开关提出了转移电流与交接电流的要求：组合电器对负荷开关提出了转移电流与交接电流的要求：封闭式组合电器（以下简称封闭式组合电器（以下简

28、称GIS）是将断路器、隔离开是将断路器、隔离开关、接地开关、电流和电压互感器、避雷器和连接母线等封关、接地开关、电流和电压互感器、避雷器和连接母线等封闭在金属壳体内，充以具有优异灭弧和绝缘性能的闭在金属壳体内，充以具有优异灭弧和绝缘性能的SF6气体，气体，作为相间和对地的绝缘。作为相间和对地的绝缘。三、三、SFSF6 6封闭式组合电器封闭式组合电器 占地面积小；占地面积小；占用空间少；占用空间少；不受外界环境条件的影响；不受外界环境条件的影响；不产生噪声和无线电干扰；不产生噪声和无线电干扰；运行安全可靠；运行安全可靠；维护工作量少。维护工作量少。优点：优点：开关柜是金属封闭开关设备的俗称，是按

29、一定的电路方案将开关柜是金属封闭开关设备的俗称，是按一定的电路方案将有关电气设备组装在一个封闭的金属外壳内的成套配电装置。有关电气设备组装在一个封闭的金属外壳内的成套配电装置。四、高压开关柜高压开关柜落地式：落地式：中置式中置式：中压断路中压断路器的器的置放置放绝缘绝缘类型类型空气绝缘金属封闭开关柜空气绝缘金属封闭开关柜 SFSF6 6气体绝缘金属封闭开关设备气体绝缘金属封闭开关设备( (充气柜充气柜) )用户变配电所采用高压开关柜组合成用户变配电所采用高压开关柜组合成高压配电系统高压配电系统。结构结构类型类型铠装式：铠装式： 间隔式：间隔式：箱箱 式：式：各室间用金属板隔离且接地，如各室间用

30、金属板隔离且接地，如KYNKYN型和型和KGNKGN型。型。各室间是用一个或多个非金属板隔离，如各室间是用一个或多个非金属板隔离，如JYNJYN型。型。具有金属外壳，但间隔数目少，如具有金属外壳，但间隔数目少，如XGNXGN型。型。断路器手车本身落地，推入柜内；断路器手车本身落地，推入柜内；手车装于开关柜中部，装卸需要装载车。手车装于开关柜中部，装卸需要装载车。五、高压电器的选择与校验五、高压电器的选择与校验（一）选择校验项目及条件（一）选择校验项目及条件 必须满足供电系统正常工作条件下和短路故障条件下工作必须满足供电系统正常工作条件下和短路故障条件下工作要求，同时电气设备应工作安全可靠，运行

31、维护方便，投资经要求，同时电气设备应工作安全可靠，运行维护方便，投资经济合理。济合理。1.按正常工作条件选择按正常工作条件选择考虑电气设备的环境条件和电气要求。考虑电气设备的环境条件和电气要求。环境条件是指电气设备的使用场所、环境温度，海拔高度以环境条件是指电气设备的使用场所、环境温度，海拔高度以及有无防尘、防腐、防火、防爆等要求，据此选择电气设备结构及有无防尘、防腐、防火、防爆等要求，据此选择电气设备结构类型。类型。电气要求是指电气设备在电压电流、频率等方面的要求，即电气要求是指电气设备在电压电流、频率等方面的要求，即N.etNN.etcUUII电气设备的额定电压电气设备的额定电压线路的额定

32、电压线路的额定电压电气设备的额定电流电气设备的额定电流线路最大持续工作电流线路最大持续工作电流续上页续上页对一些开断电流的电器，如熔断器、断路器和负荷开关等对一些开断电流的电器，如熔断器、断路器和负荷开关等，则要求其最大开断电流应不小于它可能开断的最大电流。，则要求其最大开断电流应不小于它可能开断的最大电流。1）对断路器，其最大开断电流应不小于它可能开断的线路）对断路器，其最大开断电流应不小于它可能开断的线路最大短路电流。即最大短路电流。即(3)ock.maxII 2 2）对负荷开关，其最大开断电流应不小于它可能开断的线）对负荷开关，其最大开断电流应不小于它可能开断的线路最大负荷电流。即路最大

33、负荷电流。即ocL.maxII 3 3）对熔断器）对熔断器，其最大开断电流应不小于它可能开断的线路其最大开断电流应不小于它可能开断的线路最大短路电流。即最大短路电流。即(3)ocshII（对非限流型熔断器）（对非限流型熔断器）(3)ock.maxII（对限流型熔断器）（对限流型熔断器） 按短路故障条件校验，就是要按最大可能的短路故障时的按短路故障条件校验，就是要按最大可能的短路故障时的力稳定性和热稳定性进行校验。力稳定性和热稳定性进行校验。 2.按短路故障条件校验按短路故障条件校验续上页续上页 主要是按环境条件选择结构类型，按正常工作条件选择额主要是按环境条件选择结构类型，按正常工作条件选择额

34、定电压、额定电流并校验开断能力，按短路故障条件校验动稳定电压、额定电流并校验开断能力，按短路故障条件校验动稳定性和热稳定性，并同时选择其操动机构和操作电源。定性和热稳定性，并同时选择其操动机构和操作电源。例例4-1试选择某试选择某10kV高压配电所进线侧的高压户内真空断路高压配电所进线侧的高压户内真空断路器的型号规格。已知该进线的计算电流为器的型号规格。已知该进线的计算电流为295A，配电所母线的配电所母线的三相短路电流周期分量有效值三相短路电流周期分量有效值为为3.2kA，继电保护的动作时间为继电保护的动作时间为1.1s。解：初步选解：初步选VS1-12/630-16型进行校验，如表所示，所

35、选正确。型进行校验，如表所示，所选正确。(3)kI(3)shi2imaI t序序号号安装地点的电气条件安装地点的电气条件VS1VS1-12/630-16型断路器型断路器项项目目数数据据项项目目数数据据结结论论1UN10kVUN.QF12kV合格合格2Ic295AIN.QF630A合格合格33.2kAIoc16kA合格合格42.553.2kA=8.16kAimax40kA合格合格5(3.2kA)2(1.1+0.1)s=12.3kA2s(16kA)24s=1024kA2s合格合格2tI t（二）高压断路器的选择与校验（二）高压断路器的选择与校验续上页续上页 主要是按环境条件选择结构类型，按正常工作

36、条件选择额定主要是按环境条件选择结构类型，按正常工作条件选择额定电压、额定电流并校验开断能力。电压、额定电流并校验开断能力。 高压熔断器的额定电流应不小于它所安装的熔体电流。高压熔断器的额定电流应不小于它所安装的熔体电流。INIn 熔体电流的选择应满足下列条件：熔体电流的选择应满足下列条件： 1 1）保护高压线路）保护高压线路 In = 1.11.3 Ic 2 2）保护电力变压器的熔断器的熔体电流）保护电力变压器的熔断器的熔体电流( (考虑到变压器的考虑到变压器的正常过负荷电流、励磁涌流及低压侧电动机自起动引起的尖峰正常过负荷电流、励磁涌流及低压侧电动机自起动引起的尖峰电流等因素电流等因素)

37、)In = 1.52.0 I1NT 3 3）保护电压互感器）保护电压互感器 In= =0.5A （三）高压熔断器的选择与校验（三）高压熔断器的选择与校验功能功能：它既能带负荷通断电路，又能在失压、短路和过负荷时：它既能带负荷通断电路，又能在失压、短路和过负荷时 自动跳闸，其功能类似于高压断路器。自动跳闸，其功能类似于高压断路器。 第四节低压电器第四节低压电器一、低压断路器一、低压断路器结构结构触头系统触头系统（主触头及辅助触点（主触头及辅助触点）灭弧装置灭弧装置脱扣器脱扣器自由脱扣机构及操作机构自由脱扣机构及操作机构（手柄、电磁铁、电动机操作）（手柄、电磁铁、电动机操作）热热电磁式电磁式 电子

38、式电子式智能式智能式用途：用途：配电用、电动机保护用、照明用、漏电保护用。配电用、电动机保护用、照明用、漏电保护用。QF 符号符号配电用断路器配电用断路器类型：塑壳式断路器和框架式断路器。类型：塑壳式断路器和框架式断路器。 低压断路器的基本结构 低压断路器由脱扣器、触头系统、灭弧装置、传动机构、低压断路器由脱扣器、触头系统、灭弧装置、传动机构、基架和外壳基架和外壳 等部分组成。等部分组成。 脱扣器脱扣器 脱扣器是低压断路器中用来接受信号的元件。若线路中出现不正常情况或由操作人员或继电保护装置发出信号时，脱扣器会根据信号的情况通过传递元件使触头动作掉闸切断电路。低压断路器的脱扣器一般有过流脱扣器

39、、热脱扣器、失压脱扣器、分励脱扣器等几种。 分励脱扣器 用于远距离跳闸。远距离合闸操作可采用电磁铁或电动储能合闸。 欠压或失压扣脱器 用于欠压或失压（零压）保护时，当电源电压低于定值时自动断开断路器。 热脱扣器 用于线路或设备长时间过载保护，当线路电流出现较长时间过载时，金属片受热变形，使断路器跳闸。 过流脱扣器 用于短路、过负荷保护，当电流大于动作电流时自动断开断路器。分瞬时短路脱扣器和过流脱扣器（又分长延时和短延时）两种。 触头系统 低压断路器的主触头在正常情况下可以接通分断负荷电流，在故障情况下还必须可靠分断故障电流。主触头有单断口指式触头、双断口桥式触头、插入式触头等几种形式。主触头的

40、动、静触头的接触处焊有银基合金触点，其接触电阻小，可以长时间通过较大的负荷电流。在容量较大的低压断路器中，还常将指式触头做成两挡或三挡，形成主触头、副触头和弧触头并联的形式。 两接触头的结构示意图如图2所示，分为弧触头和主触头。弧触头用耐弧金属材料制成，主触头和弧触头在断路器分、合闸时有不同的作用和操作次序。开关合闸时，弧触头承担合闸的电磨损；开关分闸时，弧触头承担电路分断时的强电弧，起保护主触头的作用；主触头承担长期通过负荷电流的任务。所以在合闸时弧触头先闭合、主触头后闭合；分闸时主触头先断开、弧触头后断开(如图2所示)。 两接触头低压断路的保护特性 为起到良好的保护作用，低压断路器的保护特

41、性必须与被保护线路及设备的允许过载特性相匹配。低压断路器的保护特性是由它们所装的脱扣器型式决定的。曲线是热脱扣器的保护特性。过电流较小时断路器保护动作所需的时间长。过电流较大是断路器保护动作所需时间短。这种保护特性称反时限保护特性，即断路器动作时间与过电流值的大小成反比。曲线-BDF为电磁脱扣器的保护特性，具有瞬时动作的性质，即只要过电流达到一定数值，断路器将瞬时动作。同时装有以上两种脱扣器的断路器具有曲线和曲线相交而成的保护特性(曲线ABDF)，称为两段式保护特性，即过载长延时和短路瞬时动作的特性。这样才能使保护对象工作在允许过载特性之下，防止保护对象受到不能承受的短路电流冲击而损坏。 续上

42、页续上页保护特性保护特性曲线：曲线： Ir1、Ir2、Ir3分别为过电流脱扣器长延时、短延时、瞬时动分别为过电流脱扣器长延时、短延时、瞬时动作电流的整定值。作电流的整定值。长延时瞬时toIIr3Ir1a)非选择型非选择型II t on2长延时I t off短延时2toIr2Ir1b)选择型两段式选择型两段式作过负荷保护作短路保护作短路保护作过负荷保护续上页续上页保护特性保护特性曲线（续）：曲线（续）： Ir4为接地保护动作电流的整定值为接地保护动作电流的整定值短延时长延时t off2I t onI 2瞬时ItoIr2Ir1c)选择型三段式选择型三段式Ir3I长延时I 2t off瞬时2I t

43、on短延时短延时接地toIr2Ir1d)选择型四段式选择型四段式Ir3Ir4作过负荷保护作短路保护n 万能式断路器（又称框架式断路器）万能式断路器（又称框架式断路器） 结构特征结构特征：一般有一个有绝缘衬垫的钢制框架，所有部件：一般有一个有绝缘衬垫的钢制框架，所有部件均安装在这个框架底座内。均安装在这个框架底座内。 续上页续上页 用途：主要安装在低压配电柜中作为进线开关、母联开关用途：主要安装在低压配电柜中作为进线开关、母联开关和大电流出线开关，用于控制和保护低压配电网络。和大电流出线开关，用于控制和保护低压配电网络。n 塑壳式断路器塑壳式断路器（原称装置式断路器）（原称装置式断路器） 结构特

44、征结构特征：有一个采用聚酯绝缘材料模压而成的外壳，：有一个采用聚酯绝缘材料模压而成的外壳，所有部件都装在这个封闭外壳中，仅在壳盖中央露出操作手所有部件都装在这个封闭外壳中，仅在壳盖中央露出操作手柄。柄。 用途：通常装设在低压配电柜（箱）之中，作为配电线用途：通常装设在低压配电柜（箱）之中，作为配电线路或电动机回路的控制与保护开关。路或电动机回路的控制与保护开关。 n 模数化微型断路器模数化微型断路器 模数化微型断路器模数化微型断路器是组成终端组合电器的主要元件。是组成终端组合电器的主要元件。 tI0Ir熔断器时间电流特性熔断器时间电流特性二、其他低压电器二、其他低压电器（一一）低压熔断器低压熔

45、断器结结构构类类型型刀形触头刀形触头，如，如NT、RT16、RT17系列系列螺栓连接式螺栓连接式，如，如RT12、RT15系列系列螺旋式螺旋式，如，如RL6、RL7系列系列圆筒帽式，圆筒帽式，如如RT14、RT30系列等系列等FU 符号符号功能功能：主要对低压线路及电气设备进行短路保护，有的也具：主要对低压线路及电气设备进行短路保护，有的也具 有过负荷保护功能。有过负荷保护功能。结构结构：金属熔体、熔体支持件：金属熔体、熔体支持件、熔管及灭弧材料。熔管及灭弧材料。保护特性：保护特性：具有反时限特点。具有反时限特点。 分断范围：分断范围：（1 1）g g类类全范围分断全范围分断 （2 2）a a

46、类类部分范围分断部分范围分断 功能功能：主要用来隔离低压电源。：主要用来隔离低压电源。续上页续上页（二）低压隔离电器、隔离开关二）低压隔离电器、隔离开关结构结构：触头装置、绝缘子、底座及传动机构等。：触头装置、绝缘子、底座及传动机构等。 低压隔离开关一般采用手力操动机构。低压隔离开关一般采用手力操动机构。（三）（三）低压熔断器组合电器低压熔断器组合电器熔断器组合电器熔断器组合电器包括：包括：开关熔断器组（俗称负荷开关）开关熔断器组（俗称负荷开关）隔离器熔断器组隔离器熔断器组熔断器式开关（俗称刀熔开关）熔断器式开关（俗称刀熔开关）熔断器式隔离器熔断器式隔离器功能功能：具有隔离电器（开关）与熔断器

47、的双重功能。：具有隔离电器（开关）与熔断器的双重功能。QS符号符号QFS符号符号终端组合电器是一种安装终端电器终端组合电器是一种安装终端电器(微型低压断路器、插微型低压断路器、插座、开关等座、开关等)的装置，对用电电器和设备进行配电、控制，对的装置，对用电电器和设备进行配电、控制，对线路过载、短路和漏电起保护作用。线路过载、短路和漏电起保护作用。常用常用终端组合电器终端组合电器为为PZ30型。型。续上页续上页（四）终端组合电器四）终端组合电器功能功能： 用于供电系统的主电源与备用电源的自动转换或两台用于供电系统的主电源与备用电源的自动转换或两台 负载设备的自动转换。负载设备的自动转换。 类型类

48、型断路器转换型断路器转换型ATS负荷开关转换型负荷开关转换型ATS（五）自动转换开关电器五）自动转换开关电器ATS 由一个或多个低压开关设备和相应的控制、测量、信号、由一个或多个低压开关设备和相应的控制、测量、信号、保护、调节等电气元件或设备，以及所有内部的电气、机械的保护、调节等电气元件或设备，以及所有内部的电气、机械的相互连接和结构部件组装成的一种组合体，称为低压成套开关相互连接和结构部件组装成的一种组合体，称为低压成套开关设备设备。 三、低压开关柜低压开关柜结构类型结构类型（按开关安装（按开关安装方式分方式分）固定式固定式 结构简单、价格便宜结构简单、价格便宜抽屉式抽屉式 操作安全、易于

49、检修及维护、更换故障开关容易操作安全、易于检修及维护、更换故障开关容易插拔式插拔式 仅主要元件（断路器）采用抽出式或插入式安装仅主要元件（断路器）采用抽出式或插入式安装组合式组合式 小开关用抽屉式、大开关用插拔式小开关用抽屉式、大开关用插拔式1 1、抽出式低压开关柜抽出式低压开关柜 主要有主要有GCL(K)、GCS、MNS型等型等可用作动力中心可用作动力中心(PC)和电动机控制中心和电动机控制中心(MCC)。2、固定分隔式开关柜、固定分隔式开关柜有有GLL(K)型等。型等。3、固定式开关柜固定式开关柜有有GGD、JK型等。型等。用户变配电所采用低压开关柜组合成用户变配电所采用低压开关柜组合成低

50、压配电系统低压配电系统。四、低压电器的选择与校验四、低压电器的选择与校验1.按正常工作条件选择按正常工作条件选择 1 1）考虑所选择设备的工作环境。如户内、户外、环境温）考虑所选择设备的工作环境。如户内、户外、环境温度，海拔高度以及有无防尘、防腐、防火、防爆等要求，以度，海拔高度以及有无防尘、防腐、防火、防爆等要求，以及沿海或是温热地域的特点。及沿海或是温热地域的特点。 2 2）电器的额定电压应不低于所在线路的额定电压。）电器的额定电压应不低于所在线路的额定电压。 3 3）电器的额定电流应不小于该回路在各种合理运行方式）电器的额定电流应不小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流。下的最

51、大持续工作电流。 4 4）保护电器还应按保护特性选择。）保护电器还应按保护特性选择。 2. 2. 按短路条件校验按短路条件校验 1 1）可能通过短路电流的电器）可能通过短路电流的电器( (如刀开关、熔断器式开关如刀开关、熔断器式开关) )，应满足在短路条件下短时和峰值耐受电流的要求。，应满足在短路条件下短时和峰值耐受电流的要求。 2 2）断开短路电流的保护电器）断开短路电流的保护电器( (如熔断器、低压断路器如熔断器、低压断路器) )，应满足在短路条件下分断能力的要求。应满足在短路条件下分断能力的要求。 第五节第五节互感器互感器结构原理结构原理：一次绕组串联在主电路中或直接利用一次母线；二次绕

52、组一次绕组串联在主电路中或直接利用一次母线；二次绕组所接仪表、继电器均串联。所接仪表、继电器均串联。用来使仪表、继电器等二次设备与主电路绝缘用来使仪表、继电器等二次设备与主电路绝缘用来扩大仪表、继电器等二次设备的应用范围用来扩大仪表、继电器等二次设备的应用范围功能功能一、电流互感器一、电流互感器(CT)TATA 符号符号（一）基本结构原理与类型（一）基本结构原理与类型续上页续上页单匝式（包括母线式、心柱式、套管式）单匝式（包括母线式、心柱式、套管式）多匝式（包括线圈式、线环式、串级式）多匝式（包括线圈式、线环式、串级式） 类型类型准确度级准确度级：测量用有：测量用有0.1、0.2、0.5、1、

53、3、5等级等级; ; 保护用有保护用有5P和和10P两级。两级。22121IKINNIiI2N=5A或1A电流互感器的基本结构和接线电流互感器的基本结构和接线1- -铁心铁心 2- 2-一次绕组一次绕组3-3-二次绕组二次绕组 2P1P2131S2KC2AS1II2N1N续上页续上页 高压电流互感器高压电流互感器一般制成两个铁心和两一般制成两个铁心和两个二次绕组，其中准确度级高的二次绕组接个二次绕组，其中准确度级高的二次绕组接测量仪表，其铁心易饱和；准确度级低的二测量仪表，其铁心易饱和；准确度级低的二次绕组接继电器，其铁心不应饱和。次绕组接继电器，其铁心不应饱和。 高压高压CTCT图形符号图形

54、符号( (二二) )常用常用接线方案接线方案 -(Ia+Ic)IcIaIbb) a) varhWhWhvarhS1S2TABTA1S2S2TA2AS1CS1 (1) (1)一相式接线一相式接线 低压电流互感器低压电流互感器一般只制造一个铁心和一般只制造一个铁心和一个二次绕组，一次绕组则利用一次母线或一个二次绕组，一次绕组则利用一次母线或电缆。电缆。 反应一次电路对应相的电流。通常用在反应一次电路对应相的电流。通常用在负载平衡的三相电路中测量电流，或在继电负载平衡的三相电路中测量电流，或在继电保护中作为过负荷保护接线保护中作为过负荷保护接线。续上页续上页（2）两相）两相V形接线形接线 （3 3）

55、三相星形接线）三相星形接线 -(Ia+Ic)IcIab) varhWhWhvarhTA1S2S2TA2AS1CS1AAS1S1TA1S2S2TA2TA3ABCAS1S2c) IaIbIc 广泛用于中性点不接地的三相三线制电路中，供用于广泛用于中性点不接地的三相三线制电路中，供用于三相电流、电能的测量及过电流继电保护。三相电流、电能的测量及过电流继电保护。 反应各相电流，因此广泛用于中性点直接接地的三相三线反应各相电流，因此广泛用于中性点直接接地的三相三线制特别是三相四线制电路中，用于测量或过电流继电保护等。制特别是三相四线制电路中，用于测量或过电流继电保护等。续上页续上页1.电压、电流的选择电

56、压、电流的选择2.按准确级要求选择按准确级要求选择S2 S2N（四）电流互感器的选择与校验（四）电流互感器的选择与校验（三）使用注意事项（三）使用注意事项（1）电流互感器在工作时其二次侧不得开路）电流互感器在工作时其二次侧不得开路（2）电流互感器的二次侧有一端必须接地；）电流互感器的二次侧有一端必须接地；（3）电流互感器在连接时，要注意其端子的极性。）电流互感器在连接时，要注意其端子的极性。 否则励磁磁动势剧增几十倍，将产生严重后果：否则励磁磁动势剧增几十倍，将产生严重后果： 铁心过热，并且产生剩磁。铁心过热，并且产生剩磁。 可在二次侧感应出危险的高电压。可在二次侧感应出危险的高电压。N.et

57、N1N.etc2N.et5AUUIII续上页续上页 目前电流互感器的新产品直接给出了短路动稳定电流峰值目前电流互感器的新产品直接给出了短路动稳定电流峰值和和1s热稳定电流有效值，因此其动稳定性与热稳定性可按下式热稳定电流有效值，因此其动稳定性与热稳定性可按下式校验。校验。3. 3. 短路稳定性的校验短路稳定性的校验 (3)maxshii22timaI tI t 对于保护用电流互感器来对于保护用电流互感器来说，其复合误差限值为说，其复合误差限值为10%。 电流互感器满足保护的电流互感器满足保护的10%误差要求的条件为误差要求的条件为|Z2al|Z2| 10%误差曲线Z2alK1 生产厂家给出电流

58、互感器生产厂家给出电流互感器的误差为的误差为10%时一次电流倍数时一次电流倍数K1（即即I1/I1N）与最大允许二次与最大允许二次负荷阻抗负荷阻抗| |Z2al| |的关系曲线的关系曲线。 二二、电压互感器电压互感器 (PT)22211UKUNNUuU2N=100伏 结构原理结构原理： 一次绕组并联在主电路中一次绕组并联在主电路中, ,二次绕组二次绕组中仪表，继电器均并联连接中仪表，继电器均并联连接。TVTV 符号符号（一）基本结构原理及其（一）基本结构原理及其类型类型 VKV2NA3a1n电压互感器的基本结构和接线电压互感器的基本结构和接线U2U11N2N续上页续上页按相数分按相数分：有单相

59、式和三相式；有单相式和三相式；按绕组数量分按绕组数量分：有双绕组（如有双绕组（如JDZ-10型）型）和三绕组（如和三绕组（如JDZJ-10型）型）类型类型（环氧树脂浇注绝环氧树脂浇注绝缘缘）准确度级准确度级：有：有0.2、0.5、1、3等级。等级。 TVTV有的电压互感器具有有的电压互感器具有3个绕组（有个绕组（有2个二次绕组），其符号个二次绕组），其符号为为三相三绕组电压互感器的铁心为三相五心柱式，以便零序三相三绕组电压互感器的铁心为三相五心柱式，以便零序磁通能在铁心中流通，从而二次绕组中能感应出零序电压。磁通能在铁心中流通，从而二次绕组中能感应出零序电压。续上页续上页 1) 一个单相电压互

60、一个单相电压互感器的接线感器的接线 2) 两个单相两个单相电压互感器接成电压互感器接成V/V形形 ( (二）常用二）常用接线方案接线方案TV vuwVFUTV V V可测量一个线电压可测量一个线电压 可测量三相三可测量三相三线制电路的各个线线制电路的各个线电压，它广泛地应电压，它广泛地应用于用户用于用户10kV高压高压配电装置中。配电装置中。TV VFUTVa) 续上页续上页dNdMnuv wTVKVVFUTV 可测量各个线电压、相对地电压及零序电压，可接用于绝可测量各个线电压、相对地电压及零序电压，可接用于绝缘监察的电压继电器或微机小电流接地选线装置。缘监察的电压继电器或微机小电流接地选线装