《高低压电器及设计 第2版》课件 李靖 第1-7章 电力系统及其短路故障的计算-高压电器概述

1高低压电器前言全书共分三篇。

第１篇电力系统及其对高低压电器的基本要求包括:第１章电力系统及其短路故障的计算,第２章

电力系统中的高低压电器及其设计技术综述。第２篇低压电器

包括:第３章低压电器概述,第４章低压配电电器,第５章低压控制电器,第６章低压电器试验技术。第３篇高压电器

包括:第７章高压电器概述,第８章电力系统短路故障的关合与开断,第９章高压断路器及其操动机构,第10章六氟化硫高压断路器和全封闭组合电器,第11章高压真空开关电器,第12章其他高压电器,第13章高压开关设备试验。23什么是电器？凡根据外界指定信号和要求，自动或手动接通或断开电路，断续或连续地改变电路参数，以实现对电路或非电对象切换、控制、保护、检测、变换和调节用的电气设备，称为电器。注意：是工业电器，强电电器。不是家用电器，不是弱电电器。前言中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平出席2025年民营企业座谈会，正泰电器董事长南存辉等5名浙江企业家参会。4前言《电器学》，学电器

电器学=电器理论基础+高低压电器产品5前言6第1篇电力系统及其对高低压电器的基本要求第1篇电力系统及其对高低压电器的基本要求

第1章电力系统及其短路故障的计算1.1概述1.2电力系统的关合与开断1.3电力系统短路故障1.4短路故障关合与开断的计算1.5电容负荷的关合与开断1.6开断小电感电流电路时的过电压1.7开断近区故障时的过电压与限制措施1.8失步故障的开断7第1篇电力系统及其对高低压电器的基本要求第2章电力系统中的高低压电器及其设计技术综述

2.1概述

2.2电力系统对高低压电器的基本要求

2.3高低压电器与用电设备间的特性配合

2.4关于高低压开关设备的解释性说明2.5低压电器研发新技术及应用8第2篇低压电器第3章低压电器概述

3.1低压电器类型

3.2低压电器市场

3.3低压电器行业

3.4低压电器技术的发展

第4章低压配电电器

4.1低压配电电器的定义、分类和性能4.2低压开关类电器

4.3低压熔断器类电器

4.4低压断路器类电器

4.5终端电器9第5章低压控制电器

5.1定义与分类5.2接触器5.3继电器5.4起动器

5.5主令电器

5.6变阻器和电阻器

5.7电磁铁5.8低压电器用银基触头材料10第6章低压电器试验技术

6.1概述

6.2一般检查

6.3动作范围试验

6.4温升试验6.5绝缘介电性能试验6.6额定接通与分断能力试验6.7短路接通与分断能力试验6.8短时耐受电流能力试验

6.9寿命试验第2篇低压电器第3篇高压电器第7章高压电器概述7.1高压电器的定义7.2高压电器的作用和特点7.3电力系统对高压电器的要求及高压电器的工作条件7.4高压电器的工作环境7.5高压电器的分类7.6高压电器的基本技术参数7.7高压电器设备的发展第8章高压断路器及其操动机构8.1高压断路器的定义和组成8.2电力系统对高压断路器的基本要求8.3高压断路器的分类与主要技术参数8.4高压电器产品型号的编制8.5高压断路器的操动机构8.6高压断路器中的其他装置8.7高压断路器的发展方向第3篇高压电器第9章六氟化硫高压断路器和全封闭组合电器9.1概况9.2

SF6高压断路器的分类9.3

SF6高压断路器的操动机构9.4六氟化硫全封闭组合电器

（GIS）第10章高压真空开关电器10.1真空电弧的特性10.2真空灭弧室10.3高压真空断路器10.4高压混合式直流真空断路器10.5高压真空接触器第3篇高压电器第11章其他高压电器11.1高压隔离开关11.2中压级自动转换开关11.3高压接地开关11.4高压负荷开关11.5高压熔断器11.6高压避雷器11.7重合器与分段器第12章高压开关设备试验12.1概况12.2试验类型12.3试验方法12.4绝缘试验12.5大容量试验12.6短时和峰值耐受电流试验12.7温升和机械性能试验12.8电磁兼容试验目录CONTENTS概述01电力系统短路故障开断03开断小电感电流电路时的过电压05电力系统的关合与开断02电容负荷的关合与开断04开断近区故障时的过电压与限制措施06第1章电力系统及其短路故障的计算1.1概述1.1.1动力系统、电力系统和电力网间的关系15一、

三个系统的定义二、

三个系统的结构关系分析（图1-1）传统电力系统由发电、输电、配电和用电等环节组成，通过电力网将电能输送到用户。动力系统涵盖了热力、水力、核能、风能、光伏等多种能源装置，是能源生产和转换的核心。电力网连接发电厂和用户，包括输电网和配电网，分别负责远距离输电和电能分配。1.1概述1.1.1动力系统、电力系统和电力网间的关系16三、

低压配电系统示例（图1-2）1.1.2电力系统中的电能质量标准参数17一、

标称值和额定值的定义二、

三个主要指标--频率、电压和波形，用于衡量电能供应的稳定性。三、

三个主要指标的标准参数频率偏差、电压偏差、谐波含量等指标需符合国家标准，以保证电力设备安全运行。1.1.3电力系统的接线18电力系统接线包括电力网、发电厂主接线和变电所主接线（也称一次接线），决定了电能的传输路径。中性点接地方式分为大接地电流系统和小接地电流系统，影响电力系统短路故障的处理方式。010219三、

电力系统电气主接线电力系统的电气主接线也称一次电路、主电路或一次设备连接电路。它反映了电能产生、汇集、分配和传输的关系，决定了电力系统的运行方式、电气设备的选择以及继电保护与控制方式等。电气主接线图一般画成单线图，用规定的图形符号和文字符号描述主接线中设备在“正常状态（如电路无电压、无外力作用）”下的连接情况。某10kV变电所的一次线路如图1-3所示。1.2电力系统的关合与开断1.2.1电力系统关合与开断的类型20

根据关合与开断电流的大小、电流与电源电压间的相位差、开断后恢复电压的波形及其幅值的不同，可将电力系统关合与开断分为四大类。电力系统关合与开断的类型及其特点如表1-1所示。电力系统关合与开断包括正常负荷、故障负荷、电容负荷（如空载长线或电容器组）和小电感负荷（如空载变压器、电抗器或电动机）等类型。01+关合与开断电流的大小、相位差和恢复电压波形等因素决定了开断的难度。02+必须对各种关合和开断情况时，电力系统中电压和电流的过渡过程进行研究。讨论可先从单相回路着手，阐明物理过程，然后再分析三相问题。1.2电力系统的关合与开断1.2.2电力系统关合与开断时电弧的燃烧与熄灭21

介质强度：指高压开关电器一极端子之间能承受的电压值；

恢复电压：指电流过零后在高压开关电器一极端子之间出现的外加电压值；两者是决定高压开关电器关合和开断过程中电弧是否熄灭的两个重要因素。电弧的产生和熄灭受介质强度和恢复电压的影响，两者变化曲线的交叉点决定了电弧是否熄灭。01高压开关电器需要在关合和开断过程中有效控制电弧，避免设备损坏和事故发生。021.2电力系统的关合与开断1.2.2电力系统关合与开断时电弧的燃烧与熄灭1、断路器关合和开断电力系统某些元件时，都会出现电弧。关合与开断的电流愈大，电弧愈强烈，工作条件也愈严重，尤以开断为甚。2、介质强度ujf（指触头间能承受的电压值）和恢复电压uhf（电流过零后在断口两端出现的外加电压）是影响电力系统开断的两个重要因素，其恢复过程分别用ujf（t）和uhf（t）表示。①当恢复电压的上升速度比介质强度的增长快时，ujf（t）和uhf（t）两曲线将相交（a图），电弧会重燃，电流继续以电弧形式通过断口，电路不能开断。②当介质强度的增长比恢复电压的上升快时，ujf（t）和uhf（t）两曲线将不会相交（b图），电弧不再重燃，电路即被开断。图1-6

介质强度和恢复电压随时间变化的曲线a）

uhf（t）与

ujf（t）曲线间有交叉b）

uhf（t）与

ujf（t）曲线间无交叉1.3电力系统短路故障1.3.1电力系统短路电流的定义24

1.定义

电力系统短路：是指电力系统中的一相或多相导体因发生接地或互相短接而将负载阻抗短接掉。电力系统关合与开断包括正常负荷、故障负荷、电容负荷和小电感电流等类型。关合与开断电流的大小、相位差和恢复电压波形等因素决定了开断的难度。电力系统短路故障包括单相短路、两相短路和三相短路，其中单相短路最为常见。短路故障会导致电流剧增，对电力设备和系统造成严重危害。1.3电力系统短路故障1.3.1电力系统短路电流的定义25

2.不同短路电流之间的关系短路冲击电流短路关合电流额定热稳定电流额定短路开断电流1.3电力系统短路故障1.3.2电力系统短路故障的形式26电力系统短路故障包括单相短路、两相短路和三相短路。如图1-5所示，电力系统短路故障包括单相接地短路、两相接地短路、两相不接地短路、三相接地短路、三相不接地短路和断路器异侧两相接地短路六种常见形式。从短路的危害看，三相短路的短路电流最大，危害也最严重，因此高低压电器常用三相短路电流值来校核电器的动稳定性能。1.3电力系统短路故障1.3.3电力系统短路故障的关合27一、电力系统短路1.

定义：是指电力系统中一相或多相导体接地或互相短接而将负载阻抗短接掉。2.形式：单相接地短路、两相接地短路、两相不接地短路、三相接地短路、三相不接地短路和断路器异侧两相接地短路。理想的短路前提是三相负载相等。3.类型；（1）正常关合：指关合前线路或电气设备不存在绝缘故障；1.3电力系统短路故障1.3.3电力系统短路故障的关合28一、电力系统存在“正常关合”和“短路故障关合”两种情况。

其中，短路故障关合是因为关合前线路或电气设备“已存在未被发现的预伏故障、试探性自动重合闸、人为接地短路或者误操作”，致使电力线路或电气设备呈现短路状态的情况。因短路故障关合问题最严重，因此，只讨论短路故障的关合。开关电器最重要的关合任务是关合三相短路故障。短路故障关合会产生短路冲击电流、额定热稳定电流和额定短路开断电流等参数。开关电器需要具备足够的关合能力，才能安全可靠地完成短路故障关合任务。0102二、

短路电流

参看图1-8（a）。设电源电压e=Emsin（ωt＋a），a为电源电压的初相角，忽略电源阻抗，可得图8-2（b）所示的计算短路关合电流的等值线路图，图中L、R分别为包括变压器和输电线回路的电感和电阻。1.3电力系统短路故障1.3.3电力系统短路故障的关合图1-8短路故障的关合

1.3电力系统短路故障1.3.3电力系统短路故障的关合1、短路电流id的表达式：如t=0时关合，则短路电流id通过解微分方程，为：式中，第1项为稳态短路电流iz，也称短路电流周期分量；第2项，是按指数规律衰减的非周期暂态电流，也称为短路电流的非周期分量，用if表示，其衰减快慢由回路时间常数T决定。1.3电力系统短路故障1.3.3电力系统短路故障的关合312、短路冲击电流：当正弦电压过零（即α=0）时合闸，将出现的短路电流最大值Ich

。由于非周期分量的存在，短路电流的最大值Ich一般在短路发生后的半个周期（即t=π/ω=0.01s）时出现。Ich可由下式求出：高压电器标准规定：短路冲击电流Ich一般为短路电流周期分量幅值的1.8倍，为短路电流周期分量有效值的2.55倍。（试证？）1.3电力系统短路故障1.3.3电力系统短路故障的关合

Ith

=Ib

式中，Ith：额定热稳定电流（It）；

Ib

：额定短路开断电流（INK）。

Idm

=Icm

式中，Idm：短路冲击电流（Ich）；

Icm：额定短路关合电流（ING）3、各电流额定值之间的相互关系：1.3电力系统短路故障1.3.3电力系统短路故障的关合1.3电力系统短路故障1.3.4电力系统短路故障的开断34

一、开断电流1、定义：开断电流是指触头分离瞬间，流过断路器断口的电流。2、表示方式：一是短路电流周期分量有效值，二是短路电流非周期分量与周期分量的比值。3、短路电流包含非周期分量时的电流和电压曲线，如图1-8所示。

4、高压断路器开断单相短路故障时断口处的电气参数。分单频单相和双频单相两种情况。355、高压断路器开断三相短路故障时断口处的电气参数高压断路器开断单相短路故障时，断口处的恢复电压和电流受电路参数的影响。通过在断口处串联电阻或并联电阻，可以降低恢复电压和电流，提高开断能力。10102高压断路器开断三相短路故障时，断口处的恢复电压和电流受接地方式的影响。三相接地短路故障开断时，首开相的工频恢复电压最高，对开关电器的要求也最为苛刻。365、高压断路器开断三相短路故障时断口处的电气参数1.3电力系统短路故障1.3.5电力系统开断短路故障时的瞬态恢复电压37一、双频振荡的断口瞬态恢复电压1、开关电器开断中性点接地的发电机输电线路时，在电抗器后发生的单相接地短路如图1-10所示。其断口两端的瞬态恢复电压ugh为：（1-10）（1-8）（1-9）38一、双频振荡的断口瞬态恢复电压

2、图1-14为计及衰减时的ｕc1和ｕc2的变化曲线以及由此合成的双频恢复电压ugh的波形。图1-14双频电路恢复电压的变化曲线二、电力系统的瞬态恢复电压实际电力系统回路多样，参数各异，瞬态恢复电压实际波形很复杂，一般要通过实测或用电子计算机计算得出。根据统计和归纳，电力系统的瞬态恢复电压分为两种：

1、当系统电压低于110kV，或虽高于110kV但短路电流相对较小，只有最大短路电流的10％~30%时，瞬态恢复电压为近似于衰减的单频振荡。两参数法的缺点：由于不能正确反映恢复电压起始部分的变化情况，因而无法确定电弧是否重燃。①“两参数法”表示瞬态恢复电压特性，参数是瞬态恢复电压峰值Uhfm（kV）和峰值时间tm（μs），或恢复电压振幅系数Km和固有振荡频率f0。②为反映恢复电压起始部分的变化，IEC推荐采用“两参数带时延法”，时延td（μs）与恢复电压起始部分相切且平行于OA的直线（又称时延线）与时间轴的交点；时延参考电压U′（kV）及时延参考时间t′（μs）是指时延线与恢复电压曲线相切的切点所对应的电压及时间。40

2、系统电压高于110kV且短路电流相对于最大短路电流来说百分数较大（为最大短路电流的60%~100%）时，瞬态恢复电压uhf(t)包含一个上升速度较高的初始部分，以及继之而来的上升速度较低的部分，IEC推荐用“四参数法”表征其瞬态恢复电压的特性。如图1-17所示，四参数是指“第一波幅值U1（kV）、达到第一波幅值的时间t1（us）、瞬态恢复电压峰值Ughm（kV）和峰值参考时间t2（us）”四个参数。

3、我国各级电压的瞬态恢复电压特性的相关规定可参看相关国家标准。在进行断路器试验时，所加恢复电压应符合标准的规定。41三、电力系统短路电流的计算在计算短路电流时，须知电力系统各元件的阻抗。对高压线路，一般只考虑电抗，仅在电阻大于总电抗的1/3时才计入电阻；对低压线路，电阻、电抗都考虑。

为简化计算，允许不考虑占回路总阻抗值不超过10%的元件。1.4.2单相短路故障的开断1.4.2.1恢复电压的计算42图1-22为开断中性点直接接地发电机电路中的母线单相接地短路故障，a图为开断发电机母线单相接地短路故障的主接线图，b图为其等效电路。图中，L和R分别为发电机的电感和电阻，C为发电机的对地电容。图1-22开断发电机母线单相接地短路故障1.4.2.1恢复电压的计算43由三要素法，得高压开关电器断口恢复电压ｕhf为由于ω′→ω0，α→90°，上式可简化为：式中，β

为电路固有衰减系数；ω０为电路固有振荡频率。1.4.2.2单相短路故障恢复电压平均上升速度（duhf/dt）p的计算44计算方法一：分两种情况计算高频振荡第一个半周内的恢复电压平均上升速度。１）不考虑振荡衰减（假设无衰减）：式中，f0为固有振荡频率；Ugh为工频恢复电压。２）考虑振荡衰减，恢复电压的最大值有所降低：式中，Ｋm是恢复电压的振幅系数，取1.4~1.5。45计算方法二：如图1-25，用瞬态恢复电压的波形图表示。1、从原点0做一条射线，与u=uhf交于A点，tm为峰值时间，则恢复电压的平均上升速度（duhf/dt）p值为线段OA的斜率值。2、用恢复电压的最大平均速度（duhf/dt）pm表示，即从原点O做恢复电压曲线的切线OB。按此速度上升时，恢复电压达到最大值的时间将提前到t3。t3又称峰值参考时间。46计算方法三：考虑到电力线路的实际损耗，常取电力系统的最大工作电压为额定电压的1.15倍，则可用系统额定电压Ue（三相线电压）表示的瞬态恢复电压最大值Ｕghm和恢复电压平均上升速度（duhf/dt）p的计算式，分别为：式中，Km是恢复电压的振幅系数。1.4.2.3降低关合单相短路故障时出现的操作过电压的措施及机理47一、在高压断路器断口两端并联电阻，可降低短路故障关合时的操作过电压。

1、并联电阻：为限制操作过电压而并联在断路器断口上的电阻中，有“低值（几个到几十欧姆，可限制短路电流、降低工频恢复电压和振幅系数、减慢恢复电压上升速度）、中值（几百到几千欧姆）和高值（几万欧姆及以上，可为每相使用的高压断路器多个断口进行均压）”三类。2、并联电阻的电路

图1-26是采用并联电阻的断路器开断发电机母线单相接地故障时的电路图，该电器有主断口QF1和辅助断口QF2两个断口，并联电阻Rb并联在主断口QF1。

当开断电路时，主断口QF1先打开，并联电阻Rb被接入；当主断口QF1的电弧完全熄灭后，辅助断口QF2打开，开断流经并联电阻的电流，使电路完全开断。图1-26装有并联电阻的高压开关电器开断发电机母线单相接地故障时的电路483、并联电阻Rb后，主断口开断时的电流和恢复电压的计算图1-27的a图为主断口QF1开断时的电路，b图为等效电路图。其中，电路的阻抗角Φ等于arctan(ωL/R)。1）恢复电压uhf(t)式中，Ugh为工频恢复电压，Ugh

=Em

sinϕ。采用并联电阻阻尼振荡后，恢复电压最大值将不会超过工频恢复电压Ugh。493）主断口并联电阻后的恢复电压uhf(t)的曲线，如图1-28所示。2）恢复电压最大上升速度出现在t=0时，其值为由式（1-28）可知，并联电阻Rb越小，恢复电压的最大上升速度就越低，主断口的开断将比较轻松。50（1）辅助断口的开断电流i的计算。图1-29的a)图为辅助断口QF2开断时的电路，b)图为其等效电路。

2）开断电流式中，id为流经主断口的短路电流。由式（1-28）可见，辅助断口QF2开断的电流i要比主断口id小。指触头分离瞬间，流过断路器断口的电流。512）并联电阻Rb后开断辅助断口时的恢复电压ugh的计算式中，虽然辅助断口的瞬态恢复电压仍有高频振荡，但其工频恢复电压和开断电流都得到了一定程度降低，所以，辅助断口的开断条件远比主断口的轻松。1.4.3三相短路故障的开断三相短路故障的开断与系统接地方式和短路性质有关。1.4.3.1三相不接地短路故障开断的计算52

图1-30为开断三相不接地短路故障的等效电路。图中，电源中性点一般不接地（也可以接地），电源相电压的幅值为Em，三相短路电流的稳态值分别见公式（1-30）。图1-30三相不接地短路故障开断时的等效电路531、首开相的短路电流计算

三相交流电流过零的时刻有先后，因此，高压开关电器在开断三相短路故障时各相的熄弧也有先后。

将三相不接地短路故障开断过程中最先断开的相，称为首开相。

先分析t=0时，首开相A相的电弧电流首先过零的的情况。

（1）

首开相Ａ相需开断的短路电流的有效值Id为：A相中的AA′电流过零电弧熄灭后，图1-29的等值电路将转化为图1-31的形式。此时，A相断口上的恢复电压可由根据等值电源定理简化的等值电路（图1-32）求得。54图1-32中，等值电势Ed的大小，等于等值电容Cd拿开后用电压表在断口间量得的电压值UA′D。由于A相熄弧后AA’间无电流流过，所以UA′D也就是UAD。考虑到图1-31中接在电源ＢＣ两点间的负载是对称的，所以Ｄ点电位就是EBC的中点，如图1-33所示。图1-31三相不接地短路A相电弧熄灭后的等效电路

55（2）A相断口的瞬态恢复电压为ughA，有：UghA为t=0时由断口处测得的等效电源电压值，在短路故障时UghA=1.5Em。结论：开断三相短路故障时，首开相的工频恢复电压为电源相电压幅值的1.5倍，该值比开断单相短路时高。我们常用K1表示首开相系数，其大小等于首开相工频恢复电压和电源相电压幅值之比，即K1=Ｕgh／Em。563、BC两相短路故障的开断

当三相不接地短路故障的A相被开断后，短路故障由三相短路转化为两相短路。两相短路开断时的等效电路短路开断时的等效电路如图1-34所示。图1-31两相短路开断时的等效电路BC两相间的线电压瞬时值eBC及流经B、C两相间的短路电流瞬时值iB和iC分别为：所以，在短路由三相转化为两相后，短路电流的幅值将下降为三相短路时的倍。3、BC两相短路故障的开断

三相不接地短路故障开断时的恢复电压和短路电流的变化曲线如图1-35所示。

由图可见，三相不接地短路故障的A相电流过零开断后，经过0.005s，流经B相和C相断口的电弧因电流同时过零点而熄灭。

设电弧熄灭后加在B、C两相串联断口上的恢复电压均匀分配，则两相断口上的工频恢复电压ughB和ughC分别为：图1-35三相不接地短路故障开断时的恢复电压和短路电流的变化曲线（1-43）1.4.3.2三相接地短路故障开断的计算581、分析方法：开断三相接地短路故障时工频恢复电压的求解用对称分量法（已知IA、UB、UC，可求出UA、IB、IC）求工频恢复电压。请自行分析。2、工频恢复电压。1.4.3.3各种接地故障的首开相系数首开相的工频恢复电压和电源电压幅值之比，称为首开相系数，用K1表示。59将不同接地故障形式的首开相系数列于表1-2。

表1-2不同接地故障形式的首开相系数总结：在中性点直接接地系统中，极少出现三相短路故障，首开极系数可取K1=1.3；

在中性点不直接接地系统中，首开极系数可取K1=1.5；

异地故障：K1=1.732。空载长线关合和开断时，由于电磁振荡会产生过电压，对电力设备造成危害。通过在断路器上加装合闸并联电阻或采取选相合闸方式，可以限制过电压的产生。1.5电容负荷的关合与开断电容负荷有空载长线和无功补偿用余弦电容器组两种。一、电容负荷的关合1、空载长线的关合：①

图1-39a中，Fl和F2经空载长线连通，线路两侧均装有断路器。当QF2断开时，关合QF1即是关合空载长线。图1-39关合空载长线②

用集中电容取代长线分布电容，得图1-39b简化单相等值电路图，图中，L为电源电感，C为长线的总电容。③自动重合闸操作时，线路电容上有残余电荷，有起始电压U0。④按图1-39b列微分方程组：求过电压：取起始条件为：t=0时，Uc=U0，ic=0，可解得：式中，a是合闸相角；U0指电容C上的残余电压。过电压与a和U0的极性及大小有关。a当a=90°，U0=0（即线路上没有残余电荷）时，过电压达电源电压的2倍；b当U0的极性和电源电压相反时，过电压可超出2倍。考虑到关合空载长线时，U0一般不会超过Em，所以关合空线的过电压倍数（指过电压与电源电压幅值之比）小于3。（1-45）（1-46）（1-47）根据式（1-47）画出uc变化曲线如图1-40所示。其中，（a）的U0与电源电压极性相同，（b）的U0与电源电压极性相反。由图可见，由于L、C振荡，电容C上的电压可以超出电源电压而产生过电压。由式（1-47），在ω0t=π处，电容电压最大，为：Ucm＝2Emsina-U0

（1-48）图1⁃40关合空载长线时的过电压⑤限制措施：我国220kV及以下线路不需采取任何限制措施，但330kV及以上线路绝缘水平较低，在断路器上加装合闸并联电阻或选相合闸（由于选相控制的复杂性，这一措施尚未得到普遍应用），以限制合闸过电压。装Rb

：图1-41为其原理图。图1⁃41关合空载长线时并联电阻Rb的工作原理图关合时，QF2先接通，长线经Rb接入电源。由于Rb的存在，QF2关合时长线电容的电压振荡得到阻尼，Rb愈大，阻尼作用愈强。在QF2关合后经过7～15ms后，长线电压基本趋于稳定，再关合主断口QF1，短接Rb。虽然Rb被短接时电容电压仍会出现振荡，但由于主断口关合前，电源与输电线电容间已有合闸电阻Rb，电源电压与电容电压的差值不很大，因此,由于振荡而出现的过电压不会太高。Rb应在400～1200Ω的范围内（相关计算见《电力系统过电压》），属于中值并联电阻。二、空载长线的开断

图1-42是接线图和等值线路图。1、

断口电压的变化图中，L、C是线路的等值电感和等值电容，ZL《Zc，属容性，因此在电路开断前，认为uc和电源电势e近似相等，流过断口的工频电流ic领先电源电压90°。图1-42开断空载长线的接线图和等效电路在电流过零电弧熄灭瞬间t1，电容电压达到电源电压最大值Em。电弧熄灭后，电容电压保持Em不变，电源电压e继续按工频变化。此时，断口的恢复电压逐渐增加（如图中第一个阴影所示）。经过工频半波t2后，电源电压e到达反相最大值时，断口电压达到最大值2Em。图1-43开断空载长线时的电流和电压波形如果断口介质强度不够，且刚好在2Em时被重击穿，重击穿后电容电压uc将由起始值Em以ω0=1/（LC）½的角频率围绕-Em振荡。uc的最大值可达-3Em。依此类推，过电压可按-7Em，+9Em，…逐次增加而达很大的数。切空线过电压的值实际上不会按3，5，7倍逐次增加。在中性点不接地系统中一般不超过3.5～4倍，在中性点直接接地系统中一般不超过3倍。实际上仅在330kV及以上的线路需要采取专门措施限制切空线过电压。3.限制开断空线过电压的最有效措施——提高断路器的熄弧能力。断路器熄弧能力不高时，可在断口上并联400～1200Ω的合闸电阻可以限制切空线过电压。三、无功补偿用电容器组的关合与开断两大运行问题：投入时的涌流和切除时的过电压。只讨论单组电容器和并联电容器组投入，以及电容器组开断发生重击穿的涌流问题。涌流：是幅值比电容器组的正常工作电流大、持续时间短、高频衰减的电流。（一）单组电容器投入时的涌流：1、图1-44是单组电容器投入时的接线图和计算涌流的等值电路图。无功补偿用电容器组投入时会产生涌流，开断时会产生过电压，对电力设备造成危害。通过在电容器前串联电抗器或在断路器断口上并联电阻，可以限制涌流和过电压的产生。0201无功补偿用电容器组关合与开断时的过电压取U0=0，a=-90°，可得电容器投入时uc的变化为：2.由之可求得流经断路器的涌流为：3.图1-45为涌流的波形图。涌流的最大值Icm出现在sinω0t=-1时，即：

uC=-Emcosωt+Emcosω0t

（1-49）（1-50）（1-51）图1⁃45涌流的波形图设电网的额定电压为Ue，电容器安装处的短路容量为Pd=U02/ωL，电容器的额定容量为Pe=Ue2ωC，以ω0=1/（LC）½代入式（8-38），可得：由于单组电容器容量有限，投入时的涌流不大，所以不会造成危害。4.涌流最大值与电容器组正常工作电流的幅值之比，称为涌流倍数，用K表示：式中，ω0由电容器的电容量C和电容器安装处的短路电感L决定。（二）并联电容器组投入时的涌流1.如图1-47，实际运行时把安装在一处的电容器分成若干组并联联结，每组由一台断路器控制。电容器按编号顺序依次投入，其中最后一组电容器投入时的涌流最大。2.图1-47，已充电到Em的（n-1）组电容器对第n组电容器充电时涌流计算的等值线路图。（n-1）组电容器充电结束后，电容器上的最终电压将为：第n组电容器上的暂态电压则为：据此可得涌流为：由于连线电感L1比电源电感小得多，因此ω0′比ω0高得多，在计算并联电容器组投入的最大涌流时，一般不考虑电源的作用。由于ω0′的增大，并联电容器组投入时的最大涌流要比单组电容器投入的最大涌流大得多。已投入组数愈多，涌流也愈大。而涌流的最大值Icm则为3.在各组电容器前串联电抗器，可限制涌流；在断路器上加装并联电阻也可以起到限制涌流的作用。此并联电阻属于低值并联电阻。（三）开断电容器组发生重击穿时的涌流：开断电容器组时，断路器的重击穿相当于把电容器重新投入电网，因而也会产生涌流，最严重的重击穿发生在电源电压为反相幅值，而电容器的电荷还来不及释放时，相当于在两倍电源电压幅值时接入电容器组，此时涌流的幅值也将加倍。重击穿次数增加时，涌流还会增加。因此断路器应力求做到开断电容器组时不重燃。开断大电感负荷时，由于截流现象会产生过电压，对电力设备造成危害。通过改进开关电器开断性能、加装R-C吸收电路或ZnO避雷器等措施，可以限制过电压的产生。小电感电流的出现1.6开断小电感电流电路时的过电压开断空载变压器时，由于截流现象会产生过电压，对变压器造成危害。由于变压器绕组的电感较小，开断空载变压器时产生的过电压倍数一般不会太大。PART01PART02开断空载变压器时的过电压一、开断大电感负荷（如空载变压器、并联电抗器及高压感应电动机等）时会出现小电感电流。

因断路器灭弧能力较强，开断小电感电流时，由于电弧不稳定，有可能不在自然零点时熄灭，而在某一电流值I0时被强迫下降到零，使电感上感应出过电压。图1-48开断大电感负荷时的截流波形1.图1-49中，LB为变压器绕组的激磁电感，CB为变压器绕组的电容。设电流值在I0时被“强迫截断”，此时作用在变压器上的电压为U0。根据截断时储存在变压器电感和电容中的磁能½LBI20和电能½CBU20，可算出变压器总储能：二、开断空载变压器的过电压：图1-49开断空载变压器的原理图（1-58）2.按能量不变定律，当电流被突然截断后，电感中的磁能将逐渐转变为电容的静电能，促使电容CB的电压逐渐升高。当磁能全部转化为静电能时，电容上的电压即达其最大值UBm：

截流值I0愈大，过电压愈高，当I0=Im时，有：（1-59）（1-60）4.由于高压变压器采用的冷轧硅钢片的激磁电流仅是额定电流的0.5％左右，同时又采用了纠结式绕组，大大增加了绕组的电容，所以开断时，过电压倍数不会大于2。5.因电力系统中开断空载变压器的过电压可用普通阀型避雷器来保护，所以在断路器设计中可不加考虑。3.UBm与IL和CB的大小有关。当CB增大时，UBm将减小；当IL较小时，即使iL在幅值时被截断，过电压也不会太大。近区故障指距离高压断路器0.5～８km

的线路上发生的短路故障。开断近区故障时，断口处的恢复电压上升速度和峰值受短路电流和距离的影响。0201开断近区故障时的过电压1.7开断近区故障时的过电压与限制措施在超高压电力系统中，当短路电流在25～65kA范围内，断路器开断近区故障时的工作条件较开断直接在断路器出线端上的短路故障更严重。1、参看图1-50（a），以中性点接地的发电机的近区单相接地故障为例。图中，电源电压为E，D点发生短路时的短路电流有效值I为：一、近区故障的机制（1-61）图1-50近区单相接地故障的开断2.在流经断路器断口的电流过零前的瞬间（t=0-），断口两端A点与B点的对地电压UA和UB相等，为：（1-62）1.7开断近区故障时的过电压与限制措施3.电流过零电弧熄灭后（t＞0时），断口两侧的回路将分开成两个独立的部分。①如图1-50（a）和（b）所示。参照式（1-62），A点对地的电压uA将为：②B点对地的电压UB则需根据行波理论求出。图1-51c是

t=0时BD段线路上的起始电压分布。当t＞0时，这一起始电压分布将被分解成两个相同的行波，一个前行，一个反行。行波在开路的B点发生全（正）反射，在短路的D点发生负反射。行波沿线路的传播速度为ν=1/（L′C′）½，其中L′和C′为线路每单位长度的电感和电容。（1-63）1.7开断近区故障时的过电压与限制措施4.图1-52（a）表示uA和uB的波形。图1-52（b）是说明合成的断口恢复电压波形。先经过几个极快的锯齿振荡，再进入角频率为ω1的振荡。0≤t≤（2l/v）:这段时间很短，UA变化很小，故取UA=√2IωL′l。图1-52开断近区故障时的恢复电压曲线1.7开断近区故障时的过电压与限制措施恢复电压上升速度duhf/dt和恢复电压第一个最大值U1为：①duhf/dt与短路电流I成正比，因此随着系统短路容量的增大，恢复电压的上升速度将增加，从而引起开断困难。②电弧是否重燃还和恢复电压的第一个最大值Ul有关。U1和短路点到断路器的距离l有关。式中，Z

为线路的波阻抗，一般取为500Ω。（1-65）（1-66）③分析：图1-53（a）：l值很小，短路电流大，duhf/dt大，但U1较小，故电弧不可能重燃；图1-20（c）：l值大，U1将增大，但短路电流减小，duhf/dt

也减小了，因此电弧也不会重燃；图1-53（b）：电弧重燃出现在恢复电压的上升速度不低而恢复电压的第一个最大值又较高时。此时，l=0.5～8km时，称为近区故障。图1-53开断近区故障时瞬态恢复电压与介质恢复强度的比较（

l1<l2<l3）曲线a）l=l1b）l=l12c）l=l13通过在断路器断口上并联电阻，可以降低恢复电压的上升速度和峰值，提高开断能力。01并联电阻的阻值大小会影响限制过电压的效果，需要根据实际情况进行选择。02限制近区故障开断时过电压的措施1.7开断近区故障时的过电压与限制措施二、并联电阻在开断近区故障时的作用

1.作用：改善断路器开断近区故障时的工作条件。2.Rb的数值：不能超过数百欧的数量级。在0≤t≤2l/v的时间间隔，用图1-54（a）等值线路图计算。图中，与c1串联的直流电源表示c1的起始电荷。图1-54开断近区故障时瞬态恢复电压与介质恢复强度的比较（

l1<l2<l3）曲线1.7开断近区故障时的过电压与限制措施2.因间隔很短，电动势变化率极大，所以L1的阻抗非常大，可认为是开路。图1-54（a）简化为图1-54（b）。3.列写微分方程，可得：比较可知:并联电阻Rb降低了duhf/dt|t=0

。Rb愈小，效果愈好。如取Rb=Z，恢复电压上升速度将减小为无并联电阻时的二分之一。可见，为改善断路器在开断近区故障时的故障条件。（1-67）（1-68）可得高压断路器断口上的恢复电压uhf为高压断路器断口上的恢复电压的最大上升速度发生在t＝0时，其值为1-8失步故障一、失步故障与联络断路器图1-55（a）中，F1和F2代表两个电源系统，QF为联络用断路器。1.正常状态：两电源系统同步运行，断路器两侧电压幅值和相位角相差不大，断路器流过正常负荷电流。2.失步：两电源系统间因故障引起振荡失去稳定，两侧电源电压相位差迅速增大，系统中出现远大于工作电流的失步电流。

断路器应开断失步故障，使系统解列。3、反相开断当两个电源电压完全反相（相差180°，回路总电源电压E=E1+E2）时，断路器需开断的失步故障电流最大，断口承受工频恢复电压最高。图1⁃55计算失步故障时的并联电阻a）一次电路b）QF断开时的等效电路c）用直流电压反映开断瞬间交流电源电压的等效电路二、单相反相开断时的故障电流1.由图1-55（b），得反相开断时失步故障电流值Is为:2.在断路器的出口B点短路时，断路器需开断的短路电流Id=E1/X1，即E1=IdX1

。3.取E1≈E2=E，代入式（1-69）,并可得：当X1=X2，Is=Id。因实际的X1=X2/7时，此时Is=1/4Id，故断路器试验标准规定:失步开断电流为额定短路电流的25％（即1/4）。式中，Ｅ１、Ｅ２为断路器两侧的电源电压；Ｘ１、Ｘ２为断路器两侧的等效电抗。（1-69）（1-70）2.振荡频率：电弧熄灭起，UA由U0开始以的振荡频率过渡到电源电压Em，UB

将由U0开始以振荡频率过渡到-Em，通常f1＞f2。三、单相反相开断时断口瞬态恢复电压uhf

1.电流过零瞬间断路器断口两端A点和B点对地的电压UA、UB；（1-71）图1-56给出了uA、uB及断口瞬态恢复电压曲线uhf。uhf是一个围绕工频恢复电压2Em变化的振荡波。图1⁃56单相反相故障开断时的瞬态恢复电压曲线三、三相反相开断时首开相的工频恢复电压1.中性点不直接接地系统：是电源相电压幅值Em的3倍；2.中性点直接接地系统：是Em的2.6倍。3.实际失步开断中，电源完全反相的几率很小。断路器试验标准规定：中性点不直接接地系统中，失步开断时首开相的工频恢复电压取电源相电压幅值的2.5倍，在中性点直接接地系统中取2倍。

电力系统对高低压电器的基本要求02概述01高低压电器与用电设备间的特性配合03目录低压电器研发技术及应用关于高低压开关设备的解释性说明0405第2章电力系统中的高低压电器及其设计技术综述2.1概述2.1.1高低压电器的定义高压输变电系统与高低压配电系统，统称为电力网络，其广泛使用各类高低压电器元件与成套装置，用于对电能的输送和应用起控制、保护、检测、变换与切换及调节的作用。电器是指用于电力系统的工业和建筑用电器，即对电能的产生、输送和应用，起控制、保护、检测、变换与切换及调节作用的电气器具的统称。根据额定电压不同，电器分高压电器和低压电器，两者统称为“高低压电器”。电器2.1.1高低压电器的定义是指额定电压3kV及其以上（交流至1200kV、直流至1000kV），在高压输电和配电线路中，对电能输送、分配与使用起关合、开断、保护、控制、调节、安全隔离和测量作用的电器器件。高压开关设备目前所处的三相交流电网的标称电压等级分别为3kV、6kV、10kV、20kV、35kV、66kV、110kV、220kV、330kV、500kV、750kV、1000kV、1200kV，高压开关设备的额定电压值较电网的标称电压高10%～20%，分别有3.6kV、7.2kV、12kV、24kV、40.5kV、72.5kV、126kV、252kV、363kV、500kV、800kV、1100kV、1320kV。低压电器是指用于交流50Hz或60Hz、额定电压1200V及以下和直流额定电压1500V及以下电路中，能根据外界的信号和要求，手动或自动地接通、断开电路，以实现对电路或非电对象的切换、保护、控制、调节、检测、变换和调节的电器元件或设备。它通常由感测部分和执行部分组成。低压电器高压电器2.1.2行业与产品的发展历程1、我国低压电器行业与产品的发展历程2、我国高压电器行业与产品的发展2.1.3高低压电器的技术发展1、低压电器的技术发展2、高压电器的技术发展2.2电力系统对高低压电器的基本要求2.2.1电力系统对低压电器的基本要求当电力线路的任务不同时，对低压电器的要求也不同。典型配电电路分为三个区段：供电变压器至中央配电盘母线，为主线路；中央配电盘母线至车间配电盘，称分支线路；动力配电盘至负载（一般为电动机），称馈电线路。当电力线路的工作要求不同时，对低压电器的技术要求也不同。2、电力系统工作要求不同示例：典型配电电路如图2-2所示。1、电力系统任务不同

示例：典型配电电路如图2-1所示。2.2电力系统对高低压电器的基本要求2.2.2电力系统对高压电器的基本要求高压电器在电力系统中“关断线路或负载、保护线路或负载、隔离设备与电源、测量电源和电流”的四个主要作用；2.高压开关设备对线路的安全运行至关重要。为保证电力系统能安全正常地运行，高压电器应满足“绝缘、温升、热效应和电动力效应、控制与保护、环境条件、结构”六项基本要求。2.3高低压电器与用电设备间的特性配合2.3.1保护电器与被保护对象的特性配合高低压电器与用电设备间特性配合关系是指保护电器保护特性与被保护设备过载特性的配合关系，研究配合关系的目的，是保护线路和设备以及人身的安全。保护电器与被保护对象的特性配合关系如图2-3所示，以断路器为例的保护电器与被保护对象的保护特性如图2-4所示。图2-4中，因曲线3与电动机起动电流的变化曲线4相交，故有此特性的断路器不能作为保护电器。2.3高低压电器与用电设备间的特性配合2.3.2高低压电器的保护特性1、基本要求2、专业名称要求保护电器的保护特性接近并略低于被保护设备的允许过载特性，应允许设备的正常起动。为此，要求高低压电器具有过电流、欠电压、失电压、电动机断相、漏电等保护特性。过载也称过电流，是在正常电路中产生过电流的运行条件。电流超过负荷的额定电流时，将出现过载和短路，在低压系统最常见。其特性为时间-电流特性（也称过电流保护特性、安-秒特性），是反时限关系，曲线用t＝f（I/IN）描述，其中临界电流是保证保护电器动作的最小电流。过载（电流）保护012.专业名称02瞬时或短延时动作。其中，当线路电压降低到临界电压时，要求欠电压保护的保护电器动作；失电压（零电压）保护：线路电压低于临界电压（无电压）时，要求保护电器动作，目的是防止电动机自起动。欠电压与失电压保护03电动机断相运行时所采取的保护。其中，三相异步电动机单相运行是其损坏的主因。造成电动机单相运行的原因：断类—电动机绕组中的一相断线、熔断器一相熔断、变压器一次侧或二次侧一相开路；触类—电动机绕组与电源端子接触不良，刀开关、熔断器、断路器、接触器一相的接触不良。电动机断相保护04漏电电流超过规定值时，分断电路。实现保护的方法是采用控制电路实现或带漏电保护功能的断路器。漏电保护2.4关于高低压开关设备的解释性说明2.4.1高低压电器的保护特性1、按标准体系分类2、海拔对电器性能的影响高电压开关设备是在电力系统中对高压配电柜、发电机、变压器、电力线路、断路器、低压开关柜、配电盘、开关箱、控制箱等配电设备的统称。在低压电器和高压电器中都存在这些设备。按照IEC的分类方式，低压开关设备的分为以下几种：低压开关设备与控制设备，家用和类似用途电器，低压熔断器。海拔是指产品安装地对海平面的高度。海拔高低对高低压电器产品运行影响很大，主要体现在：海拔升高后，空气密度下降，散热困难，导致温升数值升高，外绝缘的击穿电压降低，易形成电弧；延长电器分断后的熄弧时间，加剧触头的烧蚀，导致接通和分断能力下降，产品机械寿命和电气寿命降低；大气中强烈的紫外线，使绝缘材料加速老化。2.5低压电器研发新技术及应用随着经济和电力事业的不断发展，具备自主知识产权的高性能、小尺寸、智能化、节能型低压电器新一代产品不断涌现。有关产品的研发技术包括了传统设计方法和新的开发方法两种。其中，传统设计方法主要依靠经验和估算，需要反复制作样机和试验来确定设计方案，开发周期很长，样机制作和试验花费成本很高，并且设计的方案达不到最佳目标。新的开发方法利用了商用软件和现代测试手段，开发周期短，节省了开发成本，增加了环保设计，达到了最佳目标。电力绿色化是推动经济高质量发展的利器。当前，大量低压电器应用于光伏系统和风力发电系统中，低压电器产品正在向光伏发电逆变器、新能源控制与保护系统、储能设备、微电网、直流开关电器设备等领域扩展，并积极地提供整体解决方案。低压直流技术成为技术发展新趋势，低压直流设备与系统已在轨道交通、通信、船用电电力、电动汽车充电设施、智能建筑、智能家居等领域得到广泛应用。智能制造在低压电器行业应用与推广持续加速，结合人工智能技术、基于学习的装配与检测、生产线柔性化、预测性维护等新功能在低压电器行业中的应用范围持续扩大。108第2篇低压电器第2篇低压电器第3章低压电器概述

3.1低压电器类型

3.2低压电器市场

3.3低压电器行业

3.4低压电器技术的发展

第4章低压配电电器

4.1低压配电电器的定义、分类和性能4.2低压开关类电器

4.3低压熔断器类电器

4.4低压断路器类电器

4.5终端电器109第5章低压控制电器

5.1定义与分类5.2接触器5.3继电器5.4起动器

5.5主令电器

5.6变阻器和电阻器

5.7电磁铁5.8低压电器用银基触头材料110第6章低压电器试验技术

6.1概述

6.2一般检查

6.3动作范围试验

6.4温升试验6.5绝缘介电性能试验6.6额定接通与分断能力试验6.7短路接通与分断能力试验6.8短时耐受电流能力试验

6.9寿命试验第2篇低压电器目录CONTENTS低压电器类型01低压电器行业03低压电器市场02低压电器技术的发展04第3章低压电器概述3.1低压电器类型112按分类原则不同，低压电器可分为五种类型，见表3-1。3.2低压电器市场113按分类原则不同，低压电器可分为五种类型，见表3-2。3.3低压电器行业3.3.1行业状况说说湘潭，温州3.3.2产品状况低压电器四代产品3.3.3发展趋势四“化”（小型，模块，一体，标准）3.4低压电器技术的发展1143.4.1标准3.4.2已应用的技术

包括仿真设计技术，开断技术，选择性保护技术，智能化技术，现场总线技术，环保技术，可靠性技术。为提高低压电器的可靠性，要对低压电器的可靠性设计、可靠性指标与考核方法、可靠性试验设备和可靠性增长等进行不断研究。3.4.3待研究的技术目录CONTENTS低压配电电器的定义、分类和性能01低压电器行业03低压开关类电器02低压电器技术的发展04第4章低压配电电器第4章低压配电电器4.1低压配电电器的定义、分类和性能4.1.1定义低压配电电器是指在低压配电系统或动力装置中，用于电能的输送、分配、电路的接通和分断以及对低压配电系统进行保护的电器。4.1.2分类

分低压开关、低压熔断器、低压断路器和低压互感器四大类，表4-1为前三大类的主要品种、主要技术参数和用途（使用场所）。4.1.3性能要求

1、配电系统对低压配电电器的常用性能要求1）使用寿命长；2）通断能力强；

示例：为满足低压配电系统选择性保护的要求，上、下级低压

断路器之间的过电流保护特性的配合如图4-1所示。3）绝缘性能好；4）电源转换快。

2、智能电网对低压配电电器的功能扩展要求4.2低压开关类电器4.2.1类型包括“刀开关、低压隔离开关、低压转换开关、低压双电源转换开关”四种类型。4.2.2用途主要用作隔离低压配电系统，以保证维修时系统中其他电器设备的安全。4.2.3典型产品

4.2.3.1刀开关组成结构不同的刀开关结构示意图如图4-2所示；

刀开关的电气符号和产品外形如图4-3所示。4.2.3典型产品

4.2.3.2低压隔离开关是在断开位置能符合规定要求的机械开关电器。

用于不频繁地接通、分断交直流电路。

有负荷隔离开关和熔断器式隔离开关两种，一般需无负载操作。

电气符号如图４⁃４所示。

有四个作用：形成绝缘间隙；换接线路；通断小电流；合分变压

器的空载励磁电流。示例１：ＮＨ４０系列隔离开关示例２：Ｘ１００.３２低压水平旋转式隔离开关4.2.3典型产品

4.2.3.3光伏专用隔离开关国际标准对光伏隔离开关的要求IEC标准要求IEC标准规定，逆变器两端需加装隔离开关，确保可靠隔离，且Ui须大于Uoc，Ue亦应覆盖分断电压等级。GB标准规范GB标准与IEC标准一致，强调隔离开关在光伏系统中的关键作用，确保系统安全与稳定运行。使用类别界定光伏系统使用类别为DC-21B，视逆变器为纯阻性负载，指导隔离开关设计与选型。案例：SGL8N-2系列光伏直流隔离开关熔断器式隔离开关的定义与分类定义熔断器式隔离开关，集成熔断器、隔离器与开关功能，用于低压配电电路的过载与短路保护，兼具隔离作用。条形布局条形布局的熔断器式隔离开关，熔断器沿直线排列，适合空间受限的配电柜安装。方形布局方形布局则优化空间利用，熔断器分布更为紧凑，适用于需要高密度安装的场合。构成与使用类别

熔断器式隔离开关由静触头系统、熔断器、绝缘底座、手柄和灭弧室构成，形成一体化保护方案。实例：SRD-30系列直流熔断器式隔离开关01关键角色熔断器式隔离开关在新型电力系统中确保电路安全。02保护功能提供过载和短路保护，增强系统安全性。03适应趋势适应高电压、大电流的发展趋势，满足未来需求。04高分断能力具备强大的分断能力，有效处理突发故障。05小型化设计节省安装空间，提高系统的集成度。06高使用类别满足复杂工况下的高使用类别要求。07恶劣环境确保在恶劣环境下稳定运行，保障系统可靠性。4.2.3典型产品

4.2.3.4熔断器式隔离开关4.2.3典型产品

4.2.3.5万能转换开关又称组合开关，是一种可以控制多回路的低压开关电器。有多触点、多档位、多段式、体积小、性能可靠、操作方便、安装灵活等优点。图形和文字符号如图４⁃５所示。

图４⁃６为万能转换开关的结构。

示例1：HZ10系列示例2：HY2-B倒顺开关示例3：LW8系列万能转换开关4.2.3典型产品

4.2.3.6自动转换开关一、定义：自动转换开关俗称双电源自动转换开关，是由一个（或几个）转换开关电器和其他电器组成的。二、作用：当电源发生断电、断相、过电压、欠电压等故障时，自动切换至备用电源，以保证重要负载的连续通电。三、分类：1、根据低压等级不同，分为低压转换开关和中压转换开关。2、根据操作方式不同，有双电源自动/手动/遥控转换三种。其中，双电源自动转换开关有ＣＢ级和ＰＣ级两大类。3、根据配电系统的不同，可选择不同的开关极数。

图４⁃７为双电源自动转换开关的结构示意图。4.3低压熔断器类电器4.3.1原理

1、低压熔断器的原理：熔断器串联于线路中，当线路发生过载和短路时，线路电流增大，以本身产生的热量使低压熔断器熔体的温度上升到熔点，熔体熔断并分断电路，以实现短路保护和过载保护。

2、低压熔断器的熔体材料：有熔点较低、电阻率较大的铅、锡、锌及其合金和熔点较高、电阻率较小的银、铜、铝两大类。3、低压熔断器的熔体形状：有丝状和片状两种。4、低压熔断器的熔体温度：低压熔断器的熔体熔断包括升温、熔化、汽化和燃弧四个阶段。前三项时间之和为弧前时间，后一项为燃弧时间。

5、低压熔断器的熔体熔断：熔断过程如图４⁃８所示。4.3低压熔断器类电器4.3.2类型

１）低压熔断器按填充物的有无，分有填料和无填料两类。

①有填料熔断器：

绝缘管装入填料的目的是加快熄弧、提高分断能力。填充材料要求熔点高、比热高、热导率高；灭弧过程中膨胀系数小，产生气体少；形状最好为卵圆形，颗粒大小适当；必须清洁，不能有金属或有机物质。

填充材料主要有石英砂与三氧化二铝。其中，后者的性能优于前者（密度、熔点、热导率均较高），但石英砂价廉，多采用，其直径为0.2-0.4mm。１）低压熔断器按填充物的有无，分有填料和无填料两类。

①有填料熔断器：

优点很多，包括使用安全；绝缘管内压力低；有良好的过载保护反时限特性，又有良好的短路保护特性；具有限流作用；有醒目的熔断指示，便于识别故障电路；额定分断能力高（25-100kA），等。

有填料