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第二章 电气设备,第一节 电弧的形成及灭弧措施第二节 高压电气设备第三节 低压电气设备思考题,第二章 电气设备第一节 电弧的形成及灭弧措施,第一节 电弧的形成及灭弧措施,开关电器切除有电流通过的电路时，动、静触头之间会产生电弧。电弧的影响：（1）延长了短路电流的作用时间。（2）产生高温：可能烧损触头烧毁电气设备及导线电缆可能引起电路的弧光短路可能引起火灾和爆炸事故（3）损害人的视力。研究电弧的产生与熄灭过程，对制造厂家和运行部门都是非常重要的。,第一节 电弧的形成及灭弧措施 开关电器切除有电流通过的电路时,一、电弧的形成,（1）强电场发射触头刚分离的瞬间，触头间具有很高的电场强度E(V/m)，当E大于一定值时，金属触头表面的电子被将从阳极拉出，成为自由电子，在电场力的作用下，自由电子向阳极加速运动。这种现象称强电场发射。（2）热电发射触头即将分开的瞬间，由于触头间压力和接触面积减小，接触电阻R增大，从而电能损耗I2R增大，在阳极表面出现炽热点。金属触头在高温作用下，亦将发射电子，这种现象称热电发射。,一、电弧的形成（1）强电场发射,一、电弧的形成,（3）碰撞游离向阳极运动的自由电子，在运动过程中，碰撞到中性介原子，使其外围电子被撞出，分离成为自由电子和正离子的现象称为碰撞游离。当触头间的自由电子、正离子达到一定浓度时，中性介质被击穿变成了导电体，在外加电压作用下，大量的电子连续流向阳极，形成电流，开始了弧光放电。这是电弧产生的最初阶段，随着触头距离增大，E减小，强电场发射与碰撞游离作用减弱。(4)热游离当电弧产生以后，介质分子在高温作用下，产生迅速且不规则的运动，并有很大的动能，它们相互碰撞时，同样可游离出自由电子和正离子，这种靠高温产生游离的方式，称为热游离。热游离是维持电弧燃烧的主要原因。,一、电弧的形成（3）碰撞游离,二、熄灭电弧的常用方法,（1）冷却灭弧法：降低电弧的温度，使离子运动速度减慢，这样不但使热游离作用减弱，同时离子的复合作用也增强，有利于电弧的熄灭。在交流电弧中，当触头间电压过零时，复合现象特别强烈。复合的速度也与电弧的温度有关，温度愈低，复合作用就愈强烈，因此电弧就愈易熄灭。（2）速拉灭弧法：电弧的燃烧必须有一定的电弧电压来维持。如在开关触头断开时，加速触头分离，将电弧迅速拉长，从而降低了开关触头之间的电场强度，或者说电弧电压不足以维持电弧的燃烧，而使电弧熄灭。,二、熄灭电弧的常用方法 （1）冷却灭弧法：,二、熄灭电弧的常用方法,（3）短弧灭弧法：将长电弧切成几个短电弧是有利于灭弧的。一般均采用绝缘夹板夹着许多金属栅片组成灭弧栅，罩住开关触头的全行程。当开关触头分离时，长电弧在电动力和磁场力的作用下迅速移入灭弧栅，结果长电弧被灭弧片切割成一连串的短电弧，使触头间的电压不足以再击穿所有栅片间的气隙，而使这些短电弧同时熄灭，并且不再复燃。图21为钢灭弧栅(又称去离子栅)将长弧切成若干短弧的情形。电弧进入钢片，一是利用了图22所示的电动力吹弧，另一是利用了图23所示的铁磁吸弧。钢片对电弧还有冷却降温的作用。,图21钢灭弧栅对电弧的作用1一钢栅片2一电弧3一触头,二、熄灭电弧的常用方法（3）短弧灭弧法：图21钢灭弧栅对电,二、熄灭电弧的常用方法,电弧进入钢灭弧栅钢片后，除短弧灭弧外，还有以下三种灭弧作用：电动力吹弧，图22所示铁磁吸弧，图23所示钢片对电弧还有冷却降温的作用,图22电动力吹弧(分闸时),图23铁磁吸弧1-电弧；2-钢片,二、熄灭电弧的常用方法电弧进入钢灭弧栅钢片后，除短弧灭弧外，,二、熄灭电弧的常用方法,（4）狭缝灭弧法：利用狭缝窄沟灭弧是使电弧与固体介质接触，将电弧冷却，加强去游离。同时电弧在狭缝窄沟中燃烧，压力增大，特别是有产气材料时使去游离作用更加强烈，有利于电弧的熄灭。有的熔断器在熔管中充填石英砂，就是利用狭沟灭弧原理。有一种用耐弧的绝缘材料(如陶瓷)制成的灭弧栅，也同样利用了这种狭沟灭弧原理，如图24所示。,图24绝缘灭弧栅对电弧的作用1一绝缘栅片2一电弧3一触头,二、熄灭电弧的常用方法（4）狭缝灭弧法：图24绝缘灭弧栅对,二、熄灭电弧的常用方法,（5）吹弧灭弧法按吹弧的方向分，有横吹和纵吹两种，如图25所示按外力的性质分，有气吹、油吹、电动力吹和磁力吹等方式。低压刀开关迅速拉开刀闸时，不仅迅速拉长了电弧，而且其本身回路电流产生的电动力作用于电弧，也吹动电弧使之加速拉长，如图22所示。有的开关采用专门的磁吹线圈来吹动电弧，如图26所示。也有的开关利用铁磁物质如钢片来吸动电弧，如图23所示，这相当于反向吹弧。,图25 吹弧方式a)横吹 b)纵吹1-电弧；2-触头,图26 磁力吹弧1-磁吹线圈；2-灭弧触头；3-电弧,二、熄灭电弧的常用方法（5）吹弧灭弧法图25 吹弧方式图2,二、熄灭电弧的常用方法,（6）真空灭弧法：真空具有较高的绝缘强度，如将开关触头置于真空容器中，则当电流过零时即能熄灭电弧。为防止产生过电压，应当不使触头分开时电流突变为零。为此，宜在触头间产生少量金属蒸汽，以便形成电弧通道。当交流电流自然下降过零前后，这些等离子态的金属蒸汽便在真空中迅速飞散而熄灭电弧。上述灭弧方法中，通常以冷却灭弧为基础，再配合其他灭弧方法，构成各种开关电器的灭弧装置。如高压隔离开关采用冷却灭弧加速拉灭弧；在充填石英砂的管形熔断器中，利用狭缝灭弧加冷却灭弧；在低压自动空气开关、接触器和带灭弧罩的刀开关中，采用短弧灭弧加冷却灭弧的方法；在压缩气断路器及负荷开关中，广泛利用气吹灭弧的方法。近年来，采用SF6作为高压断路器、高压负荷开关的灭弧介质，以及真空灭弧法应用于真空断路器中，都得到了广泛的应用，取得了良好的效果。,二、熄灭电弧的常用方法（6）真空灭弧法：,三、电气触头,电气触头是开关电器的重要部件。开关电器工作的可靠程度，与触头的结构和状况有着密切的关系。高低压开关电器的电气触头必须满足以下几项基本要求:(1)具有足够的断流能力。在开断所规定的最大负荷电流或短路电流时，触头不应被电弧过度烧损，更不应发生熔焊现象。为了保证触头在闭合时尽量减少触头电阻，而在通断时又使触头能经受电弧高温的作用，因此有些开关的触头分为工作触头和灭弧触头两部分。工作触头采用导电性好的铜(或镀银)触头，灭弧触头则采用耐高温的铜钨等合金触头。通路时，电流主要由工作触头通过。通断电流时，电弧基本上在灭弧触头间产生，不致使工作触头烧损。(2)具有足够的动稳定度和热稳定度。在可能发生的最大短路冲击电流通过时，触头不致因电动力作用而损坏；并在可能最长的短路时间内通过短路电流时所产生的热量，不致使触头过度烧损或熔焊。(3)满足正常负荷的发热要求。正常负荷电流长期通过触头时，触头的发热温度不应超过允许值。为此，触头必须接触紧密良好，尽量减小或消除触头表面的氧化层，尽量降低接触电阻。(4)具有足够的机械强度。能经受规定的通断次数而不致发生机械故障或损坏。,三、电气触头 电气触头是开关电器的重要部件。开关电器工作的可,第二节 供配电系统中常用的高压电气设备,一、电力变压器二、高压断路器 三、隔离开关 四、负荷开关 五、高压熔断器 六、互感器 七、高压开关柜,第二节 供配电系统中常用的高压电气设备 一、电力变压器,一、电力变压器,1.变压器的作用电力变压器（文字符号为T或TM)是变电所的核心设备，通过它将一种电压的交流电能转换成另一种电压的交流电能，以满足输电或用电的需要2.变压器的分类按功能可分为：降压变压器、升压变压器、联络变压器；按相数可分为：单相变压器、三相变压器；按绕组形式可分为：双绕组变压器、三绕组变压器、自耦变压器；按调压方式可分为：无载调压变压器及有载调压变压器；按绕组绝缘类型可分为：油浸式变压器、干式变压器、充气式变压器；按用途可分为：普通变压器、全封闭变压器、防雷变压器等。3.变压器的结构,一、电力变压器1.变压器的作用,3.变压器的结构,图27油浸自冷式三相电力变压器1防暴管 2油枕 3高压端子 4低压端子 5散热管 6线圈7变压器油 8铁芯 9轮子 10铭牌 11瓦斯继电器 12油箱,3.变压器的结构图27油浸自冷式三相电力变压器,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 短路电流，并能在保护装置作用下自动跳闸，切除故障。,二、高压断路器,结构：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 已逐步淘汰,以SF6气体作绝缘介质和灭弧介质，可频繁操作,利用“真空”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,直流操作电源，合闸所需能量大,直流操作电源，合闸所需能量小,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二、,高压油断路器,少油断路器结构SN1010少油断路器外形和剖视图（a）外形图 (b)剖视图1-放油塞；2-油缓冲器；3-动触头；4-下引线座；5-滚动触头；6-绝缘筒；7-铝压圈；8-密封垫；9-隔弧片；10-螺纹套；11-油标； 12-静触头；13-绝缘套；14-顶罩;15-油气分离器；16-空心螺栓；17-盖子；18-小轴；19-上引线座；20-支座；21-支持资套；22-绝缘连杆；23-油箱；24-机构室；25-基座；26-塞杆；27-导轨,1.多有断路器（略）2.少油断路器,高压油断路器少油断路器结构1.多有断路器（略）,少油断路器工作原理,工作原理：跳闸时导电杆向下运动。当导电杆离开静触头座时，便产生电弧，使绝缘油分解，形成封闭气泡，使静触头周围的油压剧增，迫使静触头座内的钢球（逆止阀）上升，堵住中孔。这时电弧在近乎封闭的空间燃烧，使灭弧室内的压力迅速提高。当导电杆继续向下运动，相继打开一、二、三道横吹口及下面纵吹口时，油气混合体强烈地横吹和纵吹电弧，同时导电杆向下运动，在灭弧室内形成附加油流射向电弧。由于这种机械油吹和上述纵横吹的综合使用，使电弧在很短时间内迅速熄灭。适用场所在不经常操作的变配电装置中，应用广泛。,少油断路器工作原理工作原理：,SN1010型少油断路器外形图,SN1010型少油断路器外形图,SW6-110型少油断路器外形图,SW6-110型少油断路器外形图,2.高压真空断路器,（1）高压真空断路器的结构ZN510型高压真空断路器1软连接；2上导电夹；3绝缘支架；4上接线板；5真空灭弧室；6下接线板；7下导电夹；8联接头；9绝缘子；10跳闸线圈；11跳闸按钮；12主轴；13支座；14合闸铁芯；15合闸线圈；16分闸弹簧；17底座,2.高压真空断路器（1）高压真空断路器的结构,图210 真空灭弧室的结构,1一静触头；2一动触头；3一屏蔽罩；4一波纹管；5一与外壳封接的金属法兰盘；6一波纹管屏蔽罩；7一玻壳,图210 真空灭弧室的结构1一静触头；2一动触头；3一,真空断路器,VS1-12真空断路器,真空断路器 VS1-12真空断路器绝缘套筒内有真上接线端子下,续上页,VSm12真空断路器（配永磁操动机构）,续上页 VSm12真空断路器（配永磁操动机构）,ZW7系列断路器适用于三相交流50Hz，40.5kV电力系统中，作为分，合负荷电流，过载电流及短路电流之用。它既可用于发电厂，变电所（站）对电力设备和电力线路的控制和保护，也可用于频繁操作的场所。是40.5kV老变电所无油化改造的更新换代的理想产品。,ZW7系列断路器适用于三相交流50Hz，40.5kV电力系统,高压真空断路器的适用场所与特点,（2）.特点体积小、重量轻、寿命长开断能力强、性能稳定、动作快(燃弧时间一般不大于半个周期0.01s)安全可靠、维护简单 （3）.适用场所适用于频繁操作广泛应用于10kV以下配电系统中,高压真空断路器的适用场所与特点（2）.特点,3.高压六氟化硫断路器,六氟化硫断路器的结构LN210型SF6断路器1吹弧线圈；2弧触指；3环形电极；4导电杆；5助吹装置；6分闸弹簧；7自封阀盖；8推杆；9上接线座；10静触指；11下接线座；12吸附器；13主轴；14分闸缓冲；15主拐臂；16合闸缓冲,3.高压六氟化硫断路器六氟化硫断路器的结构,LW-252/3150-50型六氟化硫罐式断路器,额定电压 252 kV,LW-252/3150-50型六氟化硫罐式断路器 额定电压,LW-252/3150-50型六氟化硫罐式断路器,LW-252/3150-50型六氟化硫罐式断路器 ,绝缘支柱式SF6断路器,绝缘支柱式SF6断路器,落地罐式SF6断路器,落地罐式SF6断路器,LN2-10户内手车式SF6断路器,LN2-10户内手车式SF6断路器,高压六氟化硫断路器的特点与适用场所,特点优点：断流能力强、灭弧速度快、电绝缘性能好、适于频繁操作、可靠性高且无燃烧爆炸的危险。缺点：要求制造断路器的加工精度很高，密封性能要好，对SF6气体的检测控制更严，因而造价较其它断路器要高。适用场所应用在需频繁操作及有易燃易爆危险的场所以及超高压电力系统中，用以通断主电路。,高压六氟化硫断路器的特点与适用场所特点,三、隔离开关,功能：主要用来隔离高压电源以保证其他设备的安全检修。 它没有专门的灭弧装置，因此不允许带负荷操作。 但它可以用来通断一定的小电流电路等。即隔离电源；倒闸操作；通断小电流。,结构：触头装置、绝缘瓷瓶、底座及传动机构等。 高压隔离开关一般采用手力操动机构。,三、隔离开关功能：主要用来隔离高压电源以保证其他设备的安全检,隔离开关的结构,隔离开关的结构,高压隔离开关,GN19-10型实物图片,GN19-10C型实物图片,高压隔离开关GN19-10型GN19-10C型隔离闸刀上接线,GW5-110D户外隔离开关,GW5-110D户外隔离开关,隔离开关操作注意事项,严禁带负荷拉合隔离开关一般必须与高压断路器配合使用，且要严格遵守操作顺序：停电时，应先使断路器跳闸，然后再拉开隔离开关；送电时，先合上隔离开关，再闭合断路器。高压隔离开关允许通断一定的小电流 。,隔离开关操作注意事项严禁带负荷拉合隔离开关,四、负荷开关,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 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。,结构：主要有产气式、压气式、真空式和SF6式等结构类型。 操动机构有手动和电动储能弹簧机构等形式。,四、负荷开关功能：能通断一定的负荷电流和过负荷电流，但不能断,负荷开关的结构,FN310RT型高压负荷开关1主轴；2上绝缘杆；3连杆；4下绝缘；5框架；6高压熔断器；7下触座；8闸刀；9一弧动触头；10灭弧喷嘴；11主静触头；12上触座； l3断路弹簧；14绝缘拉杆；15热脱扣器,负荷开关的结构FN310RT型高压负荷开关,FZW32-12/630-20型户外高压隔离真空负荷开关(简称负荷开关），适用于额定电压12kV，额定电流为630A，额定频率50Hz的供电网络中，可开断负荷电流，亦可开断一定距离的架空线路，电缆线路和电容器组的电容电流。具有分段，隔离，连接，切换等功能，适用于城网，农网，铁路，石化等架空配电线路。该负荷开关具有开断能力大，安全可靠，电寿命长，可频繁操作；少维护等优点。,FZW32-12/630-20型户外高压隔离真空负荷开关(简,高压真空负荷开关,高压真空负荷开关上隔离开关 真空负荷 上接线 下接线 传,高压SF6负荷开关,上接线端子,下接线端子,操作机构,高压SF6负荷开关 上接线端子下接线端子操作机构,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 过负荷保护功能。,五、高压熔断器,保护特性：也称时间-电流特性,结构：金属熔体、熔体支持件、熔管及灭弧材料。,限流特性：在短路电流尚未达到冲击 值之前就切断电路,熔断器时间电流特性,具有反时限特点,熔体熔断过程：（1）从熔体中出现短路(或过载)电流起到熔体熔断； （2）从熔体熔断到产生电弧； （3）从电弧产生到电弧熄灭。,功能：主要对高压线路及电气设备进行短路保护，有的也具有五、高,图215 常见高压熔断器外形结构RN1(2)10型管型熔断器1瓷熔管；2金属管帽；3弹性触座；4熔断指示器；5接线端子；6瓷绝缘支柱；7底座,图215 常见高压熔断器外形结构RN1(2)10型管型,高压熔断器,户内高压限流熔断器结构,高压熔断器接线端子 绝缘子安装卡座金属管帽,图216 RNl、RN2型高压熔断器的熔管剖面示意图1-管帽；2-瓷管；3-工作熔体；4-指示熔体；5-锡球；6-石英砂镇料；7-熔断指示器。,图216 RNl、RN2型高压熔断器的熔管剖面示意图1,图217 RW410(G)型跌开式熔断器1上接线端子；2上静触头；3上动触头；4管帽(带薄膜)；5操作环；6熔管(外层为酚醛纸管或环氧玻璃套管，内套纤维窗灭弧管；7铜熔丝；8下动触头；9下静触头；10下接线端子；11绝缘子；12固定安装板,图217 RW410(G)型跌开式熔断器1上接线,补充内容：,户外跌开式熔断器结构,灭弧罩,补充内容：户外跌开式熔断器结构接线端子绝缘子安装卡座钩环,补充内容：,六、高压负荷开关限流熔断器组合电器,功能：兼有负荷开关与限流熔断器的双重功能。,转移电流当小于该值时，首相电流由熔断器开断，而后两相电流就由负荷开关开断。 交接电流小于这一电流时，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。,组合电器对负荷开关提出了转移电流与交接电流的要求：,补充内容：QFS 符号六、高压负荷开关限流熔断器组合,补充内容：高压真空负荷开关熔断器组合电器,限流 熔断器,补充内容：高压真空负荷开关熔断器组合电器 限流,封闭式组合电器（以下简称GIS）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闭在金属壳体内，充以具有优异灭弧和绝缘性能的SF6气体，作为相间和对地的绝缘。,补充内容：七、SF6封闭式组合电器,占地面积小； 占用空间少； 不受外界环境条件的影响； 不产生噪声和无线电干扰； 运行安全可靠； 维护工作量少。,优点：,封闭式组合电器（以下简称GIS）是将断路器,八、互感器,作用：将高电压大电流变为低电压小电流,类型：,八、互感器作用：将高电压大电流变为低电压小电流用来使仪表、继,电压互感器 (PT),U2N=100伏,结构原理： 一次绕组并联在主电路中,二次绕组中仪表，继电器均并联连接。,（一）基本结构原理及其类型,电压互感器 (PT)U2N=100伏 结构原理：T,续上页,按相数分：有单相式和三相式；按绕组数量分：有双绕组（如JDZ-10型） 和三绕组（如JDZJ-10型）,准确度级：有0.2、0.5、1、3等级。,有的电压互感器具有3个绕组（有2个二次绕组），其符号为,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。,续上页按相数分：有单相式和三相式； 类型准确,几种常用电压互感器,几种常用电压互感器,高压电压互感器,JDZ(J)-10电压互感器实物图片,高压电压互感器 一次接线端子 二次接线端子 铁心 一二次绕组,续上页,1) 一个单相电压互感器的接线,(二）常用接线方案,可测量一个线电压,续上页 1) 一个单相电压互感器的接线 (,续上页,2) 两个单相电压互感器接成V/V形,可测量三相三线制电路的各个线电压，它广泛地应用于用户10kV高压配电装置中。,续上页 2) 两个单相电压互感器接成V/V形,续上页,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。,3）三个单相三绕组电压互感器或一个三相五心柱三绕组电压互感器接成Y0/Y0/形,续上页 可测量各个线电压、相对地电压及零序电压，可接用,续上页,1. 电压的选择,（四）选择与校验,电压互感器的额定一次电压，应与安装地点电网的额定电压相等，其额定二次电压一般为100V。,2. 按准确级要求选择,电压互感器满足准确级要求的条件，也是其二次负荷S2不得大于规定准确级所要求的额定二次容量S2N，即,（三）使用注意事项,在工作时其二次侧不得短路二次侧有一端必须接地连接时要注意其端子的极性,续上页1. 电压的选择 （四）选择与校验 电压互感器的,结构原理： 一次绕组串联在主电路中或直接利用一次母线；二次绕组所接仪表、继电器均串联。,（一）基本结构原理与类型,电流互感器(CT),I2N=5A或1A,结构原理：TATA 符号（一）基本结构,续上页,准确度级：测量用有0.1、0.2、0.5、1、3、5等级; 保护用有5P和10P两级。,高压电流互感器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。,低压电流互感器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电缆。,续上页单匝式（包括母线式、心柱式、套管式）类型 准确度级：测,常用的几种电流互感器,常用的几种电流互感器 ,低压电流互感器,BH-0.66系列电流互感器,LMZJ-0.4系列电流互感器,低压电流互感器BH-0.66系列电流互感器二次接线端子 二次,高压电流互感器,LQJ-10高压电流互感器,高压电流互感器 一次接线端子 二次接线端子 铁心 一次绕组,(1)一相式接线,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，或在继电保护中作为过负荷保护接线。,(二)常用接线方案,(1)一相式接线 反应一次电路对应相的电流。,续上页,（2）两相V形接线,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。,续上页 （2）两相V形接线 广泛用于中性点不接地的,续上页,（3）三相星形接线,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。,续上页 （3）三相星形接线 反应各相电,续上页,1. 电压、电流的选择,2. 按准确级要求选择,S2 S2N,（四）电流互感器的选择与校验,（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,（2）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。,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。 可在二次侧感应出危险的高电压。,续上页1. 电压、电流的选择 2. 按准确级要求选择,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校验。,3. 短路稳定性的校验,对于保护用电流互感器来说，其复合误差限值为10%。 电流互感器满足保护的10%误差要求的条件为|Z2al|Z2|,生产厂家给出电流互感器的误差为10%时一次电流倍数K1（即I1/I1N）与最大允许二次负荷阻抗|Z2al|的关系曲线。,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,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。,九、高压开关柜,用户变配电所采用高压开关柜组合成高压配电系统。,各室间用金属板隔离且接地，如KYN型和KGN型。,各室间是用一个或多个非金属板隔离，如JYN型。,具有金属外壳，但间隔数目少，如XGN型。,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。,开关柜是金属封闭开关设备的俗称，是按一定的电,固定式高压开关柜,GG1A(F)07S型高压开关柜 1母线；2母线隔离开关；3少油断路器；4电流互感器；5线路侧隔离开关；6电缆头；7下检修门；8端子箱门；9操作板；10断路器的手力操动机构；11隔离开关的操作手柄；12仪表继电器屏；13上检修门；14、15观察窗主要类型：GG-1A(F)KGNXGN,固定式高压开关柜GG1A(F)07S型高压开关柜,手车式高压开关柜,JYN210/0105型开关柜外形结构图示意图 1母线室；2母线及绝缘子；3继电器仪表室；4小母线室；5断路器；6手车；7手车室；8电压互感器；9接地开关；10出线室；11电流互感器；12一次接头罩；13母线 主要类型：GCJYNKYN,手车式高压开关柜JYN210/0105型开关柜外形结构图,图224 HXGN110型环网高压开关柜的外形结构图,1下门；2模拟电路；3显示器；4观察窗；5上门；6铭牌；7组合开关；8母线；9绝缘子；10隔板；11照明灯；12端子板；13旋钮；14隔板；15负荷开关(断开状态)；16连杆；17负荷开关操动机构；18支架；19电缆(用户自备)；20固定电缆支架；21电流互感器；22支架；23高压熔断器；24连杆,图224 HXGN110型环网高压开关柜的外形结构图,“五防”功能,（1）防止误跳、误合断路器；（2）防止带负荷拉、合隔离开关；（3）防止带电挂接地线；（4）防止带接地线合隔离开关；（5）防止人员误入开关柜的带电间隔。各种高压开关柜都必须具有“五防”功能。,“五防”功能（1）防止误跳、误合断路器；,KYN28A-12户内金属铠装移开式开关设备,KYN28A-12户内金属铠装移开式开关设备 ,KYN28A-12型户内金属铠装移开式开关设备,KYN28A-12型户内金属铠装移开式开关设备（以下简称开关设备）系3.6-12KV，三相交流50Hz，单母线及单母线分段系统的成套配电装置。主要用于发电厂，中小型发电机送电， 工矿企事业配电以及电业系统的二次变电所的受电、送电及大型高压电动机起动等，实行控制保护、监测之用。本开关设备满足IEC298、GB3906-91等标准要求，除可配用与之配套的国产VS1、VSm型真空断路器外，还可配用ABB公司的VD4型、西门子公司的3AH5型、国产ZN65A型等真空断路器，实为一种性能优越的配电装置。为满足靠墙安装和前维护的要求，本开关设备选用了特殊形式的电流互感器，实现了操作人员柜前维护，柜前检测。,KYN28A-12型户内金属铠装移开式开关设备 KYN28A,外形尺寸和重量,外形尺寸和重量 ,KYN28A-12户内金属铠装移开式开关设备,KYN28A-12户内金属铠装移开式开关设备 配(With,中置式手车柜,10kV中置式手车柜实物图片,中置式手车柜,落地式手车柜,落地式手车柜,负荷开关柜,10kV负荷开关柜实物图片,SF6绝缘充气柜实物图片,负荷开关柜 10kV负荷开关柜实物图片SF6绝缘充气柜实,变电所高压配电系统,变电所高压配电系统,第三节 低压电气设备,1.低压电气设备：电压在500V以下的各种控制设备、各种继电器及各种保护设备等。2.在电气工程中常用的低压电器设备有：断路器熔断器刀开关接触器电磁起动器各种继电器等。3.低压配电系统中常用的低压开关电器有:刀开关低压熔断器自动空气开关等4.低压电气设备的类型和用途见下表-,第三节 低压电气设备1.低压电气设备：电压在500V以下的各,低压电气设备的分类与用途,低压电气设备的分类与用途 分类名称主要品种用途配断万能式断路,低压电气设备的分类与用途 （续）,低压电气设备的分类与用途 （续）分类名称主要品种用途控接交流,一、低压熔断器,低压熔断器的功能:短路保护过负荷保护低压熔断器的类型:RC系列插入式RL系列螺旋式RM系列无填料密封管式RT系列有填料封闭管式等,一、低压熔断器 低压熔断器的功能:,1.RM10型低压无填料密闭管式熔断器,作用：主要用于额定电压至交流380V或直流440V及其以下各电压等级的电力线路、成套配电设备中作为短路保护和防止连续过负荷之用。结构原理：RM10型熔断器的结构如图225所示。这种熔断器主要由纤维熔管、变截面的锌熔片和触头底座等组成。锌熔片冲制成宽窄不一的变截面，目的是使短路电流通过时，窄部电阻较大首先熔化，使熔管内形成几段串联短弧，而各段熔片跌落又可迅速拉长电弧，使电弧较易熄灭。在过负荷电流通过时，由于加热时间较长，窄部散热较好，往往不在窄部熔断而在宽窄之间的斜部熔断。由熔片熔断的部位，可大致判断故障电流的性质。熔片熔断时，纤维管内壁有少部分纤维物质因电弧烧灼而分解，产生高压气体有助于灭弧，但灭弧能力仍较差，不能在短路电流达到冲击值之前使电弧完全熄灭，所以这类熔断器属“非限流”式熔断器。特点：这类熔断器由于它的结构简单、价廉及更换熔片方便，因此现仍较普遍地应用在低压配电装置中。,1.RM10型低压无填料密闭管式熔断器 作用：,图225 RM10型低压熔断器,图225 RM10型低压熔断器a)熔管 b)熔片1-铜帽 2-管夹 3-纤维熔管 4-触刀 5-变截面锌熔片,图225 RM10型低压熔断器图225 RM10型低,2.RTO型低压有填料封闭管式熔断器,作用：适用于要求高分断能力的场合。额定电压交流380V、直流440V、额定电流至1000A，广泛使用于具有高短路电流的电力网络或配电装置中，作电线、电缆及电气设备(如电动机及变压器)的短路保护及电线、电缆的过载保护。结构原理：RTO型熔断器的结构如图226所示。这种熔断器主要由瓷熔管、栅状铜熔体和触头底座等部分组成，管内填有石英砂。它保护性能好、断流能力大，熔体熔断后有红色的熔断指示器弹出便于运行人员检视，但它的熔体多为不可拆式，在熔体熔断后整个熔断体报废，不够经济。,2.RTO型低压有填料封闭管式熔断器作用：,图226 RTO型熔断器的结构,图226 RTO型熔断器的结构a)熔体 b)熔管 c)熔断器 d) 绝缘操作手柄1-栅状铜熔体 2-触刀 3-瓷熔管 4-熔断指示器 5-盖板 6-弹性触座7-瓷质底座 8-接线端子 9-扣眼 10-绝缘拉手手柄,图226 RTO型熔断器的结构图226 RTO型熔断,3.RZ1型低压自复式熔断器,作用：自复限流结构：RZ1型熔断器的结构如图227所示。 由电流端子（又叫电极）、云母玻璃（填充剂）、绝缘管、熔体、活塞、氩气和外壳等组成。其中，自复熔断器的外壳一般用不锈钢制成，不锈钢套与其内部的氧化铍陶瓷绝缘管间用云母玻璃隔开，云母玻璃既是填充剂又是绝缘物。 原理：自复熔断器是利用金属钠在高温下电阻急剧增大的特性工作的。在正常工作情况下，电流从左侧电流端子，经过氧化铍陶瓷绝缘管细孔内金属钠熔体，再到右侧电流端子形成电流通路。当发生短路故障时，短路电流将金属钠加热气化成高温高压的等离子状态，使其电阻急剧增加，从而起到限流作用。此时，熔体气化后产生的高压推动活塞向右移动，压缩氩气。当断路器切开由自复熔断器限制了的短路电流后，金属钠蒸气温度下降，压力也随之下降，原来受压的氩气又凝结成液态和固态，其电阻值也降低为原值，供再次使用。,3.RZ1型低压自复式熔断器作用：自复限流,图227 RZ1型自复式熔断器,图227 RZ1型自复式熔断器1-接线端子 2-云母玻璃 3-氧化锌瓷管 4-不锈钢外壳 5-钠熔体 6-氩气 7-接线端子,金属钠在高温下电阻急剧增大。正常工作，电流从左侧经金属钠熔体，到右侧电流端子形成电流通路。发生短路时，短路电流将金属钠加热气化成高温高压的等离子状态，使其电阻急剧增加，从而起到限流作用。此时活塞向右移动压缩氩气。当断路器切开由自复熔断器限制了的短路电流后，金属钠蒸气温度下降，压力也随之下降，原来受压的氩气又凝结成液态和固态，其电阻值也降低为原值，供再次使用。,图227 RZ1型自复式熔断器图227 RZ1型自复,4.RL型螺旋熔断器,a)外形 b)结构,螺旋式熔断器又称塞头式熔断器(RLl、RL2)。它由瓷帽,瓷座、铜片螺纹和熔管等组成。该熔断器熔管内已配好熔件,并有指示片。一旦熔断,连在熔丝上的弹簧即将指示片顶出,于是在瓷帽上的玻璃孔可见,需要更换熔丝管。常用于配电柜中,属于快速型熔断器。,4.RL型螺旋熔断器a)外形 b)结构 螺旋式熔断器又称塞头,RC型瓷插式熔断器,特点：结构简单,更换熔体方便,RC型瓷插式熔断器 特点：结构简单,更换熔体方便,二、刀开关,刀开关是最普通的一种低压电器。常用类型有：开启式刀型开关开启式负荷开关刀熔开关封闭式负荷开关组合开关 ,二、刀开关 刀开关是最普通的一种低压电器。,1.开启式刀开关,作用：HD系列、HS系列单投和双投刀开关适用于交流电压至380V、直流至440V、额定电流至1500A的成套配电装置中，作为不频繁手动接通和分断交、直流电路或作隔离开关用。结构原理：如下图所示。,图2-28 HD11单投刀开关,a)HD系列单投刀开关 b)HS系列双投刀开关,1.开启式刀开关 作用：图2-28 HD11单投刀开关a),2.开启式负荷开关,作用：在额定电压交流220V、380V，额定电流15A至60A的照明与电热电路中作为不频繁接通与分断电路、短路保护、过负荷保护之用。常用型号有HK1、HK2(改进型)型。HK2系列开启式负荷开关适用于交流50Hz，额定电压：单相220V三相380V，额定电流10A至100A电路中，作手动不频繁地接通与分断负载电路及小容量线路的短路保护之用。结构原理：下图所示为HK2系列开启式负荷开关外形图。,HK系列开启式负荷开关(a)外形图 (b)结构图,2.开启式负荷开关作用：HK系列开启式负荷开关,3.刀熔开关,结构：刀熔开关是一种由低压刀开关与熔断器组合而成的熔断器式刀开关。常见的HR3系列刀熔开关，就是将HD或HS型刀开关的闸刀换以RTO型熔断器的具有刀形触头的熔管组成。图230所示为HR3系列刀熔开关外形图。用途;刀熔开关具有刀开关和熔断器的双重功能。采用这种组合开关电器，可以简化配电装置结构，经济实用，越来越广泛地在低压配电屏上安装使用。类型：刀熔开关按其电流分为交流（50HZ）及直流二种；按其操作方式分为正面侧方杠杆传动机构式，正面中央杠杆传动机构式四种；按其检修地位分为屏前检修及屏后检修两种。,HR3系列刀熔开关外形图,3.刀熔开关 结构：刀熔开关是一种由低压刀开关与熔断器组合而,4.低压负荷开关,结构：常见的HH系列低压负荷开关，是由带灭弧装置的刀开关和熔断器组合而成、外装封闭式铁壳或开启式胶盖的开关电器。刀开关采用侧面或正面手柄操作，能快速接通和分断。为了安全有的还装有机械联锁，保证箱盖打开时开关不能闭合及开关闭合时箱盖不能打开。用途：这种开关适合在额定电压交流220V、380V，有的也可直流440V，额定电流60400A，作为手动不频繁地接通与分断电路之用， 尤其适合于安装在较高级的抽出式低压成套装置中。在一定条件下也可起过负荷保护作用。,图2-31 HH系列低压负荷开关,外形图,结构图,4.低压负荷开关结构：常见的HH系列低压负荷开关，是由带灭弧,5.组合开关,用途：组合开关又称转换开关，我国统一设计的HZ10系列适用于交流380V及以下、直流220V及以下的电气线路中，作不频繁地接通与分断电路，换接电源或负载，测量三相电压，调节并联、串联，控制小型异步电动机正反转之用。结构：由若干个动触头和静触头（刀片），分别装于数层绝缘件内。动触头装在方轴上，随方轴旋转而变更其通断位置。操作机构采用了扭簧储能，使开关快速闭合及分断而与手柄旋转速度无关。图232所示为HZ10系列组合开关外形图。,图232 HZ10系列组合开关外形图,5.组合开关 用途：组合开关又称转换开关，我国统一设计的HZ,三、低压断路器,低压断路器又称自动空气开关，或自动开关。是性能最完善的低压开关。1. 低压断路器的作用与工作原理用途：适用于交流380V、直流440V及以下的低压配电网络，在正常运行情况下不频繁地接通和切断电路;在电路发生短路、过负荷和失压时又自动切断电路。原理：如图233所示，当线路上出现短路故障时其过电流脱扣器动作，使开关跳闸。如出现过负荷时，其串联在一次线路的加热电阻丝加热，使双金属片弯曲，也使开关跳闸。当线路电压严重下降或电压消失时，其失压脱扣器动作，同样使开关跳闸。如果按下按钮6或7，使失压脱扣器失压或使分励脱扣器通电，则可使开关远距离跳闸。它可根据需要配备手动操动机构或远距离控制的电动操作机构。,三、低压断路器低压断路器又称自动空气开关，或自动开关。是性能,低压断路器的原理结构和接线,图233低压断路器的原理结构和接线1-主触头；2-跳钩；3-锁扣；4-分励脱扣器；5-失压脱扣器；6、7-脱扣按钮；8-加热电阻丝；9-热脱扣器；10-过流脱扣器,低压断路器的原理结构和接线图