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高等职业技术教育建筑设备类专业规化教材高等职业技术教育建筑设备类专业规化教材主主 编编 丁文华苏丁文华苏 娟娟副主编副主编 刘华斌刘华斌第1页课题课题6 导线截面及高低压电器选择导线截面及高低压电器选择6.1 高低压电器设备高低压电器设备6.2 电气设备选择及检验电气设备选择及检验6.3 导线截面选择及检验导线截面选择及检验第2页6.1 高低压电器设备高低压电器设备供配电系统中负担输送和分配电能任务电路，称为一次回路。一次回路中全部电气设备称为一次设备。惯用高、低压一次设备是指断路器、负荷开关、隔离开关、互感器、熔断器以及由以上开关电器及从属装置所组成成套配电装置(高压开关柜和低压配电屏)等。下面分别介绍它们结构与原理，方便正确、合理地选择和使用。6.1.1 概述概述第3页熔断器（外文符号为FU）是一个经过电流超出要求值时使其熔体熔化而切断电路保护电器，主要由金属熔体(铜、铅、铅锡合金、锌等材料制成)、熔管及支持熔体触头组成。熔断器功效主要是进行短路保护，但有熔断器也含有过负荷保护功效。6.1.1.1 高低压熔断器高低压熔断器第4页按限流作用，熔断器可分为限流式和非限流式两种。在短路电流未到达冲击值之前就完全熄灭电弧属限流式熔断器；在熔体熔化后电弧电流继续存在，直到第一次过零或经过几个周期后电弧才熄灭属非限流式熔断器。按电压可分为高压熔断器和低压熔断器两种。供配电系统中惯用高压熔断器有户内型(RN系列)和户外型（RW系列）。惯用低压熔断器有RT0系列、RL系列、RM系列以及NT系列等。第5页1.高压熔断器高压熔断器高压熔断器是电网中广泛使用电器，它是在电网中人为地设置一个最微弱通流元件，当流过过电流时，元件本身发烧而熔断，借灭弧介质作用使电路断开，到达保护电网线路和电气设备目标。高压熔断器普通可分为管式和跌落式两类。户内广泛采取管式，户外采取跌落式。因为管式熔断器在开断电路时无游离气体排出，所以户内广泛采取RN1、RN2型管式熔断器，而在户外则广泛采取RW4型跌落式熔断器。第6页户内高压熔断器全型号格式及含义以下：注：对于自爆式熔断器，其型号就是在RN前加字母B，比如BRN12-10型。第7页户外高压熔断器全型号格式及含义以下：注：对于自爆式熔断器，也是在RW前加字母B，比如BRW-10型；有熔断器型号为RXW，其中字母X表示“限流型”，比如RXW-35型（上海电瓷厂产品）；也有户外限流型熔断器不加字母X，比如RW10-35型（抚顺电瓷厂产品）。第8页(1)RN12-10型户内管式高压熔断器RN1、RN2型熔断器结构基本相同，都是瓷质熔管内填充石英砂密闭管式熔断器。其外形如图6.1所表示，内部结构见图6.2。RN1型熔断器惯用于电力线路及变压器过载和短路保护，其熔体要经过主电路短路电流，所以其结构尺寸较大，额定电流可达100A。RN2型熔断器则主要用于电压互感器一次侧短路保护。第9页(2)RW4和RW10（F）等型户外跌落式高压熔断器跌落式熔断器广泛用于户外场所，既可作为610 kV线路和变压器短路保护，又可在一定条件下直接通断小容量空载变压器、空载线路等，但不可直接通断正常负荷电流。但负荷型跌落式熔断器(如RW10-10（F）型)是在普通跌落式熔断器静触头上加装简单灭弧室，除了作为610 kV线路和变压器短路保护外，还可直接带负荷操作。第10页普通跌落式熔断器在线路上发生短路时，短路电流使熔丝熔断，产生电弧使纤维质灭弧管内壁烧灼而分解出大量气体，造成管内压力剧增，并沿管道形成强烈气流纵吹电弧，使电弧熄灭。熔丝熔断后，上动触头因失去熔丝张力而下翻，使锁紧机构释放，熔管在触头弹力和熔管自重作用下回转跌开，形成显著可见断开间隙。RW410(G)改进型户外跌落式熔断器结构见图6.3。第11页大多数跌落式熔断器熔管设计为逐层排气结构。在开断小短路电流时，因为上端被一薄膜封闭，形成单端（下端）排气，使管内保持较大气压，以利于熄灭小电流短路电弧。在开断大短路电流时，因为管内分解气体很多，气压很大，从而使上端薄膜被冲开，形成上下两端排气，以减小管内压力，预防熔管爆裂。第12页普通户外跌落式熔断器短路电流产生电弧仅靠灭弧管内壁纤维物质被烧灼分解产生气体来纵吹灭弧，其灭弧能力不强，灭弧速度不快，不能在0.01 s内灭弧，因而不能躲过短路冲击电流，所以户外跌落式熔断器属于非限流式熔断器。负荷型跌落式熔断器（如RW1010F 型）上触头上面装有灭弧罩，在带负荷断开熔管时，在上部弧动触头与弧静触头之间产生电弧，因为回路电流电动力作用，将电弧吹入灭弧罩，使之快速熄灭，而无损于熔管内熔丝。第13页当熔管合上后，有短路电流经过时，熔管内熔丝熔断，产生电弧，其灭弧过程与上述普通跌落式熔断器相同，而且含有逐层排气结构，处理了同一熔断器有效地开断大、小短路电流矛盾。负荷型跌落式熔断器（RW1010F 型）外形结构见图6.4。第14页限流型户外高压熔断器（如RW10-35型）瓷质熔管内充有石英砂，其熔丝结构也与户内高压限流熔断器（如RN1等型）相同，所以它在过负荷和短路时灭弧原理与户内高压限流熔断器相同，这种熔断器熔管是用抱箍固定在棒形支柱绝缘子上，所以熔丝熔断后不能自动跌开，更无可见断开间隙，所以无隔离开关作用。户外高压限流熔断器(RW10-35 型）外形结构见图6.5。第15页2.低压熔断器低压熔断器低压熔断器是惯用一个简单保护电器，与高压熔断器一样，主要用于短路保护，在一定条件下也能够起过负荷保护作用。其工作原理同高压熔断器一样，当线路中出现故障时，经过电流大于要求值，熔体产生过量热而被熔断，电路由此被分断。第16页低压熔断器种类很多，按结构形式来划分，有RM系列无填料密封管式熔断器、RT系列有填料密封管式熔断器、RC系列瓷插式熔断器和RL系列螺旋式熔断器，另外还有引进技术生产有填料管式gF系列、M系列以及高分断能力NT系列等。第17页按保护性能可分为限流型和非限流型两大类。限流型熔断器灭弧能力强，能在短路电流到达冲击值之前0.01 s内熄灭电弧，所以有限流作用。限流熔断器熔管内都充填有石英砂，如RT型、RL型和NT型等。非限流型熔断器灭弧能力不强，不能躲过短路冲击电流，即其灭弧时间大于0.01 s，所以无限流作用。非限流熔断器熔管内未充填石英砂，如RM型和RC型等，但这类熔断器在熔体熔断后便于更换，比较经济。第18页瓷插式灭弧能力差，只是在故障电流较小线路末端使用。其它几个类型熔断器都有灭弧办法，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，填充料式断流能力更强。第19页低压熔断器全型号表示及含义以下：下面主要介绍供电系统中惯用国产低压熔断器结构和原理。第20页(1)瓷插式熔断器 瓷插式熔断器又称瓷插保险，是常见一个低压熔断器。瓷质底座内装有静触头，和底座触头相连接导线用螺丝固定在触头螺丝孔内；瓷桥上熔体（保险丝）用螺丝固定在触头上。瓷桥插入底座后触头相互接触，线路接通。瓷插式熔断器灭弧能力差，只适合用于故障电流较小三相380 V或单相220 V线路末端，作为导线及电气设备短路保护之用。惯用RC1A系列瓷插式熔断器结构见图6.6，主要参数见表6.1。第21页(2)密闭管式熔断器 密闭管式熔断器结构也比较简单，主要由变截面熔片或熔丝与套在外面耐高温密闭保护管组成，适合用于交流50 Hz、额定电压到380 V、660 V或直流到440 V电路中，作为企业配电设备过载和短路保护之用。此种熔断器采取变截面熔片在经过短路大电流时，熔片狭窄部分温度很快升高，熔片在狭窄部分熔断。熔片在几个狭窄部分同时熔断后全部下落，会造成较大弧隙，这更有利于灭弧。第22页常见密闭管式熔断器熔管与熔片结构见图6.7，RM10系列密闭管式熔断器技术参数见表6.2。第23页(3)螺旋式熔断器螺旋式熔断器由瓷质螺帽、熔断管和底座组成。熔断管由熔体和瓷质外套管组成。熔断管内充有石英砂，能够增加灭弧能力；熔断管上还有一个与内部熔丝相连色片作为熔体熔断指示。底座装有上、下两个接线触头，分别与底座螺纹壳和底座触头相连。瓷质螺帽上有一个玻璃窗口，放入熔断管后能够透过玻璃窗口看到熔断指示色片。放有熔断管瓷质螺帽旋入底座螺纹壳后熔断器接通。第24页螺旋式熔断器特点是在带电情况下不用特殊工具就可换掉熔管，同时不会接触到带电部分。RL7系列螺旋式熔断器外形见图6.8，技术参数见表6.3，熔管参数见表6.4。螺旋式熔断器有快速熔断式，如RLS1系列、RLS2系列等，可作为硅整流元件、晶闸管保护之用。第25页(4)填充料式熔断器 填充料式熔断器由熔断管、熔体和底座组成。熔断管是封闭，里面充有石英砂。当熔断管内熔体熔断产生电弧后，周围石英砂吸收电弧热量，而使电弧很快熄灭。所以，填充料式熔断器有较大断流能力。常见填充料式熔断器有RT0系列、RT12系列、RT14系列、RT15系列、RT16系列、RT17系列、RT20系列等。RT20系列为填充料封闭管式刀形触头熔断器，熔断管和底座外形见图6.9，其技术参数见表6.5。第26页(5)M系列熔断器M系列熔断器是引进技术生产含有限流作用熔断器，主要由底座和熔管组成。圆形熔管中装有铜熔体和石英砂填料，除了有限流作用外，还有熔断指示作用。第27页(6)自复式熔断器 传统熔断器在熔体熔断后必须更换熔体才能继续供电,这会增加熔断器运行代价，而且给使用带来不便；更换熔体造成停电时间也较长，将给用户带来一定损失。自复式熔断器克服了这个缺点，它既能切断短路电流，又能在故障排除后自动恢复供电。即使叫做熔断器，但其工作原理和传统熔断器并不相同，自复式熔断器实际上属于热敏性非线性电阻。第28页自复式熔断器串联于电路当中，普通情况下电阻很小，电路正常供电。当经过故障大电流时，自复式熔断器电阻突然变得很大，限制故障电流至很小数值从而保护设备安全。在故障消除且电流回落后，自复式熔断器电阻会恢复到初始值，电路又会正常供电，无需更换熔体，其结构如图6.10所表示。如我国生产RZ1型自复式熔断器采取金属钠作为熔体。在常温下金属钠电阻很小，能够顺畅地流过工作电流；在经过故障巨大电流时，钠快速气化，电阻变得很大，故障电流被限制；限制电流任务完成后，钠蒸气冷却，又恢复到固体钠。第29页自复式熔断器可与低压断路器配合使用组合为一个电器，我国生产DZ10-100R型低压断路器就是DZ10-100型低压断路器与RZ1-100型自复式熔断器组合，利用自复式熔断器来限制并切除短路电流，利用低压断路器来通、断电路和实现过负荷保护。能够预计，这种组合电器将会有辽阔应用前景。第30页图6.1RN1、RN2型高压熔断器安装图1磁熔管；2金属管帽；3弹性触座；4熔断指示器；5接线端子；6瓷绝缘子；7底座第31页图6.2RN1、RN2型熔断器熔管剖面示意图1管帽；2瓷管；3工作熔体；4指示熔体；5锡球；6石英砂填料；7熔断指示器(第32页图6.3RW4-10（G）型户外跌落式熔断器第33页图6.4负荷型跌落式熔断器（RW1010F型）外形结构第34页图6.5户外高压限流熔断器(RW10-35型）外形结构第35页图6.6瓷插式熔断器1动触点;2熔体;3瓷插件;4静触点;5瓷座 第36页图6.7 RM10型低压熔断器（a）熔管；（b）熔片第37页图6.8RL7系列螺旋式熔断器及熔断管外形 第38页图6.9RT20系列填充料式熔断器三极底座和熔断管 第39页图6.10 RZ1型低压自复式熔断器第40页(1)高压断路器 高压断路器（外文符号为QF）是高压供电系统中主要电气设备之一。它能在有负荷情况下接通和断开电路，当系统产生短路故障时，能快速切断短路电流。它不但能通断正常负荷电流，而且能通断一定短路电流，还能在保护装置作用下自动跳闸切除短路故障，恢复正常运行。高压断路器按其采取灭弧介质可分为油断路器、六氟化硫（SF6）断路器、真空断路器等类型。我国中小型工厂供电系统中当前主要采取油断路器和真空断路器。6.1.1.2 高低压开关电器高低压开关电器第41页高压断路器全型号表示及含义以下：真空断路器以真空作为灭弧和弧绝缘介质断路器称为真空断路器。所谓真空是相对而言，是指气体压力在1.310-2 Pa以下空间。因为真空中几乎没有气体分子可供游离导电，且弧隙中少许导电粒子很轻易向周围真空扩散，所以真空绝缘强度比变压器油及一个大气压下SF6或空气绝缘强度高得多。真空断路器结构主要由真空灭弧室和触头组成，其类型有户内型（ZN型）和户外型（ZW型）。图6.11为户内型分离式真空断路器外形图。图6.12为真空断路器真空灭弧室结构。第42页真空断路器特点有：开断能力强，可达50 kA，开断后断口间介质恢复速度快，介质不需要更换。触头开距小，10 kV级真空断路器触头开距只有10 mm左右，所需操作功率小，动作快，操作机构能够简化，寿命延长，普通可达左右不需检修。熄弧时间短，弧压低，电弧能量小，触头损耗小，开断次数多。第43页 动导杆惯性小，适于频繁操作。开关操作时动作噪音小，适合城区使用。灭弧介质或绝缘介质不用油，没有火灾和爆炸危险。触头部分为完全密封结构，不会因潮气、灰尘、有害气体等影响而降低其性能。工作可靠，通断性能稳定。灭弧室作为独立元件，安装调试简单方便。第44页在真空断路器使用年限内，触头部分不需要维修、检验。即使维修检验，所需时间也很短。在密封容器中熄弧，电弧和炽热气体不外露。含有屡次重合闸功效，适合配电网中应用要求。所以，真空断路器适合用于频繁操作和要求高速开断场所。第45页 SF6断路器以SF6气体作为灭弧和绝缘介质断路器称为SF6断路器。SF6是一个惰性气体，无色、无味、无毒，不燃烧，比密度是空气5.1倍。SF6特征是能在电弧间隙游离气体中强烈地吸附自由电子，在分子直径很大SF6气体中，电子运动自由行程不大，在一样电场强度下产生碰撞游离机会降低，这就使得SF6有极好绝缘和灭弧能力。与空气相比较，SF6绝缘能力约高3倍，灭弧能力约高百倍。所以，SF6断路器可第46页采取简单灭弧结构以缩小断路器外形尺寸，且含有较强开断能力。另外，电弧在SF6气体中燃烧时电弧电压尤其低，燃弧时间短，所以断路器开断后触头烧损很轻微，不但能够频繁操作，同时也延长了检修周期。SF6气体是当前最理想绝缘和灭弧介质，它比现在使用变压器油、压缩空气乃至真空都含有没有可比拟优良特征。正因为如此，其应用越来越广，发展相当快速，在中压、高压领域中广泛应用，尤其在高压、超高压领域里更显示出其不可取代地位。第47页SF6断路器依据其灭弧原理可分为双压式、单压式和旋弧式结构。图6.13为LN2-10型高压六氟化硫断路器外形图，图6.14为SF6断路器灭弧室结构示意图。SF6气体所含有多方面优点使得SF6断路器设计得愈加精巧、可靠，使用方便，适合用于频繁操作及要求高速开断场所，但不适合用于高寒地域，其主要优点为：其主要优点为：第48页绝缘性能好，使断路器结构设计更为紧凑，节约空间，而且操作功率小，噪音小。因为带电及断口均被密封在金属容器内，金属外部接地，更加好地预防意外接触带电部位和预防外部物体侵入设备内部，设备可靠。无可燃性物质，防止了爆炸和燃烧，使变配电所安全可靠性提升。第49页SF6气体在低气压下使用能够确保电流在过零附近切断，电流截断趋势减至最小，防止截流而产生操作过电压，降低了设备绝缘水平要求，并在开断电容电流时不产生重燃。SF6气体密封条件好，能够保持装置内部干燥，不受外界潮气影响。SF6气体良好灭弧特征使得燃弧时间短，电流开断能力大，触头烧损腐蚀小，触头能够在较高温度下运行而不损坏。第50页 燃弧后装置内没有碳沉淀物，所以能够消除电磁痕，不发生绝缘击穿。因为SF6气体含有良好绝缘性能，故能够大大降低装置电气距离。因为SF6开关装置是全封闭，能够适合用于户内、居民区、煤矿或其它有爆炸危险场所。第51页SF6断路器加工精度要求很高，对其密封性能要求更严，所以价格比较昂贵。SF6断路器（按灭弧方式分为单压式和双压式，按总体结构分为落地箱式和支柱瓷瓶式）用SF6气体作绝缘和灭弧介质，含有良好绝缘和电气性能，属免维护产品。但SF6气体一旦泄漏，与周围介质生成有剧毒氟化物，故须进行漏气监视和报警。第52页 少油断路器油断路器按其油量多少和油作用分为多油式和少油式两大类。多油断路器油量多，既作灭弧介质，又作绝缘介质。少油断路器是在多油断路器基础上发展起来，它用油量极少，油主要起灭弧作用，不负担触头与油箱间绝缘，相对多油断路器而言，其结构简单，节约材料，使用维护方便，所以得到广泛应用。但相对真空断路器及SF6断路器而言，少油断路器将会逐步被取代。SN10-10型高压少油断路器外形结构见图6.15，其油箱内部结构剖面图见图6.16。第53页(2)高压负荷开关 高压负荷开关（外文符号为QL）主要用于配电系统中关合、承载、开断正常条件下电流，并能经过要求异常（如短路）电流关合,也就是说,负荷开关能够合、分正常负荷电流以及关合短路电流。所以,负荷开关受到使用条件限制，不能作为电路中保护开关，通常负荷开关必须与含有开断短路电流能力开关设备相配合使用，最惯用方式是负荷开关与高压熔断器相配合，正常合、分负荷电流由负荷开关完成，故障电流由熔断器来完成开断。第54页因为负荷开关特点，普通不作为直接保护开关，主要用于较为频繁操作场所和非主要场所，尤其在小容量变压器保护中采取高压熔断器与负荷开关相配合，能表达出较为显著优点。当变压器发生大电流故障时，由熔断器动作，切断电流，其动作时间在20 ms左右，这远比采取断路器保护要快得多，正常操作由负荷开关完成，提升了灵活性。在10 kV线路中采取负荷开关，以三相联动为主，当熔断器发生故障时，不论是三相或是单相故障，当有一相熔丝熔断后，能快速脱扣三相联动机构，使三相负荷开关快速分断，防止造成三相不平衡和非全相运行。第55页高压负荷开关在配电网应用已经得到了供电部门认可，据相关资料介绍，高压负荷开关在国外使用数量已到达断路器5倍，并有继续增加趋势。近几年来，伴随城市电网改造，负荷开关使用量越来越大，如环网开关柜，负荷开关配用熔断器作为高压设备保护已经越来越受到重视，而且结构简单，制造轻易，且价格比较廉价，得到用户认可。第56页高压负荷开关全型号表示及含义以下：第57页负荷开关种类较多，按结构可分为油浸式、真空式、SF6产气式和压气式；按操作方式可分为手动型和电动型等。当前负荷开关应用主要以产气式及压气式居多，这些产品以户内型为主，且使用范围广泛，集中在配电网中。伴随真空开关技术及SF6应用技术发展，近几年真空式、SF6型负荷开关也得到了一定应用。产气式和压气式负荷开关与真空式和SF6负荷开关相比较，主要特征是采取了对应产气型绝缘材料，在电路分断电弧作用下，产气材料产生气压，气压按一定方向吹动改变电弧方向，使电弧拉长而熄灭，起到灭弧开断电流作用。图6.17为压气式SF6负荷开关示意图。第58页(3)高压隔离开关高压隔离开关高压隔离开关也称刀闸，是建筑供配电系统中使用最多一个高压开关电器。隔离开关是一个没有灭弧装置控制电器，所以禁止带负荷进行分、合闸操作。因为它在分闸后含有显著断开点，所以在操作断路器停电后，将它拉开能够确保被检修设备与带电部分可靠隔离，产生一个显著可见断开点，借以缩小停电范围，又可确保人身安全。第59页高压隔离开关全型号表示及含义以下：第60页 隔离开关功效隔离电源将需要检修线路或电气设备与电源隔离，以确保检修人员安全。隔离开关断口在任何状态下都不能发生火花放电，所以它断口耐压普通比其对地绝缘耐压高出10%15%。必要时应在隔离开关上附设接地刀闸，供检修时接地用。倒闸操作依据运行需要换接线路，在断口两端有并联支路情况下可进行分、合闸操作，变换母线接线方式等。第61页投、切小电流电路可用隔离开关开断和关合一些小电流电路。比如电压互感器、避雷器回路；励磁电流不超出2 A空载变压器和电容电流不超出5 A空载线路；变压器中性点接地线（当中性点上接有消弧线圈时，只有在系统没有接地故障时才可进行）等。第62页 隔离开关种类与结构隔离开关种类很多，依据开关闸刀运动方式可分为水平旋转式、垂直旋转式、摆动式和插入式等。高压隔离开关是由一动触头（活动刀片）和一静触头（固定触头或刀嘴）所组成，动、静触头均由高压支撑绝缘子固定于底板上，底板用螺丝固定在构架或墙体上。第63页三相隔离开关是三相联动操作，拉杆绝缘子底部与传动杆相连，其上部与动触头相连，由传动机构带动拉杆绝缘子，再由拉杆绝缘子推进动触头开、合动作。图6.18所表示为建筑供配电系统中常见隔离开关结构及外形图。部分高压隔离开关技术数据见附录3，以供学习时参考。第64页2.低压开关电器低压开关电器(1)刀开关刀开关是一个简单手动操作电器，用于非频繁接通和切断容量不大低压供电线路，并兼作电源隔离开关。刀开关型号普通以H字母开头，种类规格繁多，并有各种衍生产品。按工作原理和结构，刀开关可分为低压刀开关、胶盖闸刀开关、刀形转换开关、铁壳开关、熔断式刀开关、组合开关等。第65页低压刀开关最大特点是有一个刀形动触头，基本组成部分是闸刀（动触头）、刀座（静触头）和底板，结构如图6.19所表示。低压刀开关按操作方式可分为单投和双投开关；按极数可分为单极、双极和三极开关；按灭弧结构可分为带灭弧罩和不带灭弧罩等。第66页低压刀开关全型号表示及含义以下：低压刀开关惯用于不频繁地接通、切断交流和直流电路，刀开关装有灭弧罩时能够切断负荷电流。惯用型号有HD和HS系列。低压刀开关技术参数如表6.6（见见P139）所表示。第67页胶盖闸刀开关是使用最广泛一个刀开关，又称开启式负荷开关。闸刀装在瓷质底板上，每相附有保险丝、接线柱，用胶木罩壳盖住闸刀，以预防切断电源时电弧烧伤操作者。胶盖闸刀开关价格廉价、使用方便，在建筑中广泛使用。三相胶盖闸刀开关在小电流配电系统中用来接通和切断电路，也可用于小容量三相异步电动机全压起动操作；单相双极刀开关用在照明电路或其它单相电路上，其中熔丝提供短路保护。胶盖闸刀开关外形如图6.20所表示。惯用有HK1、HK2两种型号，技术资料见表6.7。第68页低压负荷开关全型号表示及含义以下：铁壳开关又称封闭式负荷开关，因其早期产品都带有一个铸铁外壳，所以称铁壳开关，当前铸铁外壳早已被结构轻巧、强度又高薄钢板冲压外壳所取代。第69页铁壳开关主要由触头及灭弧系统，熔断器以及操作机构三部分组成。其操作机构含有两个特点：一是采取贮能合闸方式，即利用一根弹簧贮能作用，在切断操作初始阶段，动、静触头并不离开，只是与动触头相连弹簧被拉伸到一定程度时才借其弹力快速拉开动触头，使得开关闭合与分断速度都与操作速度无关，现有利于开关分断能力，又使电弧连续时间大为缩短。第70页二是设有连锁机构，它能够确保开关合闸时不能打开箱盖，而当箱盖未关闭时也不能使开关合闸，这么既确保了外壳防护作用发挥，又确保了更换熔丝等操作安全。第71页铁壳开关普通用于电气照明、电热器、电力排灌等线路配电设备中，供不频繁手动接通和分断负荷电路之用，包含用做感应电动机不频繁起动和分断。铁壳开关型号主要有HH3、HH4、HH12等系列，其结构如图6.21所表示，规格如表6.8所表示。第72页熔断式刀开关也称刀熔开关，熔断器装于刀开关动触片中间。它结构紧凑，可代替分列刀开关和熔断器，通常装于开关柜及电力配电箱内，主要型号有HR3、HR5、HR6和HR11系列。如图6.22所表示。第73页面板低压刀熔开关全型号表示及含义以下：组合开关是一个多功效开关，可用来接通或分断电路，切换电源或负载，测量三相电压，控制小容量电动机正、反转等，但不能用做频繁操作手动开关，主要型号有HZ10系列等。第74页除上述所介绍各种形式手动开关外，近几年来国内已经有厂家从国外引进技术，生产出较为先进新型隔离开关，如PK系列可拼装式隔离开关和PG系列熔断器式多极开关，它们外壳采取陶瓷等材料制成，耐高温、抗老化、绝缘性能好。该产品体积小、质量轻，可采取导轨进行拼装，电寿命和机械寿命都较长，可代替前述小型刀开关，广泛用于工矿企业、民用建筑等场所低压配电电路和控制电路中。第75页PG型熔断器式隔离器是一个带熔断器隔离开关，也分为单极和多极两种，可用导轨进行拼装。PK与PG系列隔离开关主要技术资料如表6.9所表示。第76页(2)低压断路器 低压断路器又称低压空气开关或自动空气开关，它含有良好灭弧性能，能带负荷通断电路，能够用于电路不频繁操作，同时又能提供短路、过负荷和失压保护，是低压供配电线路中主要开关设备。断路器主要由触头系统、灭弧系统、脱扣器和操作机构等部分组成，它操作机构比较复杂，主触头通断能够手动，也能够电动。断路器原理结构和接线如图6.23所表示。第77页当手动合闸后，跳钩2和锁扣3扣住，开关触头闭合，当电路出现短路故障时，过电流脱扣器10中线圈电流会增加许多倍，其上部衔铁逆时针方向转动推进锁扣向上，使其跳钩2脱钩，在弹簧弹力作用下，开关自动打开，断开线路；当线途经负荷时，热元件8发烧量会增加，使双金属片向上弯曲程度加大，托起锁扣3，最终使开关跳闸；当线路电压不足时，失压脱扣器5中线圈电流会下降，铁心电磁力下降，不能克服衔铁上弹簧弹力，使衔铁上跳，第78页锁扣3上跳，与跳钩2脱离，致使开关打开。按钮7起分励脱扣作用，当按下按钮时，开关动作过程与线路失压时是相同；按下按钮6时，使分励脱扣器线圈通电，最终使开关打开。低压空气断路器有许多新种类，结构和动作原理也不完全相同，前面所述只是其中一个。低压断路器按灭弧介质可分为空气断路器和真空断路器等；按用途可分为配电用断路器、电动机用断路器、照明用断路器和漏电保护断路器等。第79页 配电用低压断路器按保护性能可分为非选择型和选择型两类。非选择型断路器普通为瞬时动作，只作短路保护用；也有为长延时动作，只作过负荷保护用。选择型断路器有两段保护、三段保护和智能化保护等。两段保护为瞬时或短延时与长延时特征两段。三段保护为瞬时、短延时与长延时特征三段，其中瞬时和短延时特征适合用于短路保护，而长延时特征适合用于过负荷保护。图6.24所表示为低压断路器三种保护特征曲线。第80页而智能化保护脱扣器为微机控制，保护功效更多，选择性更加好，这种断路器通称智能型断路器。普通低压空气断路器在使用时要垂直安装，不能倾斜，以防止其内部机械部件运动迟缓。接线时要上端接电源线，下端接负载线。有些空气开关自动跳闸后需将手柄向下扳，然后再向上推才能合闸，若直接向上推则不能合闸。第81页国产低压空气断路器全型号表示和含义以下：万能式空气断路器又称框架式自动空气开关，它能够带各种脱扣器和辅助触头，操作方式多样，装设地点灵活,故名“万能式”或“框架式”。当前惯用型号有AE（日本三菱）、DW12、DW15、ME（德国AEG）等系列。图6.25是一个DW型万能式低压断路器外形结构图。第82页DW型断路器合闸操作方式较多，除手柄操作外，还有杠杆操作、电磁操作和电动机操作等。塑料外壳式断路器又称装置式自动空气开关，它全部元件都封装在一个塑料外壳内，在壳盖中央露出操作手柄，用于手动操作，在民用低压配电中用量很大。常见型号有DZ13、DZ15、DZ20、C45、C65等系列，其种类繁多。第83页图6.26是一个DZ型塑料外壳式低压断路器断面图，图6.27是该断路器操作机构传动原理示意图。低压断路器操作机构普通采取四连杆机构，可自由脱扣。按操作方式分为手动和电动两种，手动操作是利用操作手柄或杠杆操作，电动操作是利用专门电磁线圈或控制电动机操作。第84页低压断路器操作手柄有三个位置：合闸位置如图6.27（a）所表示，手柄扳向上边，跳钩被锁扣扣住，触头维持在闭合状态。自由脱扣位置如图6.27（b）所表示，跳钩被释放(脱扣)，手柄移至中间位置，触头断开。分闸和再扣位置如图6.27（c）所表示，手柄扳向下边，跳钩又被锁扣扣住，从而完成“再扣”操作，为下次合闸做好准备。第85页DZ型断路器可依据工作要求装设以下脱扣器：复式脱扣器，可同时实现过负荷保护和短路保护；电磁脱扣器，只做短路保护；热脱扣器，为双金属片，只做过负荷保护。漏电断路器是在断路器上加装漏电保护器件，当低压线路或电气设备上发生人身触电、漏电和单相接地故障时，漏电断路器便快速自动切断电源，保护人身和电气设备安全，防止事故扩大。第86页漏电保护型空气断路器在原有代号上再加上字母L，表示是漏电保护型，如DZ47L63系列漏电断路器。附录10列出了部分低压断路器主要技术数据，供学习时参考。第87页图6.11ZN3-10型高压真空断路器外形第88页图6.12真空断路器真空灭弧室结构第89页图6.13 LN2-10型高压六氟化硫断路器第90页图6.14 SF6断路器灭弧室结构示意图第91页图6.15SN10-10型高压少油断路器第92页 图6.16SN10-10型高压少油断路器油箱内部结构第93页图6.17压气式SF6负荷开关示意图第94页图6.18 GN8-10600型高压隔离开4关 第95页图6.19HD13型低压刀开关第96页图6.20开启式负荷开关第97页图6.21铁壳开关外形图第98页图6.22HR型刀熔开关结构示意图第99页图6.23断路器原理结构和接线图第100页图6.24保护特征曲线（a)瞬时动作特征；（b)两段保护特征；（c)三段保护特征 第101页图6.25DW型万能式低压断路器外形结构图第102页图6.26DZ型塑料外壳式低压断路器第103页图6.27DZ型断路器操作机构传动原理示意图(a)合闸位置；(b)自由脱扣位置；(c)分闸和再扣位置第104页图6.27DZ型断路器操作机构传动原理示意图(a)合闸位置；(b)自由脱扣位置；(c)分闸和再扣位置第105页互感器是一个特殊变压器，可分为电流互感器（外文符号为TA）和电压互感器（外文符号为TV）两类。互感器功效有两个：（1）安全绝缘采取互感器作一次电路与二次电路之间中间元件，既可防止一次电路高电压直接引入仪表、继电器等二次设备，又可防止二次电路故障影响一次电路，提升了两方面工作安全性和可靠性，尤其是保障了人身安全。6.1.2 电流互感器与电压互感器电流互感器与电压互感器第106页（2）扩大测量范围采取互感器，就相当于扩大了仪表、继电器使用范围。比如用一只5 A电流表，经过不一样变流比电流互感器就可测量任意大电流。一样，用一只100 V电压表，经过不一样变压比电压互感器就可测量任意高电压。因为采取互感器可使二次电路仪表、继电器等电流、电压规格统一，有利于大规模生产。另外，采取互感器还能够取得各种形式接线方案。第107页1.基本结构和原理基本结构和原理电流互感器基本结构原理如图 6.28所表示。它结构特点是：一次绕组匝数极少，导体相当粗，串联接入一次电路中；而其二次绕组匝数多，导线细，与仪表、继电器等电流线圈串联，形成一个闭合回路。因为二次仪表、继电器等电流线圈阻抗很小，所以电流互感器工作时二次回路靠近于短路状态。二次绕组额定电流普通为5 A。6.1.2.1 电流互感器电流互感器第108页电流互感器一次电流I1与其二次电流I2之间有以下关系：I1N2/N1I2=KiI2 第109页2.惯用接线方案惯用接线方案电流互感器在三相电路中惯用接线方案有：（1）一相式接线图 6.29（a）电流线圈经过电流反应一次电路对应相电流，通惯用在负荷平衡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。（2）两相V形接线图6.29（b）也称为两相不完全Y形接线，这种接线三个电流线圈分别反应三相电流，其中最右边电流线圈是接在互感器二次侧公共线上，反应是两个互感器二次电流相量和，恰好是未接互感器那一相二次电流。第110页（3）两相电流差接线图6.29(c）也称为两相交叉接线。其二次侧公共线流过电流为相电流3倍。这种接线也广泛用于继电保护装置中，称为两相一继电器接线。（4）三相 Y 形接线图 6.29(d）这种接线三个电流线圈恰好反应各相电流，所以广泛用于中性点直接接地三相三线制尤其是三相四线制电路中，用于测量或继电保护。第111页3.电流互感器类型电流互感器类型电流互感器类型很多，按一次绕组匝数分，有单匝式（包含母线式、心柱式、套管式）和多匝式（包含线圈式、线环式、串级式）；按一次电压高低分，有高压和低压两大类；按用途分，有测量用和保护用两大类；按准确度等级分，测量用电流互感器有 0.1、0.2、0.5、1、3、5六个等级，保护用电流互感器有5P和10P两级。第112页电流互感器全型号表示及含义：第113页高压电流互感器普通制成两个铁芯和两个二次绕组，其中准确度等级高二次绕组接测量仪表，准确度等级低二次绕组接继电器。图6.30为户内低压 500V LMZJ1-0.5 型（500-800/5）母线式电流互感器外形图。它本身没有一次绕组，母线从中孔穿过，母线就是其一次绕组（1 匝）。第114页图6.31为户内高压10kV LQJ-10 型线圈式电流互感器外形图，其主要技术指标见表6.10。它一次绕组绕在两个铁芯上，每个铁芯都有一个二次绕组，分别为 0.5 级和 3 级，0.5 级接测量仪表，3 级接继电保护。低压线圈式电流互感器LQG-0.5 型（G为改进型）则只有一个铁芯和一个二次绕组，其一、二次绕组均绕在同一铁芯上。第115页4.电流互感器使用注意事项电流互感器使用注意事项（1）电流互感器工作时其二次侧不得开路依据电磁平衡方程I1N1-I2N2=I0N1知（电流方向参看图6.28），当I2=0时，I1N1-I2N2=I0N1，即 I0=I1，因为I1是一次电路负荷电流，只决定于一次侧负荷，不因互感器二次侧负荷改变而改变，有可能会使铁芯过热，烧毁互感器，因为二次绕组匝数远比一次绕组匝数多，还会在二次侧感应出危险高电压。第116页（2）电流互感器二次侧有一端必须接地为了预防其一、二次绕组间绝缘击穿时一次侧高电压窜入二次侧而危及人身和设备安全，电流互感器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极性在安装和使用电流互感器时，一定要注意端子极性，不然其二次侧所接仪表、继电器中流过电流就不是预想电流，从而影响正确测量，甚至引发事故。第117页图6.28电流互感器基本结构原理图第118页图6.28电流互感器基本结构原理图第119页图6.29电流互感器接线方案（a）一相式；（b）两相V形；（c）两相电流差；（d）三相Y形第120页图6.29电流互感器接线方案（a）一相式；（b）两相V形；（c）两相电流差；（d）三相Y形第121页图6.30 LMZJ1-0.5 型电流互感器第122页图6.31LQJ-10 型电流互感器第123页1.基本结构原理基本结构原理电压互感器基本结构原理如图6.32所表示。它结构特点是：一次绕组匝数很多，而二次绕组匝数较少，相当于降压变压器。它接入电路方式是：其一次绕组并联在一次电路中；而其二次绕组则并联仪表、继电器电压线圈。因为二次仪表、继电器等电压线圈阻抗很大，所以电压互感器工作时二次回路靠近于空载状态。二次绕组额定电压普通为 100 V。6.1.2.2 电压互感器电压互感器第124页电压互感器一次电压U1与其二次电压U2之间有以下关系：U1N1/N2U2KUU2第125页2.惯用接线方案惯用接线方案电压互感器在三相电路中惯用接线方案有：(1)一个单相电压互感器接线如图6.33（a）所表示，供仪表、继电器接于一个线电压。(2)两个单相电压互感器接成V/V形如图6.33（b）所表示，适合用于变配电所610 kV高压配电装置中，供仪表、继电器测量和监视三相三线制系统中各个线电压。第126页(3)三个单相电压互感器接成Y0/Y0形如图6.33（c）所表示，供仪表、继电器测量和监视三相三线制系统中线电压和相电压。因为小电流接地系统在一次侧发生单相接地时另两相电压要升高到线电压，所以绝缘监察电压表应按线电压选择，不然在发生单相接地时电压表可能被烧毁。第127页(4)三相单相三绕组电压互感器或一个三相五芯柱三绕组电压互感器Y0/Y0/形如图6.33(d)所表示，其接成Y0二次绕组与图6.33（c）相同，辅助二次绕组接成开口三角形。系统正常运行时，因为三个相电压对称，所以开口三角形两端电压靠近于零。当某一相
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