供电工程电器电线电缆及其选择.pptx
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1、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,自动或手动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
2、,以实现地接通和断开电路,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、调节和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。传递信息用的电气器具。续上页续上页二、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
3、、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
4、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
5、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、扩散、扩散功能功能: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 操操动动机机构构 (按按合合闸闸所所需需能能量分量分)类型类型(按灭弧介质分按灭
6、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
7、,合闸所需所需能量小能量小n高压断路器全型号的表示和含义高压断路器全型号的表示和含义 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具有反时限特点具
8、有反时限特点熔体熔断过程熔体熔断过程:(1 1)从从熔熔体体中中出出现现短短路路(或或过过载载)电电流流起到熔体熔断;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
9、及传动机构等。: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。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。
10、续上页续上页QFS 符号符号(四四)高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。转转移移电电流流当当小小于于该该值值时时,首首相相电电流流由由熔熔断断器器开开断断,而而后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:封封闭闭式式组组
11、合合电电器器(以以下下简简称称GIS)是是将将断断路路器器、隔隔离离开开关关、接接地地开开关关、电电流流和和电电压压互互感感器器、避避雷雷器器和和连连接接母母线线等等封封闭闭在在金金属属壳壳体体内内,充充以以具具有有优优异异灭灭弧弧和和绝绝缘缘性性能能的的SF6气气体体,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:开开关关柜柜是是金金
12、属属封封闭闭开开关关设设备备的的俗俗称称,是是按按一一定定的的电电路路方方案案将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
13、间用金属板隔离且接地,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 必必须须满满足足供供电电系系统统正正常常工工作作条条件件下下和和短短路路故故障障条条件件下下工工作作要要求求,同同时时电电气气设设备备
14、应应工工作作安安全全可可靠靠,运运行行维维护护方方便便,投投资资经经济合理。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。环环境境条条件件是是指指电电气气设设备备的的使使用用场场所所、环环境境温温度度,海海拔拔高高度度以以及及有有无无防防尘尘、防防腐腐、防防火火、防防爆爆等等要要求求,据据此此选选择择电电气气设设备备结结构构类型。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,即电气设备的额定电压电气设备的额定电压线路的额定电压线路的额定电压电气设备的额定电流电气设
15、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对一一些些开开断断电电流流的的电电器器,如如熔熔断断器器、断断路路器器和和负负荷荷开开关关等等,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)对对断断路路器器,其其最最大大开开断断电电流流应应不不小小于于它它可可能能开开断断的的线线路路最大短路电流。即最大短路电流。即 2 2)对对负负荷荷开开关关,其其最最大大开开断断电电流流应应不不小小于于它它可可能能开开断断的的线线路最大负荷电流。即路最大负荷电流。即 3 3)对对熔熔断断器器,其其最最大大开开断断电电流流应应不不小小
16、于于它它可可能能开开断断的的线线路路最大短路电流。即最大短路电流。即(对非限流型熔断器)(对非限流型熔断器)(对限流型熔断器)(对限流型熔断器)按按短短路路故故障障条条件件校校验验,就就是是要要按按最最大大可可能能的的短短路路故故障障时时的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 主主要要是是按按环环境境条条件件选选择择结结构构类类型型,按按正正常常工工作作条条件件选选择择额额定定电电压压、额额定定电电流流并并校校验验开开断断能能力力,按按短短路路故故障障条条件件校校验验动动稳稳定性和热稳定性,并同时选择其操动机构和操作电源
17、。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试试选选择择某某10kV高高压压配配电电所所进进线线侧侧的的高高压压户户内内真真空空断断路路器器的的型型号号规规格格。已已知知该该进进线线的的计计算算电电流流为为295A,配配电电所所母母线线的的三三相相短短路路电电流流周周期期分分量量有有效效值值为为3.2kA,继继电电保保护护的的动动作作时时间间为为1.1s。解:初步选解:初步选VS1-12/630-16型进行校验,如表所示,所选正确。型进行校验,如表所示,所选正确。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
18、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(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 主主要要是是按按环环境境条条件件选选择择结结构构类类型型,按按正正常常工工作作条条件件选选择择额额定定电压、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
19、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)保保护护电电力力变变压压器器的的熔熔断断器器的的熔熔体体电电流流(考考虑虑到到变变压压器器的的正正常常过过负负荷荷电电流流、励励磁磁涌涌流流及及低低压压侧侧电电动动机机自自起起动动引引起起的的尖尖峰峰电流等因素电流等因素)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
20、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。原理结构
21、和接线原理结构和接线:当电:当电路上出现短路故障时,其路上出现短路故障时,其过电流脱扣器过电流脱扣器1010动作,动作,使断路器跳闸。如果出现使断路器跳闸。如果出现过负荷时,串联在一次线过负荷时,串联在一次线路上的加热电阻路上的加热电阻8 8加热,加热,使断路器中的双金属片使断路器中的双金属片9 9上弯,也使断路器跳闸。上弯,也使断路器跳闸。当线路电压严重下降或失当线路电压严重下降或失压时,失压脱扣器压时,失压脱扣器5 5动作,动作,同样使断路器跳闸。如果同样使断路器跳闸。如果按下脱扣按钮按下脱扣按钮6 6或或7 7,使,使分励脱扣器分励脱扣器4 4通电或使失通电或使失压脱扣器压脱扣器5 5失
22、电,则可使失电,则可使断路器远距离跳闸。断路器远距离跳闸。续上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。toIIr3Ir1a)非选择型非选择型ItoIr2Ir1b)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ItoIr2Ir1c)选择型三段式选择型三段式Ir3ItoIr2Ir1d)选择型四段式选择型四段式Ir3Ir4作过负荷保护作短路保
23、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)结结构构特特征征:一一般般有有一一个个有有绝绝缘缘衬衬垫垫的的钢钢制制框框架架,所所有有部部件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 用用途途:主主要要安安装装在在低低压压配配电电柜柜中中作作为为进进线线开开关关、母母联联开开关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)结结构构特特征征:有有一一个个采采用用聚聚酯酯绝绝缘缘材材料料模模压压而而成成的的外外壳壳,所所有有部部件件都都装装
24、在在这这个个封封闭闭外外壳壳中中,仅仅在在壳壳盖盖中中央央露露出出操操作作手手柄。柄。用用途途:通通常常装装设设在在低低压压配配电电柜柜(箱箱)之之中中,作作为为配配电电线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
25、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
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