二章工厂供电3.docx

1、第二章工厂供电系统的主要电气设备第一节电气设备中的电弧问题开关电器是工厂供电系统中重要电气设备之一。开关电器在操作时，其触头之间要产生电弧。电弧不仅延长了开关电器切断电路的时间，而且强烈的弧光可能损伤人的视力，同时电弧的高温还可能烧损开关的触头，造成电路的弧光短路，甚至引起火灾和爆炸事故。因此，电气设备中电弧的产生对工厂供电系统的安全运行有着极大的影响。在工厂供电系统中，各种开关电器由于其灭弧装置不同，使其外型和结构有较大的差异，所以有必要了解开关电器中电弧的产生及灭弧方法，并进一步了解对开关电器中电气触头的基本要求。一、电弧的产生及灭弧方法1 电弧的产生电弧，从本质上说是一种极强烈的电游离现

2、象，其特点是弧光很强、温度很高，而且具有导电性。当开关电器切断电路时，在其触头之间出现电压并形成电场。触头间电压越高，距离越小，则电场强度越大。由于强电场作用，触头附近的气体被游离，产生大量的电子和离子。在强电场中，电子和离子作加速运动，使触头间介质的气体分子产生碰撞游离，从而形成电弧。又由于电弧的温度很高，使弧隙间气体进一步发生热游离，维持电弧的继续燃烧。要使电弧熄灭，必须使触头间电弧区域中离子消失的速率 去游离率）大于离子产生的速率 游离率）。2 电气设备中常用的灭弧方法为了使开关电器能迅速熄灭电弧，常采用下列几种灭弧方法。1）冷却灭弧法用降低电弧温度的方法，使电弧迅速熄灭，叫冷却灭弧法。

3、降低电弧温度，使离子运动速度减慢，不但使热游离作用减弱，而且使离子重新复合为中性质点的作用也增强，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，温度越低，复合作用就越强烈，因而电弧就越易熄灭。2）速拉灭弧法加速切断电路的动作，触头间的电场强度迅速减弱。，使电弧迅速熄灭的方法，叫速拉灭弧法。这种方法在开关触头断开时，加速触头分离。将电弧迅速拉长，从而降低开关触头之间的电场强度、电弧电压不足以维持电弧的燃烧，而使电弧熄灭。3）短弧灭弧法将长电弧切成短电弧，加速电弧熄灭的方法，叫短弧灭弧法。采用由金属栅片组成的灭弧栅，罩住开关触头运动的全行程。当

4、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，长电弧被灭弧栅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。14/304）狭缝灭弧法将电弧与固体介质所形成的狭缝接触，使电弧冷却而灭孤的方法，叫狭缝灭弧法。由于电弧在固体狭缝中，其冷却条件加强，从而使电弧的去游离得以改善，同时电弧在狭缝中燃烧时产生气体其内部压力增大，去游离作用更加强烈，有利于电弧的熄灭。5）气吹灭弧法利用较冷的绝缘介质的气流来吹动电弧，使电弧迅速熄灭的方法，叫气吹灭弧法。气流吹动电弧时，既使电弧冷却，同时又使电弧迅速拉长扩散，降低电弧中的电场强度，使离子的复合和扩散增强

5、，从而加速电弧的熄灭。6）真空灭弧法将开关触头置于真空容器中，当电流过零时即能熄灭电弧，这种方法叫真空灭弧法。由于真空具有较高的绝缘强度，即不存在气体游离问题，因此处于真空中的电弧，在电流过零时就能立即熄灭而不致复燃。上述灭孤方法，在各种电气设备中可以采用不同的具体措施来实现。在这些灭弧方法中，冷却灭弧是基本的方法，再配合其他的灭弧方法，就形成了各种电气设备的灭弧装置。例如在高压隔离开关和低压快分开关中，就采用了冷却灭弧和加速拉弧的灭弧方法；在充填石英砂的管形熔断器中，利用狭缝灭弧加冷却灭弧；在低压自动空气断路器，交流接触器和带灭弧装置的刀开关中，应用短弧灭弧加冷却灭弧；在压缩空气断路器、高压

6、油断路器及高压负荷开关中，广泛应用气吹灭弧法。近年来，还采用六氟化硫作为灭弧介质，使灭弧能力提高几十倍到几百倍；而真空灭弧应用于真空断路器中，取得了良好的效果。二、对电气设备触头的基本要求电气触头是电气设备极其重要的组成部分。电气设备工作的可靠程度，与电气触头的结构和状况有着密切的关系。为此，对电气触头提出如下基本要求。l ）满足正常负荷的发热要求正常负荷电流包括过负荷电流）长期通过触头时，触头的发热温度不应超过允许值。因此，触头在工作时必须接触紧密、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。2）具有足够的机械强度要求触头能经受规定的通断次数而不致发生机械故障或损坏。3）具有足够

7、的动稳定度和热稳定度即在可能最大的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。4）具有足够的断流能力即在通断所规定的最大电流负荷电流或短路电流）值时，触头不应被电弧过度烧损，更不应发生熔焊现象。第二节高低压熔断器熔断器是一种在通过的电流超过规定值时使其熔体熔化而切断电路的保护电器。熔断器的功能主要是对电路及其电气设备进行短路保护。但也有的具有过负荷保护的功能。一、高压熔断器在 6 35kV 系统中，户内广泛采用RNI、 RN2型管式熔断器，户外则广泛采用RW4型跌落15/30式熔断器。1 高压户内式熔断器l ）高压熔

8、断器的型号：型号的含义：例如， RN1 10 100 表示 10kV户内式，设计序号为l ，额定电流为100A 的高压熔断器。2） RN1、 RN2 型管式熔断器。RN1 和 RN2 的结构基本相同，均为瓷质熔管内充有石英砂填料的密闭管式熔断器。RN1用作高压电力线路及其设备的短路保护，也能进行过负荷保护。RN1型最大断流容量为200MV.A，额定电压有3、 6 、 10、 35kV 四种规格，额定电流2 200A 不等。而RN2型只用作电压互感器的短路保护，其额定电压规格与RN1 型相同，额定电流只有0.5A一种规格，但最大断流容量却可达1000MV.A。图 2 l 和图 22 分别为 RN

9、型管式熔断器的外形图和熔管剖面示意图。图 2 1 RN1、 RN2型高压管式熔断器l一瓷熔管；2 一金属管帽； 3 一弹性触座； 4 一熔断指示器；5 一接线端子； 6瓷绝缘子 支柱瓷瓶）； 7 一底座由图 2 2 可知，熔管铜质熔丝上焊有锡珠作为降低熔点的溶剂，利用熔点较低的铜锡合金来改善熔断器对过负荷和较小短路电流的保护性能，提高保护灵敏度。同时熔管内采用多根熔丝并联，以便熔断时产生多根并联电弧，而且熔管内填充有石英砂，使电弧迅速冷却，因此这种熔断器的灭弧能力很强，且对短路电流有很强的限制作用，属于限流式熔断器。2 高压户外式熔断器RW4型户外跌落式熔断器，一般作为610kV 电力线路和变

10、压器的短路保护。同时还可以用来隔离电源，以保证安全检修。图 2-3 是 RW4 10 型高压跌落式熔断器的基本结构。这种熔断器的结构特点是熔断器熔管内衬以消弧管，熔丝在过负荷或短路电流的作用下熔断时，在管内产生电弧。此刻管内壁纤维质物质受高温产生大量气体，高速向管外喷出，电弧被强烈地去游离，当电流过零时电弧熄灭。熔丝一旦熔断，熔管靠自身重量绕下端的轴自行跌落，造成明显可见的断开间隙。根据系统运行的需要，这种熔断器的熔管可以利用高压绝缘钩棒进行操作分闸和合闸。但由于它没有专门的灭孤装置，因16/30此不能带负荷操作。RW4 10 型跌落式熔断器，额定电压为1OkV ，其熔丝额定电流规定为3 20

11、0A 共十三个等级。由于其灭弧能力不强，灭弧速度较慢。所以属非限流式熔断器。二、低压熔断器低压熔断器的类型很多。工厂供电系统中推荐应用的有。瓷插式RC 型）：螺旋式RL 型）：无填料密封管式 RM 型）：有填料管式 RT 型）：快速熔断式 RS 型）和自复式 RZ 型）等。这里先说明低压熔断器型号意义，再介绍工厂车间变电所应用最广泛的RTO型和 RM10型熔断器，以及近年新发展起来的RZ1 型自复式熔断器。低压熔断器型号含义：类型含义： C 瓷插式， T 有填料管式， L 螺旋式， S 快速熔断式， M密封管式， Z 自复式。例如， RTO 100 表示额定电流为 l00A ，有填料管式熔断器

12、。1 RTO型熔断器RTO型熔断器由瓷熔管、栅状铜熔体和触头底座等部分组成，如图2-4所示。17/30图 2 4 RTO 型低压熔断器a）熔体； b）熔管； c）熔断器； 熔管； b）熔片l 一铜管帽； 2 一管夹； 3 一纤维熔管； 4 一触刀； 5- 变截面锌熔片18/30RM10 型熔断器由纤维管、变截面的锌熔片和触头底座等组成，其熔管和熔片的结构如图 2-5 所示。将熔片冲制成若干宽窄不一的变截面，目的在于改善熔断器保护性能。在短路电流通过时，熔片的窄部由于电阻值较大而首先熔断，使熔管内形成几段串联短弧，而且由于各段熔片跌落，迅速拉长电弧，使短路电弧较易熄灭。在过负荷电流通过时，由于加

13、热时间较长，窄部散热较快，因此往往不在窄部熔断，而在宽窄之间的斜部熔断。根据熔片熔断的部位，可以大致判断出使熔断器熔断的故障电流性质。当熔片熔断时，纤维管的内壁将因电弧燃烧而分解出气体，压迫电弧，加强离子的复合，从而改善了灭弧性能。但是其灭弧断流能力仍较差因此这种熔断器属于非限流式熔断器。 RM10 型熔断器由于结构简单，价廉及更换熔体方便，所以现仍较普遍地应用在低压配电装置中。 2 列出了 RM 10 型熔断器的主要技术数据和保护特性曲线，供参考。3 RZ1 型自复式熔断器以上熔断器有一个共同的缺点，就是熔体熔断后。必须更换熔体才能恢复供电，因而使停电时间延长，给供电系统和用户造成一定的停电

14、损失。近几年发展起来的 RZ1 型自复式熔断器弥补了这一缺点，它既能切断短路电流，又能自动恢复供电。图 26 RZ1 型自复式熔断器1 一接线端子； 2 一云母玻璃； 3- 氧化铍瓷管； 4 一不锈钢外壳； 5 一钠熔体； 6 一氩气； 7 一接线端子RZ1 型自复式熔断器如图2 6 所示。它采用固体金属钠作熔体。在常温下，钠的电阻率很小，可以顺畅地通过正常负荷电流，但在短路时，固态钠迅速气化，电阻率变得很大，从而可限制短路电流。在限流动作结束后，钠蒸气冷却，又恢复为固态钠。自复式熔断器通常与低压断路器配合使用。利用自复式熔断器来切断短路电流，利用低压断路器来保护过负荷及操作电路的通断之用既能

15、有效地切断短路电流，又能减轻低压断路器的工作负担。提高供电可靠性。第三节高低压开关设备一、高压开关设备高压开关设备包括高压隔离开关、高压负荷开关、高压断路器等，根据工厂供电需要，这里仅介绍 10kV 及以下设备。1 高压隔离开关l ）用途隔离开关主要用于隔离高压电源，将线路中高压电气设备与带电部分可靠地断开，使其有一个明显可见的断开点，确保其他高压电气设备及工作人员安全检修。另19/30外，在供配电系统中，可以利用隔离开关进行倒闸操作。2）型号型号的含义：例如， GN8-10 600 表示 10kV 户内型、设计序号为 8、额定电流为 600A 的隔离开关。3）结构及工作原理，图 2 7 为

16、GN8型高压隔离开关外形图。它主要由固定在绝缘子上的静触头座和可分合的闸刀等两部分组成。隔离开关没有专门的灭弧装置，所以不允许用来切断负荷电流，即不允许带负荷操作。否则，断开时的电弧将烧毁设备，造成短路事故或人身伤亡。在某些情况下，隔离开关允许通断小功率电路，但必须满足隔离开关触头上不发生电弧的条件。2 高压负荷开关1）用途高压负荷开关，具有简单的灭弧装置，因此可通断一定的负荷电流和过负荷电流，但不能断开短路电流。2）型号型号的含义图 27 GN810600 型高压隔离开关1 一上接线端子； 2静触头； 3 一闸刀； 4 一套管绝缘子； 5 一下接线端子； 6- 框架； 7 一转轴； 8 一拐

17、臂； 9一升降绝缘子； 10支柱绝缘子20/30图 28 FN3 10RT型高压负荷开关1 一主轴； 2 一上绝缘子兼气缸；3 一连杆； 4 一下绝缘子； 5- 框架；6RN1型高压熔断器；7 一下触座； 8 一闸刀； 9 一弧动触头； 10绝缘喷嘴 内有弧静触头）；11主静触头； 12- 上触座； 13 一断路弹簧； 14 一绝缘拉杆； 15 一热脱扣器例如， FN3 10RT 表示 10kV户内式、设计序号为3、带有熔断器和热脱扣器的高压负荷开关。3）结构及工作原理图2 8 为 FN3 10RT 型高压负荷开关的外形图。在铁制的框架上装有九个绝缘子，上部的三个绝缘子是用环氧树脂浇注而成的空

18、腔圆柱体，它既作为支承与绝缘用，又作为喷射压缩空气的气缸。在负荷开关断路时，活塞压缩气缸在动静触头间喷出气体进行吹弧，同时由于断路弹簧的作用及电路回路本身的电磁力作用，使电弧迅速拉长并冷却，达到熄灭电弧的目的。高压负荷开关可以配合高压熔断器及热脱扣器使用。在短路时借助熔断器切断短路故障；在过负荷时，热脱扣器动作，使负荷开关自动跳闸。由于负荷开关断开时，与隔离开关一样具有明显的断开点，因此它也有隔离电源保证安全检修的功能。3 高压断路器l ）用途高压断路器是工厂供电系统中最重要的电气设备之一。高压断路器具有相当完善的灭弧装置，其用途是使高压电路在正常负荷下接通和断开，在发生短路故障时，通过继电保

19、护装置的作用将故障线路自动断开，使非故障部分正常运行。2）分类高压断路器按其结构和灭弧方法分为油断路器、六氟化硫断路器、真空断路器、压缩空气断路器、磁吹断路器等多种类型。油断路器分为多油断路器和少油断路器两种。多油断路器的特点是油箱内充油较多，油介质起灭弧和绝缘两种作用。少油断路器的特点是充油较少，油介质主要起灭弧作用，因此体积较小，。重量较轻。两种油断路器都是利用触头产生的电弧使油分解，通21/30过产生气体的吹动和冷却作用将电弧熄灭。六氟化硫断路器六氟化硫SF6）是一种化学性能稳定的惰性气体。由于SF6 具有优良的灭弧性能和电绝缘性能，因此 SF6断路器的断流能力强，灭弧速度快，适于频繁操

20、作。真空断路器具有真空灭弧室，利用真空的高绝缘强度来熄灭电弧。真空断路器的断流能力较强，灭弧速度很快，因此也适于频繁操作。压缩空气断路器利用压缩空气作为灭弧介质。压缩空气有三方面作用：一是吹弧，使电弧冷却而熄灭；二是作为触头断开后的绝缘介质；三是为分合闸操作提供气动动力。这种断路器技术性能优越，但设备复杂。磁吹断路器在断路时，利用自身流过的电流产生的电磁力，将电弧拉长并进入灭弧室内灭弧。这种断路器性能较差，目前已较少采用。3）型号断路器的型号含义：类型含义：C 磁吹断路器； D 多油断路器； L 六氟化硫断路器； S 少油断路器； Z 真空断路器。例如 SN10-10 1000-500 表示

21、10kV 户内少油式，设计序号为 10 的型断路器。其额定电流为 1000A，额定断流容量为 500MV.A。4）高压断路器的技术参数。额定电压kV）指高压断路器承受持续电压的能力, 应和电力网的额定电压相符，三相系统中是线电压，单相系统中是相电压。额定电流 A）指高压断路器允许长期通过的最大电流，此时导体部分的温升不超过规定的允许值。额定开断电流 kA）指高压断路器在额定电压下能正常开断的最大电流。额定断流容量 KV.A）高压断路器开断能力的又一个参数。该值与额定电压、开断电流有关。额定断流容量也称遮断容量。三相断路器的断流容量 MV.A） =3* 额定线电压 单相断路器的断流容量 MV.A

22、） =额定相电压 kV） X 额定开断电流。 kA）高压断路器的技术参数还有固定分闸时间s ），合闸时间s ），极限通过电流峰值(KA），热稳定电流 常用高压断路器 SN10-10型高压断路器SN10-10型高压断路器是我国统一设计并推广应用的一种户内式少油断路器。图29 是 SN10-10 型高压户内少油断路器的外形图，图210 是其油箱内部结构图。这种断路器由框架、传动部分和油箱等三个主要部分组成，其中由环22/30氧树脂玻璃钢制成的油箱是核心部分。油箱内上部有插座式静触头，上出线端子与之相连。动触头 导电杆）全段在油箱中，滚动触头将导电杆与下出线端相连。断路器的灭弧室采用玻璃纤维压成的耐

23、弧塑料片叠成，具有良好的灭弧性能、断路器的上出线端、上盖帽及下出线端系铝合金制成，基座由高强度铸铁制成。整个断路器固定在瓷支柱绝缘子上，使之与外部绝缘。图 2 9SN10-10型高压少油断路器l 一铝帽； 2 一上接线端子； 3 一油标； 4 一绝缘筒； 5 一下接线端子；6 一基座； 7 一主轴； 8 一框架； 9一断路弹簧图 2-10 SN10-10型高压少油断路器的油箱内部结构1 一铝帽； 2 一油气分离器；3 一上接线端子；4 一油标； 5 一静触头 插座式）； 6 一灭弧室；7 一动触头 导电杆）； 8 一中间滚动触头； 9 一下接线端子； 10转轴； 11拐臂； 12基座；13下支

24、柱绝缘子；14上支柱绝缘子；15 一断路弹簧； 16- 绝缘筒： 17 一逆止阀： 18 一绝缘油断路器合闸时，动触头 导电杆）插入静触头，其导电回路是。上出线端子静触头动触头 导电杆）中间滚动触头下出线端子。断路器分闸时，分闸断路弹簧放松，动触头 导电杆）迅速向下运动，动静触头之间产生电弧，油在电弧高温下气化、灭孤室内压力升高，静触头座内的小钢球封住中心孔，油气混合体强烈地吹弧，使电弧迅速熄灭。因此这种断路器具有较大的断流能力。23/30附表 3 列出了 SN 10 10 型断路器的主要技术数据，供参考。六氟化硫断路器六氯化硫SF6）断路器是利用SF6 气体作为灭弧介质和绝缘介质的断路器。这

25、是近年来发展很快的一种新型断路器。sF6 的绝缘强度是空气的2.5 一 3 倍，其灭弧能力比空气高几十倍到几百倍，所以利用简单的灭弧机构就可以达到很高的技术参数。图2 l1 为 LN210 型 SF6 断路器的外形图。图2-12为其灭弧室的工作示意图。SF6 断路器的静触头和灭弧室中的压气活塞是相对固定不动的，跳闸时装有动触头和绝缘喷嘴的气缸由断路器操作机构通过连杆带动，离开静触头，造成气缸与活塞的相对运动，压缩 SF6气体，使之通过喷嘴吹弧，从而使电弧迅速熄灭，。图 211 LN2- 10型 SF6断路器1 一上接线端子；2 一绝缘筒 内为气缸及触头系统）；3 一下接线端子；4 一操动机构箱

26、；5- 小车； 6断路弹簧图 2-12 SF6断路器的灭孤室工作示意图1- 静触头； 2 一绝缘喷嘴； 3 一动触头； 4 一气缸 连同动触头由操动机构传动）；5 一压气活塞 固定）； 6 一电弧六氟化硫断路器与油断路器比较，具有下列优点：断流能力强，灭弧速度快，电绝24/30缘性能好，适于频繁操作，且无燃烧爆炸危险。目前，主要应用在需频繁操作及有易燃易爆危险的场所。真空断路器真空断路器是一种利用真空灭弧的断路器。它的触头装在真空灭弧室内，由于真空中不存在气体游离的问题，所以这种断路器的触头断开时不会发生电弧，或者说，触头一断开，电弧就已熄灭。但是在感性电路中，灭弧速度过快，即di dt太大，

27、会引起很高的过电压，这对供电系统是不利的。因此最好是在开关触头间产生一点真空电弧，并使之在电流第一次自然过零时熄灭。这样燃弧时间既短至多半个周期），又不会产生很高的过电压。图 2-13是 ZN3 10 型真空断路器的外形图。图 2-13 ZN3 10 型高压真空断路器l 一上接线端子 后面出线）； 2 一真空灭弧室； 3 一下接线端子 后面出线）；4 一操动机构箱；5 一合闸电磁铁；6- 分闸电磁铁； 7- 断路弹簧； 8- 底座真空断路器具有体积小、重量轻、动作快、寿命长、安全可靠和便于维护检修等优点，适用于需频繁操作的场所。4 高压开关设备的操作机构操作机构是高压开关设备的重要组成部分。它

28、的作用是使开关设备准确的合闸和分闸，并维持合闸状态。由于相同的操作机构可配用不同的高压开关设备，因此操作机构通常与开关设备本身分离开来并具有独立的型号。根据高压开关设备合闸所需能量不同，操作机构可分为手力操作机构、电磁操作机构、弹簧操作机构、液压操作机构、电动操作机构等。工厂供电系统的高压开关设备主要由前三种操作机构配合使用。25/30图 214 CS2 型手力操作机构及其与负荷开关配合的一种安装方式图 214a）外型结构 b）与负荷开关配合安装1- 操作手柄； 2- 操作机构外壳；3 一跳闸指示牌 掉牌）； 4脱扣器盒；5- 跳闸铁； 6 一辅助开关； 7传动杠杆； 8负荷开关的闸刀1）手力

29、操作机构图2 14 是 CS2 型手力操作机构及其与FN3 型负荷开关配合的示意图。 CS2 型手力操作机构能手动分闸、远距离分闸、手动合闸，但不能远距离合闸。这种手力操作机构装有过电流脱扣器、低电压脱扣器，有一定的保护性能。由于手力操作机构结构简单，造价低廉，且为交流操作，从而使保护和控制装置大大简化，因此在一般中小工厂供电系统中广泛应用。2）电磁操作机构电磁操作机构可以手动和远距离合闸、分闸，变电所应用它就能实现自动切换供电线路。图 2 15 是 CD10型电磁操作机构的外形图和剖面图。这种操作机构由传动机构、电磁机构和缓冲底座等三个部分组成。电动合闸时，合闸线圈通电产生电磁力，完成合闸动

30、作。电动分闸 跳闸）时，跳闸线圈通电产生电磁力，完成跳闸动作。也可使用合闸操作手柄进行手动合闸，或者按动手动跳闸按钮，进行手动跳闸。一般电动合闸，功率较大，需使用直流 110v 或 220v 操作电源。中小型工厂变配电所常采用 CD10型电磁操作机构；并配合 SN10-10 型少油断路器。3）弹簧操作机构CT7 型弹簧操作机构全称为弹簧储能式电动操作机构，由交直流两用串联电动机使合闸弹簧储能，在合闸弹簧释放能量的过程中将断路器合闸。弹簧操作机构可手动和远距离分合闸，并可方便地实现一次自动重合闸，且可交流操作，从而可使保护和控制装置简化。但是它本身结构复杂，价格昂贵，因此目前在中小型工厂应用不是

31、很多。26/30图 215 CD10 型电磁操作机构a）外形图； b）剖面图l 一外壳； 2 一跳闸线圈； 3 一手动跳闸按钮 跳闸铁心）； 4 一合闸线圈；5 一合闸操作手柄；6 一缓冲底座； 7 一接线端子排；8 一辅助开支； 9分合指示器二、低压开关设备低压开关设备主要用于 1000V 以下的交流和直流电路，对电路及其设备进行通断、转换及保护。工厂低压配电系统通常使用的有刀开关类和低压断路器。1 低压刀开关及负荷开关低压刀开关是一种手动开关设备，其种类很多。按型式分，有单投和双投两类；按极数分，有单极、双极和三级；按灭弧结构分，有不带灭弧罩和带灭弧罩两种；按其操作机构分，有中央手柄式等四

32、类。低压刀开关类的型号含义规定如下：例如， HD13 400 31 表示三极单投刀开关，额定电流400A，中央杠杆操作机构，带灭弧罩。图2 16 为 HD13型刀开关的外形图。普通不带灭弧罩的刀开关，不能带负荷操作，只能当隔离开关用，带有灭弧罩的刀开关，可带负荷操作，通断负荷电流。27/30图 2-16 HD13 型低压刀开关l 一上接线端子；2 一钢栅片灭弧罩；3 一闸刀； 4 一底座； 5 一下接线端子；6- 主轴； 7 一静触头； 8- 连杆； 9操作手柄 中央杠杆操作）将刀开关的闸刀换以RTO型熔断器，就构成熔断器式刀开关，简称刀熔开关见图 2-17所示）。它具有刀开关和熔断器的双重功

33、能，常以侧面手柄式操作机构来传动，使其结构更紧凑。将刀开关与熔断器串联，装在铁壳内就构成低压负荷开关，亦称铁壳开关。由于它具有灭弧装置，因此能带负荷操作，同时具有刀开关和熔断器的双重功能。图 2-17 HR 型熔断器式刀开关结构示意图l 一 RTO型熔断器的熔管； 2HD 型刀开关的弹性触座；3 一连杆； 4 一操作手柄； 5 一配电屏面板2低压断路器低压断路器又称自动空气开关。它不仅能带负荷通断电路及通断一定的短路电流，而且具有过负荷、低电压和短路保护功能。因此，这种低压开关设备，被广泛应用于变配电所的交直流低压配电装置中。图2 18 为低压断路器的原理结构和结线图。当线路上出现短路故障时，

34、过流脱扣器动作，断路器跳闸。当出现过负荷时加热元件电阻）加热，使双金属片弯曲，热脱扣器动作，断路器跳闸。当线路电压严重降低或电压消失时，失压脱扣器动作，同样使断路器跳闸。如果按下按钮9 或 10，使失压脱扣能失电或使分励脱扣器通电，都可使断路器远距离跳闸。28/30图 2 18 低压断路器的原理结构和结线1-主触头； 2- 跳钩； 3- 缩扣； 4- 分励脱扣器； 5- 失压脱扣器； 6- 过流脱扣器；2-7- 热脱扣器 双金属片）； 8- 加热电阻； 9- 脱扣按钮 常闭）； 10- 脱扣按钮 常开）工厂变配电所使用的低压断路器，按其结构型式分有装置式 装置式低压断路器装置式低压断路器简称塑

35、壳式低压断路器。工厂供配电系统中，最常用的为 DZ10 型，如图 219 所示。这种低压断路器，其全部结构和导电部分都装设在一个塑料外壳内，仅在壳盖中露出操作手柄供手动操作之用。它结构紧凑体积较小使用比较安全。DZ10 型低压断路器可根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，即具有延时动作和瞬时动作两段保护特性；电磁脱扣器，作短路保护用；热脱扣器双金属片式），作过负荷保护用。 图 219 DZ10 250 型低压断路器DZ10型低压断路器，采用钢片灭弧栅，加之脱扣机构的脱扣速度很快，因此其灭弧时间短，一般断路时间不超过一个周期 0 02s ），而且断流能力也较大。

36、2）万能式低压断路器万能式低压断路器是敞开地装设在塑料或金属框架上的，因此又29/30称为框架式断路器。由于其保护方案和操作方式较多，装设地点也很灵活因此有“万能式”之称。万能式低压断路器的型式较多，最常用的为DW10型和 DW15型两种。 DW10型低压断路器图2-20 为 DW10 200 型万能式低压断路器的外形结构图。DW10型低压断路器额定电压为交流380V 或直流440V 及以下，在交流电路和直流电路中均可使用。额定电流有200A、400A、 600A、 1000A、 1500A、 2500A 和 4000A 等七个等级。操作方式有直接手动操作式、杠杆操作式、电磁铁操作式和电动机操

37、作式等四种。但是，无论哪种操作方式的低压断路器，均装有手柄，以便于检修。操作机构和自由分励脱扣机构是为了实现手动 或电动合闸状态）和各种脱扣器对触头动作的控制，并且能够实现“自由脱扣”。所谓“自由脱扣”是指在主电路中出现故障电流，不论操作手柄在什么位置，触头均能自动分断电路。图 220DW10200 型万能式低压断路器l 一操作手柄； 2 一自由脱扣机构；3 一失压脱扣器；4- 过流脱扣器脱扣电流调节螺母；5 一过流脱扣器；6 一断路器辅助触头；7 灭弧罩 内有主触头）DW10型低压断路器的灭弧装置由钢制栅片和陶土灭弧罩组成。电弧燃烧时在栅片之中被栅片分割成许多短弧而熄灭。DW10型低压断路器

38、，装有失压脱扣器和瞬时动作的过流脱扣器分别进行失压保护和短路保护。附表 4 列出了 DW10型低压断路器的主要技术数据用来参考。 DW15 型低压断路器 XDW15 型低压断路器操作方式分，有直接手动操作式、电磁铁操作式和电动机操作式三种方式。 DW15 200、 400、 600 型为直接手动操作或电磁铁操作，可用于交流 50Hz 、电压至 1140V 的电路； DW15-1000-4000 型为电动机操作方式，可 用 于 交 流50Hz 、 电 压380V 的电路。按保护性能分， DW-15 型低压断路器有选择型和非选择型两类。所谓选择型，就是断路器的动作时间可以按选择保护要求进行调节。它

39、又分两段图 2-21低压断路器的特性曲线a）两段保护式 b）三段保护式 c）瞬时动作式30/30保护式和三段保护式。两段保护式具有长延时和短延时或瞬时动作特性，如图2 21a）所示；三段保护式具有长延时，短延时和瞬时动作特性，如图2 21b）所示。而非选择型只具有瞬时动作特性，如图2 一 21c）所示。DW15型低压断路器可装设的脱扣器类型有：过流脱扣器、欠电压脱扣器和分励脱扣器。过流脱扣器又有电磁式的过负荷和短路瞬时脱扣器；热一电磁式过负荷长延时和短路瞬时脱扣器；电子型过负荷长延时、短路短延时及特大短路瞬时脱扣器。热脱扣器由速饱和电流互感器与双金属片式热继电器组成，其原理电路如图 2 22

40、所示。图 2 22 热式过流脱扣器的原理电路QF断路器； TA 一速饱和电流互感器；FR一热继电器；YR一分励脱扣器线圈；SB 一分闸按钮电子型脱扣器由四部分组成：电子型脱扣器本体，电源变压器，电流电压变换器组以及报警蜂鸣器。各部分之间的连接关系方框图如图2 23 所示。图 2 23 电子型过流脱扣器连接关系方框图TS电源变压器；TAV一电流电压变换器组图 2-24 为 DW15-200、 400、600 型低压断路器的结构示意图。这种类型断路器采用手柄进行手动操作。 DW15型低压断路器为立体布置，分为触头系统、操作机构和脱扣器三大部分。触头系统安装在绝缘底座上，操作机构采用弹簧储能闭合。且

41、具有自由脱扣性能。 DW15 型低压断路器同样采用钢片灭弧栅，灭弧能力很强。但由于其操作机构比较复杂，影响其动作速度，一般断路时间在一个周期0.02s ）以上。附表4 列出了DW15型低压断路器的主要技术数据，供参考。31/30图 2-24 DW15-200 、400、600 型低压路器的结构示意图a）正面； b）剖面l 一分励脱扣器；2- 手动分闸按钮；3“分”“合”指示；4 一操作机构 手柄）；5阻容延时装置；6 一热脱扣器或电子脱扣器；7 一速饱和互感器或电流电压变换位器；8 一快速电磁铁；9一失压脱扣器；10 一静触头；11 一动触头： 12 一主轴； 13 一合闸电磁铁；14- 灭弧

42、罩第四节互感器电流互感器和电压互感器统称互感器。从其基本结构和工作原理来说，互感器是一种特殊的变压器。它是一次电路和二次电路之间的联络元件，用以分别向测量仪表、继电器的电流线圈和电压线圈供电。一、电流互感器l 基本结构原理电流互感器的基本结构原理如图2 25 所示。它的结构特点是，一次绕组匝数很少，而二次绕组匝数很多。其一次绕组串联接入一次电路，而二次绕组则与仪表、继电器等电流线圈串联，形成一个闭合回路。由于二次电路中仪表、继电器的电流线图阻抗很小，所以电流互感器工作时其二次电路近于短路状态。二次绕组的额定电流一般为5A。电流互感器一、二次侧额定电流之比，称为变流比Ki ，其表达式为：Ki=I

43、1n/I2n=N2/N1=I1/I22 l ）例如，某电流互感器一次额定电流I1n=200A ，则 Ki=I1n/I2n=200/5A2 常用结线方式电流互感器在三相电路中常用的结线方式有如下几种。32/30图 2-25 电流互感器l一铁心； 2一次绕组； 3 一二次统组图 2-26 电流互感线的结线方案a）一相式； b）两相 V 形； c）两相电流差 d）三相丫形1）一相式结线，如图2 26a）这种结线电流线圈通过的电流，反应一次电路对应相的电流，通常用于负荷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结线。2）两相V 形结线，如图2 26 b ）这种结线也叫两相不完全Y形接线在继

44、电保护装置中，这种结线称为两相两继电器结线。由图2-27所示的电流相量图可知二次侧公共线上流过的电流，图 227 两相 v 形结线的电流互感器一、二次电流相量图33/30为两个互感器二次电流的相量和，即I 1+I 2=-I 3 正好是未接互感器第2 相的二次电流其一次电流换算值），因此这种结线的三只电流线圈，分别反应了三相电流。图 2-28 两相电流差结线的电流互感器一、二次电流相量图这种结线广泛用于中性点不接地的三相三线制电路中，供测量三个相电流或三相功率和三相电能之用，同时也经常应用于继电保护装置中。3）两相电流差结线，如图2-26C ）这种结线的二次侧公共线中流过的电流，等于两个相电流之

45、差，由图2 一 28 相量图可知。其值为相电流的3 倍。这种结线常用于三相三线制的继电保护装置中，称为两相一继电器结线。4）三相 Y 形结线，如图2 26d）这种结线的三个电流线圈，正好反应各相电流，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，用于测量或继电保护。3 电流互感器的类型电流互感器的类型很多，按一次绕组的匝数分，有单匝式和多匝式；按一次电压的高低分，有高压和低压两大类；按用途分，有测量和保护两大类；按准确度等级分，有 0.2 ， 0.5 ，l ， 3， 5 若干等级。表 2 1 列出了电流互感器型号含义。图 2 29 为户内低压500V 的 LMZJ-0.5 型母线式电流互感器的外形图。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l 匝）。表 2-1电流互感器的型号含义字母排列顺序型号含义1L 电流互感器A 穿墙式 B 支持式 C 瓷套管式 D 单匝式 F 复 多）匝式 J 接地式2M 母线式 Z 支柱式 Q 线圈式 R 装入式 Y 低压式C 瓷绝缘 G 改进式 K 塑壳绝缘 L 电缆电容型M 母线式3J 或 Z 浇注绝缘 S 速饱和型 W