第四章电器电线电缆及其选择课件

1、第四章电器、电线电缆第四章电器、电线电缆 及其选择及其选择 第一节第一节 概述概述第二节第二节开关电器的灭弧原理开关电器的灭弧原理（难点难点）第三节第三节高压电器高压电器（重点重点） 第四节第四节低压电器低压电器（重点重点）第五节第五节互感器互感器（重点重点） 第六节第六节电线电缆电线电缆（重点重点）第七节第七节 低压保护电器的选择低压保护电器的选择 （重点重点/ /难点难点） 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

2、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，以实动地接通和断开电路，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、调节现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。和传递信息用的电气器具。 续上页续上页

3、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、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

4、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

5、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、

6、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 操动机构操动机构 ( (按合闸所需能按合闸所需能量分量分) ) 类型类型( (按灭弧介质分按灭弧介质分) )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

7、）：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，合闸所需所需能量小能量小功能功能：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、

8、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OIr1ItIr2具有反时限特点具有反时限特点熔体熔断过程熔体熔断过程：（1 1）从熔体中出现短路）从熔体中出现短路( (或过载或过载) )电流电流起到熔体熔断；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

9、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

10、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、真空式和主要有产气式、压气式、真空式和SF6SF6式等结构类型。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。操动机构有手动和电动储能弹簧机构等形式。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。转移

11、电流转移电流当小于该值时，首相电流由熔断器开断，而后当小于该值时，首相电流由熔断器开断，而后两相电流就由负荷开关开断。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：封闭式组合电器（以下简称封闭式组合电器（以下简称GIS）是将断路器、隔离开是将断路器、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关、接地开关、电流和电压互感器、避雷器和连接母线等封

12、闭在金属壳体内，充以具有优异灭弧和绝缘性能的闭在金属壳体内，充以具有优异灭弧和绝缘性能的SF6气体，气体，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：开关柜是金属封闭开关设备的俗称，是按一定的电路方案将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。有关电气设备组装在一个封闭的

13、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高压配电系统。用户变配电所采用高压开关柜组合成高压配电系统。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

14、。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 必须满足供电系统正常工作条件下和短路故障条件下工作必须满足供电系统正常工作条件下和短路故障条件下工作要求，同时电气设备应工作安全可靠，运行维护方便，投资经要求，同时电气设备应工作安全可靠，运行维护方便，投资经济合理。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

15、件和电气要求。考虑电气设备的环境条件和电气要求。环境条件是指电气设备的使用场所、环境温度，海拔高度以环境条件是指电气设备的使用场所、环境温度，海拔高度以及有无防尘、防腐、防火、防爆等要求，据此选择电气设备结构及有无防尘、防腐、防火、防爆等要求，据此选择电气设备结构类型。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N.etNN.etcUUII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一些开断电流的电器，如熔断器、断路器和

16、负荷开关等对一些开断电流的电器，如熔断器、断路器和负荷开关等，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）对断路器，其最大开断电流应不小于它可能开断的线路）对断路器，其最大开断电流应不小于它可能开断的线路最大短路电流。即最大短路电流。即(3)ock.maxII 2 2）对负荷开关，其最大开断电流应不小于它可能开断的线）对负荷开关，其最大开断电流应不小于它可能开断的线路最大负荷电流。即路最大负荷电流。即ocL.maxII 3 3）对熔断器）对熔断器，其最大开断电流应不小于它可能开断的线路其最大开断电流应不小于它可能开断的线路最大短路电

17、流。即最大短路电流。即(3)ocshII（对非限流型熔断器）（对非限流型熔断器）(3)ock.maxII（对限流型熔断器）（对限流型熔断器） 按短路故障条件校验，就是要按最大可能的短路故障时的按短路故障条件校验，就是要按最大可能的短路故障时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 主要是按环境条件选择结构类型，按正常工作条件选择额主要是按环境条件选择结构类型，按正常工作条件选择额定电压、额定电流并校验开断能力，按短路故障条件校验动稳定电压、额定电流并校验开断能力，按短路故障条件校验动稳定性和热稳定性，并同时选择其操动机构和

18、操作电源。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试选择某试选择某10kV高压配电所进线侧的高压户内真空断路高压配电所进线侧的高压户内真空断路器的型号规格。已知该进线的计算电流为器的型号规格。已知该进线的计算电流为295A，配电所母线的配电所母线的三相短路电流周期分量有效值三相短路电流周期分量有效值为为3.2kA，继电保护的动作时间为继电保护的动作时间为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。(3)kI(3)shi2imaI t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

19、-16型断路器型断路器项项目目数数据据项项目目数数据据结结论论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2tI t（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 主要是按环境条件选择结构类型，按正常工作条件选择额定主要是按环境条件选择结构类型，按正常工作条件选择额定电压、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

20、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）保护电力变压器的熔断器的熔体电流）保护电力变压器的熔断器的熔体电流( (考虑到变压器的考虑到变压器的正常过负荷电流、励磁涌流及低压侧电动机自起动引起的尖峰正常过负荷电流、励磁涌流及低压侧电动机自起动引起的尖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

21、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

22、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。 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。长 延 时瞬 时toIIr3Ir1a)非选择型非选择型II t on2长 延 时I t off短 延 时2toIr2Ir1b)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短 延 时长 延 时t off2I t

23、onI 2瞬 时ItoIr2Ir1c)选择型三段式选择型三段式Ir3I长 延 时I 2t off瞬 时2I t on短 延 时短 延 时接 地toIr2Ir1d)选择型四段式选择型四段式Ir3Ir4作过负荷保护作短路保护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） 结构特征：一般有一个有绝缘衬垫的钢制框架，所有部件结构特征：一般有一个有绝缘衬垫的钢制框架，所有部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 用途：主要安装在低压配电柜中作为进线开关、母联开关用途：主要安装在低压配电柜中作为进线开关、母联开关和大电流出线开关，用于控制和保护低压配电网络。

24、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） 结构特征：有一个采用聚酯绝缘材料模压而成的外壳，结构特征：有一个采用聚酯绝缘材料模压而成的外壳，所有部件都装在这个封闭外壳中，仅在壳盖中央露出操作手所有部件都装在这个封闭外壳中，仅在壳盖中央露出操作手柄。柄。 用途：通常装设在低压配电柜（箱）之中，作为配电线用途：通常装设在低压配电柜（箱）之中，作为配电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 模数化微型断路器是组成终端组合电器的主要元件。模数化微型断路器是组成终端组

25、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：

26、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）低压隔离电器、隔离开关结构结构：触头装置、绝缘子、底座及传动机构等。：触头装置、绝缘子、底座及传动机构等。 低压隔离开关一般采用手力操动机构。低压隔离开关一般采用手力操动机构。（三）（三）低压熔断器组合电器低压熔断器组合电器熔断器组合电器熔断器组合电器包括：包括：开关熔断器组（俗称负荷开关）开关熔断器组（俗称负荷开关）隔离器熔断器组隔离器熔断器组

27、熔断器式开关（俗称刀熔开关）熔断器式开关（俗称刀熔开关）熔断器式隔离器熔断器式隔离器功能功能：具有隔离电器（开关）与熔断器的双重功能。：具有隔离电器（开关）与熔断器的双重功能。QS符号符号QFS符号符号终端组合电器是一种安装终端电器终端组合电器是一种安装终端电器(微型低压断路器、插微型低压断路器、插座、开关等座、开关等)的装置，对用电电器和设备进行配电、控制，对的装置，对用电电器和设备进行配电、控制，对线路过载、短路和漏电起保护作用。线路过载、短路和漏电起保护作用。常用终端组合电器为常用终端组合电器为PZ30型。型。续上页续上页（四）终端组合电器四）终端组合电器功能功能： 用于供电系统的主电源

28、与备用电源的自动转换或两台用于供电系统的主电源与备用电源的自动转换或两台 负载设备的自动转换。负载设备的自动转换。 类型类型断路器转换型断路器转换型ATS负荷开关转换型负荷开关转换型ATS（五）自动转换开关电器五）自动转换开关电器ATS 由一个或多个低压开关设备和相应的控制、测量、信号、由一个或多个低压开关设备和相应的控制、测量、信号、保护、调节等电气元件或设备，以及所有内部的电气、机械的保护、调节等电气元件或设备，以及所有内部的电气、机械的相互连接和结构部件组装成的一种组合体，称为低压成套开关相互连接和结构部件组装成的一种组合体，称为低压成套开关设备设备。 三、低压开关柜低压开关柜结构类型结

29、构类型（按开关安装（按开关安装方式分方式分）固定式固定式 结构简单、价格便宜结构简单、价格便宜抽屉式抽屉式 操作安全、易于检修及维护、更换故障开关容易操作安全、易于检修及维护、更换故障开关容易插拔式插拔式 仅主要元件（断路器）采用抽出式或插入式安装仅主要元件（断路器）采用抽出式或插入式安装组合式组合式 小开关用抽屉式、大开关用插拔式小开关用抽屉式、大开关用插拔式1 1、抽出式低压开关柜、抽出式低压开关柜 主要有主要有GCL(K)、GCS、MNS型等型等可用作动力中心可用作动力中心(PC)和电动机控制中心和电动机控制中心(MCC)。2、固定分隔式开关柜、固定分隔式开关柜有有GLL(K)型等。型等

30、。3、固定式开关柜、固定式开关柜有有GGD、JK型等。型等。用户变配电所采用低压开关柜组合成低压配电系统。用户变配电所采用低压开关柜组合成低压配电系统。四、低压电器的选择与校验四、低压电器的选择与校验1.按正常工作条件选择按正常工作条件选择 1 1）考虑所选择设备的工作环境。如户内、户外、环境温）考虑所选择设备的工作环境。如户内、户外、环境温度，海拔高度以及有无防尘、防腐、防火、防爆等要求，以度，海拔高度以及有无防尘、防腐、防火、防爆等要求，以及沿海或是温热地域的特点。及沿海或是温热地域的特点。 2 2）电器的额定电压应不低于所在线路的额定电压。）电器的额定电压应不低于所在线路的额定电压。 3

31、 3）电器的额定电流应不小于该回路在各种合理运行方式）电器的额定电流应不小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流。下的最大持续工作电流。 4 4）保护电器还应按保护特性选择。）保护电器还应按保护特性选择。 2. 2. 按短路条件校验按短路条件校验 1 1）可能通过短路电流的电器）可能通过短路电流的电器( (如刀开关、熔断器式开关如刀开关、熔断器式开关) )，应满足在短路条件下短时和峰值耐受电流的要求。，应满足在短路条件下短时和峰值耐受电流的要求。 2 2）断开短路电流的保护电器）断开短路电流的保护电器( (如熔断器、低压断路器如熔断器、低压断路器) )，应满足在短路条件下分断能力的要求

32、。应满足在短路条件下分断能力的要求。 第五节第五节互感器互感器结构原理结构原理：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。所接仪表、继电器均串联。用来使仪表、继电器等二次设备与主电路绝缘用来使仪表、继电器等二次设备与主电路绝缘用来扩大仪表、继电器等二次设备的应用范围用来扩大仪表、继电器等二次设备的应用范围功能功能一、电流互感器一、电流互感器(CT)TATA 符号符号（一）基本结构原理与类型（一）基本结构原理与类型续上页续上页单匝式（包括母线式、心柱式、套管式）单匝式（包括母线式、心柱式、套管式）多匝式（包括线圈式

33、、线环式、串级式）多匝式（包括线圈式、线环式、串级式） 类型类型准确度级准确度级：测量用有：测量用有0.1、0.2、0.5、1、3、5等级等级; ; 保护用有保护用有5P和和10P两级。两级。22121IKINNIiI2N=5A或1A电流互感器的基本结构和接线电流互感器的基本结构和接线1- -铁心铁心 2- 2-一次绕组一次绕组3-3-二次绕组二次绕组 2P1P2131S2KC2AS1II2N1N续上页续上页 高压电流互感器一般制成两个铁心和两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；准确度级低的二测量

34、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。次绕组接继电器，其铁心不应饱和。 高压高压CTCT图形符号图形符号( (二二) )常用常用接线方案接线方案 - ( Ia+Ic)IcIaIbb ) a ) v a r hW hW hv a r hS1S2T ABT A 1S2S2T A 2AS1CS1 (1) (1)一相式接线一相式接线 低压电流互感器一般只制造一个铁心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一个二次绕组，一次绕组则利用一次母线或电缆。电缆。 反应一次电路对应相的电流。通常用在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

35、中测量电流，或在继电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保护中作为过负荷保护接线。续上页续上页（2）两相）两相V形接线形接线 （3 3）三相星形接线）三相星形接线 -(Ia+Ic)IcIab ) v a rhW hW hv a rhT A 1S2S2T A 2AS1CS1AAS1S1T A 1S2S2T A 2T A 3ABCAS1S2c) IaIbIc 广泛用于中性点不接地的三相三线制电路中，供用于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。三相电流、电能的测量及过电流继电保护。 反应各相电流，因此广泛用于中性点直接接地的三相

36、三线反应各相电流，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。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。续上页续上页1.电压、电流的选择电压、电流的选择2.按准确级要求选择按准确级要求选择S2 S2N（四）电流互感器的选择与校验（四）电流互感器的选择与校验（三）使用注意事项（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）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；）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。）电流互感器在连接时，要注意其端子的极性。 否则励磁

37、磁动势剧增几十倍，将产生严重后果：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。铁心过热，并且产生剩磁。 可在二次侧感应出危险的高电压。可在二次侧感应出危险的高电压。N.etN1N.etc2N.et5AUUIII续上页续上页 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。校验。3. 3. 短路稳定性的校验短路稳定性的校验 (3)maxshii22timaI tI t 对于保护用电流互感器来对于保护用电流互感

38、器来说，其复合误差限值为说，其复合误差限值为10%。 电流互感器满足保护的电流互感器满足保护的10%误差要求的条件为误差要求的条件为|Z2al|Z2| 10%误差曲线Z2alK1 生产厂家给出电流互感器生产厂家给出电流互感器的误差为的误差为10%时一次电流倍数时一次电流倍数K1（即即I1/I1N）与最大允许二次与最大允许二次负荷阻抗负荷阻抗| |Z2al| |的关系曲线的关系曲线。 二二、电压互感器电压互感器 (PT)22211UKUNNUuU2N=100伏 结构原理结构原理： 一次绕组并联在主电路中一次绕组并联在主电路中, ,二次绕组二次绕组中仪表，继电器均并联连接中仪表，继电器均并联连接。

39、TVTV 符号符号（一）基本结构原理及其（一）基本结构原理及其类型类型 VK V2NA3a1n电压互感器的基本结构和接线电压互感器的基本结构和接线U2U11N2N续上页续上页按相数分按相数分：有单相式和三相式；有单相式和三相式；按绕组数量分按绕组数量分：有双绕组（如有双绕组（如JDZ-10型）型）和三绕组（如和三绕组（如JDZJ-10型）型）类型类型（环氧树脂浇注绝环氧树脂浇注绝缘缘）准确度级准确度级：有：有0.2、0.5、1、3等级。等级。 TVTV有的电压互感器具有有的电压互感器具有3个绕组（有个绕组（有2个二次绕组），其符号个二次绕组），其符号为为三相三绕组电压互感器的铁心为三相五心柱式

40、，以便零序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。磁通能在铁心中流通，从而二次绕组中能感应出零序电压。续上页续上页 1) 一个单相电压互一个单相电压互感器的接线感器的接线 2) 两个单相两个单相电压互感器接成电压互感器接成V/V形形 ( (二）常用二）常用接线方案接线方案TV vuwVFUTV V V可测量一个线电压可测量一个线电压 可测量三相三可测量三相三线制电路的各个线线制电路的各个线电压，它广泛地应电压，它广泛地应用于用户用于用户10kV高压高压配电装置中。配电装置中。TV VFUTVa) 续上页续上页dNdMnuvwTVKV

41、VFUTV 可测量各个线电压、相对地电压及零序电压，可接用于绝可测量各个线电压、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。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电压互感器接成Y0/Y0/ 形形 续上页续上页1. 1. 电压的选择电压的选择 （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压相等，其额定二次电压一般为100V。 2. 2. 按准确级要

42、求选择按准确级要求选择 电压互感器满足准确级要求的条件，也是其二次负荷电压互感器满足准确级要求的条件，也是其二次负荷S2不不得大于规定准确级所要求的额定二次容量得大于规定准确级所要求的额定二次容量S2N，即即S2 S2N（三）使用注意事项（三）使用注意事项在工作时其二次侧不得短路在工作时其二次侧不得短路二次侧有一端必须接地二次侧有一端必须接地连接时要注意其端子的极性连接时要注意其端子的极性第六节第六节 电线电缆电线电缆 结构：导线（裸绞线）、电杆、横担、结构：导线（裸绞线）、电杆、横担、拉线、绝缘子和金具等拉线、绝缘子和金具等特点：投资省，易维护，但特点：投资省，易维护，但不美观、占空间。不美

43、观、占空间。型号：铝绞线型号：铝绞线LJ钢芯铝绞线钢芯铝绞线LGJ铜绞线铜绞线TJ（一）（一） 架空线架空线敷设：严格遵守有关规范，选择好路经及导线排列方式，注意敷设：严格遵守有关规范，选择好路经及导线排列方式，注意线路的档距、弧垂及相邻构件的距离。线路的档距、弧垂及相邻构件的距离。二、配电用电线电缆的结构和敷设二、配电用电线电缆的结构和敷设一、电线电缆的分类与主要性能一、电线电缆的分类与主要性能 续上页续上页橡胶橡胶聚氯乙稀聚氯乙稀交联聚乙烯交联聚乙烯矿物绝缘矿物绝缘（二）（二）电力电缆电力电缆特点：运行可靠、美观、维护工作量小，但造价高，故障时特点：运行可靠、美观、维护工作量小，但造价高，

44、故障时 不易排除。不易排除。几根（单根）绞绕的绝缘导线几根（单根）绞绕的绝缘导线三相统包绝缘（对地）三相统包绝缘（对地）高压电缆采用，使各相分布电容及电容电流均衡。高压电缆采用，使各相分布电容及电容电流均衡。导线导线: :绝缘层绝缘层: :屏蔽层屏蔽层: :结结构构保护层保护层敷设：直接埋地敷设、利用电缆沟、利用电缆桥架室内敷设、敷设：直接埋地敷设、利用电缆沟、利用电缆桥架室内敷设、 利用管道（钢管、塑料管、混凝土管）、利用管道（钢管、塑料管、混凝土管）、 利用电缆隧道、海底水中等。利用电缆隧道、海底水中等。保护屏蔽层、绝缘层保护屏蔽层、绝缘层铠装层铠装层: :外护套外护套: :内护层内护层:

45、 : 外护层外护层防止外部机械损伤（需要时）防止外部机械损伤（需要时）保护铠装层、防腐保护铠装层、防腐应遵守应遵守GB50217-94电力工程电缆设计规范。电力工程电缆设计规范。续上页续上页 （三）（三） 硬母线硬母线 硬母线分裸母线和母线槽两种。母线槽按绝缘方式可分为密硬母线分裸母线和母线槽两种。母线槽按绝缘方式可分为密集绝缘型和空气绝缘型两种集绝缘型和空气绝缘型两种。 母线槽适用于高层建筑、标准厂房或机床设备密集的车间，母线槽适用于高层建筑、标准厂房或机床设备密集的车间，对于工艺变化周期短的车间配电尤为适宜。对于工艺变化周期短的车间配电尤为适宜。 此外还可用于变压器与低压配电柜间的连接。此

46、外还可用于变压器与低压配电柜间的连接。（四）（四）绝缘导线绝缘导线绝缘导线的敷设方式，分绝缘导线的敷设方式，分明敷明敷和和暗敷暗敷两种。两种。绝缘导线大量应用于从配电箱至用电设备的配电分支或末端绝缘导线大量应用于从配电箱至用电设备的配电分支或末端线路。线路。绝缘导线的结构主要由导电芯线（多采用铜导体）、绝缘绝缘导线的结构主要由导电芯线（多采用铜导体）、绝缘层（橡皮或塑料）组成。具有护套层的绝缘导线称为护套绝缘导层（橡皮或塑料）组成。具有护套层的绝缘导线称为护套绝缘导线。线。三、线路电压损失的计算三、线路电压损失的计算( (一）一个集中负荷线路的电压损失一）一个集中负荷线路的电压损失 每相电压损

47、失：每相电压损失：UUA-UBadabaccbcossinI RX线电压损失：线电压损失： U3cossinI RXN1PRQXU电压损失的百分值：电压损失的百分值：N%100UUU2N1()10PRQXUa) ABIRjXPjQb )acbdAUBUIIRjIX续上页续上页（二）带多个集中负荷线路的电压损失（二）带多个集中负荷线路的电压损失 总的电压损失总的电压损失 若以各负载功率来计算，则若以各负载功率来计算，则nnii iii2i 1i 1N1%()10UUPrQ xUniiii2i 1N1%()10Up Rq XUnn0ii0ii2i=1i=1N1%10Urp Lxq LU若线路全长采

48、用同一截面若线路全长采用同一截面, ,则则120111,r x l222,r x l11pjq22pjq11PjQ22PjQ111,R X L222,R XL四、导线和电缆截面的选择与校验四、导线和电缆截面的选择与校验（一）选择校验项目及条件（一）选择校验项目及条件1.发热条件发热条件2.电压损失条件电压损失条件4.机械强度条件机械强度条件 5.5.短路热稳定条件短路热稳定条件 3.3.经济电流密度条件经济电流密度条件 Nalal%UU minAAkal3ima10 IAtC或cececIAj注：用户的注：用户的10kV及以下线路，通常不按经济电流密度条件选择。及以下线路，通常不按经济电流密度

49、条件选择。电力电缆不必校验机械强度。电力电缆不必校验机械强度。IIcal 或 续上页续上页（二）按发热条件选择导线和电缆截面（二）按发热条件选择导线和电缆截面 按发热条件选择三相系统中的相线截面时，应使其允许载按发热条件选择三相系统中的相线截面时，应使其允许载流量流量Ial大于通过相线的计算电流大于通过相线的计算电流Ic，即即Ial Ic 所谓导线和电缆的允许载流量，就是在规定的环境温度条件所谓导线和电缆的允许载流量，就是在规定的环境温度条件下，导线能够连续承受而不致使其稳定温度超过允许值的最大电下，导线能够连续承受而不致使其稳定温度超过允许值的最大电流。流。 按发热条件选择导体截面后，再校验

50、电压损失、机械强度、按发热条件选择导体截面后，再校验电压损失、机械强度、短路热稳定等条件。短路热稳定等条件。 影响导线和电缆的允许载流量的主要因素：影响导线和电缆的允许载流量的主要因素： 导线和电缆的导体材料与绝缘材料导线和电缆的导体材料与绝缘材料 导线和电缆的环境温度导线和电缆的环境温度 导线和电缆的敷设方式导线和电缆的敷设方式 导线和电缆的并列根数导线和电缆的并列根数例例4 42 2例例42某某220/380V的的TN-C线路长线路长100m，线路末端接有一线路末端接有一个集中负荷，最大负荷为个集中负荷，最大负荷为90kW70kvar。线路采用线路采用VV22-0.6/1型四芯等截面铜芯聚

51、氯乙稀绝缘钢带铠装聚氯乙稀护套电力电型四芯等截面铜芯聚氯乙稀绝缘钢带铠装聚氯乙稀护套电力电缆直埋敷设，环境温度为缆直埋敷设，环境温度为20，允许电压损失为，允许电压损失为5。试选择电。试选择电缆截面。缆截面。满足要求。满足要求。 229070173.2A30.38解：（解：（1 1）先按发热条件选择电缆截面）先按发热条件选择电缆截面查附录表，得查附录表，得70mm2截面的电缆在截面的电缆在20的载流量为的载流量为205A，大于大于173.2A，因此，选择因此，选择VV220.6/1470型电缆。型电缆。（2）按电压损失条件进行校验）按电压损失条件进行校验 查附录表，得查附录表，得VV22-0.

52、6/1470型电缆的型电缆的r00.291/km，x00.069/km。2N1%()10UPRQXU（注：短路热稳定条件暂不考虑）（注：短路热稳定条件暂不考虑）22N3pqIU21=(90 0.291 0.1+70 0.069 0.1)10 0.38=2.155续上页续上页（三）按电压损失条件选择导线和电缆截面三）按电压损失条件选择导线和电缆截面 当先按电压损失条件选择导线当先按电压损失条件选择导线(或电缆，下同或电缆，下同)截面时，由于截面时，由于截面未知，故有两个未知数，即导线的电阻和电抗。截面未知，故有两个未知数，即导线的电阻和电抗。 可先假定一个单位长度的电抗值可先假定一个单位长度的电

53、抗值x0 , ,然后再进行选择计算。然后再进行选择计算。nnal0ii0ii2i 1i 1N1%10rp Lxq LUU n2al0N0iini 1iii 1110%rUUxq Lp L0Ar式中式中 是导线材料电阻率的计算值，铜取是导线材料电阻率的计算值，铜取18.8，单位，单位m109。例例4-34-3解：解： （1 1）先按电压损失条件选择导线截面）先按电压损失条件选择导线截面 设线路设线路AB段和段和BC段选取同一截面段选取同一截面LJ型铝绞线，初取型铝绞线，初取x00.35/km，则有则有例例4-3设有一回设有一回10kV LJ型架空线路向两个负荷点供电，线路型架空线路向两个负荷点供

54、电，线路长度和负荷情况如图所示。已知架空线线间间距为长度和负荷情况如图所示。已知架空线线间间距为1m，空气中最空气中最高温度为高温度为37，允许电压损失，允许电压损失5，试选择导线截面。，试选择导线截面。al%U1 0 0 0 k W+ j 5 0 0 k v a r1 0 k VBCA8 0 0 k W+ j 3 0 0 k v a r3 k m2 k mAC01122011222N1%10Urp Lp Lxq Lq LU021000kW 3km 800kW 5km0.35km500kvar 3km 300kvar 5km10 (10kV)r 5 续上页续上页于是可得于是可得 选取选取LJ-

55、70导线，查附录表导线，查附录表19可得：可得：r00.46/km，x00.344/km。将参数代入式将参数代入式（3-7）可得可得r00.564/km满足要求。满足要求。 （2 2）按发热条件进行校验）按发热条件进行校验 22031.7mm =56.2 mm0.564ArAC%=4.2525U221212ABN()()3ppqqIU 查附录表查附录表9，得，得LJ-70导线在导线在40条件下载流量为条件下载流量为215A，大大于导线最大负荷电流，满足发热条件。于导线最大负荷电流，满足发热条件。 （3）校验机械强度）校验机械强度10kV架空线路铝绞线的最小截面为架空线路铝绞线的最小截面为35m

56、m2，因此，所选因此，所选LJ-70导线也是满足机械强度要求的。导线也是满足机械强度要求的。22(1000800)(500300)A114A3 10续上页续上页2、保护线、保护线(PE线线)截面的选择截面的选择3、保护中性线保护中性线(PEN线线)截面的选择截面的选择根据短路热稳定度的要求，根据短路热稳定度的要求，PE线的截面线的截面APE按规定：按规定：（1）当）当A 16mm2时时APEA （2）当当16mm235mm2时时APE0.5A应同时满足上述应同时满足上述PE线和线和N线的要求。线的要求。1、中性线、中性线(N线线)截面的选择截面的选择 （1）一般三相四线制线路）一般三相四线制线

57、路，A00.5 A （2）三相线路分支的两相三线线路和单相线路，）三相线路分支的两相三线线路和单相线路，A0= A（3）三次谐波电流相当突出的三相四线制线路，）三次谐波电流相当突出的三相四线制线路，A0A （五）中性线、保护线、保护中性线截面的选择（五）中性线、保护线、保护中性线截面的选择（四四）按经济电流密度条件选择导线和电缆截面按经济电流密度条件选择导线和电缆截面第七节第七节 低压保护电器的选择低压保护电器的选择装设：短路保护、过负载保护和接地故障保护。装设：短路保护、过负载保护和接地故障保护。 1对短路保护电器动作特性的要求对短路保护电器动作特性的要求（1）动作应及时可靠，以保证）动作应

58、及时可靠，以保证导体的热稳定满足要求。导体的热稳定满足要求。（2）保护电器分断能力应大于安装处的预期最大短路电流。）保护电器分断能力应大于安装处的预期最大短路电流。(一一)短路保护短路保护一、低压配电线路的保护一、低压配电线路的保护（3）保护电器应有足够的灵敏度。）保护电器应有足够的灵敏度。2短路保护电器的装设短路保护电器的装设（1）装设在每回线路的电源侧、分支处和载流量减小处。）装设在每回线路的电源侧、分支处和载流量减小处。 （2 2）装设在低压配电线路的各相上。）装设在低压配电线路的各相上。kIAtC续上页续上页(二二)过负载保护过负载保护 目的在于防止严重的过负载。目的在于防止严重的过负

59、载。 （1 1）应采用反时限特性的保护电器。）应采用反时限特性的保护电器。 （2 2）应具有足够的热稳定性。）应具有足够的热稳定性。 （3 3）过负载保护一般作用于切断电路，也可作用于信号。）过负载保护一般作用于切断电路，也可作用于信号。 1 1对过负载保护电器动作特性的要求对过负载保护电器动作特性的要求 2过负载保护电器的装设过负载保护电器的装设装设位置与要求与短路保护电器相同。装设位置与要求与短路保护电器相同。特性要求：特性要求： InIc I21.45Ial 约定动作电流约定动作电流长 延 时瞬 时QF toIIr3Ir1FU t IoIrPEN电源CBA外露可导电部分三相设备单相设备负

60、荷续上页续上页 （三三）接地故障保护接地故障保护接地故障是指低压配电系统中的相线对地或与地有联系的接地故障是指低压配电系统中的相线对地或与地有联系的导电体之间的短路，包括相线与大地、导电体之间的短路，包括相线与大地、PE线、线、PEN线、电气装线、电气装置的外露可导电部分、装置外可导电部分（如建筑物金属构件、置的外露可导电部分、装置外可导电部分（如建筑物金属构件、金属管道、结构钢筋等）之间的短路。金属管道、结构钢筋等）之间的短路。 接地故障的危害很大。接地故障的危害很大。 接地故障会产生故障电流；接地故障会产生故障电流； 接地故障会产生故障电压。接地故障会产生故障电压。 因此，配电线路应设置因