供配电技术 课件 第4章-变配电系统的电气设备及选择

第4章

供配电系统的电气设备及选择电气设备是构成供配电系统的基本要素，其性能和结构直接影响系统的运行。本章首先概述供配电系统电气设备的分类，然后分别讲述电力变压器和互感器、高低压开关电器、熔断器和避雷器、无功补偿等设备的功用、结构特点、主要性能及使用注意事项，最后介绍高低压成套配电装置的类型和结构特点等。主要内容电气设备概述电力变压器互感器高压开关设备低压开关设备成套配电装置高压开关电器的选择互感器的选择及校验低压开关电器的选择4.1电气设备概述

4.1.1电气一次设备及其分类

供配电系统中担负输送和分配电能任务的电路，称为一次电路，也称主电路。一次电路中的所有电气设备，称为一次设备按功能一次设备分以下几类：(1)变换设备(2)控制设备(3)保护设备

(4)无功补偿(5)成套配电装置

。主要一次设备的图形符号和文字符号4.1.2电气设备运行中的电弧问题与灭弧方法1.电弧的危害

引起弧光短路，严重时造成爆炸事故。2开关电器中常用的灭弧方法触头间的电弧延长了短路电流持续的时间；高温可使开关触头变形、熔化，从而接触不良甚至损坏；高温可能造成人员灼伤甚至直接或间接的死亡；

(1)速拉灭弧法；(2)冷却灭弧法；(3)吹弧或吸弧灭弧法；(4)长弧切短灭弧法；(5)粗弧分细灭弧法；(6)狭沟灭弧法；(7)真空灭弧法；(8)六氟化硫(SP6)灭弧法图4-6绝缘灭弧栅对电弧的作用1－绝缘栅片2－电弧3－触头图4-5刚灭弧栅对电弧的作用1－刚栅片2－电弧3－触头

真空灭弧室可以迅速恢复间隙绝缘能力以及耐受系统瞬态恢复电压的能力，最终将电弧熄灭。

交流电弧每一个周期要暂时熄灭两次。4.2

变压器的选择分类

功能升压变压器和降压变压器；

相数单相变压器和三相变压器；

绕组导体的材质铜绕组变压器和铝绕组变压器；

冷却方式和绕组绝缘油浸式变压器和干式变压器；功能：升高或降低电压。

用途普通变压器和特种变压器；

调压方式无载调压变压器和有载调压变压器；4.2.1

变压器型号选择型号表示及含义1：相数S：三相；D：单相2：绝缘方式C：成型固体；G：干式空气自冷；无：油浸式3：冷却方式4：调压方式5：绕组导线材质6：设计序号F：风冷式；P：强迫油循环；无：自冷式Z：有载调压；无：无载调压L：铝；无：铜7/8：额定容量（kVA）/高压绕组额定电压（kV）

10kV级SG10型10kV级SC10型高压接线端子低压接线端子温控仪冷却风机低压绕组高压绕组环氧树脂浇注

铁心无载分接开关35kV级S9型4.2.1

变压器型号选择常用变压器容量系列如：100kVA、125kVA、160kVA、200kVA、250kVA、315kVA、500kVA、630kVA、800kVA、1000kVA、1250kVA、1600kVA等。我国目前的变压器产品容量系列为R10系列，即变压器容量等级是按为倍数确定的，《变压器实用技术大全》4.2.2

变压器台数和容量的选择1）总降压变电所主变压器台数和容量的选择台数（1）满足用电负荷对可靠性的要求；一、二级负荷：选择两台主变压器；负荷较大时，也可多于两台；二、三级负荷：可选一台变压器，但低压侧敷设与其它变电所相连的联络线作为备用电源；三级负荷：选择一台主变压器；负荷较大时，也可选择两台；（2）季节性负荷或昼夜负荷变化较大时，技术经济合理时，可选择两台变压器；4.2.2

变压器台数和容量的选择1）总降压变电所主变压器台数和容量的选择容量（1）单台变压器：（2）两台变压器：

明备用：一台工作，另一台停止

暗备用：两台同时投入运行4.2.2

变压器台数和容量的选择2）车间变电所变压器台数和容量的选择台数满足用电负荷对可靠性的要求；一、二级负荷较大：设置两台变压器；二、三级负荷：设置一台主变压器；从其他车间低压线路取得备用电源；车间内负荷分散：设置两个各有一台变压器的变电所。容量（1）单台变压器（2）两台变压器：单台变压器容量不宜超过1000KVA4.2.2

变压器台数和容量的选择补充：变压器并列运行将两台或多台变压器的一次侧以及二次侧同极性的端子之间，通过同一母线分别互相连接，这种运行方式就是变压器的并列运行。（1）概念（2）优点提高变压器运行的经济性；提高供电可靠性；4.2.3

变压器台数和容量的选择

两台或多台变压器并列运行时，必须满足以下三个基本条件：（1）所有并列变压器的额定一次电压和二次电压必须对应相等（2）所有并列变压器的阻抗电压必须相等（3）所有并列变压器的联结组别必须相同此外，并列运行的变压器容量应尽量相同或相近，其最大容量与最小容量之比，一般不宜超过3∶1。（3）变压器并列运行的条件补充：变压器并列运行4.2.2

变压器台数和容量的选择［例4-1］某工厂企业拟建造一座10／0.4kV变电所，所址设在厂房建筑内。已知总算负荷为1400kⅤ.A，其中一、二级负荷为730kⅤ.A，cosφ=0.8。试选择其变压器的型式、台数和容量。解:（1）选择变压器的型式考虑到变压器在厂房建筑内，故选用低损耗的SCB10型10/0.4kⅤ三相干式双绕组电力变压器。变压器采用无励磁调压方式，分接头为±5%，联接组别为Dyn11，带风机冷并配置温控仪自动控制。（2）选择变压器的台数因有较多的一、二级负荷，故选择两台主变压器。无功功率补偿后的总计算负荷S30=1400kV.A×0.8/0.92=1217kV・A，其中一、二级负荷S30(I+Ⅱ)=730kV.A×0.8/0.92=635kV・A。每台变压器容量SN.T≈0.7×1217kⅤ・A≈852kⅤ.A，且SN.T≥635kⅤ・A选择变压器容量为1000kⅤ・A。

（3）选择每台变压器的容量采取低压无功功率补偿方式将功率因数提高到0.92，以使高压侧功率因数达到0.9。4.2.3

变压器的容量和过负荷能力1）变压器的实际容量额定容量在规定的环境温度条件下，室外安装时，在规定的使用年限（一般为20年）内所能连续输出的最大视在功率。实际容量

我国国家标准GB1094-1996《电力变压器》规定，变压器正常使用的最高年平均气温为+20摄氏度。如果变压器安装地点的年平均温度不等于20，则每升高1摄氏度，变压器的容量就减少1%。户内变压器：气象部门提供的环境温度是指室外温度，而室内温度，对变压器室来说，由于变压器运行发热的影响而有所升高，一般室内温度比室外温度高8摄氏度。4.2.3

变压器的容量和过负荷能力2）变压器的正常过负荷能力（1）昼夜负荷不均衡：因昼夜负荷不均衡而允许的过负荷系数KoL，可根据日负荷率和最大负荷持续时间t去查相关曲线求得。（2）季节性负载差异：如果夏季的平均日负载曲线中的最大负荷Sm低于变压器的实际容量St时，则每低1%，可在冬季过负荷1%。但此项过负荷不得超过15%，这称之为“百分之一规则”。其允许的过负荷系数为K’oL。但是油浸式电力变压器总的正常过负荷系数不得超过20%（户内变压器）~30%（户外变压器），即变压器的正常过负载能力（最大出力）可达：指它在较短时间内所能输出的最大容量。对油浸式变压器，其允许过负荷包括：4.2.3

变压器的容量和过负荷能力3）变压器的事故过负荷能力事故情况下，可允许短时间较大幅度的过负荷运行。油浸自冷式变压器过负荷百分值（%）30456075100200过负荷时间/min120804520101.5干式变压器过负荷百分值（%）102030405060过负荷时间/min75604532165变压器过负荷限值表4-3油浸式变压器的负载电流和温度限值负载类型配电变压器中型电力变压器大型电力变压器正常周期性负载负载电流标么值1.51.51.3热点温度与绝缘材料接触的金属部件温度140℃140℃120℃顶层油温105℃105℃105℃长期急救周期性负载负载电流标么值1.81.51.3热点温度与绝缘材料接触的金属部件温度150℃140℃130℃顶层油温115℃115℃115℃短期急救负载负载电流标么值2.01.81.5热点温度与绝缘材料接触的金属部件温度注2160℃160℃顶层油温115℃115℃注：1.表中温度与电流限值不同时适用。电流可比表中限值低一些，以满足温度限制的要求；相反地，温度可比表中限值低一些，以满足电流限制的要求。

2.表中未规定短期急救负载的顶层油温和热点温度，是因为在配电变压器上控制急救负载的持续时间，通常是不现实的。应当注意到：当热点温度超过140℃时，可能产生气泡，从而使变压器的绝缘强度下降。GB/T1094.7－2008《电力变压器第7部分：油浸式电力变压器负载导则》

对正常周期性负载，干式电力变压器负载电流不超过1.5倍的额定值。热点温度限制到各自绝缘系统等级所规定的值，见表3-2。绝缘系统的温度等级℃绕组热点温度/℃额定电流下绕组平均温升的限值/K额定值最高允许值120（E）130（B）155（F）180（H）220（C）1101201451752101401651902202507580100125150表3-2干式变压器的温度限值GB／T17211-1998《干式电力变压器负载导则》功能4.3

互感器电流互感器CT和电压互感器PT将高电压变换为低电压，大电流变换为小电流，供测量仪表及继电器的线圈；可使测量仪表、继电器等二次设备与一次主电路隔离，保证测量仪表、继电器和工作人员的安全；可使测量仪表、继电器标准化。1)工作原理4.3.1

电流互感器一次绕组匝数很少，有的电流互感器还没有一次绕组，而是利用穿过其铁心的一次电路导线作为一次绕组，一次绕组导体相当粗。而二次绕组匝数很多，导体较细。工作时，一次绕组串联在一次电路中二次绕组与仪表，继电器等的电流线圈串联，形成一闭合回路，由于这些电流线圈的阻抗很小，因此电流互感器工作时二次回路接近于短路状态。TATA图形符号2)接线方式4.3.1

电流互感器(1)一相式接线通常用于三相负荷平衡的电路中（如低压动力线路），供测量电流和接过负荷保护装置之用；(2)两相式接线称为两相不完全星形接线。在中性点不接地的三相三线制电路中（例如6~10KV高压电路中），广泛用于测量三相电流，电能及作过电流继电保护之用。2)接线方式4.3.1

电流互感器(3)两相电流差接线也称为两相一继电器接线，这种接线适用于中性点不接地的三相三线制电路中（例如6~10KV高压电路中）供作过电流继电保护之用。(4)三相星形接线这种接线中的三个电流线圈，正好反应各相的电流，广泛用在负荷一般不平衡的三相四线制系统，也用在负荷可能不平衡的三相三线制系统中，做三相电流、电能测量及过电流继电保护之用。3)类型4.3.1

电流互感器按一次绕组的匝数分为单匝式和多匝式；按一次电压分，有高压和低压两大类。按用途分，有测量用和保护用两大类。按准确等级分，有0.1，0.2，0.5，1，3，5等级。户内低压LMZJ-0.5型电流互感器的外形图。1-铭牌；2-一次母线穿孔；3-铁心，外绕二次绕组；4-安装板；5-二次接线端子；它不含一次绕组，穿过其铁心的母线就是其一次绕组（相当于1匝），它用于500V及以下的低压配电装置中。4)型号(P86)4.3.1

电流互感器

一次接线端子

二次接线端子

铁心

一次绕组

二次绕组LQJ-10高压电流互感器实物图片低压电流互感器实物图片二次接线端子

二次绕组及铁心一次母线穿孔一次母线穿孔5)使用注意事项4.3.1

电流互感器1、电流互感器在工作时二次侧不得开路2、电流互感器的二次侧必须有一端接地3、电流互感器连接时必须注意其端子极性1)工作原理4.3.2

电压互感器一次绕组匝数较多，二次绕组匝数较少，相当于降压变压器。工作时，一次绕组并联在一次电路中二次回路中，仪表，继电器等的电压线圈与二次绕组并联，形成一闭合回路。由于这些电压线圈的阻抗很大，因此工作时二次回路接近于开路状态。TVTV图形符号2)接线方式4.3.2

电压互感器(1)一相式接线供仪表、继电器接于三相电路的一个线电压。(2)两相式接线两个单相电压互感器接成v/v形，供仪表、继电器接于三相三线制电路的各个线电压，广泛应用在企业变配电所6~10kv高压配电装置中。2)接线方式4.3.2

电压互感器(3)三个单相电压互感器结成Y0/Y0形

供电给要求线电压的仪表、继电器，并供电给接相电压的绝缘监视电压表。绝缘监视电压表不能接入按相电压选择的电压表，而要按线电压选择其量程，否则在一次系统发生单相接地时，电压表可能被烧坏。2)接线方式4.3.2

电压互感器(4)采用三个单相三绕组电压互感器接成Y0/Y0/△

（开口三角）形

其接成Yo的二次绕组，供电给需线电压的仪表、继电器及接相电压的绝缘监视用电压表。其接成（开口三角）形的辅助二次绕组，接电压继电器。通过判断开口三角形两端电压，控制电压继电器动作，发出接地故障信号。3)类型4.3.2

电压互感器电压互感器按相数分，有单相和三相两大类；按绝缘和冷却方式分，有油浸式和干式两大类；4)型号（P89）5)使用注意事项1、电压互感器在工作时一、二次侧不得短路2、电压互感器的二次侧必须有一端接地3、电压互感器在连接时也必须注意其极性

一次接线端子

二次接线端子

铁心

一二次绕组JDZ(J)-10电压互感器实物图片4.4

高压开关设备高压断路器高压隔离开关高压负荷开关避雷器高压开关设备4.4.1

高压断路器功能：不仅能通断正常负荷电流，而且能通断一定的短路电流，并能在保护装置作用下自动跳闸，切除短路故障。符号：特点：高压断路器有相当完善的灭弧结构。QF电弧的概念4.4.1

高压断路器电弧的概念电弧是电气设备运行中经常发生的一种物理现象，其特点是光亮很强和温度很高。产生原因主要影响内因：触头本身及触头周围介质含有大量可被游离的电子。外因：当分断的触头间存在足够大的外施电压的条件下，而且电路电流也达到最小生弧电流，其间的介质就会强烈游离形成电弧。延长了电路的开断时间。电弧高温烧坏开关的触头。电弧的概念4.4.1

高压断路器分类：按所采用的灭弧介质分： 油断路器、六氟化硫（ＳＦ６）断路器、真空断路器以及压缩空气断路器、磁吹断路器等。

油断路器按其油量多少和油的功能，又分为多油断路器和少油断路器两类。企业变配电所中的高压断路器多为少油断路器，六氟化硫断路器和真空断路器的应用也日益广泛。4.4.1

高压断路器型号：4.3.1

高压断路器1）SN10-10型高压少油断路器我国统一设计、推广应用一种少油断路器。按其断流容量分，有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型（分别为300MVA、500MVA、750MVA）。(1)多油断路器：开关触头在绝缘油中闭合和断开。油兼有灭弧和绝缘功能，油量多，有易燃易爆危险。体积大，维护麻烦。可频繁通断负荷。趋于淘汰。(2)少油断路器：开关触头在绝缘油中闭合和断开。油只作灭弧功能，油量少，易燃易爆危险性较小。体积小，价廉，维护方便。不能频繁操作。6～10kv多用。

4.4.1

高压断路器2）高压真空断路器

利用“真空”灭弧的一种断路器，其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很难发生大的电弧。

但是这“真空”不能是绝对的真空，实际上也不可能是绝对的真空，因此在触头断开时，因高电场发射和热电发射而产生一点电弧，这电弧称为”真空电弧“。它能在交流电流第一次过零时熄灭。绝缘套筒内有真空灭弧室及触头上接线端子下接线端子手车式框架二次接线插头ZN63A-12(VS1)户内交流高压真空断路器ZN28A-12系列户内交流高压真空断路器4.4.1

高压断路器3）高压六氟化硫断路器

利用SF6气体作灭弧和绝缘介质的一种断路器。开关触头在SF6气体中闭合和断开。灭弧能力强，属高速断路器。断流容量大，电绝缘性能好，检修周期长。可频繁操作。无燃烧爆炸危险，体积小，维护要求严格，价贵。在全封闭组合电器中多采用。不适于高寒地区。LW8-40.5型户外交流高压六氟化硫断路器SF6断路器的结构LW36-126型户外自能式高压SF6断路器HD4/R户内六氟化硫断路器三种高压断路器的特点1）高压少油断路器2）高压真空断路器重量轻、体积小、节约油和钢材、价格低等优点；但不能频繁操作，用于6~35KV的室内配电装置；

不爆炸、噪声低、体积小、重量轻、寿命长、结构简单、无污染、可靠性高等优点； 但价格昂贵； 用于35KV及以下电压等级中处主导地位；3）高压六氟化硫断路器断流能力强、灭弧速度快、电绝缘性能好、检修周期长等优点；但要求加工精度高，对其密封性能要求更严，价格昂贵；适用于需频繁操作及有易燃易爆危险的场所。符号：4.4.2

高压隔离开关功能：主要是用来隔离高压电源，以保证其他设备和线路的安全检修。特点：断开后有明显可见的断开间隙，而且断开间隙的绝缘及相间绝缘都是足够可靠的，能充分保障人身和设备的安全。但是隔离开关没有专门的灭弧装置，因此它不允许带负荷操作，都是和高压断路器配合使用。（和断路器配合使用时，要严格遵守操作顺序，即停电时，应先使断路器跳闸，后拉开隔离开关；送电时，应先合隔离开关，再闭合断路器）。可用来通断一定的小电流。QS隔离闸刀上接线端子

下接线端子

传动机构GN19-12/400～1250型户内高压隔离开关配用CS6-1G手力操动机构双柱式水平开启式110kV隔离开关单柱式水平开启式35kV隔离开关4.4.2

高压隔离开关分类：高压隔离开关按安装地点：户内式和户外式两大类。隔离开关的型号如GN19-10C/400，由六部分组成。从左至右：第一位，代表该设备的名称，G代表隔离开关。第二位，代表该设备的使用环境，W代表户外，N代表户内。第三位，设计序号，有6，8，19等。第四位，代表工作电压等级，以KV为单位，工作电压等级用数字表示。第五位，表示其他特征，G改进型，T统一设计，D带接地刀闸，K快分式，C瓷套管出线。第六位，额定电流，以A为单位。型号：符号：4.4.3

高压负荷开关功能：高压负荷开关按安装地点，分户内式和户外式两大类。1.具有简单灭弧装置，能通断一定的负荷电流和过负荷电流，不能切断短路电流故障。2.必须与高压熔断器串联，借助于熔断器切除短路电流。3.与隔离开关一样，具有明显的断开间隙，也具有隔离电源，保证安全检修的功能。分类：QL高压负荷开关－限流熔断器组合电器实物图片

限流熔断器真空负荷开关上接线端子下接线端子弹簧脱扣机构NAL/F系列户内高压负荷开关开关断开状态开关合闸中开关闭合状态开关分闸中功能4.4.4

避雷器避雷器是用于保护电力系统中电气设备的绝缘免受沿线路传来的雷电过电压或由操作引起的内部过电压损坏的设备。避雷器应与被保护设备并联，装在被保护设备的电源侧。避雷器按结构型式分有保护间隙、管型避雷器、阀式避雷器和氧化锌避雷器等。分类具有良好的非线性、动作迅速、残压低、通流容量大、结构简单、可靠性高、耐污能力强等优点4.5

高压熔断器符号：功能：保护特性：也称时间——电流特性一种应用极广的过电流保护电器。其主要功能是对电路及电路设备进行短路保护，但有的也具有过负荷保护的功能。FU熔断器时间电流特性具有反时限特点原理：当所在电路电流超过规定值并经一定时间后，熔体熔化→汽化生弧→灭弧(电路分断)限流特性：在短路电流尚未达到冲击值之前就切断电路

续上页高压限流熔断器实物图片

接线端子

绝缘子安装卡座金属管帽

瓷熔管内有金属熔体与石英沙熔断器底座石英沙熔断撞针金属熔体缠绕在内瓷管上瓷熔管剖面图类型：户内、户外高压限流熔断器4.5

高压熔断器结构基本相同，都是瓷质熔管内充石英砂填料的密闭管式熔断器。RN1型主要用作高压线路和设备的短路保护，也能起过负荷保护的作用，其熔体在正常情况下要通过主电路的负荷电流，因此其结构尺寸较大。RN2型只用作电压互感器一次侧的短路保护，其熔体额定电流一般为0.5A，因此其结构尺寸较小。1)RN1和RN2型户内高压熔断器跌开式熔断器又称跌落式熔断器，广泛用于环境正常的室外场所，其功能是既可作6—10KV配电变压器和电力线路的短路保护和过负荷保护。2)RW4和RW10（F）型户外高压跌开式熔断器跌落式熔断器户外跌开式熔断器结构（喷射式熔断器）功能4.6

高压开关柜高压成套设备，按一定的线路方案将有关一次设备和二次设备组装在柜内，节约空间，方便安装，可靠供电，美化环境。按结构分：固定式、移开式。按功能分：馈线柜、电压互感器柜、高压电容器柜、电能计量柜、高压环网柜。分类高压断路器等主要电气设备装在可拉出和推入开关柜的手车上。高压金属封闭开关设备

高压开关设备——高压开关与控制、测量、保护、调节装置以及辅件、外壳和支持件等部件及其电气和机械的联结组成的总称。

金属封闭开关设备则是除进出线外，其余完全被接地金属外壳封闭的开关设备。安装方式移开式：采用手车结构，手车落地或装于开关柜中部（中置式）；

固定式：高压开关固定安装于柜内。结构类型铠装式：间隔式：箱式：充气柜主要组成部件分别装在接地的用金属隔板隔开的隔室中。其某些元件也分装于单独的隔室内，但具有一个或多个符合一定防护等级的非金属隔板；具有金属外壳，但间隔的数目少于铠装式和间隔式，隔板防护等级低或无隔板；金属封闭开关设备的隔室具有可控的、或封闭的、或密封的压力系统来保持气体压力。气体绝缘金属封闭开关设备

气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）是一种至少有一部分常用高于大气压的气体（SF6气体）作为绝缘介质的金属封闭开关设备。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。GIS既封闭又组合，因而：①防止误拉、合断路器；②防止带负荷拉、合隔离开关；③防止带接地开关（或接地线）送电；④防止带电合接地开关（或接地线）；⑤防止人员误入带电间隔。高压开关柜应具备五防功能：10kV中置式真空断路器手车柜实物图片（多台组合）10kV负荷开关柜实物图片（一台）GIS4.7

低压电器设备按一定的线路方案将有关低压设备组装在一起的成套配电装置。1）低压开关柜1000V或1200V及以下的设备

GGD型固定式开关柜实物图片

进线柜

出线柜

固定柜柜体

出线柜MCCGCS型抽屉式开关柜实物图片

进线柜

出线柜PC

抽屉柜柜体4.7

低压电器设备用于低压系统中设备及线路的过载和短路保护。低压熔断器的类型很多，如插入式(RC)、螺旋式(RL)、无填料密封管式(RM)、有填料密封管式(RT)以及引进技术生产的有填料管式gF、aM系列、高分断能力的NT型等。2）低压熔断器低压熔断器实物图片

刀型触头熔断体

瓷熔管内有金属熔体与石英沙熔断器底座

接线端子安装卡座圆筒帽式熔断体

螺旋式熔断器4.7

低压电器设备3）低压断路器低压断路器又称“低压自动开关”。低压断路器既能带负荷通断电路，又能在短路、过负荷和低电压（或失压）时自动跳闸，其功能与高压断路器类似。按其灭弧介质分有空气断路器和真空断路器等；按其用途分有配电用断路器、电动机保护用断路器、照明用断路器和漏电保护断路器等；按保护性能分有非选择型断路器、选择型断路器和智能型断路器；按结构型式分有万能式断路器和塑料外壳式断路器两大类。分类功能4.7

低压电器设备3）低压断路器热脱扣器：用于线路或设备长时间过载保护，当线路电流出现较长时间过载时，金属片受热变形，使断路器跳闸；脱扣器过流脱扣器：用于短路、过负荷保护，当线路电流大于动作电流时，过流脱扣器动作，自动断开断路器；分励脱扣器：用于远距离跳闸；通过按下脱扣按钮实现。欠压或失压脱扣器：用于欠压或失压保护，当电源电压低于定值时自动断开断路器；型号（P94）由触头、灭弧装置、转动机构、脱扣器等部分构成万能式断路器实物图片万能式断路器万能式断路器（又称框架式断路器）一般有一个有绝缘衬垫的钢制框架，所有部件敞开地安装在框架底座内。智能控制器手动储能手柄

分闸按钮

合闸按钮

抽屉框架

二次接线端子

分合闸指示

储能指示

万能式断路器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。装设地点灵活，保护方案、操作方案较多塑壳式断路器塑料外壳式低压断路器（原称装置式断路器）的主要特征是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柄。塑壳式断路器实物图片手动操作手柄

上接线端子

分励脱扣按钮

下接线端子

塑壳式断路器通常装设在低压配电装置之中，作为配电线路或电动机回路的控制与保护开关

模数化微型断路器

4.8

高压开关电器的选择1）按工作环境及正常工作条件选择电气设备；（1）电气设备所处位置、使用环境、工作条件选择型号；（2）按工作电压选择电气设备的额定电压；（3）按最大负荷电流选择电气设备的额定电流。电气设备选择的一般原则2）按短路条件校验电气设备的动稳定和热稳定；保证电气设备在短路故障时不至于损坏

短路热稳定校验

当系统发生短路，有短路电流通过电气设备时，导体和电器各部件温度(或热量)不应超过允许值，即满足热稳定的条件

式中：I∞—

短路电流的稳态值；

tima—短路电流的假想时间；

It—

设备在t秒内允许通过的短时热稳定电流；

t—

设备的热稳定时间。

4.8

高压开关电器的选择2）按短路条件校验电气设备的动稳定和热稳定；

短路动稳定校验

当短路电流通过电气设备时，短路电流产生的电动力应不超过设备的允许应力，即满足动稳定的条件

或式中：

ish

，Ish——短路电流的冲击值和冲击有效值;imax

，Imax——设备允许的通过的极限电流峰值和有效值。

4.8

高压开关电器的选择3）开关电器断流能力校验；断流容量不小于安装地点最大三相短路容量

对要求能开断短路电流的开关设备，如断路器、熔断器，其断流容量不小于安装处的最大三相短路容量，即：

或

式中：，—

三相最大短路电流与最大短路容量；，—

断路器的开断电流与开断容量。

4.8

高压开关电器的选择

电气设备选择的一般原则设备名称选择项目校验项目额定电压(kV)额定电流

(A)装置类型(户内/户外)准确度级

短路电流开断能力(kA)热稳定动稳定高压断路器√√√√√√高压负荷开关√√√√√√高压隔离开关√√√√√高压熔断器√√√√电流互感器√√√√√√电压互感器√√√母线√√√√电缆√√√支柱绝缘子√√√穿墙套管√√√√√

4.8.1

高压开关电器的选择高压断路器、高压熔断器、高压隔离开关和高压负荷开关1）根据使用环境和安装条件选择设备型号；2）正常工作条件下，选择设备额定电压和额定电流；3）按最大可能的短路电流校验动稳定性和热稳定性；4）开关电器断流能力校验；4.8.2

高压断路器的选择大多选择户内型，少油断路器、真空断路器和SF6断路器：例5-1

：试选择某35KV户内型变电所主变压器二次侧高压开关柜的高压断路器，已知变压器35/10.5KV，5000KVA，三相最大短路电流3.35KA，冲击短路电流8.54KA，三相短路容量60.9MVA，继电保护动作时间1.1S。解：1）变压器工作环境选择类型：户内，故选择户内少油断路器；2）二次侧线路电压选择断路器额定电压，变压器二次侧的额定电流来选择断路器额定电流；4.8.2

高压断路器的选择大多选择户内型，少油断路器、真空断路器和SF6断路器：解：3）高压断路器动稳定和热稳定性校验；4）利用最大开断电流校验高压断路器断流能力；例5-1

：试选择某35KV户内型变电所主变压器二次侧高压开关柜的高压断路器，已知变压器35/10.5KV，5000KVA，三相最大短路电流3.35KA，冲击短路电流8.54KA，三相短路容量60.9MVA，继电保护动作时间1.1S。快速断路器的断路时间4.8.3

高压隔离开关的选择只用于电气隔离而不能分断正常负荷电流和短路电流，不需校验其断流能力。例:试选择如图所示变压器10.5kV侧高压断路器QF和高压隔离开关QS。已知图中K点短路时I’’=I∞=4.8kA,继电保护动作时间tp=1S。拟采用快速开断的高压断路器，其固有分闸的时间ttr=0.1S。断路器及隔离开关的选择结果

计算数据ZN12-10I型断路器GN19-10型隔离开关工作电压10kV最大工作电流439.9A短路电流4.8kA短路电流冲击电流10.8kA热稳定性校验I∞2timar=4.82×1.1=25.34A2s额定电压UN=10kV额定电流IN=630A额定开断电流IOFF=25kA极限过电流峰值imax=80kA热稳定值It2t=252×3=1875A2sUN=10kVIN=630A----imax=50kAIt2t=142×5=980A2s4.8.4

高压熔断器的选择熔断器没有触头，分断短路电流后熔体熔断，不必校验动稳定和热稳定；仅需校验断流能力：1）熔断器的类型应符合安装条件（户内或户外）2）熔断器额定电压应与线路额定电压相同，不得降低电压使用；户内型 RN1主要用于高压电路和设备的短路保护；

RN2用于电压互感器的短路保护；4.9.3

高压熔断器的选择3）熔断器的额定电流应不小于它所装熔体的额定电流；（1）保护线路的熔断器熔体电流的选择应不小于电路计算电流；熔断器的额定电流是可以更换的最大熔体额定电流。（2）保护电压互感器的熔断器熔体电流的选择由于电压互感器二次侧电流很小，因此保护电压互感器一次侧的RN2型熔断器的熔体额定电流一般为0.5A4.8.4

高压熔断器的选择3）熔断器的额定电流应不小于它所装熔体的额定电流；（3）保护电力变压器（高压侧）的熔断器熔体电流的选择A、熔体电流要躲过变压器允许的正常过负荷电流；B、熔体电流要躲过来自变压器低压侧的电动机自启动引起的尖峰电流；C、熔体电流要躲过变压器空载合闸时的励磁涌流；4.8.4

高压熔断器的选择4）熔断器断流能力的校验；对限流式熔断器，断流能力：对非限流式熔断器，断流能力：能在短路电流达到冲击值之前完全熔断并熄灭电弧，切除短路；不能在短路电流达到冲击值之前完全熄灭电弧，切除短路；对具有断流能力上下限的熔断器，断流能力：（4）高压熔断器的保护选择性配合

选择熔体电流时，应保证前后两级熔断器之间、熔断器与电源侧继电保护之间，以及熔断器与负荷侧继电保护之间动作的选择性。1.上、下级均选用限流型熔断器之间的配合示例2.限流熔断器与其他上级或下级保护装置之间的配合示例4.9

互感器的选择1电流互感器的选择1）电流互感器的主要性能；计量用：0.1、0.2、0.5、1、3、5（电流误差）保护用：5P、10P（电流误差1%、3%；复合误差5%、10%）；（1）电流互感器的准确级：（2）线圈铁心特性：在额定频率下，二次负荷为额定负荷的25%~100%，功率因数为0.8时，各准确级的电流误差和相位误差不超过规定限值。计量用：在一次电路短路时易于饱和，以限制二次电流的增长倍数；保护用：在一次电路短路时不应饱和，二次电流与一次电流成比例增长，保证灵敏度要求。4.9

互感器的选择1电流互感器的选择1）电流互感器的主要性能；一次侧额定电流有多种规格可供用户选择；（3）电流互感器变流比与二次侧额定负荷电流互感器的准确度与二次负荷容量有关，互感器二次侧负荷不得大于其准确级所限定的额定二次负荷。20，30，40，50，75，100，150，200，300，400，600，800，1000，1200，1500，2000（A）(1)一相式接线(2)两相式接线二次回路中仪表、继电器线圈的阻抗二次回路中所有接头、触点接触电阻(3)星型接线二次回路中导线电阻4.

9互感器的选择1电流互感器的选择2）电流互感器的选择与校验（1）型号的选择：根据安装地点和工作要求；（2）额定电压的选择：不应低于装设点线路的额定电压；（3）变比的选择：二次侧额定电流均为5A，一次侧有多种规格；一次额定电流应不小于线路计算电流；4.9

互感器的选择1电流互感器的选择2）电流互感器的选择与校验（4）准确度的选择：（5）动稳定和热稳定的校验：计量用：0.2~0.5级；测量用：1.0~3.0级；保护用：10P级；动稳定倍数：电流互感器允许短时极限通过电流峰值与电流互感器一次侧额定电流峰值之比热稳定倍数和热稳定时间P120例5-3例5-3

按例5-1电气条件，选择柜内电流互感器。已知电流互感器采用两相式接线，如图所示，其中0.5级二次绕组用于测量，接有三相有功电度表和三相无功电度表各一只，每一电流线圈消耗功率0.5VA，电流表一只，消耗功率3VA。电流互感器二次回路采用BV-500-1×2.5mm2的铜芯塑料线,互感器距仪表的单向长度为2m。

解：型号、额定电压、额定电流选择：根据变压器10kV额定电流275A，查附录表A-7，选变比为400/5A的LQJ-10型电流互感器，Kes=160，Kt=75，t=1s，0.5级二次绕组的Z2N=0.4Ω。

(1)准确度校验

故满足准确度要求。

(2)动稳定校验

满足动稳定要求。满足热稳定要求。

所以选择LQJ-10400/5A型电流互感器满足要求。

解：根据变压器10kV额定电流275A，查附录表A-7，选变比为400/5A的LQJ-10型电流互感器，Kes=160，Kt=75，t=1s，0.5级二次绕组的Z2N=0.4Ω。

(3)热稳定校验

4.9

互感器的选择2）电压互感器的选择1）型号的选择：根据安装地点和工作要求；2）额定电压的选择；不应低于装设点线路的额定电压；3）准确度的选择：按电压仪表对电压互感器准确度要求。计量用：0.5级以上；测量用：1.0或3.0级；保护用：3P和6P级；4）变压器一二次侧都有熔断器保护，不需检验短路动稳定和热稳定。4.10

低压熔断器的选择1）选择（1）型号选择：根据工作环境条件；（2）额定电压选择：不低于保护线路的额定电压；（3）额定电流选择：应不低于其熔体的额定电流；4.10

低压熔断器的选择2）熔体的额定电流不小于线路的计算电流躲过尖峰电流在被保护线路过负荷或短路时得到可靠保护K为小于1的计算系数，当熔断器用作单台电动机保护时，K的取值与熔断器特性及电动机起动情况有关，K的取值见表5-6。

Ial为绝缘导线和电缆最大允许载流量，KoL为绝缘导线和电缆允许短时过负荷系数。4.10

低压熔断器的选择3）熔断器断流能力校验（1）对限流式熔断器；（2）对非限流式熔断器：低压线路中，熔断器较多，前后级间的熔断器在选择性上必须配合，以使靠近故障点的熔断器最先熔断。

4）前后级熔断器的配合4.10

低压熔断器的选择4）前后级熔断器的配合4.10

低压熔断器的选择为保证选择性配合：前级熔断器实际熔断时间本级熔断器实际熔断时间一般前级熔断器熔体额定电流比后级熔断器的熔体额定电流大2~3级。4）前后级熔断器的配合例：有一台电动机，其额定电压380V，额定功率18.5KW，额定电流35.5A，起动电流倍数7。该电动机采用RT0型熔断器做短路保护，短路电流最大值可达13KA。试选择其熔体额定电流。选择熔体及熔断器额定电流由附表A-11查得RT0-100：断流能力校验：满足要求。例5-6：有一台电动机，其UN=380V，PN=17KW，IC=42.3A，属重载启动，起动电流为188A，启动时间3~8s。采用BLV型导线穿钢管敷设线路，导线截面为10mm2。该电动机采用RT0型熔断器做短路保护，线路最大短路为21kA。试选择熔断器及其熔体额定电流，并进行校验。（1）选择熔体及熔断器额定电流有附表A-11查得RT0-100：（2）断流能力校验断流能力满足要求。（3）导线与熔断器的配合熔断器做短路保护，导线为绝缘导线时：查表A-13-2得：满足要求。4.11

低压断路器的选择低压断路器在低压配电系统中的应用（1）单独接QF或QF-QS的方式；（2）QF与FU配合的方式4.11.1

低压断路器选择的一般原则1）型号及操作机构形式应符合工作环境、保护性能等方面的要求；2）额定电压应不低于装设地点线路额定电压；3）额定电流应不小于它所能安装的最大脱扣器的额定电流；4）短路断流能力应不小于线路中最大三相短路电流；（1）对万能式断路器，其分断时间在0.02s以上；（2）对塑壳式断路器，其分断时间在0.02s以下：低压保护电器的初步选择类别选择A类为非选择型，一般配置热－电磁式过电流脱扣器，保护特性二段保护功能。

A类断路器在短路情况下，没有用于选择性的人为短延时特性。低压断路器的保护特性曲线——非选择型B类为选择型，一般配置电子式过电流脱扣器或智能式控制器，保护特性具有二段保护、三段保护或四段保护功能。低压断路器的保护特性曲线——选择型4.11.2低压断路器脱扣器的选择和整定1）过电流脱扣器的选择和整定；（1）额定电流的选择（2）动作电流的整定瞬时过电流脱扣器动作电流的整定短延时过电流脱扣器动作电流和动作时间的整定长延时过电流脱扣器动作电流和动作时间的整定过电流脱扣器与配电线路的配合要求短延时过电流脱扣器动作电流和动作时间的整定动作电流应躲过线路的尖峰电流可靠系数，取1.2；动作时间一般不超过1s，通常为0.2s、0.4s、0.6s3级；产品不同，延时时间有所不同。长延时过电流脱扣器动作电流和动作时间的整定动作电流只需躲过线路的计算电流可靠系数，取1.1；动作时间一般1~2h；用于过负荷保护，动作时间为反时限特性。瞬时过电流脱扣器动作电流的整定应躲过线路的尖峰电流可靠系数；对动作时间在0.02s以上的断路器，如DW、ME型，取1.35；对动作时间在0.02s以下的断路器，如DZ型等，取2~2.5；过电流脱扣器与配电线路的配合要求防止被保护线路因过负荷或断路故障引起导线或电缆过热导线或电缆允许的短时过负荷系数。对瞬时和短延时过电流脱扣器，取4.5；对长延时过电流脱扣器，取1；对有爆炸气体区域内的配电线路过电流脱扣器取0.8整定倍数过电流脱扣器的动作电流，按照其额定电流的倍数来整定，即选择过电流脱扣器的整定倍数K。过电流脱扣器的动作电流，应不大于整定倍数×过电流脱扣器额定电流。各种型号断路器的脱扣器动作电流整定倍数不一样。4.11.2低压断路器脱扣器的选择和整定2）热脱扣器的选择和整定；（1）额定电流的选择（2）动作电流的整定可靠系数，取1.1；并应在实际运行时调试3）欠电压脱扣器的选择和分励脱扣器的选择；欠电压脱扣其主要用于欠压或失压保护，当电压下降低于（0.35~0.7）UN时便能动作；分励脱扣器用于断路器的分闸操作，在（0.8~1.1）UN时便能可靠动作。4.11.3前后级断路器选择性的配合1）动作电流选择性配合上：2）动作时间选择性配合上：如果后一级（靠近负载）采用瞬时过电流脱扣器，则前一级（靠近电源）要求采用短延时过电流脱扣器；如果前后级都采用短延时过电流脱扣器，则前一级短延时时间应至少比后一级短延时时间大一级。由于低压断路器保护特性时间误差为+20%~+30%，防止误动作，应把前一级动作时间计入负误差（提前动作），后一级动作时间计入正误差（滞后动作），在这种情况下，仍要保证前一级动作时间大于后一级动作时间，才能保证前后级断路器的选择性配合。4.11.4低压断路器灵敏度的配合短路保护灵敏度应满足：瞬时或短延时过电流脱扣器的动作电流整定值。保护线路末端的最小短路电流。例：某380V动力线路，采用低压断路器保护，线路计算电流为125A，尖峰电流为390A，线路首端最大三相短路电流为7.6KA，末端最小单相短路电流为2.5KA，线路允许载流量为168A，试选择低压断路器。解：低压断路器用于配电线路保护，选择DW15系列断路器，查附录表A-10-4、A-10-5，确定配置瞬时和长延时过流脱扣器。

①

Iop（0）≥KrelIpk=1.35×390A=527A根据上表中的整定倍数，选择3倍整定倍数的瞬时脱扣器，则动作电流整定值为：3×200=600＞527A

②与保护线路的配合Iop（0）=600A≤4.5Ial=4.5×168A=756A

满足要求

2．瞬时过流脱扣器动作电流整定故选取IN·OR=200A脱扣器

1．过流脱扣器额定电流选择例：某380V动力线路，采用低压断路器保护，线路计算电流为125A，尖峰电流为390A，线路首端最大三相短路电流为7.6KA，末端最小单相短路电流为2.5KA，线路允许载流量为168A，试选择低压断路器。解：低压断路器用于配电线路保护，选择DW15系列断路器，查附录表A-10-4、A-10-5，确定配置瞬时和长延时过流脱扣器。3．长延时过流脱扣器的动作电流整定

①

动作电流整定

Iop（l）≥KrelIc=1.1×125A=137.5A

选取128～160～200中整定电流为