电气安全-第二章-低压配电系统(第3版)

第二章低压配电系统第一节城市电网与供配电系统

第二节低压配电系统结构第三节低压系统接地形式和导体配置第四节常用低压配电电器第五节低压系统短路电流计算第六节低压配电线路的过电流保护第七节低压配电线路带电导体截面积选择第一节

城市电网与供配电系统城网是为城市送电和配电的各级电网的总称，它服务于一座城市的市区及所属（部分）郊区。

城网、农网、电气化铁路网等都是负荷中心电网，大多具有受端网的特征。供配电系统是受端网的最末端部分。在介绍城网的基础上，引出供配电系统的概念。从城网入手，向上可深入到区域大电网，向下可延伸至用户网，是理解电力系统的一个很好的切入点。一、城市电网电力设施1、城网供电设施1）城市变电所。指起变换电压等级、并起集中和分配电能作用的供电设施。由主变压器、配电装置、二次系统及相应的土建设施等构成。2）开关站。起接受和分配电能作用的配电设施，又称开闭所，配电所。不变换电压等级，无主变压器。3）公用变配电所。向低压电力用户供电的变配电所，与城市变电所原理类同，但在城网中所处地位不同。“公用”一词对应于“专用”。专用变配电所指电力用户自己建设运行的变配电所，而公用变配电所是供电企业建设运行的。电力行业称其为“公用配电所”，建筑电气行业有的称其为“公用配变电所”。前者易与无变压器的配电所、开关站混淆，不建议采用；后者强调末级配电特征，可采用。电压等级单台主变容量（MVA）主变台数占地面积（m2）500kV500、750、1000、15002约100000（户外式）220kV90、120、150、1802～38000～30000（户外式）110kV31.5、40、50、6302～3800～1500（户内式）城网变电站容量及占地面积城市负荷密度：闹市区10～120MW/km2城市总负荷：特大城市高峰负荷几千MW，部分上万MW某城市220kV户外式区域变电所三维模型110kV配电装置区#3主变#2主变#1主变10kV配电装置室值班室库房220kV配电装置区220kV二次室补偿电容器装置区某城市220kV户外式区域变电所外观110kV配电装置220kV配电装置220kV配电装置180MVA主变压器220kV侧接线（共3台）

主变压器110kV、10kV侧接线10kV电缆出线110kV架空出线110kV配电装置10kV配电装置室

补偿电容器装置户外杆上10/0.38kV公用变配电所预装式10/0.38kV变配电所高压室变压器室低压室10kV户内式开闭所探讨：变电所电压等级表达方式细节问题变电所电压等级常用“一次侧电压/二次侧电压”表述，本课程认为一、二次侧电压都宜为所在电网标称电压，如“10/0.38kV变配电所”等。但业界也有用变压器额定电压表述的，如“10/0.4kV变配电所”等。理由：有的变电所主变若干台，各主变二次额定电压可能不同。如城乡交接地带的110kV区域变电所，110/11kV和110/10.5kV变压器可能同时存在，前者供郊区，后者供市区。后者因负荷密度大，供电半径小，电压损失轻微，二次额定电压选择较低。此时若用变压器额定电压表示变电所电压等级，会出现混乱。

2、城网电力线路架空线路和电缆线路两类。220kV及以上线路一般为铁塔架空线路，110kV以下依城市规划要求一般为地下电缆线路。地下电缆线路需沿市政道路敷设。110kV线路中，架空和电缆线路并存，但新建者电缆线路逐渐增多。农网各电压等级线路基本为架空线。

3、城网电源与负荷

1）城网电源

城市发电厂（生产电能），电源变电所（接受域外输入的电能）。新技术动态：分布式电源技术，使用户自备发电站、小型新能源发电站等也可成为城市电网电源。

2）城网负荷直接负荷：电力用户；间接负荷：下级供电设施。二、城市电网结构以送电电压500kV城网为例城网简化模型

1、送电网

送电网是城网中电压等级最高的电网，大城市多已达到500kV，一般城市为220kV。

送电网要求成环状网，一般要求成双环。除城市发电厂的部分电能外，城网电源都将电能送至送电网上，送电网上电功率（潮流）可双向输送，可将所有电源电能在网上重新配置，使每一电源都有被任一负荷使用的可能，故称之为“送电”网，即整个网都是电源的含义，又称电源网。

送电网上的城市变电所称为枢纽变电所。枢纽变电所中，接受域外电能或城市发电厂电能的变电所称为电源变电所。

每一枢纽变电所一次侧都有与其他枢纽变电所的连接，进入枢纽变电所一次侧的电功率，可能一部分通过变压器送入下一电压等级电网，而另一部分则转送至同级电网其他变电所，成为穿越功率。

送电网一般环城市外围布置，城市密集的城市群地区可环若干城市布置。南方电网公司特高压输电规划重庆地区2002年送电网示意（220kV与500kV送电网并存）上海城网送电网规划图标称电压/kV传输方式输送容量输送距离/km0.22架空线<50kW0.15电缆线<100kW0.20.38架空线100kW0.25电缆线170kW0.3510架空线3000kW5～15电缆线5000kW10110架空线10～50MW50～150220架空线100～500MW100～300500架空线1000～1500MW150～850线路输送距离与容量的合理范围2、高压配电网

枢纽变电所二次出线至区域变电所之间的电网，称为高压配电网。送电电压500kV的城网中，高压配电网电压一般为220kV和110kV；送电电压220kV城网中，高压配电网电压一般为110kV和35kV。

高压配电网功率一般只单向流动，但也可能部分参与潮流调度，这时很可能通过变压器铁芯形成电磁环网，应尽量避免。

区域变电所是城市中一个较小范围的公共供电设施，供电半径在主城区一般不超过10km。按城市用地40MW/km2负荷密度估算，若110kV区域变电所主变容量为（2~3）×50MVA，则110kV区域变电所供电范围仅2~3km2左右。

现特大城市已开始将新建的市中心主力区域变电所电压提升到220kV，供电容量增大，典型主变容量（2~3）×180MVA，可以扩大供电服务范围。但若直降至10kV，会导致出线回路过多（现状10kV电缆线路极限供电容量9000kVA左右），因此20kV中压配电已提至议事日程，已有少量试运行。

3、中压配电网从区域变电所二次出线，到公用或专用变配电所间的电网，叫中压配电网。中压配电网电压一般为10kV，现部分地区试运行20kV。

中压配电网中通常设置有较多的10kV开闭所，起分级配电作用。中压配电网功率只单向流动，不参与潮流调度。4、低压配电网

公用变电所二次侧出线至低压用户电表之间的电网，叫低压配电网。专用变电所二次侧出线后的电网，以及低压用户自己的电网，技术上也属于低压配电网，但不属于供电企业运行管理的范围。送电网和高压配电网综合示例三、供配电系统技术角度看：指区域变电所以下的电网，或一般情况下指110kV及以下电网。工程实际角度看：指电力用户电网。特征：处于电力系统的最末端，以使用电能为主要任务，功率单向流动，不参与潮流调度。

研究重点：配电、用电问题，部分涉及供电问题。学科背景：电气工程技术，用户技术。末端用户技术特征：需求主导（而非供给主导），非专业性（环境，人员），“面”分布，随机性，不可控性，环境复杂性，兼容性，博弈性……

与发输变电专业课程的区别：生产与消费的区别。简单说本课程更专注于电力用户和用电技术。工程界的划分：勘察设计行业实施工程师执业资格制度，将注册电气工程师划分为“发输变电”与“供配电”两个专业。第二节

低压配电系统结构电源：公用或专用变配电所，自备电源机房。负荷：用电设备。一、

低压配电系统配电设施与装置

1、低压配电设施（1）变配电所与自备电源机房。变配电所有预装式、杆上式、独立式、附设式、室内式等多种形式；电源机房主要有柴油发电机和蓄电池EPS机房。设施内通常有配电装置，因此既是电源设施，也是配电设施。因靠近电源，所内配电装置称为电源侧配电装置或一级配电装置。（2）电气小间（室）与电气竖井。电气小间或电气室是二级配电设施，对电源设施馈出的电能进行再次分配；电气竖井是建筑物内竖向电气管线的通道，为节省空间，可将其按层分隔后兼作电气小间。

（3）室内线路设施。电缆沟、电气竖井，以及电缆槽盒、梯架等配线构件在公共空间构成的设施。

2、低压配电装置（1）低压配电柜。主要作为一级配电装置，用在变配电所和电源机房中，也可用在动力配电控制中心等集中、量大的二级配电设施中。一般有多面柜体，成排布置。（2）（中间）配电箱。作为二级配电装置向终端配电箱分配电能，也可直接向用电设备配电。安装在配电小间或建筑公共空间处。

（3）终端配电箱。末端配电装置，向用电设备和电具（插座等）供电。安装在各种功能房间内。

装配中的GGD低压配电柜低压固定式开关柜

GGD型固定式开关柜实物图片

进线柜出线柜固定柜柜体补偿柜低压抽出式开关柜出线柜MCCGCS型抽出式开关柜实物图片进线柜出线柜PC出线柜MCC中间配电箱终端配电箱*相关术语（GB/T2900-2008《电工术语》）（1）电气回路（electriccircuit）。电气装置中电气设备的组合，它由同一个（组）的保护器件提供过电流保护。826-14-01（2）配电回路（distributioncircuit）。为一个或多个配电盘供电的电气回路。826-14-02

（3）终端回路（finalcircuit）。直接为用电设备或插座供电的电气回路。826-14-03

回路由带电导体、保护导体（如果有的话）、保护器件和相连带的开关、控制设备及附件组成。保护导体可能是若干回路公用的——GB/T16895.1-2008，附录B。（4）电气装置（electricalinstallation）。相关电气设备的组合，具有为实现特定目的所需的相互协调的特性。826-10-01TC64体系中，低压电气装置范围伸缩空间大，大到含电源在内的整个系统，小到单台设备回路。（5）电气装置受电点（originoftheelectricalinstallation）。电能馈入电气装置的点。826-10-02可能多于1个。GB/T16895.1-2008，附录B。（6）配电盘（distributionboard）。包含有一条或多条进出线回路的不同形式的开关、控制设备的组合，并具有中性导体和保护导体的端子。二、

低压配电系统接线

1、低压配电系统接线需要考虑的因素电源确定的情况下，接线主要与负荷相关。主要有以下因素。（1）负荷等级。（2）负荷类别。（3）负荷量值。（4）负荷空间分布。（5）负荷工艺关联性。2、低压配电系统配电层次典型低压配电系统由电源级（一级）、中间级（二级）和终端级（三级）等三个配电层级组成。

相应有电源级、中间级和终端级等三级回路。相应有电源级、中间级和终端级等三级配电盘。还常有以下说法：电源级配电回路：主干（一级）配电回路，干线…

中间级配电回路：分支（二级）配电回路，支干线…

电源级配电盘：主配电盘，总配电屏…

中间级配电盘：分（中间）配电盘，楼层配电箱…

3、接线示例

第一级配电装置电源侧配电装置主配电盘第一级配电回路主干配电回路电源级配电回路变配电所主接线图表达范围从电源进线到第一级配电回路馈出线；配电干线系统图表达范围从第一级配电回路馈出点到最末级配电箱（盘）。

第三节低压系统接地形式和导体配置一、术语解释

1、中性点（neutralpoint）双重含义（1）电气中性点：指对称多相系统电源或负荷端存在这样一个电气上的点，从该点到各相端子间的电压大小相等，通常相位差也相等。（2）电路（或系统、绕组）中性点：指多相系统导体元件星形或曲折连接中的公共点，又称为电路星接点或中心点。826-14-05,195-02-05探讨中性点的“中”是指与指定对象间关系不偏不倚，其含义既指电路结构的实体节点，也指电气参量关系（主要指电压关系）的电位点，后者的含义在很多时候被电路结构节点掩蔽。为使概念更清晰，本课程明确指出这双重含义。参考依据列示如下。1、全国科学技术名词审定委员会。电力（一级学科）；通论（二级学科）。neutralpoint中性点：（1）多相系统中星形连接和曲折连接中的公共点。（前一含义）（2）在对称系统中，正常情况下电位等于零并通常是直接接地的点。（含有后一含义。因为是以表征特性而非本质属性定义的，容易误认为与对地电压有关，所以特别注意前提是“对称系统”，而非“多相系统”。）2、△接线的电源也可能需要中性点接地，但电路上找不到这个中性点，因此有接地变压器或三相接地电抗器等设备，将它们接到△接线的电源系统处，可将△接线电源电气关系中电位中性点在电路实体节点上体现出来，IEC术语中称为等效的中性点。这里等效的含义是指电压关系的等效，通过在别处接地，将△接线电源中性点的对地电位关系固定下来。3、术语“中性点位移”，很明确此处“中性点”是指的电气关系对称点，因为电路节点是固定连接的，不可能有“位移”出现。2、可导电部分（conductivepart）系统或环境中能传导电流的部分（826-12-09）。现状工频交流系统中可作如下划分。（1）（装置）外露可导电部分（exposed-conductive-part）：正常时不带电，基本绝缘损坏时会带电的设备或装置的易触及的可导电部分。826-12-10常简称设备金属外壳，或简称外壳。对II类设备（后续介绍），不论外壳是否是金属材料，均可认为无外露导电部分。（2）（装置）外界可导电部分：指定场所中不属于电气装置组成部分且易于引入电位的可导电部分。826-12-11如：场所中的金属水管，金属挂架等。（3）导体（conductor）：用于承载规定电流的可导电部分。826-14-06三相工频交流系统中有相导体，中性导体和保护导体。也有非系统组成部分的导体，如等电位联结用导体、防雷系统接地导体等。

（4）带电导体。无原始定义，由“带电部分”和“导体”的定义，可推知其含义为：正常工作时带电的导体。含相导体和中性导体，但按惯例不含PEN导体。（5）载流导体。无定义，但有使用，指承载工作电流的导体。在三相工频交流系统中指相导体、中性导体和PEN导体。（6）相导体（L导体）：正常运行时带电并起传输电能作用、但不是中性导体的导体。826-14-09直流系统中称为极导体。交、直流统称线导体。（7）中性导体（N导体）：与电源中性点连接、并能在正常工作时起传输电能作用的导体。826-14-07旧称零线，误称地线，都不正确，坚决摒弃！直流系统中称为中间导体（M导体）。（8）保护导体（PE导体）：为安全目的设置的导体，如为防止电击伤害而用来与某些部分连接的导体。826-13-22。

用于接地的叫保护接地导体，用于等电位联结的叫保护联结导体。旧称地线，不准确。

某些部分：装置外露可导电部分，装置外界可导电部分，中性点，接地极，等电位联结板等。

（9）保护中性导体（PEN导体）：兼具N导体和PE导体双重功能的单一导体。826-13-25（10）保护接地线（相）导体（PEL导体）：兼具保护接地导体和线导体功能的单一导体。826-13-27各种导体图例3、带电部分与危险带电部分带电部分（livepart）。正常运行中带电的导体或（其他）可导电部分，包括中性导体，但按惯例不包括PEN导体和PEL导体。826-12-08

危险带电部分（hazardous-live-part）。在某些条件下能造成伤害性电击的带电部分。826-12-13GB19517-2009《国家电气设备安全技术规范》危险带电部分的判断示例（变压器标准）

4、用电设备使用方式

（1）手持设备：正常使用时要用手握住的设备。

（2）移动设备：工作时移动、或接有电源时易于移动的设备。

（3）固定设备：牢固安装在支座（架）上的设备，或用其他方式固定在一定位置上的设备。二、低压系统接地形式[1][2]系统。

[1]——电源接地情况：I——不接地或高阻抗接地；T——直接接地。

[2]——设备外露可导电部分接地情况：

N——与电源系统接地点连接；

T——直接接地，该地与电源地无金属电气连接。有TN、TT、IT三种形式。

1、TN系统又分为TN-S、TN-C、TN-C-S三种：

-S——Spare：PE线与N线是分开的。

-C——Combine：PE线与N线是合用的。

-C-S——混合形式。电源侧部分为TN-C，负荷侧部分为TN-S。TN-S系统：PE线和N线自电源接地点分开后不能再有任何电气连接电源接地可以是变压器中性点直接接地，标准中称为“在电源处的接地”，此图“电源”指变压器；也可将电源中性点连接到电源级配电装置处，通过配电装置接地，标准中称为“在配电系统中的接地”，此处配电系统指变压器（已认定为电源）以外的低压电网。GB16895.1-2008中TN-S系统的示例该点也可以是用户低压电气装置与公共电网的连接点电源（变压器绕组）处接地电源级配电装置处接地TN-C系统：PE线与N线功能合二为一，称为PEN线PEN导体须先接设备外露可导电部分，再接N端子TN-C-S系统：重复接地非必须，但宜有

2、TT系统与TN系统区别要点：电源地与设备地之间有无金属性电气连接。共同接地单独接地

3、IT系统三相IT系统可引出中性线，但一般不建议引出

三、

低压系统导体配置X相X线制系统。“X相”指电源的相数，“X线”指载流导体数，即正常工作时传输电能的导体数。

PE线正常情况下不传输电能，因此带N线的TN-S系统、TN-C系统和TN-C-S系统都是三相四线制系统，或单相二线制系统。三相IT系统为三相三线（不引出N线）或三相四线（引出N线）制系统。单相IT系统为单相二线制系统。有N线TT系统为三相四线制或单相二线制系统。解释两绕组为什么可能是单相

与按接地形式分类辩异典型习惯性错误：将TN-C命名为三相四线或单相二线制系统，TN-S命名为三相五线或单相三线制系统。第四节

常用低压配电电器低压开关电器的命名完全采用IEC标准，部分与中、高压电器传统称谓不同，具体如下，注意区别：断路器：与中压断路器类同，但低压断路器一般为断路器与保护部件（脱扣器）的组合电器。开关：相当于中压负荷开关。隔离器：相当于中压隔离开关。隔离开关：相当于中压带隔离功能的负荷开关。一、

低压开关、隔离器及熔断器组合电器开关：能承载、通断正常（含规定的过负荷）电流，并能在规定时间内承受短路电流冲击、但不能开断短路电流的机械电器。隔离器：在断开状态符合规定隔离功能、能通断空载电路、且能承载正常电流和规定时间内短路电流的机械电器。隔离开关：在断开状态符合隔离器要求的开关。注意与中高压电器名称的差异，不要混淆。类型功能接通、承载、分断正常电流；承载规定时间内的短路电流；可接通短路电流隔离功能。断开距离、泄漏电流符合要求，有断开位置指示，可加锁同时具有左侧两种功能开关、隔离电器开关隔离器隔离开关熔断器组合电器熔断器串联开关熔断器组隔离器熔断器组隔离开关熔断器组熔断体动作触头熔断器式开关熔断器式隔离器熔断器式隔离开关开关、隔离器、熔断器组合电器功能与图形符号二、低压熔断器

1、分类按结构分：专职人员用，非熟练人员用。按分断范围分：g熔体（全范围），a熔体（部分范围）。按使用类别分：G类（一般用途），M类（保护电动机），Tr（保护变压器）。组合类别：如gG类，aM类、gM类等。

2、主要参数（1）弧前时间——电流曲线（安秒特性）。（2）过电流选择比。上、下级熔体选择性动作所需最小熔体额定电流比值，一般为1.6。即：若上级熔体额定电流为下级的1.6倍以上，则下级短路时，能保证下级熔体熔断时，上级熔体尚未熔化。（3）约定时间内的约定熔断/不熔断电流。这是基于熔断器保护特性分散性的参数。约定时间由标准规定。熔体额定电流Ir（A）刀型触头熔断器圆筒帽型熔断器螺栓联接熔断器偏置触刀熔断器Inf（A）If（A）Inf（A）If（A）Inf（A）If（A）4～16（不含）1.5Ir1.9Ir1.25Ir1.6Ir1.25Ir1.6Ir4及以下1.5Ir2.1Ir1.25Ir1.6Ir1.25Ir2.1IrgG熔体，约定时间均为1h

Inf：约定时间内的约定不熔断电流。

If：约定时间内的约定熔断电流。举例：Ir=5A的螺栓联接熔断器，若通过熔体的实际电流小于1.25Ir，则肯定不会在1小时内熔断；若通过熔断器的实际电流大于1.6Ir，则肯定会在1小时内熔断。在这两个电流之间，则是否熔断不确定。约定时间和电流值是生产厂家按标准取定、并在产品特性上体现出来的。

gG和gM熔断体的约定时间和约定电流熔体额定电流Ir（A）约定时间（h）约定电流（A）InfIf16≤Ir≤6311.25Ir1.6Ir63＜Ir≤1602160＜Ir≤4003400＜Ir4Inf：约定不熔断电流；If：约定熔断电流。

3、限流型熔断器的焦耳积分特性与允通能量限流型熔断器在电流达到最大值前快速熔断，使实际短路电流小于预期短路电流，预期短路电流分断能力也得以提高。限流型熔断器不用安秒特性表示保护特性，而是用焦耳积分特性参数（其熔断最大值又称为允通能量）。图上看出，开始限流时间不会大于半个周期0.01s，电流高于一定量值后，开断时间不大于0.01s。限流型熔断器用于开断大电流，熔断断时间基本在0.01s以下。（1）焦耳积分I

2t特性。因极快速熔断，不考虑散热，对给定熔断器，熔体是否熔化、熔断只与热脉冲有关，简称I

2t特性或焦耳积分特性。分最小弧前I

2t（即最小熔化-焦耳积分特性，限流熔断器熔化与起弧几乎同时出现）和最大熔断I

2t（即最大熔断-焦耳积分特性）。（2）允通能量。即熔断器的最大熔断焦耳积分值，其含义为只要用限流型熔断器做保护，不管实际短路电流多大，短路时通过熔断器到达电网元件上的热脉冲不可能超过该量值，因为热脉冲达到该值时，熔断器已经熔断，不可能再有能量输送到被保护的电网元件。热脉冲与实际能量正相关，因此将其称为允通能量。允通能量主要用于校验被保护元件的热稳定性。除低压熔断器外，中压熔断器、限流型低压断路器也有同类参数。

4、熔断器的分断能力参数及校验（1）额定开断电流Icr在规定条件下熔断器能开断的最大短路电流。这是受制于熔断器最大灭弧能力的一个参量，要求：

Icr

≥Ik·max

式中，Ik·max为熔断器安装处可能出现的最大短路电流有效值。对限流型熔断器，Icr和Ik·max都指预期电流，即如果没有熔断器限流，短路电流将会达到的量值。限流型熔断器对短路电流量值有非线性的压制，预期短路电流越大，实际短路电流相对值越小。图上纵坐标为开断的峰值电流，横坐标为预期短路电流有效值。（勘误：纵坐标文字删除“（S）”）。（2）最小开断电流Ic·min指在规定条件下熔断器能开断的最小短路电流。与断路器不同的是，过小的电流（但仍能使熔体熔化或熔断），熔断器也不能有效开断。中压熔断器根据最小开断电流与熔化电流差值的不同，可分为三种不同保护范围的类型，分别为全范围型、通用型和后备型，低压熔断器分为全范围型和部分范围型。

这里保护范围是指熔断器能有效开断的电流范围，对应于被保护元件从过负荷电流到最大短路电流整个过电流范围的不同区间，但不是指被保护元件实体的某个区间，如线路全长或部分长度等。先看中压熔断器。

1）全范围型熔断器。指Ic·min=Im·min的熔断器，即最小开断电流等于最小熔化电流，表明电流只要能使熔断器只要动作，就一定能够被该类熔断器开断。2）通用型熔断器。指Ic·min=Im·1h的熔断器，即最小开断电流等于1h最小熔化电流，该电流大于Im·min。故又称部分范围熔断器。

3）后备型型熔断器。指Ic·min大于Im·1h的熔断器。将其最小开断电流用Icr·min表示，称为额定最小开断电流，即Ic·min=Icr·min。该型熔断器不能用于过负荷保护，只能用于短路保护。

以上三种熔断器作短路保护时，应满足以下开断条件：

Ic·min

<Ik·minIk·min为熔断器安装处可能出现的最小短路电流。三种不同保护范围的熔断器

全范围和通用型熔断器作过负荷保护时，对轻度过负荷基本无效。因为即使是全范围熔断器，Ic·min也是Ir·FA的2～3倍，该电流已经属于中、重度过负荷。因此需要配合其他过负荷保护元件（如热脱扣器等），分段（轻度、中度和重度）承担过负荷保护功能。而后备型熔断器Ic·min是Ir·FA的3～6倍，已经基本不属于过负荷范围，故不能做过负荷保护。

低压全范围型g熔体与中压全范围型相同。

低压部分范围a熔体大致相当于中压后备型熔断器。三、

低压断路器与中高压断路器属同类电器，但实际使用中绝大多数为开关电器＋保护电器的组合电器。

1、结构、工作原理与保护特性纯断路器部分壳架中预留脱扣器安装位置和接口，部分还有与外界连接的信号输入输出接口。配热磁脱扣器的低断过电流脱扣器过电流保护特性单一脱扣器特性过电流脱扣器组合特性

2、类型按结构分类的一些常用缩写开启式或框架式ACB——AirCircuitBreaker

模压外壳式或塑壳式MCCB——MouldedCaseCircuitBreaker

微型或模数化终端式MCB——MicroCircuitBreakerorMiniatureCircuitBreaker产品标准

以上结构形式的断路器适用于不同场所，有两套不同的标准相对应，基本上是如下对应关系。

3、限流型低压断路器的限流特性限流型低断特性与限流型熔断器类似，原理上也是在靠快速开断使短路电流达到峰值前被截断。直线是无限流条件下的预期开断电流峰值，折线是实际开断电流值。脱扣器额定电流越小，限流起始电流越小，限流程度越强。限流型熔断器也可限制短路能量，与限流型熔断器相似，限制的能量值也称为允通能量图中看出，预期短路电流达到一定量值后，再往上增加，允通能量增加已经很少。对比限流曲线，可知限能力度更强，这意味着电流更大的的时候，脱扣器动作更快。

4、主要参数（1）常规参数即作为开关电器的参数，有特别之处的如下。

1）壳架等级额定电流IrQ。指断路器壳架部分的额定电流，包括接线端子、连接导体等。主触头系统额定电流一般也与壳架等级电流相等。产品样本称断路器壳架等级电流，记作Imn。

2）脱扣器额定电流IrR（或Irt）。指装于壳架内的过电流脱扣器（Release或trip）的额定电流。产品称断路器额定电流，记作In。IrQ和IrR的相互关系同一壳架的断路器，可选装多种额定电流的脱扣器。运行电流须通过壳架才能流过脱扣器，因此脱扣器额定电流不可能大于壳架额定电流，即：IrR≤IrQ。之所以断路器壳架规格少于脱扣器规格，是为了降低生产成本和简化安装。因为生产不同规格壳架所需的模具、零配件规格、生产线参数调整等综合成本远大于生产不同规格的脱扣器。（如DZ20型低断，壳架等级电流有如100A、160A、200A等，100A壳架可选装的脱扣器额定电流就有16A、20A、32A、40A、50A、63A、80A、100A等共8种，160A壳架除可选装上述脱扣器外，还可选装125A和160A脱扣器。（2）过电流脱扣器保护特性参数

1）过电流脱扣器动作电流整定范围长延时、短延时、瞬时脱扣器动作电流分别记作Iop1、Iop2和Iop3，它们的整定范围都与脱扣器额定电流IrR有关，有的可以在以IrR为基准的某一范围内调整，有的为IrR的固定倍数。举例如下。长延时脱扣器作过负荷保护用，其动作值整Iop1定范围典型情况如：

Iop1＝（0.6～1.0）IrR根据保护整定结果，可在该范围内无级或有级调整。短延时脱扣器作与下级选择性配合的短路保护用，其动作值Iop2整定范围典型情况如：

Iop2＝（3～8）IrR短延时脱扣器动作延时也有一定的调整范围。瞬时脱扣器作短路保护用，其动作值Iop3整定范围典型情况如：

Iop3＝（5～10）IrR——配电用

Iop3＝（8～15）IrR——保护电动机用

2）过电流脱扣器形式分类。与MCB相对应的产品标准GB10963对脱扣器定义了几种类别，区别是瞬时脱扣器动作值整定范围与长延时脱扣器动作值的倍数关系不同。

3）长延时脱扣器约定时间的约定电流。约定时间：IrR≤63A时，1h；IrR>63A时，2h。约定不脱扣电流：1.05IrR。约定脱扣电流：1.30IrR。约定时间内的约定脱扣/不脱扣电流含义与熔断器类同。产品参数识读示例

产品保护参数识读示例第五节

低压系统短路电流计算一、

低压系统短路电流计算特点（1）只有一个电压等级，有名值法计算更方便。（2）低压线缆阻抗中电阻所占比重较大，应采用短路阻抗进行计算，不能忽略电阻。 （3）因短路阻抗数值较小，应根据情况计入包括母线在内的各种元件的阻抗值，但导线连接点和开关触头接触电阻、短路点电弧阻抗等可忽略不计。（4）电阻计算要考虑温度影响。计算首端（电源端）三相短路电流，以保守原则取20℃电阻值；计算末端单相短路电流，以保守原则估算，一般以20℃电阻值的1.5倍进行短路电流计算。（why?讨论。1.5的出处？）

（5）变压器一次侧系统阻抗可只以电抗计入，或按电阻等于电抗的10%估算，这时电抗等于系统阻抗的99.5%。（自行求证）（6）本课程计算220/380V系统的短路电流，三相短路时计算电压取平均电压，即230/400V，单相短路时取标称电压，即220/380V。工程应用中也可按电压系数c取值。见《供配电系统》第5章表5-2。二、

三相与两相短路电流计算三相短路电流两相短路电流式中Ik3——三相稳态短路电流有效值（kA）；

Uav——系统平均线电压（V）；

zk——短路回路阻抗（mΩ）；

rk——短路回路电阻（mΩ）；

xk——短路回路电抗（mΩ）。三、

单相短路电流计算单相短路电流在低压系统设计中十分重要，它不仅涉及系统本身的问题，还涉及电击防护、电气火灾预防等公共安全问题，计算方法必须掌握。单相短路是一种不对称短路，应采用对称分量法进行计算。但工程上根据对称分量法发展出一些更简便的方法，如相中（或相保）阻抗法等。以TN-S系统相线与中性线之间的短路为例，介绍单相短路电流计算方法。TN-S系统相线与保护线间短路电流计算方法类同。

1、原理性的序阻抗计算法根据对称分量法推导，得出单相短路电流的序分量法计算公式如下：式中，短路回路正、负、零序阻抗包括四个部分：①变压器一次侧系统阻抗；②变压器阻抗；③低压母线阻抗；④低压线路阻抗。正、负序阻抗总是相等的。一次侧系统零序阻抗与变压器连接组有关；变压器零序阻抗可查表求得；母线、线路的零序阻抗，除相线外，还包括中性线（或保护线）的零序阻抗。

2、工程实用的相中（保）阻抗法式中ZφN——短路回路总相中阻抗（mΩ）；

ZφN·S——一次侧系统相中阻抗（mΩ）；

ZφN·T——变压器相中阻抗（mΩ）；

ZφN·WC——低压母线相中阻抗（mΩ）；

ZφN·WD——低压线路相中阻抗（mΩ）；

UNφ——系统标称相电压（V）。

1）相中（保）阻抗由来。

从公式入手，正、负序电流因三相平衡，只在相导体上流通，因此正、负序阻抗只包含相导体阻抗；零序电流除在相导体上流通外，还以3倍量值在N线上流过，因此单相等效电路中，短路回路零序阻抗为相导体零序阻抗加上3倍N导体零序阻抗。即：令，称为相计算阻抗（只与相导体有关）；，称为中性导体计算阻抗（只与中性导体有关）。则又令，称为相中阻抗。则所谓“计算阻抗”，指运算过程中作为中间结果的某些阻抗运算值，是为了方便而人为规定的，区别于某个导体的实际阻抗。

2）短路回路各部分相中阻抗的求取。（1）高压侧系统（S）相中阻抗。对于最常用的Dyn11和Yyn0配电变压器，高压侧线电流中不可能有零序电流，故不计入高压侧零序阻抗；又因为高压侧本无N线，相中阻抗就等于相计算阻抗，即：（2）变压器（T）相中阻抗。忽略变压器中性点引出线阻抗，变压器相中阻抗只有相阻抗，因此：式中、——变压器短路电阻、电抗（mΩ）； 、——变压器零序短路阻抗（mΩ），与变压器连接组和铁芯有关，查变压器产品样本可得，（3）低压母线（WC）相中阻抗。包括相计算阻抗和中性线计算阻抗。很多设计手册直接给出了各种规格母线单位长度的RφN和XφN，可直接引用，只是要特别注意给出RφN的温度，若为20℃，应乘以1.5进行修正。电抗不进行温度修正。（4）线路（WD）相中阻抗。与母线相同，依据是单位长度的序阻抗值，电阻同样要进行温度校正。同样，很多设计手册直接给出了各种规格线路单位长度的RφN和XφN，可直接引用，但应注意电阻的温度校正。第六节

低压配电线路的过电流保护一、

过电流及保护原则超过线路允许载流量的电流都叫过电流，主要有两种情况：过负荷；短路。谐振、合闸涌流等也会形成过电流。

1、过电流及其危害（1）过负荷。轻度：至百分之二～三十，缩短线路寿命；重度：百分之百至少数几倍，短时间软化绝缘，引发漏电、短路等故障。（2）短路。短路电流大到线路允许载流量的几倍至几十倍，甚至几百倍。其危害已如前述。

2、过电流保护原则保护装置应先于被保护元件被过电流效应损坏而动作。难点在于过负荷条件下，损坏时间难于确定，这是低压线路过负荷保护尚未完美解决的的问题。二、低压配电线路的短路保护

1、短路保护的基本要求 （1）短路保护电器的开断电流应不小于其安装处的最大预期短路电流，但当上级保护电器能有效开断该电流时例外。 （2）应保证被保护线路的短路热稳定性，即在导体温度上升到允许限值前切断电源。即：导体种类和材料热稳定系数C值／

铝母线及导线、硬铝及铝锰合金87硬铜母线及导线171铝芯交联聚乙烯绝缘电缆94铜芯交联聚乙烯绝缘电缆143铝芯聚氯乙烯绝缘电缆76铜芯聚氯乙烯绝缘电缆115如果保护电器采用的是限流型熔断器或限流型低压断路器，在极短时间内开断，则不用切断时间校验热稳定，而采用允通能量校验，即式中I2t为保护电器的允通能量，可从产品参数中查到。

（2-9）2-1097页图

2、低压断路器实施的短路保护整定计算由低断的瞬时或短延时脱扣器实施短路保护。1）瞬时脱扣器动作值整定。按不误动整定。对动力类线路：对照明类线路：解释以上公式的含义和系数取值。若需要考虑与下级保护瞬时脱扣器的配合，则按躲过线路末端最大短路电流整定。

2）短延时脱扣器动作值整定短延时脱扣器做短路保护时，不会用在最末级，断路器一般不会直接开启单独的照明线路。（1）动作电流整定。解释电动机启动电流选取与瞬时脱扣器时的不同。（2）动作时间整定。按选择性原则，与下一级的短延时脱扣器或熔断器配合。

3）短路保护灵敏性校验末端最小短路时，都要求不小于1.3。

3、由熔断器实施的短路保护（1）动作值整定动力类线路：照明类线路：（2）上、下级选择性配合上、下级熔断器熔体额定电流之比大于过电流选择比，该比值典型值为1.6。（3）灵敏性校验只要最大熔断时间满足线路热稳定要求即可。三、低压配电线路过负荷保护

1、对过负荷保护的基本要求（1）保护电器应在过负荷电流引起的导体温升对绝缘、接头、端子或导体周围物质造成损害之前分断电路。（2）对突然断电比过负荷造成的损失更大的线路，过负荷保护只动作于信号。第一个公式：保证不误动。第二个公式：满足以上要求（1）。

I2——保护电器在约定时间内的约定动作电流；

Iop——保护电器动作电流；

IC——被保护线路计算电流；

Icon——被保护线路允许载流量。I2的含义。过负荷保护元件特性通常是有分散性的反时限特性，其最小动作时间曲线称I1曲线，最大动作时间曲线称I2曲线。此处I2就是约定时间值在I2曲线上对应的电流值。约定时间不是保护的整定时间，而是产品标准为了规定产