设计中心电气设备基础知识培训讲义

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1、设计中心电气设备基础知识 培训讲义第一节：低压熔断器熔断器是根据电流超过规定值一段时间后，以其自 身产生的热量使熔体熔化，从而使电路断开。熔断器应符合现行GB 13539.1-2002/IEC60269- 1:1998低压熔断器 第1部分：基本要求和GB/T 13539.2-2002/IEC60629-1999. 低压熔断器 第2部分：专 职人员使用熔断器的补充要求。 1：分类 按结构分。熔断器的结构型式与使用人员有关，因此可分 为：1）：专职人员使用的熔断器（主要用于工业场所的熔断器 ）主要有：刀型触头熔断器，螺旋连接熔断器，圆筒形帽 熔断器及偏置触刀熔断器等。2）非熟练人员使用的熔断器（主

2、要用于家用和类似用途的 熔断器） （2）按分断范围分 1）“g”熔断体。在规定条件下，能分断使熔断体融化的电流 至额定分断能力之间的所有电流的限流熔断体。（全范围 分断）； 2）“a”熔断体。在规定条件下，能分断示于熔断体熔断时间 电流特性曲线上的最小电流至额定分断能力之间的所有 电流的熔断体（部分范围分断）。（3）按使用内别分。 1）“G”类。一般用途熔断器，保护配电线路用。 2）“M”类。保护电动机回路的熔断体。 3）“Tr”类。保护变压器的熔断体。 4）其他 分断范围和使用类别可以有不同的组合，如“gG”,“gM ”， “gTr”,“aM”等，其中 “gG”为具有全范围分断能力用作配电线

3、路保护的熔断体， aM为部分范围分断能力用作电动机保护的熔断体。 2：特性 （1）时间电流特性。在规定的熔断条件下，作为预期电流 的函数的弧前时间或熔断时间曲线（11-7）：（2）约定时间和约定电流。gG和gM熔断体的约定时间和 约定电流，按GB 13539.1-2002及GB/T 13539.2-2002的规 定，见下表：（3）过电流选择比。上，下级熔断器的额定电流比为1.6 ：1，具有选择性熔断，该比值及为过电流选择比。 （4）I2t特性。熔断体允许通过的I2t（焦耳积分）值，是用 以衡量在故障时间内产生的热能。弧前I2t是熔断器弧前时 间内的焦耳积分；熔断I2t是全熔断时间内的焦耳积分，

4、是 用以考核其过电流选择性，熔断器与断路器间的极间选择 性配合的参数。 （5）分断能力。在规定的使用和性能条件下，熔断体在规 定电压下能够分断的预期电流值。对交流熔断器是指交流 分量有效值。3：熔断体额定电流的选择熔断体额定的选择应保证在正常工作电流和用电设备启 动时的尖峰电流下不误动作，并且在发生故障（如过载， 短路，接地等）时能在一定时间内熔断，以切断故障电 路。（1）按照工作电流应满足下式要求IrIcIr：熔断体额定电流， Ic：线路计算电流（2）按照启动设备的尖峰电流选择：1）单台电动机回路的熔断体选择：1：aM熔断器的熔断体可以按两个条件选择：a：熔断体的额定电流大于电动机的额定电流

5、。b：电动机的启动电流不超过熔断体额定电流的6.3 倍。综合以上条件，熔断体的额定电流可按不小于电动机 额定电流的1.051.1倍选择，对于频繁启动的电动机应适 当的放大12级。2：gG熔断器的规格宜按照熔断体的允许通过的启动 电流选择。aM和gG熔断器的熔断体允许通过启动电流见表12-3 ，该表适用于轻载和一般重载电动机。按电动机功率配参 考表12-4。2）配电线路熔断体选择应满足下式要求：IrKrIrm1+Ic(n-1) 以上式中： Ir-熔断体的额定电流，A Ic-线路的计算电流，A Irm1-线路中启动电流最大的一台电动机的额定电流，A Ic（n-1）-除启动电流最大的一台电动机以外的

6、线路计算 电流，A Kr-配电线路熔断体选择计算系数，取最大一台电动机 额定电流与线路计算电流的比值。见表11-35.3）照明线路熔断体选择应符合下式要求IrKmIc 式中，Km-照明线路熔断体选择计算系数，取决于用电 光源启动状况和熔断时间电流特性，见表11-36.（3）当线路发生故障时，熔断体应保证在规定的时间内熔 断，以切断故障电路。熔断体电流值不能选得太大。常用熔断器选择的经验值：(1)照明电路 熔体额定电流被保护电路上所有照明 电器工作电流之和。 (2) 电动机： 单台直接起动电动机 熔体额定电流=(1.52.5) 电动机额定电流。 多台直接起动电动机 总保护熔体额定电流=(1.5

7、2.5)各台电动机电流之和。 降压起动电动机 熔体额定电流=(1.52)电动机 额定电流。 绕线式电动机 熔体额定电流=(1.21.5)电动机 额定电流。 (3) 配电变压器低压侧 熔体额定电流=(1.0 1.5)变压器低压侧额定电流。 (4) 并联电容器组 熔体额定电流=(1.431.55) 电容器组额定电流。 (5) 电焊机 熔体额定电流= (1.52.5)负荷电 流。 (6) 电子整流元件 熔体额定电流1.57整流元件 额定电流。 说明：熔体额定电流的数值范围是为了适应熔体的 标准件额定值。4.按短路电流校验熔断器的分段能力熔断器的分段能力应大于被保护线路预期三相短 路电流有效值。第二节

8、：断路器 低压断路器又称自动开关，俗称“空气开关”也是指 低压断路器，它是一种既有手动开关作用，又能自动进 行失压、欠压、过载、和短路等保护的电器。它可用来 分配电能，不频繁地启动异步电动机，对电源线路及电 动机等实行保护，当它们发生严重的过载或者短路及欠 压等故障时能自动切断电路，其功能相当于熔断器式开 关与过欠热继电器等的组合。一：分类 按操作方式分：有电动操作、储能操作和手动操作。 按结构分：有框架式(ACB)和塑壳式(MCCB)，微型断路 器(MCB)。 按使用类别分： A类为非选择型，B类为选择型。所谓选择型是指断路器具有过载长延时、短路短延 时和短路瞬时的三段保护特性。万能式(又称

9、框架式)断路 器中的DW15系列、DW17(ME)系列大部分是B型，而 DZ20、TG、CM1、TM30及HSM1等系列和万能式 DW15、DW17的某些规格因仅有过载长延时 、短路瞬 时的二段保护，它们是属于非选择型的A类断路器。按灭弧介质分：有油浸式、真空式和空气式。 按动作速度分：有快速型和普通型。 按极数分：有单极、二极、三极和四极等。 按安装方式分：有插入式、固定式和抽屉式等。 二：接线方式断路器的接线方式有板前、板后、插入式、抽屉式 ，用户如无特殊要求，均按板前供货，板前接线是常见 的接线方式。三：断路器的基本特性有额定电压Ue；额定电流In；过载保护(Ir或Irth）和短 路保护

10、(Im)的脱扣电流整定范围； 极限短路分断电流(工 业用断路器Icu)等。 额定工作电压(Ue)：这是断路器在正常(不间断的)的情况下工作的电 压。 额定电流(In)：这是配有专门的过电流脱扣继电器的断路器在制造 厂家规定的环境温度下所能无限承受的最大电流值，不 会超过电流承受部件规定的温度限值。 短路继电器脱扣电流整定值(Im) 短路脱扣继电器(瞬时或短延时)用于高故障电流值出 现时，使断路器快速跳闸。其跳闸极限Im： 极限短路分断能力(Icu) 断路器可以安全切断电路，而不发生触头熔接、爆 炸等异常状况。注意做过极限分断的断路器不允许再用 （往往失效了），必须更换。低压断路器的主要功能 短

11、路保护要实现可靠的短路保护，必须注意以下两点： 断路器额定运行短路分断能力Ics，要大于电路在近 端发生短路时的短路电流；至少Icu要大于实际短路电 流。 断路器跳闸保护整定值，要大于负荷正常的运行电流 （包括负载起动电流），小于电路在远端发生短路是的 短路电流。这样，既能可靠实现短路保护，而又不会影 响电路的正常工作。过载延时保护过载延时保护是指负荷电流超过电气设备的限定范 围时，断路器能按设定的延时时间切断电源，使电路和 设备得到有效保护。断路器过载延时时间的整定，要根据被控负载的性 质和过载特性相匹配，既不能过长，亦不能过短。延时 时间过长，设备得不到有效保护；延时时间过短，影响 设备的

12、正常运行，如：电机无法启动，白炽灯无法点亮 ，电容器无法充电等。 漏电保护电子式漏电保护器的工作原理是：执行电路接收零 序电流互感器二次侧的感应电压信号，当漏电电流达到 整定值时，驱动转换触点输出漏电保护信号，使脱扣器 动作切断电源。一般终端开关的漏电脱扣电流整定值为30mA、上一 级支路开关的漏电脱扣电流整定值为300mA。漏电器可 以可靠的断开接地故障，防止人身触电和相地短路故障 的发生。对人体而言，安全漏电电流30mA；对电路和 电器设备而言，安全漏电电流300mA。泄漏电流超过 300mA，泄漏持续时间达2小时以上，就可能使绝缘损坏 ，发生相地短路，进而引发火灾。隔离功能隔离功能是指断

13、路器断开后的泄漏电流不致对人身 和设备产生危害，多次短路跳闸后开关性能下降，泄漏 电流会增大。断路器环境的适应性的确定使用环境主要指：温度（最高温度与最低温度）、 湿度（一般指40摄氏度下的最大相对湿度）、气压（使 用高度1000米以下可不考虑）、振动和冲击、盐雾、安 装位置、安装方式、安装尺寸等。环境适应性是断路器可靠性指标之一，超过产品标 准规定的环境力学条件下使用，有可能损坏断路器。实 际使用中，可按断路器的实际环境条件或高一等级的环 境条件确定断路器环境适应性能指标。断路器参数的确定 1，额定电压的确定断路器的额定电压应大于或等于线路、设备的正常工 作电压。 2，额定电流的确定额定电流

14、由下式确定：IBInIZ 式中： IB-线路计算负载电流（A） In -主触头额定电流（A） IZ-导体允许持续载流量（A） 考虑到留有一定的裕度，一般选：In1.2IB1.4IB。 断路器的额定电流既不可偏小，亦不可过大。偏小了， 将引起频繁的误跳闸；偏大了，负载过载了不跳闸，失 去保护作用。3，过电流脱扣器整定电流的确定IlmAXI21.45 IlmAXIsmin1.25 I2 式中：I2 -过电流脱扣器的整定电流（A） IlmAX 最大负载电流（包括电机起动电流、电源模块输入 电容的充电流等）Ismin线路最小短路电流（A）（线路远离断路器端短 路）过电流脱扣器整定电流小于线路最小短路电

15、流（线 路远离断路器端短路），保证电路中任何地方发生短路 ，均能使引起断路器跳闸。过电流脱扣器其动作电流整定值可以是固定的，亦 可以是可调的，调节时通常是调节电流脱扣器的杠杆。 4，分断能力的确定IcuIcsIsmAX 式中：IsmAX 线路最大短路电流（A）（线路靠近断路器 端短路） Ics-额定运行短路分断能力（A） Icu-额定极限短路分断能力（A）断路器额定运行短路分断能力不小于线路最大短路电 流（线路靠近断路器端短路），保证电路中任何地方发 生短路，均能可靠地分断电路。电路采取分级保护时，各级断路器的过电流脱扣器整 定值应匹配。 5，过载保护特性的确定过载保护特性，要和被保护设备允许

16、过载特性相匹 配。 断路器的保护特性一定要处于被保护设备允许过载特性 的下方，即在被保护对象达到损坏之前分断电路。 热脱扣器的电流-时间特性是一个反时限曲线，过载电流 越大，延时分断的时间就越短。断路器脱扣曲线右图为断路器的脱扣特性曲 线。在特性曲线带左侧是不脱扣区域，此区域属正常工作 条件，断路器闭合承载电流。 在特性曲线带右侧及上方是脱扣区域，属于非正常操作 情况，断路器应可靠地分断过电流或短路电流。曲线2、4是过载脱扣器特性曲线段，曲线4是过载脱 扣器动作机构开始启动的平均时间，曲线2是过载脱扣器 最长的分断时间。曲线带1的左右两端是垂直于电流轴的直线，曲线带1 最左侧的直线对应的电流叫不脱扣电流，一般为1.05In或 1.13In（In为脱扣器额定电流）（不同的产品会有不同的 规定），当In63A时脱扣器的不脱扣时间应大于2h。 曲线带1最右侧的直线对应的电流叫脱扣电流，一般为