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1、建筑供配电系统安装,主编,单元3 建筑供配电系统设备及线缆的选择,课题1 开关电器及其选择 课题2 熔断器及其选择 课题3 互感器及其选择 课题4 电力线缆及其选择 课题5 电力变压器和柴油发电机的选择 要 点 回 顾,课题1 开关电器及其选择,3.1.1 高压断路器 断路器不仅可以分合负荷电流，还能分断短路电流，即断路器应具有很好的灭弧能力，因此需要专用的灭弧装置。 1.高压断路器的分类 (1)少油式断路器 少油式断路器是相对于以前常用的多油式断路器而言，多油式断路器的油量很大。 (2)真空断路器 真空断路器是以真空作为灭弧介质的断路器。 触头开距短。10kV级真空断路器的触头开距只有10m
2、m左右。因为开距短，可使真空灭弧室做得小巧，所需操动机构做功小，动作快。,课题1 开关电器及其选择, 燃弧时间短，触头间隙介质恢复速度快，且与分断电流大小无关，一般只有半个周波。但由于其灭弧不一定是在电流过零时自然熄弧，可能引起回路中的过电压，因此用真空断路器分断电路时可能会给系统造成不利影响。 由于触头在开断电流时烧损量很少，所以触头寿命长，能较频繁操作。 体积小，重量轻，防火防爆性能好。 (3)SF6断路器 六氟化硫(SF6)断路器是利用SF6气体做灭弧介质的一种断路器，SF6是一种化学性能非常稳定的惰性气体，具有优良的电绝缘性能，绝缘强度高，电弧熄灭后，恢复绝缘快。 2.高压断路器的操动
3、机构,课题1 开关电器及其选择,(1)手动操动机构 靠人力直接作为合闸动力的机构称为手动机构。 (2)电磁操动机构 用电磁铁将电能变成机械能作为合闸动力的机构，称为电磁机构。 (3)弹簧操动机构 利用弹簧储存的能量进行合闸的机构，称为弹簧操动机构。 3.1.2 高压负荷开关 高压负荷开关具有简单的灭弧装置，常用来分合负荷电流和较小的过负荷电流，但不能分断短路电流。 3.1.3 高压隔离开关,课题1 开关电器及其选择,高压隔离开关的主要功能是隔离电源，以保证需隔离设备和线路的检修安全及人身安全，隔离开关分断后具有明显的可见断开间隙，绝缘可靠，但隔离开关没有灭弧装置，不能带负荷分、合闸，不过可用来
4、分合一定的小电流，如励磁电流不超过2A的空载变压器、电容电流不超过5A的空载线路以及电压互感器和避雷器等。 3.1.4 低压断路器 低压断路器俗称低压自动空气开关，是低压系统中既能分合负荷电流也能分断短路电流开关电器。 1.低压断路器的结构和工作原理,课题1 开关电器及其选择,图3-1 低压断路器的工作原理示意图 1主触头 2自由脱扣机构 3过电流脱扣机构 4分励脱扣器 5热脱扣器 6欠电压脱扣器 7起动按钮,课题1 开关电器及其选择,(1)主触头和灭弧系统 这一部分是执行电路通断的主要部件。 (2)具有不同保护功能的各种脱扣器 这是实施保护功能的主要元件，由不同功能的脱扣器可以组合成不同性能
5、的低压断路器。 1)按照脱扣器的工作原理可分为电磁型脱扣器、热脱扣器和电子式脱扣器。 2)按照脱扣器的作用可分为过电流脱扣器、欠电压脱扣器和分励脱扣器。,课题1 开关电器及其选择, 脱扣器3的线圈和脱扣器5的驱动器件与主电路串联。当回路发生短路或严重过载时，脱扣器3的衔铁吸合，使自由脱扣机构动作，从而带动主触头断开主电路，具有瞬时动作或定时(但延时较短)动作的特性，即脱扣器3是一种反映电流过量的脱扣器，称为过电流脱扣器。当系统过负荷，但过负荷量不多，脱扣器3尚无反应时，脱扣器5的驱动器件发热使双金属片向上弯曲，推动自由脱扣机构动作，具有电流过负荷越多，动作时间越短的反时限特性，显然脱扣器5也是
6、一种过电流脱扣器，只是其主要作用是反映系统较小的过电流量。 脱扣器6的线圈和电源并联，当系统欠电压(电压过低)时，欠电压脱扣器的衔铁释放，使自由脱扣机构动作，这种脱扣器称为欠电压脱扣器。,课题1 开关电器及其选择, 脱扣器4用于远距离控制，实现远方控制断路器切断电路。正常情况下，其线圈是断电的，当需要远距离控制时，按下起动按钮，使线圈通电，衔铁带动自由脱如机构动作，主触头断开，这种脱扣器称为分励脱扣器。 (3)自由脱扣机构和操作机构 这一部分是联系以上少油式断路器和真空断路器两部分的中间传递部件。 2.常用低压断路器 (1)万能式断路器 万能式断路器一般具有一个有绝缘衬垫的钢制框架，所有部件均
7、安装在这个框架内，所以又称为框架式断路器。,课题1 开关电器及其选择,(2)塑料外壳式断路器 塑料外壳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型外壳中。,A.tif,课题1 开关电器及其选择,图3-2 万能式断路器的外形结构,课题1 开关电器及其选择,图3-3 塑料外壳式断路器的外形结构,课题1 开关电器及其选择,(3)模数化小型断路器 模数化小型断路器属于配电网的终端电器，是组成终端组合电器的主要部件之一。,课题1 开关电器及其选择,图3-4 模数化小型断路器的外形结构 a)正面 b)侧面,课题1 开关电器及其选择,3.智能化低压断路器,图3-5 智能
8、化断路器原理框图,课题1 开关电器及其选择,(1)四段保护功能 包括过负荷长延时、短路瞬时、短路短延时和单相接地等四段保护功能。 (2)电流表功能 显示各种运行电流及接地故障电流；显示正常运行最大相电流及整定、试验的电流值或时间值。 (3)电压表功能 显示各线电压。 (4)远端监控或诊断功能 脱扣器具有本机故障诊断功能，当本机发生故障时能发出出错显示或报警，同时重新起动。 (5)整定功能 可在现场对脱扣器各种参数进行整定，整定时能显示被整定区域(段)的电流、时间和区段类别。 (6)试验功能 可对脱扣器各种保护特性进行检查。 (7)负载监控功能 可设置两种整定值，第一种为反时限特性，第二种为定时
9、限特征。,课题1 开关电器及其选择,(8)通信接口功能 断路器具有串行通信接口，通过专用接口与计算机、可编程序控制器、CRT、打印机、语言系统等连接，可把断路器编号、分合状态、脱扣器多种设定值、运行电流、电压、故障电流、动作时间及故障状态等多种多样的参数进行网络传输，实现配电自动化系统所要求的遥测、遥控、遥讯等功能。 3.1.5 低压隔离器、隔离开关及组合电器 1.低压隔离器 2.低压隔离开关 3.低压组合电器 3.1.6 剩余电流保护装置及开关 1.剩余电流保护装置,课题1 开关电器及其选择,图3-6 剩余电流动作保护装置原理图 1试验电阻 2试验按钮 3断路器 4漏电脱扣器 5零序电流互感
10、器 6电动机 7电灯负载,课题1 开关电器及其选择,2.剩余电流保护器的选择,图3-7 剩余电流保护器的接线方式 a)方式a b)方式b,课题1 开关电器及其选择,1)在TN和TT系统中，剩余电流保护器所保护的部分，电气装置的泄漏电流应不大于其额定动作电流In的30，以避免保护的误动作。 2)在TN系统中，剩余电流保护器的接线方式有两种：一种方式是被保护的外露导电部分与PE线或与剩余电流保护器电源侧的PEN线相连接，如图所示；另一种方式是将剩余电流保护器所保护的外露电部分接至专用的接地板上，它被称作局部TT系统，如图所示。,3)在TN系统建筑物电气装置中，如某一部分位于建筑物外(总等电位作用区
11、外)，其防电击要求将提高。,课题1 开关电器及其选择,4)在一个电气装置内一般可装设两级剩余电流保护器，即在供电给手握式或移动式电气设备末端回路和插座回路上装设一级In为30mA瞬时动作的剩余电流保护器；在电源进线上装设延时不大于1s的剩余电流保护器，其In值不应小于末端回路剩余电流保护器In值的3倍，一般可取为100500mA。 5)在IT系统中，用于切断第二次接地故障的剩余电流保护器，其额定不动作电流In应大于第一次接地故障时相线内流过的接地故障电流，以避免第一次接地故障时的误动 6)剩余电流保护器所保护的电气装置的外露导电部分应经保护线接地，构成TN系 7)不允许保护线穿过剩余电流保护器
12、中电流互感器的磁场回路，否则，剩余电流保护器将不能测出故障电流，保护无效。,课题1 开关电器及其选择,8)不允许剩余电流保护器负荷侧的中性线与地连接。 9)剩余电流保护器应断开保护回路的相线和中性线，但TNS系统中如中性线具有可靠的地电位，则此中性线不需要断开。 3.1.7 高压开关电器的选择 开关电器的选择原则具有共通性，即不仅要保证开关电器正常时的可靠工作，还应保证系统故障时，能承受短时的故障电流的作用，同时尚应满足不同的开关电器对电路分断能力的要求，因此，开关电器的选择应符合下列基本条件。 1.满足正常工作条件 (1)满足工作电压要求 (2)满足工作电流要求,课题1 开关电器及其选择,(
13、3)满足工作环境要求 选择电气设备时，应考虑其适合运行环境条件要求，如温度、风速、湿度、海拔、地震烈度等。 2.满足短路故障时的动、热稳定条件 (1)满足动稳定要求 前已述及，短路时电器设备能受到的电动力，与导体间形状系数、间距、长度、材料以及通过导体的电流大小有关。 (2)满足热稳定要求,3.满足分断能力的要求 (1)断路器 断路器应能分断最大短路电流。,课题1 开关电器及其选择,(2)负荷开关,解： (1)额定电流的选取,课题1 开关电器及其选择,(2)断流能力的校验 (3)短路电流动稳定度试验,(4)短路电流热稳定度校验,课题1 开关电器及其选择,3.1.8 低压开关电器的选择 1.低压
14、断路器的选择 (1)低压断路器脱扣器的选择和整定 1)低压断路器过流脱扣器额定电流的选择。,2)低压断路器过电流脱扣器动作电流的整定 瞬时过电流脱扣器动作电流的整定。瞬时过电流脱扣器的动作电流Iop(o)应避过线路的尖峰电流Ipk，即,课题1 开关电器及其选择, 短延时过电流脱扣器动作电流和动作时间的整定。短延时过电流脱扣器的动作电流Iop(s)应避过线路短时间出现的负荷尖峰电流Ipk，即, 长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主要用来保护过负荷，因此其动作电流Iop(l)，只需躲过线路的最大负荷电流，即计算电流I30，即,课题1 开关电器及其选择, 过电流脱扣器与被
15、保护线路的配合要求。为了不致发生因过负荷或短路引起的绝缘导线或电缆过热起燃，而其低压断路器不跳闸的事故，低压断路器过电流脱扣器的动作电流Iop，还应满足的条件为 3)低压断路器热脱扣器的选择和整定 热脱扣器额定电流的选择。热脱扣器的额定电流IN，TR不应小于线路的计算电流I30，即,课题1 开关电器及其选择, 热脱扣器动作电流的整定。热脱扣器动作电流为,(2)低压断路器过电流保护灵敏度的检验,(3)低压断路器的选择和校验 1)选择低压断路器的条件 低压断路器的额定电压应不低于保护线路的额定电压。 低压断路器的额定电流应不小于它所安装的脱扣器额定电流。,课题1 开关电器及其选择, 低压断路器的类
16、型应符合安装条件、保护性能及操作方式的要求，因此应同时选择其操作机构形式。 2)低压断路器必须进行断流能力的校验 对动作时间在0.02s以上的万能式断路器(DW系列)，其极限分断电流IOC应不小于通过它的最大三相短路电流周期分量有效值K，即 对动作时间在0.02s及其以下的塑料外壳式断路器(DZ系列)，其极限分断电流IOC或iOC应不小于通过它的最大三相短路冲击电流I(3)或i(3)，即 解：(1)选择低压断路器的规格。查附录表38知，DW16-630型低压断路器的过电流脱扣器额定电流IN，OR=160AI30=120A，故初步选DW16-630型低压断路器，其IN，OR=160A。 (2)选择导线截面积和穿线管的直径。,课题1 开关电器及其选择,(3)校验导线与低压断路器保护的配合。 (4)前后低压断路器之间及低压断路器与熔断器之间的选择性配合 1)前后低压断路器之间的选择性配合。 2)低压断路器与熔断器之间的选择性配合。 2.低压隔离开关、负荷开关的选择 能力训练1 高压开关的
