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1、低压配电产品基础知识电气基础知识一、 电路的基本概念1、 电路是电流的通路，它是为了某种需要由某些电工设备或元件按一定方式组合起来。它也是电流流经的基本途径；要使电流在电路中流动，就必须有产生电流的电源，消耗电能的用电器（即负载），以及连接它们的导线和接通、断开电路的开关，因此把由电源、用电器、导线和开关等元件组成的电流路径叫做电路。2、 电路的形式是多种多样的，最典型的例子是电力系统，其电路示意图如图所示：发电机 升压变压器输送电 降压变压器配电柜 电灯、电动机、电炉电力系统是由发电、变电、输电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置（主要包括
2、锅炉、汽轮机、发电机及电厂辅助生产系统等）转化成电能，再经输、变电系统及配电系统将电能供应到各负荷中心。在电能应用的初期，由小容量发电机单独向灯塔、轮船、车间等的照明供电系统，可看作是简单的住户式供电系统。白炽灯发明后，出现了中心电站式供电系统，如1882年T.A.托马斯阿尔瓦爱迪生在纽约主持建造的珍珠街电站。它装有6台直流发电机（总容量约670千瓦），用110伏电压供1300盏电灯照明。19世纪90年代，三相交流输电系统研制成功，并很快取代了直流输电，成为电力系统大发展的里程碑。20世纪以后，人们普遍认识到扩大电力系统的规模可以在能源开发、工业布局、负荷调整、系统安全与经济运行等方面带来显著
3、的社会经济效益。于是，电力系统的规模迅速增长。世界上覆盖面积最大的电力系统是前苏联的统一电力系统。它东西横越7000千米，南北纵贯3000千米，覆盖了约1000万平方千米的土地。 中华人民共和国的电力系统从50年代开始迅速发展。到1991年底，电力系统装机容量为14600万千瓦，年发电量为6750亿千瓦时，均居世界第四位。输电线路以220千伏、330千伏和500千伏为网络骨干，形成4个装机容量超过1500万千瓦的大区电力系统和9个超过百万千瓦的省电力系统，大区之间的联网工作也已开始。此外，1989年，台湾省建立了装机容量为1659万千瓦的电力系统。电力系统包括电力与电力装备，是支撑国民经济建设
4、持续、快速、健康发展和全国建设小康社会的支柱产业。改革开放20年来，尤其电网改造以来，我国电力工业取得令人惊喜的成就，调整了电网结构，加强了网架建设，向电网自动化快速挺进。发电方面，淘汰了一批小火电，大力发展了水力发电。在黄河、长江上阶梯式地建一批水力发电基地，小浪底、葛洲坝、长江三峡水电工程，机组容量逐年增多。并且，逐步向水力资源丰富的西南部发展，西电东输的网架也已经建成。输配电方面，从京津唐，到越沪杭，乃至东南沿海和中部经济发达地区，一个装备一流、技术先进的输配电网络已经形成。在全国，一个新型的高压、特高压输配电线路和10KV/0.4KV配电网络，纵越大江南北，横跨东西各个省份，遍布2大城
5、市和农村，为我国的经济建设和人民生活的提高奠定了能源基础。电厂发出的电能经升压向远方输送，从110KV至10KV/0.4KV，逐级降压，逐级分配，构成了一个庞大的配电网络。其中，24110KV称为高压配电。240.4KV称为中低压配电。高压配电主要是传输、分配电能。中低压配电则直接向用户供电。新型配电网优化了配网结构，改善了供电质量，提高了供电可靠性。并且，由于配电自动化水平不断提高，为实现配电网经济运行奠定了基础。电力系统和配电系统结构参见下图：电站发电-变电站高压输送控制台变压器箱配电柜-/供电系统其中配电系统通过配电柜（箱）各种开关将电流分配到各个负载，各种开关有断路器、刀开关、熔断器、
6、塑壳开关、交流接触器、控制继电器、主令电器等。二、 常用低压电器的基本概念低压电器是指用于额定电压交流1200V或直流1500V以下的电路内起通断、保护、控制、转换或调节作用的电器。低压电器根据它在电气线路中所处的地位和作用，可分为低压配电电器（也称低压开关）和低压控制电器两大类，按照它的动作方式可分为自动切换电器和非自动切换电器两类。配电电器是指断路器、熔断器、万能开关和转换开关；控制电器是指接触器、控制继电器、起动器、控制器、主令电器、电阻器、变阻器和电磁铁。低压电器的分类及用途见下表。表中基本分类均属于一般用途的低压电器，为满足某些特殊场合的需要（如防爆、化工、航空、船舶、牵引、热带等）
7、，在各类电器的基础上还有若干派生电器。各种类型电器的主要产品及用途见下表：分类名称主要品种主要技术参数用 途（使用场合）配 电 电 器断路器万能式空气断路器额定电流分断能力保护功能漏电电流用做线路的过载、短路、漏电或欠压保护，也可用作不频繁操作电路的开关塑料外壳式断路器限流式断路器直流快速断路器漏电保护断路器熔断器有填料熔断器形状尺寸规格额定电流用做线路和设备的短路和过载保护无填料熔断器自复熔断器快速熔断器刀开关熔断器式刀开关额定电流用做电路隔离，也能分断与接通电路的额定电流板用刀开关隔离刀闸负荷开关转换开关组合开关额定电流主要作为两种及以上电源或负载的转换和通断电路之用换向开关控 制 电 器
8、接触器交流接触器额定电流控制线圈电压辅助触点要求用于远距离频繁地起动或控制交、直流电动机，以及接通、分断正常工作的主电路和控制电路直流接触器真空接触器半导体接触器控制继电器电流继电器保护功能要求，如过流、欠压、延时等主要用于控制系统中，作控制其它电器或作主电路的保护之用电压继电器时间继电器中间继电器热过载继电器温度继电器起动器电磁起动器额定电压额定功率额定电流保护功能要求用作交流电动机的起动或正反向控制手动起动器直接（全压）起动器自耦减压起动器Y-减压起动器真空起动器软起动器变频器控 制 电 器控制器凸轮控制器接点控制图用于电器控制设备中转换主回路或励磁回路的接法，以达到电动机起动、换向和调速
9、的目的平面控制器鼓形控制器主令电器按钮形状、尺寸、颜色、额定电压、辅助触点要求主要用于接通、分断控制电路，以发布命令或用作程序控制（主要使用在工业自动控制过程，做为指令开关用）限位开关形状、尺寸、触点输出、电源电压微动开关万能转换开关脚踏开关接近开关程序开关电阻器铁基合金电阻器用作改变电路参数或变电能为热能变阻器励磁变阻器主要用于发电机调压以及电动机的平滑起动和调速起动变阻器频敏变阻器电磁铁起重电磁铁用于起重、操纵或牵引机械装置牵引电磁铁制动电磁铁下面是几种常见低压电器的简析：1、 低压配电电器1.1 板用刀开关：它是应用在低于500V以下电路隔离的开关。1.2 负荷开关：它是可以用来分断一般
10、负载电流、变压器空载电流、长距离空载线路和空载电缆线路电容器组的电容电流。与熔断器联合使用以后，则可开断短路电流，不大的过载电流可由负荷开关直接分断。它有开启式（俗称胶盖瓷地刀开关）和半封闭式（俗称铁壳开关）两种。如ABB公司的OT和OETL系列负荷开关。负荷开关和隔离刀闸的主要功能区别是什么? 二者都是一种隔离电器。负荷开关具有灭弧装置，可以带负荷分闸分断回路的正常电流，在规定时间内能承载一定的短路电流（Icw）。而隔离刀闸没有灭弧装置，仅能分断很小的回路电流，只起电源隔离作用。1.3 组合开关：它是一种手动式转动开关，由若干个动触头和静触头（片），分别装于数层绝缘件内，由转动手柄操作，手柄
11、可向任意方向旋转，每旋转90，动触片就接通或分断电路。也可以由几个同时或不同时接通或分断的动静触片组合成各种系列转换开关，如作为电动机正转或正反转直接启动，它一般多用于直接起动4千瓦以下的小容量电动机。1.4 空气断路器（自动空气开关）：空气断路器可用来接通和分断负载电路，也可直接用来控制不频繁起动的电动机，它对电路和电气设备具有短路、过载和欠压保护作用。常用的空气断路器有塑壳式（装置式）空气断路器和万能式（框架式）空气断路器。如ABB公司的S系列塑壳式断路器，E系列框架开关，施耐德的NS系列塑壳式断路器，MT系列框架开关，西门子的3WL系列框架开关等。它有以下选用要点：A. 断路器的额定电压
12、线路额定电压B. 断路器的额定短路电流与过电流脱扣器的额定电流线路计算负荷电流C. 断路器的额定短路通断能力线路中最大短路电流D. 断路器的欠电压脱扣器额定电压=线路额定电压E. 选择电动机保护用的断路器要考虑电动机的起动电流，断路器应该在电动机起动时间内不动作，笼型异步电动机的起动电流按815倍额定电流计算F. 直流快速断路器需要考虑过电流脱扣器的动作方向（极性）短路电流上升率di/dtG. 漏电保护断路器需选择合理的漏电动作电流和漏电不动作电流，并注意能否断开短路电流，如不能断开短路电流，则需和适当的熔断器配合使用。1.5 熔断器：熔断器的作用主要是作短路保护作用。当通过熔断器的电流大于规
13、定值时，以其自身产生的热量使熔体熔化而自动分断电路。如西门子的NH系列熔断器。2 低压控制电器2.1 交流接触器：是一种适用于远距离频繁地接通和分断交流电路的电器，其主要控制对象是电动机。如ABB公司的A系列交流接触器，西门子的3TF和3TS系列交流接触器。2.2 控制继电器：是一种自动电器，广泛用于电动机或线路的保护以及生产过程自动化的控制。包括：A. 热继电器：是依靠电流通过发热元件时所产生的热，使双金属片受热弯曲而推动机构动作的一种电器。它主要用于电动机的过载保护、断相及电流不平衡运行的保护及其它电气设备发热状态的控制。如西门子的3UA系列热过载继电器。B. 中间继电器：一般用来控制各种
14、电磁线圈使信号扩大，或将信号同时传给几个控制元件。如阿城继电器的DZK-900系列中间继电器。C. 时间继电器：是一种利用电磁原理或机械动作原理来延时触头闭合或分断的自动控制电器.常用的有电磁式、电动式、空气阻尼式及晶体管式等。如许继电器的BS-7B 型时间继电器，阿继电器的SJ-30 系列时间继电器。D. 过电流继电器：主要用于重载或频繁起动的场合作为电动机和主电路的过载和短路保护。如许继的SL-10 系列两相过流继电器。E. 信号继电器：是指用于直流操作的保护和自动控制线路中，作为动作指示信号用。如许继电器的JX-20信号继电器。F. 电压继电器：是指用于继电保护线路中，作为过电压保护或低
15、电压闭锁元件。如DY-30系列电压继电器。2.3 主令电器：主要用于闭合断开控制电器，以发布命令或信号，达到对电力传动系统的控制或实现程序控制。包括：A. 按钮：是一种以短时间接通或分断小电流电路的电器，它不直接去控制主电路的通断，而在控制电路中发出“指令”去控制接触器、继电器等电器，再由它们去控制主电路。B. 位置开关：又称行程开关和限位开关。它的作用与按钮相同，只是其触头的动作不是靠手动操作，而是利用生产机械某些运动部件上的挡铁碰撞其滚轮使触头动作来实现接通或分断某些电路，使之达到一定的控制要求。三、 高压电器高压电器一般是指用于交流高压（3KV及以上）变配电设备上的电器。高压电器的种类也很多，按照它在电力系统中的作用可以分为：1、 开关电器：如高压断路器、高压隔离开关、高压负荷开关、接地开关以及操作机构等；2、 保护电器：如综合保护继电器、高压熔断器、高压避雷器等；
