低压设备介绍

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2012-2-22,#,低压设备介绍,1,目录,基本概念,低压断路器,低压熔断器,APFR,浪涌保护器（,SPD,）,2,基本概念,低压电器指电压在,0,.6,1kv,以下的各种控制设备、继电器及保护设备等。常用的低压电器设备有刀开关、低压熔断器、低压断路器、接触器、磁力启动器及各种继电器等。广泛地应用在发电厂低压系统的配电、电气传动和自动控制设备中。,3,低压断路器,低压断路器又称自动开关，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，而且在分断故障电流后一般不需要变更零部件。,4,其原理结构和接线如右图：当线路上出现短路故障时，其过流脱扣器动作，使开关跳闸；如出现过负荷，其串联在一次线路的加热电阻丝加热，使双金属片弯曲，也使开关跳闸；当线路电压严重下降或电压消失时，其失压脱扣器动作，同样使开关跳闸；如果按下按钮,6,或,7,使分励脱扣器通电或使失压脱扣器失压，则可使开关远距离跳闸。,5,1.,分类,1,）按结构型式分为,塑壳式：为封闭式结构，除操作手柄和板前接线头露出外，其余出头系统、灭弧罩、操作机构及脱扣器等主要构件均装在一个封闭的塑料壳体内，额定电流较小、结构简单、体积小、外观整洁、使用安全。,框架式：又称万能式，为敞开式结构，其所有的部件都敞开安装在一个绝缘或金属框架上，结构复杂、尺寸较大、额定电流和断电能力较大、保护方案和操作方式较多，功能齐全。,6,7,常用框架式低压断路器的技术参数,8,常用塑壳式低压断路器的技术参数,9,2,）按用途常分为：,配电用断路器：一般为大电流断路器（,100A,及以上），断路器过流脱扣器额定电流可调；,按保护性能分，有非选择型和选择型两类。非选择型断路器，一般为瞬时动作，只作短路保护用；也有的为长延时动作，只作过负荷保护用。选择型断路器，有两段保护、三段保护和智能化保护。两段保护为瞬时或短延时与长延时两段。三段保护为瞬时、短延时与长延时特性三段。其中瞬时和短延时特性适于短路保护，而长延时特性适于过负荷保护。,电动机保护用断路器（,MCP,）：一般作用于较小功率电动机，专门用于电动机控制保护用。其组成为：,MCCB+MS,MS,即电磁开关，为电磁接触器（,MC,）与积热电驿之组合,.,10,电磁接触器是利用电流的磁效应来带动接点，作电路的启闭操作。其接点有两种：即主接点与辅助接点。,主接点：作为主电路之控制，能够安全承受大电流的接点，一般置予接触器中央部分，其电源侧标号为,RST,连接电源，负载侧标号为,UVW,连接受控的马达或器具。,辅助接点：通常位于电磁接触 器两旁，为较小电流容量之接点，作为控制线路用，不可用来当主接 点使用 。,电磁接触器,11,积热电驿简称,TH-RY,或过载电驿,(OverLoad,简称,OL),为主电路串接发热元件，当电动机或电路发生过载时，电流上升通过双金属片，此电流所产生的热量将使双金属片受热膨胀而弯曲顶开控制接点，如右图，而达到保护负载的功用。,与,MCCB,相比，,MCP,可设定其跳脱电流并固定之，通常设定于马达满载电流之,7,11,倍间；可达成,MCCB,所无法达成之,low-Level Fault Protectiom,之功能；可节省马达之修理时间及费用，甚至可能减少火灾损失。,照明用断路器：一般为小电流断路器（,63A,及以下）又叫微型断路器,(MCB),。,漏电保护用断路器（,ELCB,）：在上面断路器的功能上增加了漏电保护功能。,12,2.,基本参数,1,）,断路器的额定电流,l,n,，是指脱扣器能长期通过的电流，也就是脱扣器额定电流。对带可调式脱扣器的断路器则为脱扣器可长期通过的最大电流。,2,）,断路器框架等级额定电流,lnm,，用基本几何尺寸相同和结构相似的框架或塑料外壳中所装的最大脱扣器额定电流表示。,3,）极限短路分断能力,Icu,在规定的试验程序和试验参数下，电器能接通和分断的短路电流能力。试后还具有一定的介电耐压能力，但可不考虑继续承载它的额定电流。,4,）运行短路分断能力,Ics,在规定的试验程序和试验参数下，电器能接通和分断的短路电流能力。 试后还具有一定的介电耐压能力，并且须考虑继续承载它的额定电流。,5,）短时耐受电流,Icw,在规定的试验条件下，断路器能承载而不损坏的短时耐受电流值。短时,耐受电流,Icw,只适用于具有短路短延时特性的电器。,13,低压断路器的选择,1,、,低压断路器选择的一般原则,在选择低压断路器时应满足下列条件：, 低压断路器的类型及操作机构形式应符合工作环境、保护性能等方面的要求；, 低压断路器的额定电压应不低于装设地点线路的额定电压；, 低压断路器的（等级）额定电流应不小于它所能安装的最大脱扣器的额定电流；, 低压断路器的短路断流能力应不小于线路中最大短路电流。,14,2,.,低压断路器脱扣器的选择和整定,2.1,过电流脱扣器的选择和整定,(1),过电流脱扣器额定电流的选择,过电流脱扣器额定电流,INOR,应不小于线路的计算电流,I,C,，即：,INORI,C,(2,）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,瞬时过电流脱扣器动作电流,I,OP(0),应躲过线路的尖峰电流,，即：,式中，,为可靠系数。,=1.35,对动作时间在,0.02s,以上的断路器，如,DW,型、,ME,型等。,=2,2.5,对动作时间在,0.02s,以下的断路器，如,DZ,型等。,15,短延时过流脱扣器动作电流和动作时间的整定,短延时过流脱扣器动作电流,I,OP(S),也应躲过线路尖峰电流,I,pk,，即：,I,OP(S), k,rel,I,pk,式中，,k,rel,为可靠系数，可取,1.2,。, 长延时过流脱扣器动作电流和动作时间整定,长延时过流脱扣器动作电流,I,op,（,l,）,只需躲过线路中最大负荷计算电流,I,C,，即：,I,op,（,l,）, k,rel,I,C,式中，,k,rel,取,1.1,。,长延时过流脱扣器用于过负荷保护，动作时间为反时限特性。一般动作时间在,1,2h,。,16,过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短路故障引起导线或电缆过热，其配合条件为：,I,al, K,OL,I,C,式中，,I,al,为绝缘导线或电缆的允许载流量，,K,OL,为导线或电缆允许的短时过负荷系数。对瞬时和短延时过流脱扣器,K,OL,=4.5,，对长延时过流脱扣器,K,OL,=1,。对有爆炸气体区域内的配电线路,K,OL,=0.8,。,17,2.2,低压断路器热脱扣器的选择和整定,热脱扣器的额定电流应不小于线路最大计算负荷电流,，即：,I,N.TR, I,C,热脱扣器动作电流整定,热脱扣器的动作电流应按线路最大计算负荷电流来整定，即：,I,OP TR,K,rel, I,C,式中，,K,rel,取,1.1,，并应在实际运行时调试,18,2.3,欠电压脱扣器和分励脱扣器选择,欠压和分励脱扣器的额定电压应等于线路的额定电压，并按直流或交流的类型及操作要求进行选择。,3,.,前后级低压断路器选择性的配合,一般要求前一级（靠近电源）低压断路器采用短延时的过流脱扣器，而后一级（靠近负荷）低压断路器采用瞬时脱扣器，动作电流为前一级大于后一级动作电流的,1.2,倍，即：,I,OP.,（,1,）,1.2I,OP.,（,2,）,19,4,.,低压断路器灵敏度的校验,低压断路器短路保护灵敏度应满足下式条件,:,式中，,Ks,为灵敏度，,I,OP,为瞬时或短延时过流脱扣器的动作电流整定值。,I,k.min,为保护线路末端在最小运行方式下的短路电流，对,TN,和,TT,系统,I,k.min,应为单相短路电流，对,IT,系统则视为两相短路电流。,20,21,5.,附件的功能,选用合适的附件可获得右表所列功能，根据断路器的使用情况有些功能需同时实,现：,22,低压熔断器,低压熔断器即保险丝，主要作短路保护，有时也可起过载保护作用，广泛应用于电网保护和用电设备保护。在正常情况下，熔断器相当于一根导线，当电网或用电设备出现短路或过载故障时，通过熔体的电流大于额定值，熔体因过热而被熔化，自动切断电路。它是电流和时间共同作用的结果，一旦熔体烧毁则需要更换。,23,1.,低压熔断器的,结构和分类,熔断器主要由熔体、绝缘底座、动触点和静触点等组成，而熔体是整个熔断器的核心部分，常做成丝状或片状。熔体材料必须具有熔点低、导电性能好、易于熔断、不易氧化等性质。制做熔体的材料一般有铅锡合金、锌、银、铜等。,熔断器按结构可分为：开启式、半封闭式和封闭式三种。封闭式熔断器又分为无填料管式、有填料管式和有填料螺旋式等。另外还有快速熔断器，主要用于半导体器件的短路或过载保护。,24,（,1,）插入式熔断器,RC,用于,380 V,低压电路作电气设备的短路保护或过载保护，熔断器装有熔丝或熔片，使用时熔丝的额定电流不能超过瓷件上标明的额定电流，否则熔丝烧断时产生的电弧极强，会烧坏熔断器。,（,2,）螺旋式熔断器,RL,在熔断管内装有熔丝和石英砂，熔断管一端有色点，当熔丝熔断时，色点就跳出，指示出熔丝已断。,（,3,）有填料管式熔断器,RT,有填料管式熔断器是一种具有限流作用的低压熔断器，广泛应用于要求断流能力较高的场合，它主要由瓷熔管、具有引燃栅的栅状铜熔体和触点底座等部分组成。当熔体熔断后，装设在上盖板的红色熔断指示器立即弹出,.,25,（,4,）无填料管式熔断器,RM,熔断器的熔断管部分主要由纤维熔管、变截面的锌熔片和触点底座等部分组成。当熔片熔断时，纤维管的内管将有极少部分纤维物质因灼热而分解，产生高压气体，使电弧很快熄灭。具有结构简单、更换熔体方便及保护性能好等优点，广泛应用于低压配电装置中。,（,5,）有填料封闭管式快速熔断器,RS,由熔断管、熔体、指示器、填料和触点底座等部分组成。熔体用银带制成“,V,”形的狭窄截面或网状形式，使熔断器具有快速性，可作为半导体整流元件的短路保护及过载保护。,26,27,2.,低压熔断器的选择,根据工作环境条件、负载的情况和电路短路电流的大小来选择：,对于容量较小的照明线路或电动机的保护，可选用,RC,系列半封闭式熔断器或,RM,系列无填料封闭式熔断器；,对于短路电流相当大的电路或有易燃气体的地方，应选用,RL,或,RT,系列有填料封闭式熔断器；,对于晶闸管及硅元件的保护，应选用,RS,型快速熔断器。工程常用熔断器的技术规格如图所示。,熔断器额定电压应不低于保护线路的额定电压；,熔断器的额定电流应不小于其熔体的额定电流。,28,29,3.,熔体额定电流的选择,由于各种电气设备都具有一定的过载能力，允许在一定条件下较长时间运行；而当负载超过允许值时，就要求保护熔体在一定时间内熔断。还有一些设备起动电流很大，但起动时间很短，所以要求这些设备的保护特性要适应设备运行的需要，要求熔断器在电机起动时不熔断，在短路电流作用下和超过允许过负荷电流时，能可靠熔断，起到保护作用。熔体额定电流选择偏大，负载在短路或长期过负荷时不能及时熔断；选择过小，可能在正常负荷电流作用下就会熔断，影响正常运行，为保证设备正常运行，必须根据负载性质合理地选择熔体额定电流。,30,(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,=(1.5,2.5),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,=(1.5,2.5),各台电动机电流之和。,降压起动电动机熔体额定电流,=(1.5,2),电动机额定电流。,绕线式电动机熔体额定电流,=(1.2,1.5),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,=(1.43,1.55),电容器组额定电流。,(5),电焊机熔体额定电流,= (1.5,2.5),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。,31,4.,熔断器使用注意事项,（,1,）熔断器的保护特性应与被保护对象的过载特性相适应，考虑到可能出现的短路电流，选用相应分断能力的熔断器。,（,2,）熔断器的额定电压要适应线路电压等级，熔断器的额定电流要大于或等于熔体额定电流。,（,3,）线路中各级熔断器熔体额定电流要相应配合，以使靠近故障点的熔断器最先熔断，一般前级熔断器的熔体电流应比后级大,2,3,级。,（,4,）熔断器的熔体要按要求使用相配合的熔体，不允许随意加大熔体或用其他导体代替熔体。,（,5,）,TN,接地系统中的,N,线，设备的接地保护线上，直流电动机的励磁回路不允许使用熔断器。,32,APFR,常用电气设备的功率因数除白炽灯、电阻、电热器等接近于,1,外，其他如电动机、变压器、架空线以及电气仪表的功率因数均小于,1,。如交流异步电动机，在空载时的功率因数只有,0.2,0.3,；在轻载时均为,0.5,；在额定负载时均为,0.7,0.89,。不带电容器的日光灯的功率因数为,0.45,0.6,。负载的功率因数低，会引起一些不良后果，主要表现有两个方面：,（,1,）电力系统和用电企业的设备不能被充分利用。因为电力系统内的发电机和变压器等设备，在正常情况下，不允许长期超过额定电压和额定电流运行。所以当电压和电流都已达到额定值时，功率因数低便造成设备有功功率的输出较少。同样容量的设备，功率因数越低，其输出的有功功率就越少。,33,（,2,）,引起电力系统电能损耗增大和供电质量降低。对输电和配电线路来说，线路中的损耗与电流大小的平方成正比，当输送同样大小的有功功率,P,IUcos,时，功率因数,cos,越低，输电线路中的电流,I,P,Ucos ,就越大，而线路的电能损耗是与电流的平方成正比增加的。 另外，当功率因数降低，线路电流增大时，势必造成线路中电压降增大，这将导致线路末端的电压降低。若要满足末端用户电压要求，则线路始端的电压就要升高，从而会使整个线路的供电质量降低。,从以上两方面来看，提高用电功率因数是非常必要的，,自动功率因数调整器,适用於低压配电系统中电容器补偿装置的自动调节用，可使功率因数自动调节到使用者预定的状态，提高电力变 压器的使用效率，减少线损并改善供电品质，进而提高整体用电经济效益。,34,右图为一,PFCR-7,及,PCFR-12,型式,APFR,面版，其中：,(1).,操作指示灯,自动模式,:,灯亮,手动模式,:,灯闪烁,设定模式,:,灯灭,(2).,功因值设定,(3).,投切延时设定,(4).,段数设定,(5).,系统相数设定,(6).,程序设定键,(7).,数值减少键及手动切离键,(8).,数值增加键及手动投入键,(9).,确认键,(10).,显示面板,(11).,功因异常警示灯,(12).,功因落后指示灯,(13).,功因超前指示灯,(14).,投入段数指示灯,* 按住,SETUP,键,(,约,5,秒,),进入程序设定功因，,DELAY, STEPS,PHASE,不感带上下限及跳脱功因等选项，程序设定值变更按,+-,键，变更设定选项按,SETUP,键，离开程序设定按,ENTER,键,* 在自动模式下，按住,+,或,-,键不放，,AUTO,灯会闪烁，可手动逐段投入或切离电容器组，释放按键回复到自动模式。,35,浪涌保护器,浪涌也叫突波，就是超出正常工作电压的瞬间过电压。本质上讲，浪涌是发生在仅仅几百万分之一秒时间内的一种剧烈脉冲。而含有浪涌阻绝装置的产品把窜入电力线、信号传输线的暂态过电压限制在设备或系统所能承受的电压范围内，或将强大的雷电流泄流入地，保护被保护的设备或系统不受衝击而损坏，即为浪涌保护器。它是电子设备雷电防护中不可缺少的一种装置，常称为,“,避雷器,”,或,“,过电压保护器,”,英文间写为,SPD,。,SPD,类型和结构按不同的用途有所不同，但它至少应包含一个非线性电压限制元件。用于突波保护器的基本元器件有：放电间隙、充气放电管、压敏电阻、抑制二极体和扼流线圈等。,36,1.,按照工作原理可分为,:,(1),开关型,:,工作原理是当没有暂态过电压时呈现为高阻抗，但一旦回应雷电暂态过电压时，其阻抗就突变为低值，允许雷电流通过。,(2),限压型,:,工作原理是当没有暂态过电压时为高阻扰，但随突波电流和电压的增加其阻抗会不断减小，其电流电压特性为强烈非线性。,(3),分流型或扼流型,:,分流型：与被保护的设备并联，对雷电脉衝呈现为低阻抗，而对正常工作频率呈现为高阻抗。,扼流型：与被保护的设备串联，对雷电脉衝呈现为高阻抗，而对正常的工作频率呈现为低阻抗。,2.,按其用途分类：电源线路,SPD,和信号线路,SPD,两种。,37,3.,基本参数,(1) 10/350s,波是模拟直击雷的波形,波形能量大,; 8/20s,波是模拟雷电感应和雷电传导的波形。电压开关型,SPD,主要泄放的是,10/350s,电流波,限压型,SPD,主要泄放的是,8/20s,电流波。,(2),额定放电电流,In,（,KA,）指流过,SPD,、,8/20s,电流波的峰值电流,突波冲击,10,次以上。,(3),最大放电电流,Imax,指使用,8/20s,电流波冲击,SPD,一次能承受的最大放电电流，突波冲击,1,次以上。,(4),最大持续耐压,Uc(V),指可连续施加在,SPD,上的最大交流电压有效值或直流电压。,(5),残压,Ur,指在额定放电电流,In,下的残压值。,(6),保护电压,Up,：在疏导突波电流后最大容许剩余电压，其值愈小效果愈好。,38,4.,基本元器件,（,1,）放电间隙,(,又称保护间隙,),：,它一般由暴露在空气中的两根相隔一定间隙的金属棒组成，其中一根金属棒与所需保护设备的电源相线,L1,或零线（,n,）相连，另一根金属棒与接地线,(PE),相连接，当暂态过电压袭来时，间隙被击穿，把一部分过电压的电荷引入大地，避免了被保护设备上的电压升高。这种放电间隙的两金属棒之间的距离可按需要调整，结构较间单，其缺点灭弧性能差。改进型的放电间隙为角型间隙，它的灭弧功能较前者为好，它是靠回路的电动力,F,作用以及热气流的上升作用而使电弧熄灭的。,（,2,）气体放电管：,它是由相互离开的一对冷阴板封装在充有一定的惰性气体,(Ar),的玻璃管或陶瓷管内组成的。为了提高放电管的触发概率，在放电管内还有助触发剂。,39,（,3,）压敏电阻：,它是以,ZnO,为主要成分的金属氧化物半导体非线性电阻，当作用在其两端的电压达到一定数值后，电阻对电压十分敏感。,（,4,）抑制二极体：,抑制二极体具有箝位限压功能，它是工作在反向击穿区，由于它具有箝位电压低和动作响应快的优点，特别适合用作多级保护电路中的最末几级保护元件。,（,5,）扼流线圈：,扼流线圈是一个以铁氧体为磁芯的共模干扰抑制器件，它由两个尺寸相同，匝数相同的线圈对称地绕制在同一个铁氧体环形磁芯上，形成一个四端器件，要对于共模信号呈现出大电感具有抑制作用，而对于差模信号呈现出很小的漏电感几乎不起作用。扼流线圈使用在平衡线路中能有效地抑制共模干扰信号（如雷电干扰），而对线路正常传输的差模信号无影响。扼流线圈在製作时应满足以下要求：,1,）绕制在线圈磁芯上的导线要相互绝缘，以保证在暂态过电压作用下线圈的匝间不发生击穿短路。,40,2,）当线圈流过暂态大电流时，磁芯不要出现饱和。,3,）线圈中的磁芯应与线圈绝缘，以防止在暂态过电压作用下两者之间发生击穿。,4,）线圈应尽可能绕制单层，这样做可减小线圈的即生电容，增强线圈对暂态过电压的,而授能力。,（,6,）,1/4,波长短路器,1/4,波长短路器是根据雷电波的频谱分析和天馈线的驻波理论所製作的微波信号突波保护器，这种保护器中的金属短路棒长度是根据工作信号频率（如,900MHZ,或,1800MHZ,）的,1/4,波长的大小来确定的。此并联的短路棒长度对于该工作信号频率来说，其阻抗无穷大，相当于开路，不影响该信号的传输，但对于雷电波来说，由于雷电能量主要分佈在,n+KHZ,以下，此短路棒对于雷电波阻抗很小，相当于短路，雷电能量级被泄放入地。,由于,1/4,波长短路棒的直径一般为几毫米，因此耐衝击电流性能好，可达到,30KA,（,8/20s,）以上，而且残压很小，此残压主要是由短路棒的自身电感所引起的，其不足之处是工频带较窄，带宽约为,2,20,左右，另一个缺点是不能对天馈设施加直流偏置，使某些应用受到限制。,41,42,谢谢！,43,