【文档说明】第四章电器电线电缆及其选择.pptx，共(112)页，5.157 MB，由精品优选上传

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第四章电器、电线电缆及其选择第一节概述第二节开关电器的灭弧原理（难点）第三节高压电器（重点）第四节低压电器（重点）第五节互感器（重点）第六节电线电缆（重点）第七节低压保护电器的选择（重点/难点）第一节概述一、电器的作用通断：保护：变换：控制：调节：按

供电系统工作要求来改变电压或电流；按供电系统工作要求来接通或断开一次电路；用来对供电系统进行过电流和过电压等的保护；调节供电系统的电压和功率因数等参数。控制电路和控制系统的通断；电器是指能够根据外界施加的信号和要求，自动或手动地接通和断开电路，断续或连续地改变电路参数，以实现对电

路或非电量对象的变换、检测、控制、保护、调节和传递信息用的电气器具。续上页二、供电系统对电器的共同性要求安全可靠的绝缘高可靠、高性能、小型化模块化和组合化电子化和智能化必要的载流能力较高的通断能力良好的机械性能必要的电

气寿命完善的保护性能三、电器的发展趋势表征参数有额定电压、最高工作电压、工频试验电压和冲击试验电压等。表征参数有额定电流、额定短时耐受电流和额定峰值耐受电流等。表征参数有额定开断电流和额定关合电流等。表征参数有机械寿命等。表征参数有电气寿命等。满足

选择性、可靠性、速动性、灵敏性等要求。第二节开关电器的灭弧原理一、电弧的产生和熄灭机理根本原因:触头本身及周围介质中含有大量可被游离的电子。游离方式：热电发射、高电场发射、碰撞游离、高温游离。熄灭机理：去游离率大于游离率。二、交流电弧的特性与熄灭交流电弧每一个周期要暂时熄灭两次。电

弧熄灭瞬间，弧隙温度骤降，热游离中止，去游离(主要为复合)大大增强。三、现代开关电器中的灭弧方法迅速拉长和冷却电弧、利用外力吹弧、将长弧分短、利用狭缝灭弧、采用真空灭弧或六氟化硫（SF6）气体灭弧等。去游离方式：复合、扩散功能：不

仅能通断正常负荷电流，而且能接通和承受一定时间的短路电流，并能在保护装置作用下自动跳闸，切除故障。第三节高压电器弹簧操动机构电磁操动机构永磁操动机构操动机构(按合闸所需能量分)类型(按灭弧介质分)油断路器SF6断路器真空断路器一、高压断路器QF

符号结构：触头装置、灭弧室、基座框架、传动机构（配操动机构）以油作为灭弧介质已逐步淘汰以SF6气体作绝缘介质和灭弧介质，可频繁操作利用“真空”作绝缘和灭弧介质，可频繁操作交流或直流操作电源，合闸所需能量小直流操作电源，合闸所需能量大直流操作电源，合闸所需能量小功能：主要

对高压线路及电气设备进行短路保护，有的也具有过负荷保护功能。二、其他高压电器（一）高压熔断器FU符号保护特性：也称时间--电流特性结构：金属熔体、熔体支持件、熔管及灭弧材料。限流特性：在短路电流尚未达到冲击值之前就切断电路熔断器时间电流特性具有

反时限特点熔体熔断过程：（1）从熔体中出现短路(或过载)电流起到熔体熔断；（2）从熔体熔断到产生电弧；（3）从电弧产生到电弧熄灭。功能：主要用来隔离高压电源以保证其他设备的安全检修。它没有专门的灭弧装置，因此不允许带负荷操作。但它可以用来通断一定的小电流电路等。续上页（二）高压隔离开

关QS符号结构：触头装置、绝缘瓷瓶、底座及传动机构等。高压隔离开关一般采用手力操动机构。功能：能通断一定的负荷电流和过负荷电流，但不能断开短路电流，因此它一般与高压熔断器串联使用，借助熔断器来切除短路故障。QL符号

（三）高压负荷开关结构：主要有产气式、压气式、真空式和SF6式等结构类型。操动机构有手动和电动储能弹簧机构等形式。续上页QFS符号（四）高压负荷开关－限流熔断器组合电器功能：兼有负荷开关与限流熔断器的双重功能。转移电流——当小于该值时，首相电流由熔断器开断，而后两相电流就由负荷开关开断。交接电流—

—小于这一电流时，熔断器把开断电流的任务交给带脱扣器触发的负荷开关承担。组合电器对负荷开关提出了转移电流与交接电流的要求：封闭式组合电器（以下简称GIS）是将断路器、隔离开关、接地开关、电流和电压互感器、避雷器和连接母线等封闭在金属壳体内，充以具有优异灭弧和绝缘性能的SF6

气体，作为相间和对地的绝缘。三、SF6封闭式组合电器占地面积小；占用空间少；不受外界环境条件的影响；不产生噪声和无线电干扰；运行安全可靠；维护工作量少。优点：开关柜是金属封闭开关设备的俗称，是按一定的电路方案将有关电气设备组装在一个封闭的金属外壳内的成套配电装置。四、高压开关柜落地式：中置式：中

压断路器的置放绝缘类型空气绝缘金属封闭开关柜SF6气体绝缘金属封闭开关设备(充气柜)用户变配电所采用高压开关柜组合成高压配电系统。结构类型铠装式：间隔式：箱式：各室间用金属板隔离且接地，如KYN型和KG

N型。各室间是用一个或多个非金属板隔离，如JYN型。具有金属外壳，但间隔数目少，如XGN型。断路器手车本身落地，推入柜内；手车装于开关柜中部，装卸需要装载车。五、高压电器的选择与校验（一）选择校验项目及条件必须满足供电系统正常工作条件下和短路故障条

件下工作要求，同时电气设备应工作安全可靠，运行维护方便，投资经济合理。1.按正常工作条件选择考虑电气设备的环境条件和电气要求。环境条件是指电气设备的使用场所、环境温度，海拔高度以及有无防尘、防腐、防火、防爆等要求，据此选择电气设备结构类型。电气要求是指电气设备在电压电流、频率等方面的要求

，即N.etNN.etcUUII电气设备的额定电压线路的额定电压电气设备的额定电流线路最大持续工作电流续上页对一些开断电流的电器，如熔断器、断路器和负荷开关等，则要求其最大开断电流应不小于它可能开断的最大电流。1）对断路器，其最大开断电流应不小于它可能开断的线路最大短路电流。

即(3)ock.maxII2）对负荷开关，其最大开断电流应不小于它可能开断的线路最大负荷电流。即ocL.maxII3）对熔断器，其最大开断电流应不小于它可能开断的线路最大短路电流。即(3)ocshII（对非限流型熔断器）(3)ock.maxII

（对限流型熔断器）按短路故障条件校验，就是要按最大可能的短路故障时的力稳定性和热稳定性进行校验。2.按短路故障条件校验续上页主要是按环境条件选择结构类型，按正常工作条件选择额定电压、额定电流并校验开断能力，按短路故障条件校验动稳定性和热稳定性，并同时选择其操动机构和操作电

源。例4-1试选择某10kV高压配电所进线侧的高压户内真空断路器的型号规格。已知该进线的计算电流为295A，配电所母线的三相短路电流周期分量有效值为3.2kA，继电保护的动作时间为1.1s。解：初步选VS1-12/630-16型进行校验，如表所示，所选正确。(3)

kI(3)shi2imaIt序号安装地点的电气条件VS1-12/630-16型断路器项目数据项目数据结论1UN10kVUN.QF12kV合格2Ic295AIN.QF630A合格33.2kAIoc16kA合格42.55×3.2kA=8.16kAimax40kA合

格5(3.2kA)2×(1.1+0.1)s=12.3kA2·s(16kA)2×4s=1024kA2·s合格2tIt（二）高压断路器的选择与校验续上页主要是按环境条件选择结构类型，按正常工作条件选择额定电压、额

定电流并校验开断能力。高压熔断器的额定电流应不小于它所安装的熔体电流。IN≥In熔体电流的选择应满足下列条件：1）保护高压线路In=1.1～1.3Ic2）保护电力变压器的熔断器的熔体电流(考虑到变压器的正常过负

荷电流、励磁涌流及低压侧电动机自起动引起的尖峰电流等因素)In=1.5～2.0I1NT3）保护电压互感器In=0.5A（三）高压熔断器的选择与校验功能：它既能带负荷通断电路，又能在失压、短路和过负荷时自动跳闸，其功能类似于高压断路器。第四节低压电器一、低压断路器结构触头系统（

主触头及辅助触点）灭弧装置脱扣器自由脱扣机构及操作机构（手柄、电磁铁、电动机操作）热—电磁式电子式智能式用途：配电用、电动机保护用、照明用、漏电保护用。QF符号配电用断路器类型：塑壳式断路器和框架式断路

器。续上页保护特性曲线：Ir1、Ir2、Ir3分别为过电流脱扣器长延时、短延时、瞬时动作电流的整定值。长延时瞬时toIIr3Ir1a)非选择型ItoIr2Ir1b)选择型两段式作过负荷保护作短路保护作

短路保护作过负荷保护续上页保护特性曲线（续）：Ir4为接地保护动作电流的整定值ItoIr2Ir1c)选择型三段式Ir3ItoIr2Ir1d)选择型四段式Ir3Ir4作过负荷保护作短路保护◼万能式断路器（又称框架式断路器）结构特征：一般有一个有绝缘衬垫的钢制框架，所有

部件均安装在这个框架底座内。续上页用途：主要安装在低压配电柜中作为进线开关、母联开关和大电流出线开关，用于控制和保护低压配电网络。◼塑壳式断路器（原称装置式断路器）结构特征：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

个封闭外壳中，仅在壳盖中央露出操作手柄。用途：通常装设在低压配电柜（箱）之中，作为配电线路或电动机回路的控制与保护开关。◼模数化微型断路器模数化微型断路器是组成终端组合电器的主要元件。tI0Ir熔断器时间电流特性二、其他低压电器（一）低压熔断器结构类型刀形触头，如NT、RT16、RT17

系列螺栓连接式，如RT12、RT15系列螺旋式，如RL6、RL7系列圆筒帽式，如RT14、RT30系列等FU符号功能：主要对低压线路及电气设备进行短路保护，有的也具有过负荷保护功能。结构：金属熔体、熔体支持件、熔管及灭

弧材料。保护特性：具有反时限特点。分断范围：（1）g类——全范围分断（2）a类——部分范围分断功能：主要用来隔离低压电源。续上页（二）低压隔离电器、隔离开关结构：触头装置、绝缘子、底座及传动机构等。低压隔离开关一般采用手

力操动机构。（三）低压熔断器组合电器熔断器组合电器包括：开关熔断器组（俗称负荷开关）隔离器熔断器组熔断器式开关（俗称刀熔开关）熔断器式隔离器功能：具有隔离电器（开关）与熔断器的双重功能。QS符号QFS符号终端组合电器是

一种安装终端电器(微型低压断路器、插座、开关等)的装置，对用电电器和设备进行配电、控制，对线路过载、短路和漏电起保护作用。常用终端组合电器为PZ30型。续上页（四）终端组合电器功能：用于供电系统的主电源与备用电

源的自动转换或两台负载设备的自动转换。类型断路器转换型ATS负荷开关转换型ATS（五）自动转换开关电器ATS由一个或多个低压开关设备和相应的控制、测量、信号、保护、调节等电气元件或设备，以及所有内部的电气、机械的相互连接和结构部件组装成的一种组合体，称

为低压成套开关设备。三、低压开关柜结构类型（按开关安装方式分）固定式结构简单、价格便宜抽屉式操作安全、易于检修及维护、更换故障开关容易插拔式仅主要元件（断路器）采用抽出式或插入式安装组合式小开关用抽屉式、大开关用插拔式1、抽出式低压开关柜主要有GCL(K)、GCS、

MNS型等可用作动力中心(PC)和电动机控制中心(MCC)。2、固定分隔式开关柜有GLL(K)型等。3、固定式开关柜有GGD、JK型等。用户变配电所采用低压开关柜组合成低压配电系统。四、低压电器的选择与校验1.按正常工作条件选择1）考虑所选择设备的

工作环境。如户内、户外、环境温度，海拔高度以及有无防尘、防腐、防火、防爆等要求，以及沿海或是温热地域的特点。2）电器的额定电压应不低于所在线路的额定电压。3）电器的额定电流应不小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电

流。4）保护电器还应按保护特性选择。2.按短路条件校验1）可能通过短路电流的电器(如刀开关、熔断器式开关)，应满足在短路条件下短时和峰值耐受电流的要求。2）断开短路电流的保护电器(如熔断器、低压断路器)，应满足在短路条件下分断能力的要求。第五节互感器结构原理：一次绕组串联在主电路中或直接利

用一次母线；二次绕组所接仪表、继电器均串联。用来使仪表、继电器等二次设备与主电路绝缘用来扩大仪表、继电器等二次设备的应用范围功能一、电流互感器(CT)TATA符号（一）基本结构原理与类型续上页单匝式（包括母线式、心柱式、套管式）多匝式（包括线圈式、线环式、串级式）类

型准确度级：测量用有0.1、0.2、0.5、1、3、5等级;保护用有5P和10P两级。22121IKINNIiI2N=5A或1A电流互感器的基本结构和接线1-铁心2-一次绕组3-二次绕组2P1P2131S2KC2A

S1IIΦ2N1N续上页高压电流互感器一般制成两个铁心和两个二次绕组，其中准确度级高的二次绕组接测量仪表，其铁心易饱和；准确度级低的二次绕组接继电器，其铁心不应饱和。高压CT图形符号(二)常用接线方案I

ba)S1S2TABT(1)一相式接线低压电流互感器一般只制造一个铁心和一个二次绕组，一次绕组则利用一次母线或电缆。反应一次电路对应相的电流。通常用在负载平衡的三相电路中测量电流，或在继电保护中作为过负荷保护接线。续上页（2）两相V形接线（3）三相星形接线-(Ia+Ic)Ic

Iab)varhWhWhvarhTA1S2S2TA2AS1CS1AAS1S1TA1S2S2TA2TA3ABCAS1S2c)IaIbIc广泛用于中性点不接地的三相三线制电路中，供用于三相电流、电能的测量及过电流继电保护。反应各相电流，因此

广泛用于中性点直接接地的三相三线制特别是三相四线制电路中，用于测量或过电流继电保护等。续上页1.电压、电流的选择2.按准确级要求选择S2≤S2N（四）电流互感器的选择与校验（三）使用注意事项（1）电流互感器在工作时其二次侧不得开路（2）电流互感器的二次侧有一端必须接地；（3

）电流互感器在连接时，要注意其端子的极性。否则励磁磁动势剧增几十倍，将产生严重后果：①铁心过热，并且产生剩磁。②可在二次侧感应出危险的高电压。N.etN1N.etc2N.et5AUUIII=续上页目前电流互感器的新产品直接给出了短路动稳定

电流峰值和1s热稳定电流有效值，因此其动稳定性与热稳定性可按下式校验。3.短路稳定性的校验(3)maxshii22timaItIt对于保护用电流互感器来说，其复合误差限值为10%。电流互感器满足保护的10%误差要求的条件为|Z2al|≥|Z2|10%误差曲线Z2alK1

生产厂家给出电流互感器的误差为10%时一次电流倍数K1（即I1/I1N）与最大允许二次负荷阻抗|Z2al|的关系曲线。二、电压互感器(PT)22211UKUNNUuU2N=100伏结构原理：一次绕组并联在主电路中,二次绕组中仪表，继电器均并联连接。T

VTV符号（一）基本结构原理及其类型电压互感器的基本结构和接线ΦU2U11N2N续上页按相数分：有单相式和三相式；按绕组数量分：有双绕组（如JDZ-10型）和三绕组（如JDZJ-10型）类型（环氧树脂浇注绝缘）准确度级：有0.2、0.5、1

、3等级。TVTV有的电压互感器具有3个绕组（有2个二次绕组），其符号为三相三绕组电压互感器的铁心为三相五心柱式，以便零序磁通能在铁心中流通，从而二次绕组中能感应出零序电压。续上页1)一个单相电压互感器的接线2)两个单相电压互感器接成V/V形(二）常用接线方案可测量一个线电压可测量三相

三线制电路的各个线电压，它广泛地应用于用户10kV高压配电装置中。续上页可测量各个线电压、相对地电压及零序电压，可接用于绝缘监察的电压继电器或微机小电流接地选线装置。3）三个单相三绕组电压互感器或一个三相五心柱三绕组电压互感器

接成Y0/Y0/形续上页1.电压的选择（四）选择与校验电压互感器的额定一次电压，应与安装地点电网的额定电压相等，其额定二次电压一般为100V。2.按准确级要求选择电压互感器满足准确级要求的条件，也是其二次负荷S2不

得大于规定准确级所要求的额定二次容量S2N，即S2≤S2N（三）使用注意事项在工作时其二次侧不得短路二次侧有一端必须接地连接时要注意其端子的极性第六节电线电缆结构：导线（裸绞线）、电杆、横担、拉线、绝缘子和金具等特点：投资省，易维护

，但不美观、占空间。型号：铝绞线LJ钢芯铝绞线LGJ铜绞线TJ（一）架空线敷设：严格遵守有关规范，选择好路经及导线排列方式，注意线路的档距、弧垂及相邻构件的距离。二、配电用电线电缆的结构和敷设一、电线电缆的分类与主要性能续上页橡胶聚氯乙稀交联聚乙烯矿物绝缘（二）电力电缆特点：运行可靠、美观

、维护工作量小，但造价高，故障时不易排除。几根（单根）绞绕的绝缘导线三相统包绝缘（对地）高压电缆采用，使各相分布电容及电容电流均衡。导线:绝缘层:屏蔽层:结构保护层敷设：直接埋地敷设、利用电缆沟、利用

电缆桥架室内敷设、利用管道（钢管、塑料管、混凝土管）、利用电缆隧道、海底水中等。保护屏蔽层、绝缘层铠装层:外护套:内护层:外护层防止外部机械损伤（需要时）保护铠装层、防腐应遵守GB50217-94《电力工程电缆设计规范》。续上页（三）硬母线硬母线分裸母线和母线槽

两种。母线槽按绝缘方式可分为密集绝缘型和空气绝缘型两种。母线槽适用于高层建筑、标准厂房或机床设备密集的车间，对于工艺变化周期短的车间配电尤为适宜。此外还可用于变压器与低压配电柜间的连接。（四）绝缘导线绝缘导线的敷设方式

，分明敷和暗敷两种。绝缘导线大量应用于从配电箱至用电设备的配电分支或末端线路。绝缘导线的结构主要由导电芯线（多采用铜导体）、绝缘层（橡皮或塑料）组成。具有护套层的绝缘导线称为护套绝缘导线。三、线路电压损失的计算(一）一个集中负荷线路的电压损失每相电压损失：△Uφ＝UA-

UBadabaccb==+()cossinIRX=+线电压损失：△U()3cossinIRX=+()N1PRQXU=+电压损失的百分值：N%100UUU=2N1()10PRQXU=+IRjX+PjQ+AUBUIIRjIX续上页（二）带

多个集中负荷线路的电压损失总的电压损失若以各负载功率来计算，则nniiiii2i1i1N1%%()10UUPrQxU====+niiii2i1N1%()10UpRqXU==+nn0ii0ii2i=1i=1N1%10UrpLxqLU

=+若线路全长采用同一截面,则111,,rxl222,,rxl11pjq+22pjq+11PjQ+22PjQ+111,,RXL222,,RXL四、导线和电缆截面的选择与校验（一）选择校验项目及条件1

.发热条件2.电压损失条件4.机械强度条件5.短路热稳定条件3.经济电流密度条件Nalal%%UUminAAkal3ima10IAtC或cececIAj=注：用户的10kV及以下线路，通常不按经济电流密度条件选择。电力电缆不必校验

机械强度。续上页（二）按发热条件选择导线和电缆截面按发热条件选择三相系统中的相线截面时，应使其允许载流量Ial大于通过相线的计算电流Ic，即Ial＞Ic所谓导线和电缆的允许载流量，就是在规定的环境温度条件下，导线能够连续承受而不致使其稳定温度超过允许值

的最大电流。按发热条件选择导体截面后，再校验电压损失、机械强度、短路热稳定等条件。影响导线和电缆的允许载流量的主要因素：➢导线和电缆的导体材料与绝缘材料➢导线和电缆的环境温度➢导线和电缆的敷设方式➢导线和电缆

的并列根数例4－2例4－2某220/380V的TN-C线路长100m，线路末端接有一个集中负荷，最大负荷为90kW＋70kvar。线路采用VV22-0.6/1型四芯等截面铜芯聚氯乙稀绝缘钢带铠装聚氯乙稀护套电力电缆直埋敷设，环境温度为20℃，允许电压损失为5

％。试选择电缆截面。满足要求。229070173.2A30.38+==解：（1）先按发热条件选择电缆截面查附录表，得70mm2截面的电缆在20℃的载流量为205A，大于173.2A，因此，选择VV22－0.6/1－4×70型电缆。（2）按电压损失条件进行校验查

附录表，得VV22-0.6/1－4×70型电缆的r0＝0.291Ω/km，x0＝0.069Ω/km。2N1%()10UPRQXU=+（注：短路热稳定条件暂不考虑）22N3pqIU+=21=(900.2910.1+700.0690.1)100.

38=2.15<5续上页（三）按电压损失条件选择导线和电缆截面当先按电压损失条件选择导线(或电缆，下同)截面时，由于截面未知，故有两个未知数，即导线的电阻和电抗。可先假定一个单位长度的电抗值x0,然后再进行选

择计算。nnal0ii0ii2i1i1N1%10rpLxqLUU==+n2al0N0iini1iii1110%rUUxqLpL==−0Ar式中是导线材料电阻率的计算值，铜取18.8，单位Ω·m×10－9。例4

-3解：（1）先按电压损失条件选择导线截面设线路AB段和BC段选取同一截面LJ型铝绞线，初取x0＝0.35Ω/km，则有例4-3设有一回10kVLJ型架空线路向两个负荷点供电，线路长度和负荷情况如图所示。已知架空线线间间距为

1m，空气中最高温度为37℃，允许电压损失＝5，试选择导线截面。al%U()()AC01122011222N1%10UrpLpLxqLqLU=+++()()021000kW3km800kW5km0.35km500kvar3km300kvar5k

m10(10kV)r+++=≤5续上页于是可得选取LJ-70导线，查附录表19可得：r0＝0.46Ω/km，x0＝0.344Ω/km。将参数代入式（3-7）可得r0≤0.564Ω/km满足要

求。（2）按发热条件进行校验22031.7mm=56.2mm0.564Ar=AC%=4.2525U221212ABN()()3ppqqIU+++=查附录表9，得LJ-70导线在40℃条件下载流量为215A，大于导线最大负荷电流，满足发热条件。（3）校验机械强度10kV架空线路铝绞线的最

小截面为35mm2，因此，所选LJ-70导线也是满足机械强度要求的。22(1000800)(500300)A114A310+++==续上页2、保护线(PE线)截面的选择3、保护中性线(PEN线)截面的选择根据短路热稳定度的要求，PE线的截面APE按规定：

（1）当Aφ≤16mm2时APE≥Aφ（2）当16mm2<Aφ≤35mm2时APE≥16mm2（3）当Aφ>35mm2时APE≥0.5Aφ应同时满足上述PE线和N线的要求。1、中性线(N线)截面的选择（1）一般三相四线制线路，A0≥0.

5Aφ（2）三相线路分支的两相三线线路和单相线路，A0=Aφ（3）三次谐波电流相当突出的三相四线制线路，A0≥Aφ（五）中性线、保护线、保护中性线截面的选择（四）按经济电流密度条件选择导线和电缆截面第七节低压保护电器的选择装设：短路保护、过负载保护和接地故障保护。1．对短路保护电器

动作特性的要求（1）动作应及时可靠，以保证导体的热稳定满足要求。（2）保护电器分断能力应大于安装处的预期最大短路电流。(一)短路保护一、低压配电线路的保护（3）保护电器应有足够的灵敏度。2．短路保护电器的装设（1）装设在每回线路的电源侧、分支处和载流量减小

处。（2）装设在低压配电线路的各相上。kIAtC续上页(二)过负载保护目的在于防止严重的过负载。（1）应采用反时限特性的保护电器。（2）应具有足够的热稳定性。（3）过负载保护一般作用于切断电路，也可作用于信号。1．对过负载保护电器动作特性的要求2．过负载保护电器的装设装设位置与要求与短路保

护电器相同。特性要求：In≥IcI2≤1.45Ial约定动作电流长延时瞬时QFtoIIr3Ir1FUtIoIr续上页（三）接地故障保护接地故障是指低压配电系统中的相线对地或与地有联系的导电体之间的短路，包括相线与大地、PE线、PEN线、

电气装置的外露可导电部分、装置外可导电部分（如建筑物金属构件、金属管道、结构钢筋等）之间的短路。接地故障的危害很大。➢接地故障会产生故障电流；➢接地故障会产生故障电压。因此，配电线路应设置➢接地故障保护电器；➢采取保护接地；➢采取等电位

联结等措施。续上页保护电器动作特性要求：ZsIa≤U0式中，Ia是保证在规定时间内自动切断故障回路的电流。表TN系统允许最大切断接地故障回路时间回路类别允许最大切断故障回路时间/s配电线路或给固定式电气设备供电的末端回路5插座回路或给手握式、移动式设备供电末端回路0.4TN系接地故

障保护电器的选择步骤：1）宜先采用过电流保护电器（如熔断器、断路器）兼作接地故障保护；2）当其不能满足要求时，宜采用零序电流保护；3）当过电流保护电器及零序电流保护均不能满足要求时，应采用剩余电流（即漏电电流）保护；1.TN系统中的接地故障保护续上页保护电器动作特性要求：RAIa

≤50V式中，Ia是保证在规定时间内自动切断故障回路的电流。与TN系统相比，TT系统配电线路的接地故障回路阻抗大，故障电流小，过电流保护电器很难满足要求，因此，在TT系统中一般采用漏电电流保护断路器作接地故障保护。2.TT系统的接地故障保护二、低压熔断器的选择(一

)熔体额定电流的确定1．按正常工作电流选择一般配电线路的熔体额定电流In应不小于线路的计算电流Ic，即In≥Ic2．按起动尖峰电流选择一般配电线路的熔体电流按下式选取：In≥Kr[INM1＋Ic(n-

1)]式中,Kr是配电线路熔体电流选择计算系数，1.1～1.2。单台电动机回路的熔体电流按熔体在电动机起动时间内允许通过的最大电流选择（见附录表42）。续上页3．保护灵敏度的检验为了保证熔断器在其保护范围内发生最轻微的短路故障

时能可靠地熔断，熔断器保护的灵敏度必须满足下列条件：kminpin.IKSI=（二）熔断器(支持件)额定电流的确定应不小于它所安装的熔体额定电流，即IN≥In（三）熔断器分断能力校验低压限流熔断器由于能在短路电流达到冲击值之前灭弧，因此应

满足下列条件：Ioc≥I"(3)续上页（四）熔断器保护与线路的配合1.过负荷保护配合条件原始条件I2≤1.45Ial等效条件In≤Ial2.短路保护配合条件可通过校验绝缘导体的热稳定来确定是否配合。短路持续时间t可根据已知短路电流有效值Ik的大小查熔断器的时间电流特性曲

线得到。当短路持续时间小于0.1s时，应按式C2A2＞I2t校验，I2t值可从熔断器的技术参数中查到。kIAtC例4-4有一台异步电动机，其额定电压为380V，额定容量为55kW，额定电流为103A，起动电流倍数为7，起动时间小于3s。现拟采用BV－3×50型绝缘导线穿钢管敷设，

环境温度为25℃，采用NT1型熔断器作短路保护。已知三相短路电流最大可达8kA，单相短路电流可达1.5kA。试选择熔断器及其熔体额定电流，并校验其与导线的配合。例4－4解：（1）选择熔体及熔断器的额定电流（2）校验熔断器的分

断能力查附录表22得NT1-250型熔断器的Ioc=120kA>I"(3)=8kA，故此熔断器满足断流要求。按满足In≥Ic=103A条件，由起动电流7×103A=721A和起动时间小于3s查附录表42。得NT1型熔断器In＝160A的熔体最大

允许通过1000A的起动电流，满足条件。故应选用In＝160A的熔体，熔断器型号为NT1-250，熔断器额定电流IN=250A。续上页（3）校验熔断器的保护灵敏度k.minpnISI=该熔断器也满足5s内切断故障电路的保护灵敏度要求。（4）校验熔断器保护与导线

的配合根据NT1-250型熔断器的时间电流曲线，当Ik=1500A，t=0.6s，聚氯乙稀绝缘热稳定系数C＝115，得kItC满足短路热稳定配合条件。15000.6115=1500160AA=2210.1mm50mm=9.46=三、低压断路器

的选择（一）断路器额定电流的确定应不小于它所安装的脱扣器额定电流，即IN≥In（二）长延时脱扣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作过负荷保护，因此其动作电流Ir1，应躲过线路的最大负荷电流Ic，即满足下列条件：Ir1≥K1Ic过电流脱扣器的额定电流应不小于线路的计算电

流，即In≥Ic。长延时过电流脱扣器的动作时间，应躲过允许过负荷的持续时间，一般动作时间可达1～2h。对电动机回路，应选用电动机保护用断路器，以使其与电动机的起动特性相匹配。续上页（三）短延时过电流脱扣器动作电流和动作时间的整定动作时间有0.1s、0.2s、0.

3s和0.4s等级，应按前后保护装置保护选择性要求来确定。（四）瞬时过电流脱扣器动作电流的整定由于动作时间通常在0.02s以内，因此其动作电流Ir3应躲过线路中包含有最大一台电动机全起动电流的尖峰电流，即Ir3≥K3[I/stm1+Ic(n-1)]式中,I/stm1是线路中最大一

台电动机全起动电流，包括起动电流周期分量与非周期分量（起动后第一个周期出现的）。动作电流应躲过线路短时出现的尖峰电流，即Ir2≥K2Ipk续上页(五)断路器保护灵敏度校验k.minpr2r3()ISII=(六)断

路器分断能力校验①当断路器动作时间在0.02s以上时，其额定运行分断电流Ics应不小于通过它的最大三相短路电流周期分量有效值，即(3)cskII②当断路器动作时间在0.02s及以下时，其额定运行分断电流Ics应不小于通过它的最大三相短路冲击电流，即(3)csshIIi1.3K＝续上页(七)断

路器保护与线路配合1．过负荷保护配合条件原始条件I2≤1.45Ial等效条件Ir1≤Ial2．短路保护配合条件配合条件是否满足也是通过校验绝缘导体的热稳定来确定。采用公式kIAtC由于断路器瞬时脱扣全分断时间一般在0.03s以下，因此，应按式C2A2＞I2t校验，I2t值可从

断路器的特性曲线中查到。如果不满足以上配合要求，则应改选脱扣器的动作电流，或者适当加大绝缘导线和电缆的芯线截面。例4-5解：（1）选择低压断路器及其过电流脱扣器根据In>Ic=160A，故初选CM1-225

/3型低压断路器过电流脱扣器额定电流In=180A。例4-5有一条380V配电线路，计算电流Ic=160A，线路中接有一台22kW的电动机，额定电流IN=42A,直接起动电流倍数kst=7；此线路首端的=8kA，末端=1.5kA。当地环境温度为+35℃。该线路拟用YJV－0.6/1－3×95＋1×

50型电缆桥架敷设。试选择此线路上装设的低压断路器及其过电流脱扣器，并校验其与电缆的配合。(3)KI(1)KI型号壳架等级额定电流IN/A额定电流In/A额定极限短路分断能力(有效值)Icu/kA额定运行短路分断能力(

有效值)Ics/kACM1-225L225100、125、140、160、180、200、2253525CM1-225M5035CM1-225H8050续上页（3）检验低压断路器保护的灵敏度.min3kprISI=满足接地故障保护灵敏度要求。由附表可知，所选CM1-225/3型断路器的额定运

行分断能力有L型25kA、M型35kA、H型50kA。选L型Ics=25kA>=8kA，满足分断要求。(3)KI（2）校验低压断路器的断流能力长延时脱扣器动作电流Ir1=In=180A>Ic=160A,满足正常工作条件。瞬时脱扣器动作电流Ir3＝5In或10In，根据Ir3≥K3[I/st.M

1+Ic(n-1)]＝1.2×[2×7×42＋(160－42)]=847.2A故整定Ir3＝5In＝5×180A＝900A＞847.2A，满足电机起动条件。1500900AA=1.671.3=续上页（4）校验断路器保护与电缆的配合查附录表32可知，Ial=256A，再乘以修正系数0.

8，实际载流量Ial=0.8×256A＝204.8A。而Ir1=180A＜Ial＝204.8A，满足过负荷配合条件。已知CM1-225L/3型塑壳式断路器未提供I2t值，故校验电缆热稳定时取t＝0.1s。再将交联聚乙烯绝缘导体热稳定系数C=143，短路电流Ik=8000A，代入公式得。kIt

C满足短路配合条件。80000.1143=2217.7mm95mm=四、保护电器的级间选择性配合(一)熔断器与熔断器的级间配合续上页(二)断路器的级间配合1．上、下级均选用非选择型断路器续上页2．上级选用选择型

断路器，下级选用非选择型断路器续上页3．上、下级均采用选择型断路器续上页（三）低压断路器与熔断器之间的选择性配合1.上级选用熔断器，下级选用断路器续上页2.上级选用断路器，下级选用熔断器本章小结本章是本课程的重

点，也是从事供电工程设计与运行必备的基础知识。本章首先简介了电器的作用、发展趋势及电器触头间电弧产生和熄灭的基本知识;接着讲述了供配电系统中的主要电器，着重介绍其功能、结构特点、主要性能及其选择;然后介绍了电线电缆的结构与敷设，重点讲述电线电

缆截面的选择计算；最后讲述了低压配电线路的保护设置原则和保护电器的选择计算。本章重点：高低压电器及其选择、互感器及其选择、电线电缆及其选择、低压保护电器的选择。本章难点：开关电器灭弧原理、低压保护电器的选择。教

学基本要求：了解常用电器电线电缆的作用、结构类型及发展趋势；理解开关电器灭弧原理及其工作原理、低压保护电器的级间配合；掌握高低压开关电器的选择与校验方法、互感器的选择与校验方法、电线电缆截面的选择与校验方法、低压保护电器的选择与校验方法。思考题

与习题解答提示4-1提示：参见教材P60~61。4-2提示：参见教材P61~63。4-3提示：参见教材P63。4-4提示：参见教材P65~66。4-5提示：参见教材P67。4-6提示：参见教材P67。4-7提示：参见教材P67。

4-8提示：参见教材P71~73。4-9提示：参见教材P71和P72图4-6。4-10提示：参见教材P78和81。4-11提示：参见教材P79。续上页4-12提示：参见教材P82。4-13提示：参见教材P84~P85。4-14提示：参见教材P88

和P92。4-15提示：先计算出进线处计算电流，然后参照例4-1列表选择校验计算。4-16提示：选择YJV22-8.7/10型3芯电缆，由于短路电流较大，先按短路热稳定条件选择电缆截面，然后再校验发热条件和电压损失条件。4-17提示：先计算出线路最大计算电流（注意两个集中负荷相加）。然后参照

例4-2选择校验计算。4-18提示：参照例4-4选择校验计算。4-19提示：参照例4-5选择校验计算。自测题一、填空题1．对一般电器，短路动稳定校验条件是，热稳定校验条件是。2．高压隔离开关的功能主要是，但不允许操作。高压断路器在线路正常时，可用

来通断，在线路故障时，用来。3.电流互感器二次侧在工作时不能，否则铁心磁通，温升。更为严重的是，二次侧将感应出。4．熔断器在线路过负荷或短路时，能利用其，来切断故障，其保护特性具有特性。续上页二、简答题1．如何选择和校验高压断路器？2．高压断路

器有何功能？与高压负荷开关有何区别？3.电流互感器有何功能？为什么在工作时，其二次侧不能开路？4.如何选择校验低压配电线路保护用低压断路器？5.什么是低压配电系统的接地故障？可采取哪些保护措施？6.低压断路器有何

功能？与低压负荷开关有何区别？7.如何选择校验保护变压器的高压熔断器？8.电压互感器有何功能？若要反应一次系统的零序电压，则电压互感器要接成什么接线方式?9.电流互感器常用接线有几种？各适用于什么场合?续上页三、计算题1．有一条380V电动机配电线路技术数据如下：电动机容

量37kW，额定电流70A，直接启动电流倍数为7；线路相线截面为35mm2，25℃时允许载流量为107A，热稳定系数为115，线路三相短路电流为9kA，单相短路电流为3kA。初选保护用低压断路器型号为CM1-100/3，热电磁式脱扣

器额定电流In（即长延时脱扣动作电流）有50A、80A、100A待定，瞬时脱扣动作电流为12In，动作时间0.02s，额定短路运行分断能力25kA。试（1）整定断路器脱扣器动作电流；（2）校验断路器过电流保护动作灵敏度是否满足要求；（3）校验断路器开

断能力是否合格；（4）校验断路器过电流保护是否与线路配合；2.某10kV变电所装有一台S9-1250/10/0.4kV变压器，已知变压器一次侧三相短路电流为10kA。高压断路器初选VD4-12型，额定电流1000A，额定开断电流20kA，动稳定电流50kA，热稳定电流20kA4s。断路器

断路时间0.1s，继电保护动作时间0.5s，试判断该断路器选择是否满足正常工作条件、开断能力要求和短路动稳定和热稳定要求？续上页3．某380VTN-C线路由A点向B、C两点负荷树干式供电。已知AB线段长100m、BC线段长50m。B点负荷为40kW+j

30kvar；C点负荷为30kW+j30kvar。线路拟采用VV22-0.6/1-3×70+1×35电缆埋地敷设，允许载流量195A，r0=0.291Ω/km、x0=0.069Ω/km，热稳定系数115。B点三相短路电流12kA，C点单相短路电流4kA。线路首端保护用断路器长延时脱扣器动作

电流为160A，瞬时脱扣器动作电流1600A，动作时间0.02s，线路允许电压损失△ual%=5。试（1）校验该线路选择是否满足发热条件；（2）校验该线路选择是否满足电压损失条件；（3）校验该线路选择是否满足短路热稳定条件。4.某厂高压配电所有一条10kV电缆线路供电给一台

容量1000kVA的10/0.4kV车间变压器。已知电缆型号为YJV-8.7/10-3×50，允许载流量192A，热稳定系数143，线路三相短路电流8kA。线路首端高压断路器型号为VS1-12型，额定电流1000A，额定开断电流20kA，动稳定电流50kA，热稳定电流2

0kA4s，断路器断路时间0.1s，继电保护动作时间0.5s。试判断续上页（1）该断路器选择是否满足正常工作条件？（2）该断路器选择是否满足短路动稳定和热稳定要求？（3）该线路选择是否满足发热条件？（4）该线路选择是否满足短路热稳定条

件？5.设有一回路10kV电缆供给2km处的一个负荷点，计算负荷1600kW，cosφ=0.9。电缆型号为YJV22-8.7/10-3×50，直接埋地敷设，允许载流量190A，热稳定系数143，线路r0=0.435Ω/km、x0=0.107Ω/km，三相短路电流8kA，允许电压损失△ual%=5。

已知线路首端高压断路器断路时间0.1s，继电保护动作时间0.5s。试（1）校验该线路选择是否满足发热条件；（2）校验该线路选择是否满足电压损失条件；（3）校验该线路选择是否满足短路热稳定条件。真空断路器VS1-12真空断路器绝缘套筒内有真空灭弧室及触头上接线端

子下接线端子手车式框架二次接线插头就地操作箱续上页VSm－12真空断路器（配永磁操动机构）高压熔断器接线端子绝缘子安装卡座金属管帽瓷熔管内有金属熔体与石英沙熔断器底座石英沙熔断撞针金属熔体缠绕在内瓷管上瓷熔管剖面

户内高压限流熔断器结构续上页户外跌开式熔断器结构接线端子绝缘子安装卡座钩环瓷熔管内有金属熔体灭弧罩高压隔离开关GN19-10型实物图片GN19-10C型实物图片隔离闸刀上接线端子下接线端子操作手柄传动机构高压真空负荷开关上隔离开关真

空负荷开关上接线端子下接线端子传动机构弹簧脱扣机构接地开关高压SF6负荷开关上接线端子下接线端子操作机构高压真空负荷开关熔断器组合电器限流熔断器中置式手车柜10kV中置式手车柜实物图片落地式手车柜负荷开关柜10kV负荷开关柜实

物图片SF6绝缘充气柜实物图片变电所高压配电系统万能式断路器智能控制器手动储能手柄分闸按钮合闸按钮抽屉框架二次接线端子分合闸指示储能指示塑壳式断路器手动操作手柄上接线端子分励脱扣按钮下接线端子微型断路器微型断路器漏电保护附

件低压熔断器刀型触头熔断体瓷熔管内有金属熔体与石英沙熔断器底座接线端子安装卡座圆筒帽式熔断体螺旋式熔断器低压隔离开关HD13型刀开关HS13型刀开关QA型隔离开关低压熔断器组合电器终端组合电器自动转换开关电器断路器转换型

ATS图片电动操作机构低压断路器控制单元续上页负荷开关转换型ATS全密封转换型负荷开关电动控制单元手动操作手柄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配电系统低压电流互感器BH-0.66系列电流互感器二次接线端子二次绕组及铁心一次母线穿孔LMZJ-0.4系列电流互感器高压电流互感器一次接线端子二次接线端子铁心一次绕组二次绕组L

QJ-10高压电流互感器高压电压互感器一次接线端子二次接线端子铁心一二次绕组JDZ(J)-10电压互感器实物图片电力电缆的结构电缆桥架电缆桥架的室内敷设母线槽绝缘导线的结构选择导线的环境温度选择导线和电缆的环境温度类别敷设场所选取的环境温度备注导线室外最热月的日最高温度平均值

即最热月平均最高气温室内该处的通风设计温度亦可取最热月的日最高温度平均值加5℃电缆土中直埋埋深处的最热月平均地温亦可近似地取当地最热月平均气温室外空气中，电缆沟内最热月的日最高温度平均值有热源设备的厂房通风设计温度有机械通风时最热月的日最高温度平均值加5℃无机械通风时一般性

厂房，室内通风设计温度有机械通风时最热月的日最高温度平均值无机械通风时室内电缆沟最热月的日最高温度平均值加5℃约定动作电流配电用低压断路器过电流脱扣器的反时限动作特性表脱扣器种类电流整定值/A约定不脱扣

电流约定脱扣电流约定时间/h周围空气温度/℃无温度补偿In≤631.05In1.35In120或40In＞631.05In1.25In220或40制造厂另有规定除外有温度补偿In≤631.05In1.30In1＋201.05In1.40In1－51.00In

1.30In1＋40In＞631.05In1.25In2＋201.05In1.30In2－51.00In1.25In2＋40g类熔断体的约定时间和约定电流表额定电流In/A约定时间/h约定不熔断电流约定熔断电流16≤In≤63163＜In≤1602

1.25In1.60In160＜In≤4003In＞4004熔断器的时间电流曲线NT系列高分断熔断器的时间电流曲线2×3456810211032×2108546310102×3364510840.010.020.040.10.

0040.20.411042204010020040010002000400010000预期电流有效值/A弧前时间/s16A20A25A32A40A36A50A63A80A100A125A160A200A250

A