工厂供电结课论文整理doc.docx
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工厂供电结课论文整理doc
工厂供电课程总结
学院：
自动化学院
班级：
231131
学号：
20131001878
指导老师：
朱冬姣
姓名：
李浩铭
前言
经过一个学期的学习，我已经初步掌握了供电系统和电气照明运行维护和设计计算所必需的基本理论和基本知识，在为期八周的课程学习中，我们和老师一起对《工厂供电》进行了前七章的学习，认真上课和完成作业，良好地完成了我们的学习任务，最终迎来了这一次课程总结，现在再回顾以前写过题目，再写一次，虽然不甚熟练，但是在一般的计算中已经少有问题，只是缺少实际操作经验，对供电系统的维护少有了解，略有遗憾，除此之外，我已将自己所学的知识归结为以下内容，算是对本学期所学内容的一次总结。
第1章概论。
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第2章负荷计算.。
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第3章短路电流及其计算.。
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第4章工厂变配电所及其一次系统。
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第五章工厂电力线路.。
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第六章工厂供电的过电流保护.。
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第七章工厂供电系统的二次回路和自动装置.。
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第一章概论
第一节工厂供电的意义、要求及课程任务
工厂供电的意义：
电厂所需电能的供应和分配
工厂供电的要求：
安全、可靠、优质、经济
工供电的课程任务：
讲述小型工厂内部电能的供应和分配问题，讲述电器照明，令学生掌握小型工厂供电系统和电气照明运行维护和设计所必需的基本理论和基础知识。
第二节工厂供电系统及发电厂、电力系统与工厂的自备电源
一、工厂供电系统概况
供电系统组成：
6~10kv的电源进线、高压配电所、车间变电所、母线
各部分功能：
配电所的任务是接受电能和分配电能，变电所的任务是接受电能、变换电压和分配电能，母线用来汇集和分配电能。
2、发电厂和电力系统简介
（一）发电厂的种类和功能分别是：
水力发电站：
利用水力发电。
火力发电站：
燃烧燃料把化学能转化为电能。
核能电站：
利用原子能发电的电站。
风力地热及太阳能电站：
利用清洁能源发电的电站。
（二）电力系统：
即为连接发电厂及用电中心的各种电网。
（三）工厂的自备电源：
柴油发电机组、交流不停电电源的自备电源
第三节电力系统的电压与电能质量
提高电能质量主要是电压问题，而电压质量指的是电力系统电压的偏差、波动、波形及其三项称性。
三项交流电网的各项额定电压为：
A：
用电设备的额定电压:
线路首端与末端的平均电压即电网的额定电压。
用电设备的额定电压规定与同级电网的额定电压相同。
B：
发电机的额定电压:
发电机额定电压规定高于同级电网额定电压5％。
C：
电力变压器的额定电压：
（1）电力变压器一次绕组的额定电压分两种情况：
①当变压器直接与发电机相联时，如图中的变压器T1，高于同级电网额定电压5％。
②当变压器不与发电机相联而是连接在线路上时，如图的变压器T2，此其一次绕组额定电压应与电网额定电压相同。
（2）电力变压器二次绕组的额定电压一亦分两种情况：
①变压器二次侧供电线路较长，如图中的变压器T1，其二次绕组额定电压应比相联电网额定电压高10％。
②变压器二次侧供电线路不长时，如图中的变压器T2，其二次绕组额定电压只需高于所联电网额定电压5％。
电力系统的中性点运行方式：
A，中性点直接接地系统低压配电系统，按保护接地形式，分为TN系统、TT系统和IT系统。
B，中性点不接地的电力系统c，中性点经消弧线圈接地的电力系统。
第二章工厂的电力负荷及其计算
第一节工厂的电力负荷与负荷曲线
负荷计算：
求计算负荷的这项工作称作为负荷计算。
实质：
是功率的计算。
“计算负荷”:
指用统计计算求出的，用来选择和校验变压器容量及开关设备、连接该负荷的电力线路的负荷值。
负荷曲线是表示电力负荷随时间变动情况的曲线。
绘制在直角坐标上，横坐标表示负荷变动时间，纵坐标表示负荷大小；年负荷持续时间曲线反映了全年负荷变动与对应的负荷持续时间（全年按8760h计）的关系
年每日最大负荷曲线反映了全年当中不同时段的电能消耗水平，是按全年每日的最大半小时平均负荷来绘制的。
年最大负荷:
全年中负荷最大的工作班内消耗电能最大的半小时平均功率;
年最大负荷利用小时Tmax:
一个假想时间,在该时间内,电力负荷按年最大负荷持续运行所消耗的电能,恰好等于该电力负荷全年实际消耗的电能。
平均负荷：
就是负荷在一定时间t内平均消耗的功率，即：
Pav＝Wt/t;
负荷系数KloKlo=Pav/Pm;
需要系数：
Kd需要系数是用于负荷计算，它是一个综合系数，取决于设备的负荷率、效率、台数、工作情况及线路损耗，一般需要系数总是小于等于1的。
负荷计算的方法：
附加系数法和需要系数法以及二项系数法
第3章短路电流及其计算
第1节短路的原因、后果及形式
最常见的原因是设备载流部分的绝缘损坏，其后果可能损坏设备，造成停电、甚至影响整个电力系统，短路形式一般分为三相短路，两相短路，单相短路和两接地短路等。
第二节无限大容量电力系统发生短路时的物理过程及物理量
一、无限大容量系统
无限大容量电力系统，是指供电容量相对于用户供电系统容量大得多的电力系统。
其特点是：
当用户供电系统的负荷变动甚至发生短路时，电力系统变电所馈电母线上的电压能基本维持不变。
如果电力系统的电源总阻抗不超过短路电路总阻抗的5%-10%，或者电力系统容量超过用户供电系统容量的50倍时，可将电力系统视为无限大容量系统。
2、短路有关的物理量
1.短路电流周期分量：
2.短路电流非周期分量：
3.短路全电流：
4.短路冲击电流：
在高压电路发生三相短路时，一般可取
。
在1000kV·A及以下的电力变压器和低压电路中发生三相短路时，一般可取
。
5.短路稳态电流：
短路稳态电流是短路电流非周期分量衰减完毕以后的短路全电流，其有效值用
表示。
第三节无限大容量电力系统中短路电流的计算
进行短路电流计算，首先要绘出计算电路图，将短路计算所需考虑的各元件的额定参数都表示出来，并将各元件依次编号，然后确定短路计算点。
短路计算点要选择得使需要进行短路校验的电器元件有最大可能的短路电流通过。
接着绘出等效电路图，并将其化简。
求出其等效的总阻抗。
最后计算短路电流和短路容量。
短路电流计算的方法，常用的有欧姆法和标幺值法。
欧姆法又称有名单位制法。
在无限大容量系统中发生三相短路时，其三相短路电流周期分量有效值按下式计算：
3.三相短路电流计算的方法：
第一，画出等效电路图（包括各主要元件的标幺值），标出各个元器件的参数和短路点；第二、选择基准电压和基准容量，将等效电路图化简，求出短路回路的总阻抗的标幺值；第三、由短路回路总阻抗标幺值计算出短路电流的标幺值，在计算出短路电流的实际值（实际值等于标幺值乘以基准值）；然后求出冲击电流（T=0.01；冲击电流在高压系统中是实际电流的2.55倍，低压系统中是1.84倍实际电流）;然后求出冲击电流的有效值（高压系统是有效值的1.686;低压系统是1.692倍有效值），然后求出短路容量（基准容量乘以电流的标幺值）
4.电动机对三相短路电流的影响
需要考虑的场合：
第一、高压电动机单机或者总容量大于800kw，低压电动机单机或者总容量大于20kw；第二，在靠近电动机引出端附近发生三相短路时，才考虑电动机对冲击电流的影响；第三，计算短路后t≤0.01s的短路电流或者在考虑冲击电流的影响时才计入电动机的反馈电流。
在考虑电动机的影响后，短路点的冲击电流为：
ish∑=ish+ishM
第四节短路电流的效应和稳定度校验
5.短路电流的力效应和热效应
力效应：
硬母线电动力校验：
硬母线的允许应力要大于等于所受到的最大计算应力
对于其他电气设备而言：
Imax≥Ish
（1）短路发热计算
（2）短路热稳定度的校验条件
1.一般电器
2.母线及绝缘导线和电缆等导体
第四章工厂变配电所及其一次系统
车间变电所从主变的安装位置，分为：
1、车间附设变电所
2、车间内变电所
3、露天/半露天变电所
4、独立变电所
5、杆上变电台
6、地下变电所
7、楼上变电所
8、成套变电所
9、移动式变电所
电弧的产生根本原因：
在开关触头分断时，触头本身及周围介质中含有大量可被游离的电子，当触头间存在足够大的外施电压时，可能强烈电游离而发生电弧。
产生电弧的游离方式：
1、热电发射2、高电场发射
3、碰撞游离4、热游离
熄灭电弧的条件：
必须使触头间电弧中的去游离率大于游离率，即电弧中离子消失的速率大于离子产生的速率。
交流电弧的熄灭的特点：
交流电流过零时，电弧会暂时熄灭，“零休”现象。
交流电弧的灭弧，是利用交流过零时电弧暂熄的特性。
开关电器中常用的灭弧方法：
速拉灭弧法（断路弹簧）
冷却灭弧法粗弧分细灭弧法
吹弧灭弧法：
气吹、油吹、磁力吹、电动力吹纵吹、横吹
长弧切短灭弧法（钢灭弧栅、多断口灭弧）
狭沟灭弧法（石英砂、绝缘灭弧栅）
真空灭弧法六氟化硫灭弧法
对电气触头的基本要求：
1、满足正常负荷的发热要求（接触良好，降低接触电阻）；
2、具有足够的机械强度；
3、具有足够的动稳定度和热稳定度；
4、具有足够的断流能力，不易烧损，不应发生熔焊
第2节电力变压器
1、变压器的选择
（1）变电所主变压器台数的选择
选择主变压器时应考虑下列原则：
（1）应满足用电负荷对供电可靠性的要求。
对供有大量一、二级负荷的变电所，应采用两台变压器，以便当一台变压器发生故障或检修时，另一台变压器能对一、二级负荷继续供电。
对只有二级而无一级负荷的变电所，也可以采用一台变压器，但必须在低压侧敷设与其他变电所相联的联络线作为备用电源，或另有自备电源。
（2）对季节性负荷或昼夜负荷变动较大而宜于采用经济运行方式的变电所，也可考虑采用两台变压器。
（3）除上述两种情况外，一般车间变电所宜采用一台变压器。
但是负荷集中且容量相当大的变电所，虽为三级负荷，也可以采用两台或多台变压器。
（4）在确定变电所主变压器台数时，应适合考虑负荷的发展，留有一定的余地。
（2）变电所主变压器容量的选择
1.只装一台变压器的变电所
主变压器容量
应满足全部用电设备总计算负荷
的需要，即
2.装有两台主变压器的变电所
每台变压器容量
应同时满足：
（1）任一台变压器单独运行时，宜满足总计算负荷
的大约60%—70%的需要，即
（2）任一台变压器单独运行时，应满足全部一、二级负荷的需要，即
3.车间变电所主变压器单台容量上限
车间变电所主变压器的单台容量，一般不宜大于1000kV·A，对装设在二层以上的电力变压器，应考虑其垂直与水平运输对通道及楼板负荷的影响。
如果采用干式变压器时，其容量不宜大于630kV·A。
2、电力变压器并列运行条件
两台或多台变压器并列运行时，必须满足以下三个基本条件：
（1）并列变压器的额定一、二次电压必须对应相等
（2）并列变压器的阻抗电压必须相等
（3）并列变压器联结组别必须相等
（4）并列运行的变压器容量应尽量相同或相近
第3节电流互感器和电压互感器
1、电流互感器的使用注意事项
（1）电流互感器在工作时二次侧绝对不允许开路；
（2）电流互感器的二次侧必须有一端接地；
（3）电流互感器在连接时要注意其端子的极性。
2、电压互感器的使用注意事项
（1）电压互感器在工作时二次侧决不允许短路；
（2）电压互感器的二次侧必须有一端接地；
（3）电压互感器在连接时注意其端子的极性。
高压一次设备
高压熔断器FU-fuse
功能：
对电路及电路设备进行短路保护，过负荷保护；
当电路电流超过规定值一定时间后，熔体熔化，分断电流、断开电路。
因为RN1、RN2熔断器具有很强的灭弧能力，在短路后不到半个周期（即短路电流未达到ish前）能完全熄灭电弧，切断短路电流--------“限流”熔断器即，熔断器本身及其所保护的设备不必考虑短路冲击电流的影响。
户外高压跌落式熔断器（FD，负荷型FDL）:
灭弧特点：
依靠产气消弧管内电弧燃烧内壁纤维分解产生的气体来灭弧；因此，灭弧能力弱，速度慢，不能在短路电流达到冲击值前熄弧。
（“非限流”型熔断器）
高压隔离开关QS
功能：
隔离高压电源，保证其他设备和线路的安全检修。
断开后有明显可见的断开间隙，能充分保障人身和设备安全；但没有专门的灭弧装置，不允许带负荷操作；按安装地点分：
户内式、户外式。
高压负荷开关QL
功能：
有简单灭弧装置，能通断一定的负荷和过负荷电流；
有明显断开间隙，具有隔离高压电源、保证安全检修的功能；
不能断开短路电流，一般与高压熔断器串联使用，借助熔断器进行短路保护。
但可以装设热脱扣器用于过负荷保护。
高压断路器QF
功能：
灭弧能力强；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，切除短路故障。
高压开关柜（HVSwitchgear）
功能：
成套设备，按一定的线路方案将有关一、二次设备组装在一起而成（其中安装有高压开关设备、保护电器、监测仪表和母线、绝缘子等）；
作为控制和保护发电机、变压器和高压线路之用；
也可作为大型高压交流电动机的启动和保护之用。
分类：
固定式：
中小型工厂广泛采用，较为经济。
手推式（手车式）：
高压断路器等主要电气设备装在可以拉出和推入开关柜的小车上。
相比于固定式----检修安全方便、供电可靠性高；但价格较贵。
“五防”：
防止误分误合断路器；
防止带负荷误分误合隔离开关；
防止带电误挂接地线；
防止带接地线误合隔离开关；
防止人员误入带电间。
低压一次设备
低压刀开关QK
功能：
主要在无负荷或小负荷下操作，作隔离开关使用（在一定条件下可以通断空载变压器、空载线路）；若带灭弧罩的，则能通断一定负荷电流。
低压熔断器式刀开关QKF—常称为刀熔开关
具有刀开关和熔断器的双重功能。
低压断路器的分类：
按灭弧介质——空气断路器（我国主流）真空断路器
按安装方式——固定式、插入式、抽屉式和嵌入式等
按使用类别——选择型（保护装置参数可调）和非选择型（保护装置参数不可调）；
按结构型式——万能式/框架式断路器（DW型）和塑料外壳式/装置式断路器（DZ型）
万能式断路器（DW）
塑料外壳式断路器（DZ）
电力变压器（T或TM）
按用途可分为电力变压器、仪用互感器和特种变压器。
按相数、调压方式、绕组导体材质、绕组型式、绕组绝缘及冷却方式、用途等分类：
工厂变电所的变压器选型，通常选用：
三相、无载调压、铝绕组（过去，现在铜绕组）、双绕、油浸自冷式的普通降压变压器。
Dyn11同Yyn0比较，优点：
1、D接线的一次绕组能抑制3n次谐波电流（3n次谐波电流形成环流，不致注入高压电网中去）；
2、前者的零序阻抗较小，Ik
（1）较大，利于低压Ik
（1）故障的保护及切除；
3、前者承受单相不平衡负荷的能力较大；
4、前者价格较贵；（Dyn11联结一次绕组的绝缘强度要求比Yyn0高，故制造成本稍高）。
变电所主变台数的选择原则：
（1）满足供电可靠性要求（即考虑负荷的不同类型及所占的比重）；
大量一、二级负荷----两台主变；
只有二级负荷时----一台主变，但需另加备用电源（用低压联络线与其他变电所相联，或自备电源）
（2）对季节性负荷或昼夜负荷变动较大，宜采用经济运行方式，也可采用两台主变；
（3）一般车间变电所（STS）宜采用一台主变，负荷集中且容量很大时，对三级负荷也可采用两台或多台主变；
（4）在确定主变台数时，应留有负荷拓展余地。
变电所主变容量的选择
（1）只装一台主变的变电所：
SN·T³S30
（2）两台主变的变电所：
每台变压器的容量SN·T应同时满足：
SN·T＝（0.6～0.7）S30 SN·TS30（I＋II）
（3）车间变电所主变的单台容量上限,一般要求：
SN·T1000KV·A或1250KV·A
（4）负荷增长问题：
考虑5-10年负荷增长，应留有一定的余地；
电流互感器（TA）和电压互感器（TV）
主要功能：
1、使二次设备（仪表、继电器等）与主电路绝缘：
隔离高压，防止二次回路故障影响主电路，利于人身安全。
2、通过不同电流比、电压比扩大二次设备的应用范围。
将高压、大电流变换为统一的低压、小电流，再用规格化的二次仪表进行测量。
结构特点：
TA：
一次绕组匝数很少，导体较粗（串接在一次回路中，通过主回路的大电流）；
二次绕组匝数很多，导体较细（与仪表等二次设备串联）。
TV：
一次侧绕组匝数很多（并联在一次回路中），
二次侧绕组匝数较少（并联仪表、继电器等二次设备的电压线圈）。
TA在三相电路中的几种常见接线方案：
（1）一相式接线
（2）两相V形接线
（3）两相电流差接线
（4）三相星形接线
TV在三相电路中的几种常见接线方案：
（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
（3）三个单相电压互感器接成Y0/Y0形
（4）三个单相三绕组电压互感器或一个三相五柱式三绕组电压互感器接成Y0/Y0/（开口三角形）
互感器的使用注意事项
TA：
使用时严禁开路----高压的危险。
TV：
使用时严禁短路----过流的危险，须装熔断器保护。
TA及TV的铁心和二次绕组的一端都应可靠接地（防止一二次绕组间绝缘击穿时高压窜入二次侧）。
连接时注意端子的极性。
主接线图的基本要求：
安全可靠灵活经济
第五章工厂电力线路
按结构型式：
架空线路、电缆线路和车间（室内）线路
按接线方式：
高压放射式接线、高压树干式接线和高压环形接线
架空线的组成：
导线避雷线杆塔绝缘子金具
档距：
指同一线路上相邻两根电杆间的水平距离；
弧垂：
指架空线路一个档距内导线最低点与两端电杆上导线挂点间的垂直距离，因导线存在荷重形成。
导线在电杆上的排列方式
三相四线制低压架空线路，一般水平排列；
中性线在三相均衡时为零电位，截面较小，机械强度较差，一般架设在靠近电杆的位置。
三相三线制架空线路的导线，可三角形排列，也可水平排列；
多回路导线同杆架设时，可三角、水平混合排列，也可垂直排列；
架空线路路径的选择，考虑原则：
1、路径要短，尽量减少转角，减少与其他设施交叉；
2、尽量避开河洼、雨水冲刷地带、不良地质地区及易燃、易爆危险场所；
3、不应引起机耕、交通和人行困难；
4、不宜跨越房屋，与建筑物保持一定安全距离；
5、与工厂和城镇总体规划协调配合，考虑今后发展。
车间内配电裸导线（配电干线）大多采用裸母线结构；
其截面有：
圆形、管形、矩形等；
其材质有：
铜、铝、钢；
采用LMY型硬铝母线最普遍。
多采用封闭式母线（或称“母线槽”）布线。
车间线路包括：
室内配电线路—多用绝缘导线，配电干线则用裸母线，少数电缆。
室外配电线路—绝缘导线
按芯线材质分：
铜芯和铝芯；
按绝缘材料分：
橡皮绝缘（室外敷设优先选用）和塑料绝缘（室内明敷和空管敷设时优先考虑）
绝缘导线的敷设方式：
明敷和暗敷
导线和电缆截面的选择计算
发热条件：
通过计算电流时产生的发热高温，不应超过其正常运行时的最高允许温度。
电压损耗条件：
通过计算电流时产生的电压损耗,不应超过正常运行时允许的电压损耗值。
对于工厂内较短的高压线路，可不进行电压损耗校验。
机械强度：
导线的截面应不小于最小允许截面。
由于电缆的机械强度很好，因此电缆不校验机械强度，但需校验短路热稳定度。
经济电流密度：
高压线路及特大电流的低压线路，一般应按规定的经济电流密度选择电缆截面，以使线路年运行费用（包括电能损耗费）接近最小，节约电能和有色金属。
此外，对于绝缘导线和电缆，还需满足工作电压的要求。
线路运行时突然停电的处理
1、当进线没有电压——系统方面暂时停电。
总开关不必拉开，但出线开关应全部拉开，以免突然来电，用电设备同时启动，造成过负荷和电压骤降，影响供电系统的正常运行。
2、当两条进线中的一条停电，应立即进行切换操作，将负荷（特别是其中重要的负荷）转移给另一条进线供电。
3、厂内配电线路故障使开关跳闸，可试合一次（如果开关的断流容量允许）。
多数故障属暂时性，试合可能成功。
如果试合失败，表明故障尚未消除，应对线路停电检修。
4、车间线路故障，先了解故障情况，找出原因。
故障检查时，先查看用电设备是否损坏及熔断器中的保险丝是否烧断。
然后逐级检查线路。
（1）保险未烧断，一般是断电故障。
用试电笔测试电源端，氖泡不亮则电源无电——上级线路或开关故障或电源中断供电。
氖泡发亮表示电源有电——本熔断器以下故障。
应逐级检查，寻找故障点。
（2）保险已烧断，一般是短路故障。
多为用电设备损坏，发生碰线或接地等（例如灯座内短路）。
若设备无短路点，则线路本身短路，逐段查导线有无因绝缘老化、碰伤而发生相间短路或接地短路，恢复绝缘或更换导线。
第六章工厂供电系统的过电流保护
对保护装置的四项基本要求：
保护的“四性”
选择性：
就近动作
速动性：
尽快动作
可靠性：
“不拒动、不误动”--该动就动，不该动不动
灵敏性：
对保护区内轻微故障的反应能力
（灵敏度或灵敏系数的校验，对各类保护其灵敏度均不小于一个规定最小值。
）
过电流保护装置：
熔断器保护低压断路器保护继电保护
熔断器熔体电流的选择
（一）保护线路的熔断器熔体电流IN·FE的选择
（1）熔体额定电流IN·FE不小于线路的计算电流I30，使熔体在线路正常运行时不致熔断，即IN·FEI30
（2）IN·FE应躲过线路的尖峰电流IPK，使熔体在线路上出现正常尖峰电流时也不致熔断。
即IN·FEKIPK其中，K是小于等于1的计算系数。
（3）当被保护线路因过负荷和短路，引起绝缘导线或电缆过热起燃时，熔体不能不熔断，即IN·FE£KOLIal其中，Ial为绝缘导线和电缆的允许载流量；
（二）保护电力变压器的熔断器熔体电流的选择
保护变压器时，熔断器熔体电流的经验性要求：
IN·FE＝（1.5～2.0）I1N·T其中，I1N·T为变压器的额定一次电流。
（二）保护电压互感器的熔断器熔体电流的选择
由于PT正常工作时二次侧负荷电流很小（接近空载），故，保护高压电压互感器的熔断器（RN2型）其熔体额定电流一般为0.5A。
一、选择时的条件：
1、其额定电压应不低于线路的额定电压；
2、其额定电流应不小于它所装熔体的额定电流；
3、类型应符合安装条件（户内或户外）及被保护设备对保护的技术要求。
二、断流能力的校验（分三种情况）：
1、对于限流式（RN1、RT0等）应满足：
IOCI’’（3）
2、非限流式（RW4、RM10等）应满足：
IOCIsh（3）
3、对具有断流能力上下限的熔断器（RW4等跌落式）：
其断流上限应满足：
IOCIsh（3）
其断流下限应满足：
IOC·minIk
（2）
前后熔断器间的选择性配合
要求：
线路故障时，靠近故障点的FU熔断，切断故障部分，即就近动作。
FU2的实际熔断
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