工厂供电实验元件认识.docx
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工厂供电实验元件认识
第一次参观实习作业
1、GGD低压成套设备的型号含义、特点、用途。
2、查阅资料，GGD的接线方案及特点，GGD柜的尺寸及安装特点。
3、电房用电示意图，可以知道学校的用电线路是何种方式？
请说明三种线路的特点。
4、最右端的柜子上有手操的刀开关，这个开关是负荷开关还是隔离开关？
原因？
隔离开关与负荷开关各有啥特点？
主要组成？
符号与代号？
用途？
5、电流互感器的特点与作用？
在参观的电流互感器的电流比是200/5，含义？
在开关柜正面的电流表上如果每相电流读数是10A，实际用电电流是多少？
6、电容补偿柜的用途？
（实习的成绩中，实验成绩占50%，实验报告占50%）
第二次实验作业：
设计动力柜
（实习的成绩中，实验成绩占50%，实验报告占50%）
一、动力柜介绍
动力柜是简单的电气成套设备，本实验要求对于常见的电机正反转线路，设计成成套设备。
本线路中的元件都是常见的，基本原理都学过，在设计中要学会元件的选择。
二、动力柜外形尺寸
三、动力柜型号含义
四、试验实习内容
电动机正反转控制的原理图：
以上绘制的电机正反转原理图是否符合规范？
实验问题：
电机正反转控制的电动机功率是15KW，AC380V、50Hz。
主要的元器件技术参数，全部列于表格中。
1.空气开关型号的选择与确定
2.接触器型号的选择与确定
3.热继电器型号的选择与确定
4.熔断器型号的选择与确定
5.控制元件型号的选择与确定
6.导线型号的选择与确定
根据选择确定的元件型号，参考实验室内的XL-21动力柜，请设计具体的电机正反转控制的动力柜。
空气开关参数如下
型号
极数
额定电流
分断能力
可接导线最大截面积
C65N
1、2、3、4
1、2、4、6、10、16、20、25、32、40、50、63
6KA
1～25A：
25
25～63：
35
C65H
10KA
接触器的计数参数
型号
触点额定电压
主触点电流
辅助触点电流
线圈启动功率
线圈吸持功率
CJ10-10
500
10
5
65
11
CJ10-20
500
20
5
140
22
CJ10-40
500
40
5
230
32
CJ10-60
500
60
5
495
70
CJ10-100
500
100
5
570
61
热继电器的技术参数（JRS16）
整定
电流
范围（A）
JRS16-20
JRS16-32
JRS16-63
JRS16-160
0.25～0.35
10～16
14～22
40～63
0.32～0.5
14～22
20～32
53～85
0.45～0.72
20～32
28～45
75～120
0.68～1.1
40～63
100～160
1～1.6
1.5～2.4
2.2～3.5
3.2～5
4.5～7.2
6.8～11
10～16
14～22
熔断器的技术参数
名称
型号
额定电压
额定电流
熔体额定电流等级
螺旋式熔断器
RL1-15
500
15
2、4、5、6、10、15
RL1-60
60
20、25、30、35、40、50、60
RL1-100
100
60、80、100
RL1-200
200
100、125、150、200
螺旋式熔断器
RL2-25
25
2、4、6、10、15、20、25
RL2-60
60
25、35、50、60
RL2-100
100
80、100
螺旋式快速熔断器
RLS-10
10
3、5、10
RLS-50
50
15、20、25、30、40、50
RLS-100
100
60、80、100
补充资料
一、常用电气符号
二、元件资料
接触器外形图
参数
型号
Ue∕V
Ie∕A
线圈功率（VA∕W）
起动
吸持
CJ20-10
220
10
65∕47.6
8.3∕2.5
380
10
CJ20-40
220
40
175∕82.5
19∕5.7
380
40
CJ20-100
220
100
570∕175
61∕21.5
380
100
2.选择原则
⑴交流负载应使用交流接触器，直流负载应使用直流接触器。
如果控制系统中主要是交流电动机，而直流负载或直流电机容量较小时，也可以全部用交流接触器。
（2）如果用于长期工作制的应选择用银、银基合金或镶银触点的接触器。
⑶用于反复短时工作制的接触器容量，先根据起动电流，通电持续率考虑，再考虑其他影响。
⑷环境条件:
接触器如果采用外壳保护，则散热条件差，应适当降低容量使用。
3.接触器的使用
⑴安装前的检查
1技术数据铭牌
2不能有损伤，动作灵活
3铁心板面上的防锈油擦净
4检查多触点的同步
⑵安装
1安装在一个平面内，必须垂直安装
2检查接线无误后，主触点在带电使线圈动作，无误后才能使用
（3）运行中
①无卡住现象，紧固体不能脱落
②触点表面的检查
3灭弧罩必须完整，绝不许不带灭护罩带负载运行
XL-21动力柜
XL-21动力柜
GXL-21动力柜
GGD柜
GCK柜
GCS柜
MNS柜
计量柜
计量配电箱
计量箱
PZ30
预装式变电箱
高低压预装式变电站
SF6开关
SF6负荷开关（二工位）
SF6负荷开关（三工位）
XGN12-12六氟化硫环网开关柜
FZW32-12／T630-20型户外高压真空负荷开关
HGW9-10W/400A柱上隔离开关
XGN15-12交流高压环网柜六氟化硫负荷开关柜
KYN28A-12系列金属铠装移开式开关
HXGN15（17）-12型高压环网开关柜
GDL柜
KYN1-12（Z）型铠装移开式交流金属封闭开关柜
JYN-40.5交流金属封闭移开式开关柜
20KV级S11系列油浸式电力变压器
S11-M系列全密封低损耗节能变压器
S9系列低损耗无励磁调压电力变压器
SCB10KV型环氧树脂浇注干式变压器
10KV级SH15型非晶合金电力变压器
表1GCS型低压开关柜的主要技术参数
项目
数据
额定电压/V
主回路
380（660）
辅助回路
AC220，AC380，DC110，DC220
额定绝缘电压/V
690（1000）
额定频率/Hz
50
额定电流/A
水平母线
≤4000
垂直母线
1000
母线额定短时耐受电流（1s）/kA
50，80
母线额定峰值耐受电流（0.1s）/kA
105，176
防护等级
IP30，IP40
表2GGD型开关柜的主要技术参数
型号
额定电压/V
额定电流/A
额定短路开断电流/kA
额定短时耐受电流（1s）/kA
额定峰值耐受电流/kA
GGD1
380
A
1000
15
15
30
B
600（630）
C
400
GGD2
380
A
1500（1600）
30
30
63
B
600（630）
C
400
GGD3
380
A
3150
50
50
105
B
2500
C
2000
表3GCS型开关柜通用柜体的尺寸系列（单位：
mm）
高（H）
2200
宽（W）
400
600
800
1000
深（D）
800
1000
800
1000
600
800
1000
600
800
1000
表4GCS型开关柜的主要电气技术参数
项目
技术参数
额定电压
主回路
380或660
辅助回路
220AC、380AC、110DC、220DC
额定绝缘电压
690或1000
额定频率
50
额定电流
水平母线
≤4000
垂直母线
1000
防护等级
IP30、IP40
GG-1A（F）-07S型高压开关柜结构图
表6国产高压开关柜部分产品型号
类型
主要型号
通用柜、铠装式、移开式
KYN1-12，KYN2-12（VC），KYN6-12（WKC），KYN23-12（Z），KYN18A-12（Z），KYN18B-12（Z），KYN18C-12（Z），KYN19-10，KYN27-12（Z），KYN28A-12，KYN18B-12，KYN54-12（VE），KYN29A-12（Z），KYN55-12（PV双层），KYN10-40.5，KYN41-40.5，GZS1-12（S表示森源电气系统）
通用柜、间隔式、移开式
JYN2-12，JYN2D-12，JYN6-12，JYN7-12，JYN□-27.5，JYN1-40.5
通用柜、铠装式、固定式
KGN□-12
通用柜、箱式、固定式
XGN2-12，XGN15-12，XGN66-12，XGN17-40.5，XGN□-40.5，XGN12-24，XGN2-12Q（Z）（Q表示全工况型）
F-C柜
KYN1-12，JYN2-12，KYN3-12，KYN3C-12，KYN8-7.2，KYN14-7.2，KYN19-12，KYN23-12（Z），KYN24-7.2，8BK30
环网柜
HXGN-12，XGN18-12（ZS8），HXGN2-12，HXGX6-12，HXGN15-12，XGN35-12（F），XGN35-12（FR）
表7KYN12-12型高压开关柜的主要技术参数
项目
数据
额定电压/kV
3.6
7.2
12
额定绝缘
电压/kV
1min工频耐受电压（有效值）
42
42
42
雷电冲击耐受电压（峰值）
75
75
75
额定频率/Hz
50
额定电流/A
630，1000
1250，1600
2000，3000，3150
额定短时耐受电流（1s，rms）/kA
20，31.5
31.5，40
40
额定峰值耐受电流（0.1s）/kA
50
50，80
100
防护等级
IP4X（柜门打开时为IP2X）
表8HXGN21-12型环网柜的主要技术参数
名称
数据
额定电压/kV
12
额定电流/A
630
主母线电流/A
进线柜
630
出线柜
125
额定短时耐受电流（4s）/kA
25
额定峰值耐受电流/kA
63
额定短路关合电流/kA
63
额定短路开断电流/kA
25
额定闭环开断电流/kA
630
额定电缆充电电流/kA
25
接地开关额定短时耐受电流/kA
25
接地开关额定短路持续时间/s
4
（2）
接地开关额定峰值耐受电流/kA
63
接地开关额定短路关合电流/kA
63
1min额定工频耐受电压/kV
相间、相对地、真空负荷开关断口
42
隔离开关断口
48
额定雷电冲击耐受电压/kV
相间、相对地、真空负荷开关断口
75
隔离开关断口
82
机械寿命/次
真空负荷开关
10000
接地开关（刀）、隔离开关（刀）
2000
额定转移电流/A
3150
表9XGN18-12型开关柜的主要电气参数（SF6负荷开关环网柜）
额定电压/kV
12
1min工频耐受电压/kV
相间及相对地42，断口48
雷电冲击耐受电压/kV
相间及相对地75，断口85
额定短路分断电流/kA
20
开断空载变压器电流/A
16
开断空载电缆电流/A
25
额定短时耐受电流/kA
25（1s），20（3s）
额定闭环开断电流/A
630
5%额定负荷开断电流/A
31.5
额定负荷开断电流/A
630
主开关及接地开关短时峰值耐受电流/kA
50
主开关及接地开关额定短时耐受电流/kA
20（3s）
防护等级
IP3X
表10KYN28A-12型开关柜的主要技术参数
项目
数据
额定电压/kV
3.6，7.2，12
额定绝缘水平/kV
工频耐受电压（1min）
42
雷电冲击耐受电压
75
额定频率/Hz
50
主母线额定电流/A
630，1250，1600，2000，2500，3150，4000
分支母线额定电流/A
630，1250，1600，2000，2500，3150，4000
额定短时耐受电流（3s）/kA
16，20，25，31.5，40，50
额定峰值耐受电流/kA
40，50，63，80，100，125
防护等级
外壳为IP4X，隔室间、断路器室门打开时为IP2X
表11KYN61-40.5型开关柜的主要技术参数
额定电压/kV
40.5
额定频率/Hz
50
主母线额定电流/A
1250，1600，2000
支母线额定电流/A
630，1250，1600
额定绝缘水平
1min工频耐受电压（有效值）/kV
相间、相对地
一次隔离断口
95
115
雷电冲击耐受电压（峰值）/kV
185
215
辅助控制回路1min工频耐受电压/V
2000
额定短路开断电流/kA
25，31.5
额定短路关合电流（峰值）/kA
63，80
额定短时耐受电流（4s）/kA
25，31.5
额定峰值耐受电流/kA
63，80
辅助控制回路额定电压/V
DC110，DC220，AC220
外形尺寸（宽×深×高）/mm
1400×2800（3000）×2600
重量/kg
2300
防护等级
外壳为IP4X；隔室间、断路器室门打开时为IP2X
表12ZBW系列10kV欧预装式变电站的主要技术参数
项目
数据
项目
数据
高压单元
额定频率/Hz
50
低压单元
额定电压/V
400
额定电压/kV
10
主回路额定电流/A
100~1600
最高工作电压/kV
12
额定短时耐受电流/kA
30（1s）
额定电流/A
630
额定峰值耐受电流/kA
63
闭环开断电流/A
630
支路电流/A
100~400
电缆充电开断电流/A
135
分支回路数/路
6~10
转移电流/A
2200
补偿容量/kvar
0~200
额定短时耐受电流/kA
25（2s）
变压器单元
额定容量/kVA
50~1000
额定峰值耐受电流/kA
63
阻抗电压（%）
4
工频耐受电压/kV
42（对地及相间），48（断口）
电压分接范围
±2×2.5%或±5%
联结组标号
Yyn0或Dyn11
雷电冲击耐受电压/kV
95（对地及相间），110（断口）
箱体
外壳防护等级
IP33
声级水平/dB
≤55
实习补充资料
1．电力电缆的分类及特点
电力电缆的型号规格很多，分类方法很多：
（1）按电压等级分：
1kV及以下为低压电缆；3～35kV为中压电缆；60kV及以上为高压电缆。
（2）按电缆导电线芯截面分：
2.5、4、6、10、16、25、35、50、70、95、120、150、185、240、300、400、500、625、800mm2共19种规格。
（3）按电缆芯数分，有单芯、双芯、三芯、四芯四种。
（4）按传输电能的形式分：
分为直流电缆和交流电缆。
（5）按特殊需求分：
有输送大容量电能的电缆、阻燃电缆和光纤复合电缆等品种。
（6）按电缆绝缘材料和结构分：
可分为纸绝缘电缆、挤包绝缘电缆和压力电缆三大类。
2、高压开关
（1）电弧的形成和熄灭
开关设备接通或断开电路时，其触头间出现的强烈白光的现象称为弧光放电，这种白光叫电弧。
电弧是一种极强烈的电游离现象，其特点是弧光很强、温度很高，而且具有导电性。
电弧不仅延长了切断电路的时间，而且电弧的高温可能烧损开关的触头，造成电路的弧光短路，甚至引起火灾和爆炸事故。
此外，强烈的弧光可能损伤人的视力，严重的可使人眼失明。
因此开关设备在结构设计上要保证操作时电弧能迅速地熄灭，所以有必要了解各种开关电器的结构和工作原理，了解开关电弧产生与熄灭。
（2）产生过程
电弧燃烧是电流存在的一种方式，电弧内存在着大量的带电质点，这些带电质点的产生与维持需经历以下四个过程：
热电子发射。
开关触头分断电流时，随着触头接触面积的减小，接触电阻增大，触头表面会出现炽热的光斑，使触头表面分子中的外层电子吸收足够的热能而发射到触头间隙中去，形成自由电子，这种电子发射叫做热电子发射。
强电场发射。
开关触头分断之初，电场强度很大，在强电场的作用下，触头表面的电子可能进入触头间隙，也形成自由电子，这种电子发射叫做强电场发射。
碰撞游离。
已产生的自由电子在强电场的作用下高速向阳极移动，在移动中碰撞到中性质点，就可能使中性质点获得足够的能量而游离成带电的正离子和新的自由电子，即碰撞游离。
碰撞游离的结果，使得触头间正离子和自由电子大量增加，介质绝缘强度急剧下降，间隙被击穿形成电弧。
热游离。
电弧稳定燃烧，电弧的表面温度达3000℃～4000℃，弧心温度高达10000℃。
在此高温下，中性质点热运动加剧，获得大量的动能，当其相互碰撞时，可生成大量的正离子和自由电子，进一步加强了电弧中的游离，这种由热运动产生的游离称为热游离。
电弧温度越高，热游离越显著。
由于上述几种方式的综合作用，使电弧产生并得以维持。
（3）灭弧方法
拉长电弧法。
电弧必须有一定的电压来维持，迅速拉长电弧，使电弧单位长度的电压（即电场强度）骤降，离子的复合迅速增强，从而加速电弧的熄灭。
高压开关中装设强有力的断路弹簧，其目的就在于加快触头的分断速度，迅速拉长电弧。
这种灭弧方法是开关电器中普遍采用的最基本的一种灭弧法。
利用外力。
如油流、气流或电磁力吹动电弧，在电弧拉长时使之加速冷却，降低电弧中的电场强度，加速带电质点的复合与扩散，加速电弧的熄灭。
吹弧的方式有：
气吹、电动力吹和磁力吹等，吹弧的方向有横吹与纵吹之分，如图所示，
冷却灭弧法。
降低电弧的温度，可减弱电弧中的热游离，使带电质点的复合增强，加速电弧的熄灭。
如某些熔断器中填充的石英砂都具有降低弧温的作用。
长弧切短灭弧法。
利用金属栅片将长弧切割成若干短弧，而短电弧的电压降主要降落在阴、阳极区内，如果栅片的数目足够多，使得各段维持电弧燃烧所需的最低电压降的总和大于外加电压时，电弧就自行熄灭，低压断路器的钢灭弧栅即利用此法进行灭弧，同时钢片对电弧还具有冷却降温的作用。
粗弧分细灭弧法。
将粗大的电弧分成若干细小平行的电弧，使电弧与周围介质的接触面增大，降低电弧温度，从而使电弧中带电质点的复合与扩散增强，加速电弧的熄灭。
狭沟灭弧法。
使电弧在固体介质所形成的狭沟中燃烧，狭沟内体积小压力大，在固体表面带电质点强烈复合。
同时由于周围介质的温度很低，使得电弧的去游离增强，从而加速电弧的熄灭。
如用如陶瓷制成的灭弧栅，就是用了狭沟灭弧原理，如图4-6所示。
真空灭弧法。
真空具有很高的绝缘性能，如果将开关触头装在真空容器内，则电流过零时电弧就能立即熄灭而不致复燃。
真空断路器即依此原理进行灭弧的。
此外还有利用特殊的气体如SF6来灭弧。
目前广泛使用的各种高、低压开关设备，就是综合利用上述原理来迅速灭弧的。
3、高压断路器
①油断路器。
采用油作为灭弧介质的断路器叫油断路器。
油断路器可分为多油断路器和少油断路器两种，它们都是利用触头产生的电弧使油分解，产生气体，通过气体的吹动和冷却作用将电弧熄灭。
②压缩空气断路器。
利用压缩空气作为灭弧介质的断路器称为压缩空气断路器，压缩空气有三个方面的作用：
一是吹弧，使电弧受到冷却而熄灭；二是作为触头断开后的绝缘介质，起绝缘作用；三是分合闸的操作动力。
③六氟化硫（SF6）断路器。
SF6气体具有优良灭弧性能和绝缘性能。
用SF6气体作为灭弧介质的断路器，称为SF6断路器。
SF6气体能大量地吸收电弧能量，使得电弧收缩，迅速冷却以致熄灭，它的灭弧能力约为空气的100倍。
④真空断路器。
利用真空的高绝缘强度来熄灭电弧的断路器，称为真空断路器。
这种断路器的触头不易氧化，寿命长，触头开距行程短，体积小。
⑤自动产气断路器。
利用固体绝缘材料（聚氯乙烯和有机玻璃等）在电弧的作用下，分解出大量的气体进行气吹来熄灭电弧的断路器，称为自动产气断路器。
⑥磁吹断路器。
利用磁吹作用，利用狭缝灭弧原理将电弧吹入狭缝中冷却灭弧的断路器，称为磁吹断路器。
SN10型少油断路器的外形图
真空断路器
LW8型断路器
高压断路器操作机构
根据断路器合闸所需能量不同，操动机构可分为手动机构、直流电磁机构、弹簧机构、液压机构、气动机构和永磁操作机构。
（CD17操作机构）
（CT8操作机构）
（断路器永磁机构总成）
（真空断路器永磁操动机构）
4、高压隔离开关
（1）户内式隔离开关（GN型）
为GN8-10/600型隔离开关的外形图。
GN8-10/600型开关每相导电部分通过一个支柱绝缘子和一个套管绝缘子安装，每相隔离开关中间均有拉杆绝缘子，拉杆绝缘子与安装在底架上的转轴相连，主轴通过拐臂与连杆和操作机构相连。
（2）户外式隔离开关（GW型）
5.高压负荷开关
具有简单的灭弧装置，能通断一定的负荷电流，装有脱扣器时，在过负荷情况下可自动跳闸。
负荷开关断开后，具有明显可见的断口，也具有隔离电源、保证检修安全的功能。
但它不能断开短路电流，必须与高压熔断器串联使用，借助熔断器来断开短路电流。
负荷开关主要用在10～35KV配电系统中，作分合电路之用。
按负荷开关灭弧介质及灭弧方式的不同可分为产气式、压气式、充油式、真空式及SF6式等。
按负荷开关安装地点的不同又可分为户内式和户外式。
6、熔断器
7、母线材料
常用的母线材料有铜、铝、铝合金、钢。
铜母线。
电阻率低，抗腐蚀性强，机械强度大，但价格较高。
多用在持续工作电流大，位置特别狭窄或污秽对铝有严重腐蚀而对铜腐蚀较轻的场所。
铝母线。
电阻率较大，为铜的1.7～2倍，质量轻，仅为铜的30%，价格较低，因此母线一般都采用铝质材料。
铝合金母线。
有铝锰合金和铝镁合金两种，形状均为管形。
铝锰合金母线载流量大，但强度较差，采用一定的补强措施后可广泛使用；铝镁合金母线机械强度大，但载流量小，主要缺点是焊接困难，因此使用范围较小。
钢母线。
机械强度大，价格低，但电阻率较大，为铜的6～8倍。
用于交流电时，有很大的磁滞和涡流损耗，故仅适用工作电流不大于300～400A的小容量电路中。
软母线常用多股钢芯铝绞线，硬母线多用铝排和铜排，管型母线多用铝合金。
8、电系统读图
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