第五章供配电系统设备及电缆的选择

1第五章供配电系统设备及电缆的选择答案5-1交流电弧产生的原因及熄灭的条件是什么？答：电弧实际上是触头间气体在电场作用下产生的放电现象。即触头间隙中的气体被游离产生大量的电子和离子，在强电场作用下，大量的带电粒子作走向运动，于是绝缘的气体就由于游离而成了导体。电流通过这个游离区时所消耗的电能转换为热能和光能发出光和热的效应，以电弧的形式表现出来。只要电流过零后，弧隙介质强度永远大于恢复电压，弧隙不再被击穿，电弧即熄灭；否则电弧会重燃。5-2开关电器和熔断器的常用灭弧方式有哪些？各种灭弧方式依据的基本原理分别是什么？答：开关电器和熔断器的常用的灭弧方式及其基本原理如下：（1）磁吹灭弧：利用气体或油吹动电弧灭弧，广泛应用于各种电压的开关电器，特别是大容量高压断路器中。（2）采用多断口灭弧：这种方式在高、中、低压开关中都有应用。采用多断口是把电弧分割成多个电弧段，在相等的触头行程下，多断口比单断口的电弧门．拉长了，从而增大孤隙间隙，同时电弧被拉长的速度也增加了（即开断速度增加），也增大了介质强度的恢复速度。由于加在每个断口的电压降低，使弧隙的恢复电压降低，因此灭弧性能更好。（3）利用短弧的近阴极效应灭弧：灭弧栅灭弧由于近阴极效应的存在，可将电弧分割成许多短弧，利用其起始介质强度，当所有的阴极的介质强度总值大于加在触头上的电压时，电弧将会熄灭。（4）利用固体介质的狭缝灭弧：这种灭弧方式是利用固体介质壁的冷却作用使电弧熄灭。5-3试比较中压断路器、中压负荷开关和中压隔离开关的异同。答：断路器不仅可以分合负荷电流，还能分断短路电流，即断路器应具有很好的灭弧能力，因此需要专用的灭弧装置。中压断路器可以按安装地点分为户内式和户外式，但中压断路器一般都安装在成套配电装置内，所以大多做成户内式。中压开关电器通常按灭弧室中的灭弧介质进行分类，主要有少油式断路器、真空断路器和六氟化硫断路器。中压负荷开关具有简单的灭弧装置，常用来分合负荷电流和较小的过负荷电流，但不能分断短路电流。负荷开关常与熔断器一起使用，利用熔断器切除故障电流，这种形式广泛用2于城网改造和农村电网。目前，中压负荷开关主要有产气式、压气式、真空式和SF。等类型，主要用于10kV电网。负荷开关也可分为户内式和户外式两大类。中压隔离开关的主要功能是隔离电源，以保证需隔离设备和线路的检修安全及人身安全，隔离开关分断后具有明显的可见断开间隙，绝缘可靠，但隔离开关没有灭弧装置，不能带负荷分、合闸，不过可用来分合一定的小电流，如励磁电流不超过ZA的空载变压器、电容电流不超过SA的空载线路以及电压互感器和避雷器等。中压隔离开关按安装地点分户内式和户外式两大类。按有无接地开关可分为不接地、单接地、双接地三类。5-4低压断路器的主要功能有哪些？答：低压断路器又叫低压自动空气开关，是低压系统中既能分合负荷电流也能分断短路电流的开关电器。低压断路器除了具有一般开关通断电路的功能外；同时还具有反映系统的故障状态，判断是否需要分断电路，并执行分断动作的功能，即具有对系统的保护功能。5-5万能式低压断路器、塑料外壳式低压断路器和小型断路器的组成和功能上的主要区别是什么？答：万能式低压断路器一般具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内，所以又成为框架式断路器。万能式断路器有一般式、多功能式、高性能式和智能式等几种功能层次；有固定式、捅入式两种安装方式；有手动和电动两种操作方式。万能式断路器同时具有瞬时、短延时和长延时动作的电流保护特性，主要用于低压配电网主干线的开关和保护。塑料外壳式断路器的主要特征是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型外壳中。塑料外壳式断路器也有固定式、插入式两种安装方式。大容量塑料外壳式断路器的操作机构采用储能式，小容量（50A以下）断路器常采用手柄扳动式。塑料外壳式断路器一般只有瞬时和长延时的保护特性。主要用于低压配电开关柜（箱）中，作配电线路、电动机、照明电路及电热器等设备的电源控制开关及保护。在正常情况下，断路器可分别作为线路的不频繁投切及电动机的不频繁起动之用。模数化小型断路器属于配电网的终端电器，是组成终端组合电器的主要部件之一。终端电器是指装于线路末端的电器，对有关系统和用电设备进行分合控制和保护。模数化小型断路器所有部件都置于一绝缘外壳中。有的产品有报警开关、辅助触头组、分励脱扣器、欠电压脱扣器和漏电脱扣器等附件，供需要时选用。模数化小型断路器一般也只有瞬时和长延时的保护特性。主要用于线路和交流电动机等的电源控制开关及过载、短路等保护之用，广泛应用于工矿企业、建筑及家庭等场所。35-6智能化断路器与普通断路器相比有哪些特点？答：智能化断路器的特征是采用以微处理器或单片机为核心的智能控制器（智能脱扣器），它不仅具备普通断路器的各种保护功能，同时还具备实时显示电路中的各种电气参数（电流、电压、功率、功率因数等），对电路进行在线监视、自选调节、测量、试验、自诊断、可通信等功能；能够对各种保护功能的动作参数进行显示、设定和修改；保护电路动作时的故障参数能够存储在非易失存储器中。5-7低压隔离器、刀开关的主要用途是什么？答：低压隔离器在断开位置能符合规定的隔离功能要求的开关电器称为低压隔离器。在对电气设备的带电部分进行维修时，必须一直保持这些部分处于无电状态，所以必须将电气设备从电网断开并隔离。隔离器分断时能将电路中所有电流通路切断，并保持有效的隔离距离。隔离器一般属于无载通、断电器，只能接通或分断“可忽略的电流”（指套管、母线、联接线和电缆等的分布电容电流和电压互感器或分压器的电流），但能承受正常电路条件下的电流以及短时非正常电路条件下（如短路）的电流。低压隔离开关在断开位置能满足隔离器要求的开关称为低压隔离开关。低压隔离开关是一种结构简单，应用十分广泛的手动电器，主要供无载通断电路用，即在不分断负载电流或分断时各极两触头间不会出现明显电压差的条件下接通或分断电路用。有时也可用来通断较小工作电流、作为照明设备和小型电动机作不频繁操作的电源开关用。5-8剩余电流保护装置的工作原理及作用是什么？答：剩余电流保护装置又称为漏电保护装置，是对电气回路的不平衡电流进行检测而发出信号的装置，当回路中有电流泄漏且达到一定值时，剩余电流保护装置可向断路器发出跳闸信号，切断电路，以避免触电事故的发生或因泄漏电流造成火灾事故的发生。剩余电流保护装置主要由零序电流互感器、漏电脱扣器、试验装置等组成。其关键部件是零序电流互感器，用于测出电气回路的不平衡电流。剩余电流保护装置必须与断路器或负荷开关配合使用。若将剩余电流保护装置与断路器合成为一个电器，则称为剩余电流断路器；若将剩余电流保护装置与负荷开关合成为一个电器，则称为剩余电流开关。剩余电流保护装置的脱扣器分为电磁式和电子式。电磁式剩余电流保护装置能直接通过脱扣器操作断路器；而电子式则需经过电子放大器将信号放大后才能使脱扣器动作操作断路器，它需要专门的电源才能工作。因此前者动作可靠性更高，但价格较高。45-9中压、低压开关电器的选择应遵循哪些条件？答：开关电器的选择原则具有共通性，即不仅要保证开关电器正常时的可靠工作，还应保证系统故障时，能承受短时的故障电流的作用，同时尚应满足不同的开关电器对电路分断能力的要求，因此，开关电器的选择应符合下列基本条件：（一）满足正常工作条件1．满足工作电压要求2．满足工作电流要求3．满足工作环境要求选择电气设备时，应考虑其适合运行环境条件要求，如：温度、风速、湿度、污秽、海拔、地震烈度等。（二）满足短路故障时的动、热稳定条件1．满足动稳定要求2．满足热稳定要求开关电器自身可以承受的热脉冲应大于短路时最大可能出现的热脉冲，称为满足热稳定要求（三）满足开关电器分断能力的要求1．断路器断路器应能分断最大短路电流。2．负荷开关负荷开关应能分断最大负荷电流5-10什么叫熔断器的安秒特性？熔断器的种类有哪些？熔断器的选择应遵循哪些条件？答：熔体熔断时间与通过电流的关系，称为熔断器的安秒特性——又称保护特性。熔断器分为中压和低压熔断器，其中低压熔断器一般有瓷播式、螺旋式、有填料高分断熔断器和自复式熔断器等几种类型。熔断器的选择一般应该遵循以下几方面的原则：（－）满足正常工作条件1．满足工作电压要求2．满足工作电流要求由于熔断器有熔断器额定电流和熔体额定电流之分，因此需对两个电流进行选择。3．满足工作环境要求（二）满足分断能力的要求熔断器分为限流式熔断器和不限流式熔断器。限流式熔断器能在约0015内（即短路电流达到最大值之前）熄灭电弧，切断电路；不限流的熔断器需在电流第一次过零时才能熄灭电弧，切断电路。55-11互感器的作用是什么？电流互感器、电压互感器的工作特点分别是什么？答：若欲了解供配电系统的工作情况，则需对其电流、电压等电气量进行测量。然而，对于大电流、高电压的系统，不能直接将电流、电压表计接入系统，这就要将大电流、高电压成比例地变换为小电流、低电压。通常利用互感器完成这种变换。互感器的主要作用是：（1）互感器可使测量或保护用仪器仪表与系统一次回路隔离，避免短路电流流经仪器仪表，从而保证设备和人身安全。（2）由于互感器一、二次侧只有磁的联系，而无电的直接联系，因而降低了二次仪表对绝缘水平的要求。（3）互感器可将一次回路的高电压统一变为100V或100／3V的低电压，将一次回路中的大电流统一变换成5A的小电流。电流互感器的工作特点如下：（1）一次线圈串联在一次主电路中，匝数很少（有的只有一匝），而二次线圈匝数很多。（2）二次侧所接的仪表和继电器等的线圈阻抗非常小，所以正常情况下电流互感器的二次侧是在接近短路状态下运行的。（3）电流互感器二次绕组绝对不允许开路。电压互感器的工作特点如下：（1）一次绕组并联于电路上，匝数较多，而二次绕组匝数很少。（2）二次侧所接测量仪表或继电器的电压线圈阻抗非常大，因此在正常运行时，电压互感器接近于空载状态。（3）电压互感器二次侧短路时，二次回路会有短路电流通过，为避免其损坏互感器，电压互感器二次侧不允许短路。5-12影响电流、电压互感器误差的因素分别是什么？答：影响电流互感器误差的因素如下：（1）一次侧电流大小会影响电流互感器的电流误差。（2）二次侧负荷的大小也影响电流互感器的电流误差。影响电压互感器误差的因素如下：（1）电压互感器电压误差受互感器励磁电流的影响。（2）二次侧负荷的大小也影响电压互感器的电压误差。65-13互感器选择时应遵循哪些基本条件？答：电流互感器选择应遵循以下几点：电流互感器应能做到系统正常时长期运行，并取得准确度等级要求的电流传变值。同时尚应能承受短时短路电流的作用。1．满足工作电压要求2．满足工作电流要求3．应满足准确度等级的校验要求4.电流互感器的动、热稳定困线路短路时，短路电流会流过电流互感器的一次绕组，所以应做动、热稳定校验。电压互感器选择应遵循以下几点：1．满足工作电压要求2．应满足准确度等级的校验要求5-14影响电缆载流量的因素是什么？答：导线载流量alI是指：导线或电缆在某一特定的环境和敷设条件下，其稳定工作温度不超过其绝缘允许最高持续工作温度的最大负载电流。导线绝缘允许最高持续工作温度maxN是指：电线、电缆在其布线的任一位置上，其绝缘可在长期的持续工作情况下，不受严重损坏地承受的最高温度。电流通过导线时会因电阻的存在而发热，电流越大，发热产生的温度升高越多。探导线温度过高时，导线表面因与空气接触发生氧化，使表面电阻增加，从而发热进一步加剧，造成恶性循环，最后烧损线路；绝缘导线或电缆温度过高时，绝缘老化加剧直至损坏，引起短路故障。因此当导线正常运行时必须使其发热稳定后的工作温度w低于导线绝缘允许的最高持续工作温度maxN。5-15线路电压降、电压损失的区别是什么？什么叫电压偏差？答：电压损失是指：线路首、末端电压的代数差。电压降是指：线路首、末端电压的几何差。电压偏差是指：当供配电系统改变运行方式或负荷缓慢变化，使系统各点的电压也随之变化时，各点的实际电压与系统标称电压的差值。75-16什么叫经济