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第七章电气与仪表设备安装第一节工程供电系统设备一、开关设备工程供电系统设备即高压开关设备。高压开关设备主要用于关合及开断3kV及以上正常电力线路，以输送及倒换电力负荷。109高压开关（电器）设备的器件主要有断路器、重合器、分段器、负荷开关、接触器、熔断器、隔离开关和接地开关等。（一）断路器高压断路器也称高压开关，是高压供电系统中最重要的电器之一。高压断路器具有一套完善的灭弧装置，能在有负荷的情况下接通或断开电路;在系统发生短路故障时，能迅速切断短路电流。1、分类和性能按安装地点分为户内式和户外式。按用途分为发电机保护用断路器、线路用断路器和供电用断路器。按灭弧形式的不同高压断路器分为压缩空气断路器、油断路器、六氟化硫(SF6)断路器、真空断路器等。(1)压缩空气断路器：压缩空气断路器以压缩空气作为灭弧介质，具有灭弧能力强、动作迅速等优点，但结构复杂、工艺要求高、有色金属消耗量大，而且还要配备空气压缩机等设备，价格昂贵一般不用。(2)油断路器：油断路器是以绝缘油为灭弧介质，分为多油和少油断路器。少油断路器中，油仅作为灭弧介质，油量小、体积小，得到广泛使用。(3)六氟化硫(SF6)断路器：六氟化硫(SF6)是一种化学性能非常稳定的惰性气体。(4)真空断路器：真空断路器是以真空作为灭弧和绝缘介质，零部件都密封在绝缘的玻璃等材料制成的外壳内，动触杆与动触头的密封靠金属波纹管来实现。2、基本结构断路器由通断元件、中间传动机构、绝缘支撑件和基座构成。通断元件包括触头、导电元件、灭弧介质和灭弧室等，一般装设在绝缘支撑件上，是带电部分与地绝缘。绝缘支撑件则安装在基座上。3、对断路器的基本要求高度的可靠性是对高压断路器最基本的要求。110（二）其他开关设备1、隔离开关与接地开关（1）隔离开关的用途与分类。主要为满足检修和改变线路连接的需要，用来对线路设置一种可以开闭的断口。隔离开关的具体用途是检修与分段隔离、倒换母线、分合带电电路、自动快速隔离。（2）接地开关的用途与分类。主要用来保护检修工作的安全。接地开关按安装场所的不同，分为户内与户外型；按操作方式不同，分为用钩棒和用操动机构；按使用特性不同，分为一般接地开关与快速接地开关。2、敞开式组合电器。敞开式组合电器由几种常规的高压电器按主接线要求，在结构上相互依托借用，有机地构成一个整体。3、负荷开关、接触器、熔断器及其功能组合（1）负荷开关。负荷开关是指关合、开断及承载运行线路正常电流、并能关合和承载规定的异常电流（如短路电流）的开关设备。（2）接触器接触器适用于控制操作频繁的回路，主要控制对象为高压电动机、变压器和电容器组等。接触器与限流熔断器组合作为电动机的控制和保护，其技术简便，效果更佳。（3）熔断器。熔断器具有结构简单、体积小、价格便宜、维护方便、保护动作可靠和消除短路故障时间短等优点；但也有如不能分合操作、动作后需更换熔断件、易造成单相供电等不足之处。（4）功能组合这种组合不仅使结构紧凑、成本降低，且能进一步完善性能。1114、操动机构操动机构是高压开关的重要组成部分，当它接受操作指令后，能使开关设备准确地合闸和分闸。5、防爆配电装置（1）爆炸危险环境与防爆措施。工厂爆炸危险场所按危险程度和物质状态的不同，分为两类五区。（2）分类与特点。不同型式，如隔爆型、增安型、正压型等。一次元件通常包括断路器、隔离开关、互感器、母线与电缆头等。6、金属封闭开关设备金属封闭开关设备（开关柜）是由封闭于接地的金属外壳内的主开关、隔离开关、互感器、避雷器、母线等一次元件及控制测量、保护装置组成的成套电器。开关柜主要用于电力系统中，作接受与分配电能之用。它具有多种一次接线方案，可满足电力系统中各种接线要求。7、气体绝缘金属封闭开关设备气体绝缘金属封闭开关设备是指采用（至少部分地采用）高于大气压的气体作为绝缘介质的金属封闭开关设备，简称GIS。GIS是由断路器、隔离开关、电压互感器、避雷器、母线、电缆终端盒或（和）出线套管等高压电器元件按主接线要求组合而成的。功能单元是GIS的基本组合单元。（1）气体容器。GIS运行时，外壳中始终储存着一定压力（或工作压力）的SF6气体。内部故障发生时，还需要承受瞬时升高的气体压力。外壳必须有足够的机械强度和良好的气密性。（2）接地电极。外壳是接地电极，其直径大小直接关系到内部导体对地绝112缘距离。（3）安全保护。外壳接地可靠，没有触电危险。（4）散热。主回路导体和外壳自身的发热需从外壳表面散入大气中。常用铝合金外壳更为经济。（5）机械支撑。外壳常兼作支撑构件和基座，需要有足够的钢度和强度，以保证GIS整体结构的稳定性。8、预装式变（配）电站预装式变（配）电站由高压电器设备、电力变压器、低压电器设备及其相互的联接和辅助设备紧凑组合而成。（1）户内型预装式电站。户内型预装式电站主要用于高层建筑、地铁等户内场合。一般为金属封闭的分体形式。（2）户外型预装式电站。户外型预装式电站型式多样，但为满足户外使用条件，通常采用封闭型式，共用一个或几个壳体，只在采取特殊措施或电压等级较高时才采取敞开或半敞开的形式。（3）特殊环境条件下的预装式电站。特殊环境条件下的预装式电站是指使用在不同于正常环境条件下的预装式电站。二、变配电设备变压器是一种静止的电器设备，它的作用是交换交流电的电压。应用最广泛的有电力变压器、自藕变压器、感应变压器、仪表用的互感器、专用变压器。（一）电力变压器如按铁心结构可分为心式变压器和壳式变压器；按相数可分为单相变压器和三相变压器；按绕组数量可分为双绕组和三绕组变压器；按绝缘介质可分为油浸式变压器和干式变压器；按冷却方式可分为空气冷却变压器、油自然循环冷却113变压器、强迫油循环冷却变压器、强迫油循环导向冷却变压器和水冷却变压器。（二）特种变压器1、干式变压器用途和特点：干式变压器的铁心和绕组都不浸在任何绝缘液体中，它一般用于防火要求较高的场合。小容量、低电压的特种变压器，为了便于可靠运行和正常维护，也可作成干式。结构特征：绝缘件要经防潮处理，铁心零件要经防锈处理。2、变流（整流、换流）变压器。变流主要有整流和逆变两种方式。变频通常也由整流和逆变两个环节构成。整流的用途最为广泛。工业用直流电源大部分是由交流电网经过整流而得到，整流设备由整流变压器与硅整流变压器组成。3、电炉变压器电炉变压器的特点是二次电压低，仅数十伏至数百伏，并要求能在较大范围内调节；二次电流往往达数千安至数万安。4、高压试验变压器。高压试验变压器可用于作工频、冲击和直流高压试验。5、矿用变压器矿用一般型变压器使用于通风良好的煤矿矿井井口或其它无爆炸危险的矿区。6、其它特种变压器船用变压器用于船舶照明和配电。产品能防潮、防霉、防盐雾并能耐受强烈的冲击和震动。容量较小的多采用环氧树脂浇注式，较大的则采用干式开启式。114这个频率范围主要用于中频淬火和对金属感应加热。中频电源所产生的电压不能完全适应感应圈的要求，故用变压器降压。为适合不同用途的需要，变压器为多匝比的，电压比变化范围约1：3.5,变压器为间断工作制，负载持续率50%。（三）互感器互感器分为电压互感器和电流互感器两大类。互感器的作用为：1、向测量、保护和控制装置传递信息；2、使测量、保护和控制装置与高电压相隔离；3、有利于仪器、仪表和保护、控制装置小型化、标准化。按绝缘介质分为干式绝缘、油绝缘、浇注绝缘、气体绝缘等；按相数分为单相和三相；按绕组数分为双绕组和多绕组。（四）调压器有接触调压器、感应调压器、磁性调压器和移圈调压器之分。三、蓄电池与直流系统（一）蓄电池蓄电池按其结构可分为分口型和闭口型两种。按蓄电池的电解液可分为酸性和碱性蓄电池两种。按用途可分为固定型蓄电池、启动用蓄电池、动力牵引用蓄电池等。（二）直流系统整流装置是将交流电转换成直流电的一种装置。硒整流设备直流发电机组已逐步为新型的硅整流装置和可控硅整流装置所取代。四、有线电视系统设备（一）系统的接受天线最基本的形式只有一种，即半波偶极子天线，可由半波振子天线组成各种不同型式的复杂天线。主要有八木天线、双环天线、菱形天线、X形天线、组合天115线。八木天线由一个有源振子和若干无源振子所组成，只有有源振子和天线馈线相连接。组合天线是由几副多单元天线，也称天线阵，分为等幅同相天线阵和可变方向性天线阵。等幅同相天线阵有两种排列方式水平排列和垂直排列。水平天线阵能提高天线的增益，天线的数目越多，增益也越大。垂直天线同样能提高天线的增益，天线数越多，天线阵的增益也越高。可变方向性天线阵包括分集接收天线、移相天线和差值天线。分集接收天线能较好地消除同频干扰。移相天线利用信号在电缆中传输产生的缩短效应的特点，通过调整移相天线中某个引向天线的馈线长度实现移相。(二)前端设备主要由放大器、混合器、分配器天线放大器、信号处理器等组成。1、前端设备部件（1）放大器。放大器是CATV系统中的一个重要部件。放大器主要有天线放大器、频道放大器、多波段放大器、宽带放大器等。（2）信号处理器。对接收天线输出的开路电视台某一频道射频信号，经过信号处理器的处理后，转换成另一频道的射频信号输出。（3）解调器与调制器。它的输入端直接与摄像机、录像机、影碟机、卫星接收机、电视解调器等设备连接，输出端通常接入多路混合器。解调器与调制器两者配合完成信号处理功能。（4）混合器与分波器。混合器是将多路频率信号混合起来汇成一路输出的一个部件。2、辅助设备（1）衰减器。由电阻组成，两种等效电路。（2）均衡器。用来补偿同轴电缆频率特性的元件。116（3）滤波器。前端电路中通常应用频道滤波器，一般设置在天线输出端，滤除天线接收的开路信号中的带外杂波干扰。主要应用于非邻频的全频道前端电路中。（4）导频信号发生器。导频信号是系统内部发送的用来反映传输电平变化的一种引导信号。3、前端设备的组成形式前端设备的组成形式取决于前端设备的输入电平及前端的输出电平。主要有直接混合式、前端放大-混合式、放大-放大-混合式、放大-混合-放大式、放大混合-混合-放大式。4、前端设备的供电天线电源一般都安装在室内，由信号电缆馈电。（三）信号传输分配系统信号传输分配系统实际上是一个信号电平的有限分配网络，它由分配器、线路放大器、分支器、传输电缆、用户终端器件等组成。信号传输分配系统部件1、分配器。混合后的总信号，根据用户分布情况，分成若干条干线传输进行功率分配，此任务由分配器来完成。将信号功率均分为两部分的称二分配器。2、分支器。所以分支器是一个既有干线输入端，又有输出端和若干个分支输出端的部件。3、同轴电缆。同轴电缆是电缆电视系统将信号传到各处的导体，通常采用75Ω同轴电缆。4、线路放大器。线路放大器具体可分为干线放大器、线路延长放大器、分支放大器。5、同轴连接器。同轴连接器又名高频插头。在电缆电视系统中，各部件和器件之间与同轴电缆的联接几乎全要使用同轴连接器。6、用户终端器件。电缆电视系统的终端器件，包括各种用户插座盒及配用的插头，用户盒分明装插座盒和暗装插座盒两种。117五、火灾探测器（一）探测器探测器俗称探头，通常分为四类：感烟式火灾自动探测器、感温式火灾自动探测器、光电式火灾自动探测器、可燃气体式火灾自动探测器等。（二）探测器的保护范围设计及选型1、感烟探测器的选型探测器按灵敏度可分为三级。一级灵敏度的探测器一般是绿色，用于禁烟的场所；二级灵敏度的探测器是黄色，用于一般客房、宿舍、办公室等；三级灵敏度的探测器是红色，用于可以抽烟的地方。2、探测器数量的确定3、探测器的型号4、区域报警器的型号JB-QG20:J表示报警，B表示防爆型，Q表示区域，G表示柜式，若为T则表示台式，为B表示壁挂式。电压24V，基本容量为50路，每路一个探头，可以扩至100路。第二节仪表设备一、温度检测仪表及传感器（一）辐射高温计1、用途及功能：118根据物体的热辐射效应原理来测量物体表面温度的。它适合于冶金、机械、硅酸盐及化学工业部门中连续测量各种熔炉、高温窑、盐浴池等场合的温度，以及用于其他不适宜装置热电偶的地方。2、主要技术指标：（二）装配式热电偶四大类