中國電氣工程大典：配電工程

內容簡介

《中國電氣漏屑工程大典(第11卷):配電工程》為第11卷，配電工程卷。主要內容包括概論、低壓電器、低壓成套開關設備和控制設備、低壓電器與成套設備可靠性技術、低壓電器試驗與檢測技術，以及低壓成套開關設備和控制設備試驗與檢測技術。

《中國電氣工程大典(第11卷):配電工程》主要供電氣工程領域技術人員和管理人員使用，也可供高等院校相關專業師生參考。

圖書目錄

序

前言

本卷前言

第1篇概論

1 低壓配電工程與低壓配電系統

1.1 低壓電網結構

1.2 低壓電網的基本數據

1.3 低壓電網的總體設計簡介

1.4 主開關設備、分支配電設備和控制設備紙轎樂承

1.5 智慧型化配電系統

2 本卷主要內容

2.1 低壓電器主要內容

2.2 低壓成套開關設備和控制設備主要內容

2.3 低壓電器與成套設備可靠性技術的主要內容

2.4 低壓電器試驗與檢測技術的主要內容

2.5 低壓成套開關設備和控制設備試驗與檢測技術的主要內容

3 低壓配電工程的發展展望

3.1 低壓電器的發展展望

3.2 低壓成套開關設備和控制設備發展展望

參考文獻

第2篇低壓電器

第1章綜述

1 低壓電器用途與分類

1.1 低壓電器定義與範圍

1.2 低壓電器分類與用途

2 低壓電器主要特徵

2.1 低壓電器基本特徵

2.2 配電電器主要閥跨挨特徵

2.3 控制電器主要特徵

2.4 終端電器主要特徵

2.5 低壓電器型號含義及其唯一性

3 我國低壓電器產品現狀

3.1 我國低壓電器產品總體情況與技術特徵

3.2 我國新型低壓電器發展與套用

4 低壓電器發展動向

4.1 低壓電器現代研發技術

4.2 低壓電器產品相關新技術

4.3 我國低壓電器產品發展動向

第2章低壓電器基本理論

1 電弧理論

1.1 電弧的物理基礎

1.2 電弧的產生

2 電接觸理論

2.1 收縮電阻

2.2 表面膜對收縮電阻和接觸電阻的影響

2.3 a斑點的穩態熱效應

3 電器發熱

3.1 允許溫度

3.2 熱的產生

3.3 傳熱方式

3.4 長期工作發熱

3.5 短路電流下的發熱和熱穩定性

4 電動力

4.1 電動力現象

4.2 動穩定性

4.3 電動力方向

4.4 典型導體電動力計算

4.5 三相電流電動力

5 低壓電器電磁系統理論與計算

5.1 磁路分析與計算

5.2 電磁系統吸力特性計算

5.3 電磁系統動態特性的分析計算

5.4 電磁鐵的工程設計方法愉察腿

第3章低壓開關電器的開斷過程與開關電弧

1 低壓斷路器的分斷性能與開斷過程分析

1.1 低壓斷路器的分斷性能

1.2 塑殼限流斷路器的開斷過程

2 電弧停滯時間

2.1 電弧停滯時間的定義與對電器開斷性能的影響

2.2 電弧停滯現象的機理

2.3 影響電甄停滯時間的各種因素

2.4 電弧從觸頭到弧角的轉移

3 磁吹和氣吹對電弧的冷卻和驅動作用

3.1 斷路器觸頭系統的自勵磁場

3.2 氣吹對電弧的冷卻和驅動作用

4 電弧進入滅弧櫥片後碑歸精的背後擊穿現象

4.1 電瓤的背後擊穿現象的電路模型

4.2 背後通道熱擊穿條件分析

4.3 消除和減弱背後擊穿現象的方法和措施

5 電弧電流過零後的介質恢復與重燃現象

5.1 兩種重擊穿現象

5.2 介質恢復強度的測量方法

5.3 不同開斷電流和柵片厚度的介質恢復和重燃過程

5.4 產氣材料與滅弧室出氣口尺寸對介質恢復過程的影響

6 開關電弧的現代測試技術與滅弧室的最佳化設計

6.1 低壓滅弧系統研發新技術

6.2 單頻振盪迴路和各種感測器

6.3 滅弧室內電弧運動的測量

6.4 電極與滅弧室櫥片間距離最佳化選擇

6.5 用引甄板改進滅弧室的開斷性能

第4章低壓電器的虛擬樣機員妹茅鍵技術

1 概述

1.1 虛擬樣機技術的概念

1.2 虛擬樣機技術在低壓電器中的套用

2 三維造型與CAD軟體

2.1 AutoCAD系統和UG系統

2.2 其他三維軟體的簡要介紹

3 常用仿真軟體

3.1 三維綜合仿真軟體ANSYS

3.2 多體動力學仿真軟體Adsms

4 電磁脫扣器與熱脫扣器保護特性的計算

4.1 概述

4.2 電磁脫扣器保護特性的仿真

4.3 磁脫扣器保護特性分析

4.4 熱脫扣器保護特性的等效熱兆淋立路計算方法

4.5 熱脫扣器反時限保護特性的計算

5 斷路器機構動態特性的仿真與最佳化設計

5.1 低壓塑殼斷路器機構動態特性仿真分]

5.2 低壓塑殼斷路器機構最佳化設計

6 斷路器的電動斥力和氣動斥力

6.1 電動斥力的數值分析方法

6.2 氣動斥力的實驗與計算

6.3 塑殼斷路器(MCCB)電動斥力計算及其套用

6.4 萬能式斷路器(ACB)電動斥力計算及電動力補償

第5章低壓斷路器

1 概述

1.1 用途

1.2 分類

2 斷路器的動作原理

2.1 斷路器結構組成

2.2 一般斷路器的動作原理

2.3 直流快速斷路器的動作原理

2.4 限流式斷路器的動作原理

2.5 真空斷路器

3 主要產品技術性能和參數

3.1 斷路器的主要性能

3.2 典型斷路器的技術參數

4 斷路器設計要點

4.1 設計程式

4.2 結構選型

4.2 觸頭系統設計要點

4.4 滅弧室設計要點

4.5 過電流脫扣器

4.6 機構

4.7 抽屜座

5 選用

5.1 交流斷路器的選用

5.2 直流斷路器的選用

5.3 交流斷路器選用舉例

6 維修

6.1 維護

6.2 修理

7 斷路器發展趨向

7.1 短路分斷能力

7.2 短時耐受電流

7.3 殼架等級

7.4 外形尺寸

7.5 機電壽命

7.6 智慧型控制器

7.7 常用交流斷路器

第6章自動轉換開關電器

1 概述

1.1 ATSE標準

1.2 國內外ATSE產品情況簡介

2 結構與工作原理

2.1 ATSE的分類

2.2 開關結構特點與工作原理

2.3 控制器基本結構與工作原理

2.4 可通信控制器

3 主要產品技術參數與性能

3.1 GE-Zenith系列產品主要技術參數與性能

3.2 TPl系列產品主要技術參數與性能

3.3 TBBQ3系列產品主要技術參數與性能

3.4 wTS系列產品主要技術參數與性能

3.5 WATS系列產品主要技術參數與性能

4 設計要點

4.1 pC型ATSE設計要點

4.2 CB型ATSE設計要點

4.3 控制器設計要點

5 選用與維修

5.1 PC型ATSE選用要點

5.2 CB型ATSE選用要點

5.3 由接觸器派生的ATSE選用要點

5.4 消防泵控制器中選用ATSE的原則

第7章低壓開關、隔離器、隔離開關、熔斷器合電器

1 產品分類與用途

1.1 用途

1.2 定義

1.3 符合標準

1.4 產品分類

2 結構特點及工作原理

2.1 低壓隔離器結構特點及工作原理

2.2 低壓開關結構特點及工作原理

2.3 低壓隔離開關結構特點及工作原理

2.4 低壓隔離器熔斷器組結構特點及工作原理

2.5 低壓開關熔斷器組結構特點及工作原理

2.6 低壓隔離開關熔斷器組結構特點及工作原理

2.7 低壓熔斷器式隔離器結構特點及工作原理

2.8 低壓熔斷器式開關結構特點及工作原理

2.9 低壓熔斷器式隔離開關結構特點及工作原理

3 產品技術參數與性能

3.1 低壓隔離器典型產品技術參數與性能

3.2 低壓開關典型產品技術參數與性能

3.3 低壓隔離開關典型產品技術參數與性能

3.4 低壓開關熔斷器組典型產品技術參數與性能

3.5 低壓隔離開關熔斷器組典型產品技術參數與性能

3.6 熔斷器式隔離器典型產品技術

參數與性能

3.7 熔斷器式開關典型產品技術

參數和性能

3.8 熔斷器式隔離開關典型產品

技術參數與性能

4 設計要點

4.1 總體設計

4.2 絕緣選擇

4.3 導電結構

4.4 機械機構

4.5 安裝方式及接線方式

4.6 附屬檔案

5 選用與維護

5.1 選用

5.2 維護

第8章低壓熔斷器

1 低壓熔斷器的用途和分類

2 低壓熔斷器結構與開斷電流的工作原理

2.1 低壓熔斷器的結構

2.2 熔斷器開斷電流的工作原理

3 熔斷器的基本參數和性能

4 低壓熔斷器的設計要點

4.1 概述

4.2 熔體的形狀和尺寸的確定

5 低壓熔斷器的選用

5.1 低壓高分斷能力熔斷器

5.2 半導體設備保護用熔斷器

第9章剩餘電流動作保護電器

1 剩餘電流動作保護電器及其工作原理

1.1 剩餘電流動作保護電器概況

1.2 工作原理

2 剩餘電流動作保護電器主要部件及其結構

2.1 剩餘電流互感器

2.2 剩餘電流脫扣器

2.3 電子信號放大裝置

2.4 執行元件

3 主要技術參數和特性及分類

3.1 剩餘電流動作保護電器的主要技術參數和特性

3.2 分類

4 剩餘電流動作保護電器的功能及套用方式

4.1 剩餘電流動作保護電器的用途

4.2 剩餘電流動作保護電器的分級保護方式

5 剩餘電流動作保護電器的選用和安裝

5.1 剩餘電流動作保護電器的選用

5.2 剩餘電流動作保護電器的安裝

5.3 剩餘電流動作保護電器誤動作原因分析

5.4 剩餘電流動作保護電器動作後的故障查找

6 剩餘電流動作保護電器的設計要點

6.1 剩餘電流互感器設計要點

6.2 剩餘電流脫扣器的設計要點

6.3 電子式剩餘電流動作保護電器的設計要點

7 剩餘電流動作保護電器的發展方向

7.1 B型剩餘電流動作保護電器的發展

7.2 剩餘電流動作保護電器的功能擴展

7.3 剩餘電流動作保護電器的可靠性研究

8 電弧故障斷路器

8.1 發展概況

8.2 電弧故障的類型和特徵

8.3 與過電流保護和剩餘電流動作保護裝置的比較

8.4 發展前景

9 國內部分電氣設備製造商生產的剩餘電流動作保護電器及其主要技術參數

第10章接觸器和起動器

1 用途與分類

1.1 用途

1.2 分類

2 電磁接觸器的結構型式及組成部件

2.1 電磁接觸器的結構原理概述

2.2 觸頭

2.3 滅弧系統

2.4 電磁系統

2.5 反力彈簧

2.6 支撐和殼體

2.7 附屬檔案巾

2.8 常用接觸器的結構特點

3 起動器的結構型式及組成部件

3.1 電動機的起動方式

3.2 電磁起動器的結構型式

3.3 過載保護繼電器

3.4 起動器的外殼

s.5 起動器的附屬檔案

3.6 起動器的起動特性比較

4 主要技術參數與性能

4.1 接觸器的技術參數與性能

4.2 起動器的技術參數與性能

5 設計要點

5.1 電磁接觸器的設計要點

5.2 電磁起動器的設計要點

6 選用與維護

6.1 接觸器的選用

6.2 起動器的選用

6.3 接觸器與起動器常用的電氣控制電路

7 其他品種的接觸器

7.1 智慧型接觸器

7.2 直流接觸器

7.3 真空接觸器

7.4 固態接觸器

8 發展趨向

8.1 接觸器的發展趨向

8.2 起動器的發展趨向

第11章電動機軟起動器

1 前言

1.1 軟起動器的定義和適用標準

1.2 異步電動機的轉矩、電流與轉速的關係

1.3 異步電動機直接起動存在的問題及解決方法

1.4 軟起動器的分類

2 軟起動器結構與工作原理

2.1 軟起動器的基本電路結構

2.2 單相交流調壓電路原理

2.3 三相交流調壓電路原理

2.4 晶閘管三相交流io壓電路的接線方案

2.5 中點控制的三相調壓電路

3 軟起動器的運行和保護功能

3.1 軟起動器對電動機的起動控制

3.2 軟起動器的運行控制

3.3 軟起動器的停機控制

3.4 軟起動器的保護監控功能

4 軟起動器的主要技術參數和設計要點

4.1 軟起動器的主要技術參數

4.2 軟起動器的工作環境

4.3 軟起動器的設計要點

5 軟起動器的套用、維護及其選擇

5.1 軟起動器的套用和維護

5.2 如何選擇軟起動器

第12章控制與保護開關電器

1 控制與保護開關電器(CPS)的概念

1.1 控制與保護開關電器的概念

1.2 分類

1.3 CPS的主要特點

1.4 CPS的用途

2 名詞術語、結構與工作原理

2.1 名詞術語

2.2 結構

2.3 工作原理

3 主要技術參數與性能

3.1 技術參數

3.2 結構和性能要求

3，3派生功能與特殊用途

3.4 典型產品的技術性能(國內外主要廠商控制與保護開關電器產品性能特點對照)

4 設計要點

4.1 設計程式

4.2 獨立結構形式(一體化)CPS的設計

5 選用與維護

5.1 CPS的選用

5.2 CPS的適用範圍與典型用途

5.3 維護

6 發展趨向

6.1 保護功能更完善

6.2 定值整定功能更完善

6.3 可選欠電壓/失電壓重起動功能

6.4 測量功能

6.5 帶多路通信接口

6.6 具有維護管理功能

6.7 環保

6.8 節能

6.9 系列化

第13章終端電器

1 終端電器的概貌

1.1 終端電器的特點

1.2 系列品種與分類

1.3 國外終端電器概況

1.4 國內終端電器概況

2 主要產品的用途、結構特點、性能與技術參數

2.1 小斷路器類的產品系列

2.2 剩餘電流動作斷路器

2.3 熔斷器組合電器

2.4 模數化終端組合電器

2.5 終端電器其他類產品

2.6 國外在我國的主要廠商和主要產品

3 選用

3.1 小斷路器的選用

3.2 配電系統和保護裝置

3.3 剩餘電流動作保護電器的選用

3.4 熔斷體保護的選用

3.5 RT30與RT14的差別及各自適用的場所

3.6 HG30與HH30的差別及各自適用的場所

3.7 選小斷路器還是選熔斷體作保護

3.8 模數化終端組合電器的選用

3.9 現代建築電氣設計實例

4 終端電器的發展動向

4.1 小型斷路器(MCB)的發展

4.2 剩餘電流斷路器RCCB與RCBO的發展

4.3 終端組合電器的發展

第14章電涌保護器(s]PD)

1 電涌保護器概述

1.1 信息化催生的新電器——電涌保護器(SPD)

1.2 電涌保護器的基本功能

1.3 SPD的產品特點

2 SPD的主要功能元件

2.1 壓敏電阻器(MOV)

2.2 氣體放電管(GDT)

3 低壓配電系統用SPD

3.1 電源用SPI)的類型

3.2 模數化SPD模組的結構

3.3 電源用SPD的安全性

3.4 SPD中電壓限制元件的組合

3.5 大放電能力的空氣間隙SPD

3.6 低壓配電系統中SPD的配置

3.7 性能參數和典型產品

3.S產品選型和安裝使用

4 信號用SPD

4.1 信號用SPD的特點和類別

4.2 信號用SPD的結構

4.3 信號用SPD的內部電路和性能參數

4.4 信號用SPD的選用和安裝

4.5 信號用SPD的典型產品

5 SPD的檢測

5.1 標準規定的SPD的檢測試驗項目

5.1 SPD專用檢測試驗設備配置

5.3 限制電壓測量和動作負載試驗

6 低壓電涌保護器的發展

6.1 低壓電涌保護器產品(SPD)

6.2 雷電防護系統技術

第15章基於現場匯流排的低壓電器和系統

第3篇低壓成套開關設備和控制設備

第4篇低壓電器和成套設備可靠性技術

第5篇低壓電器試驗與檢測技術

第6篇代壓成套開關設備和控制設備

文摘

插圖：

測量斷路器操動機構主軸轉動過程及動觸頭的位移需要用位移或轉角感測器，例如WDD35D系列高精度導電塑膠電位器可用於測量機械轉角，其標稱阻值為1－10k，可測360並轉角。WDL系列直滑式導電塑膠電位器可用於測量最大值由31－306mm的位移，其阻值為1-10k。6.3 滅弧室內電弧運動的測量。

低壓開關電器的開斷性能很大程度取決於開斷過程中電弧在滅弧室中的運動，以及電弧能否順利進入滅弧櫥片，因而觀察和記錄電弧在滅弧室內的運動至關重要。目前有兩種方法可以記錄和拍攝滅弧室中的運動情況，它們是CCD數字式高速攝像機和二維光纖高速測試系統。0CD數字式高速攝像機拍攝滅弧室內電弧運動要在斷路器外殼上開較大的觀察窗。對斷路器結構造成較大的破壞，影響斷路器的開斷性能，CCD高速攝像機的拍攝速度一般為104幅/s。而光纖測試系統可將光纖插入滅弧室內，對斷路器影響較小，其拍攝速度可達106幅/s。這裡重點介紹由西安交通大學研製的帶自聚焦透鏡的二維光纖陣列電弧運動測試系統，如圖2.3 —57所示。

系統由多路光纖組成的探頭、信號處理系統和後處理計算機及其專用軟體組成，光纖探頭以二維陣列方式布置，並插入被觀察的滅弧室內，以測量電弧的光信號。為了提高測量精度，在每根光纖頂端加裝一自聚焦透鏡，使它與普通光纖比，可獲得小得多的觀察發散角度。系統利用光纖將測試點光照強度傳送至以光電轉換元件為核心構成的轉換電路，由該電路將光照強度信號轉換為與之對應的電壓信號，經過AD轉換後將各測試點光照強度隨時間的變化情況保存，並在實驗結束後將相應數據通過RS232串列通信口送至計算機。系統軟體根據測試數據，用s種亮度不同的翻色表示對應的光照強度，根據需要將測量區域內各點的光照強度隨時間的變化過程以可調節的速度模擬再現出來，即可觀察到整個開斷過程中電弧的運動形態。系統選擇回響速度快的光敏二極體作為光電轉換的核心元件.光敏二極體在反向施加一定電壓的情況下，產生的反向光電流大小與其頂端採光透鏡中通過的光強成正比例關係，使光電流通過一個採樣電阻形成電壓信號井經過線性放大，即得到可用於AD轉換的電平信號，圖2.3 －58為光電信號的採集與放大原理。

序言

電氣工程包括發電工程、輸配電工程和用電工程，是為國民經濟發展提供電力能源及其裝備的戰略性產業，是國家工業化和國防現代化的重要技術支撐，是國家在世界經濟發展中保持自主地位的關鍵產業之一。電氣工程的產業關聯度高，對從原材料工業、機械製造業、裝備工業以及電子、信息等一系列產業的發展均具有推動和帶動作用，對提高整個國民經濟效益，促進經濟社會可持續發展，提高人民生活質量有顯著影響。

經過改革開放30年來的發展。我國電氣工程已經形成了較完整的科研、設計、製造、建設、運行體系，成為世界電力工業大國之一。至2007年底，我國發電裝機容量達7.13億kW，三峽水電及輸變電工程、百萬千瓦級超超臨界火電工程、百萬千瓦級核電工程，以及正在建設的交流：1000kV、直流士800kV特高壓輸變電工程等舉世矚目；大電網安全穩定控制技術、新型輸電技術的推廣，大容量電力電子技術的研究和套用，風力發電、太陽能光伏發電等可再生能源發電技術的產業化及規模化套用。超導電工技術、脈衝功率技術、各類電工新材料的探索與套用取得重要進展。特別是進入2l世紀以來，電氣工程領域全面貫徹科學發展觀，新原理、新技術、新產品、新工藝獲得廣泛套用，擁有了一批具有自主智慧財產權的科技成果和產品，自主創新已成為行業的主旋律。我們的電氣工程技術和產品，在滿足國內市場需求的基礎上已經開始走向世界。

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