一、实验目的熟悉高低压电器、高低压成套配电装置的结构、功能，了解其技术特性。

二、实验主要仪器与设备各种高低压电器设备、高低压成套配电装置。

三、实验原理（一）高压熔断器熔断器是常用的一种简单的保护电器。

当通过它的电流超过规定值并经过一定的时间后熔体熔化，从而切断电流，对线路及设备进行短路保护或过负荷保护。

1．户内高压熔断器①RN1和RN2型高压管式熔断器。

RNl及RN2型熔断器结构如图1-1所示，主要由熔管、触座、动作指示器、绝缘子、石英砂填料和底座组成。

图1-1 RNl及RN2型熔断器结构图短路电流通过时，并联铜丝熔断产生电弧，电弧在充满石英砂填料的熔管内燃烧，灭弧过程中利用了粗弧分细、长弧切短、狭沟灭弧和冷却灭弧等灭弧方法。

②XRNT、XRNP型高压限流熔断器。

XRNT、XRNP型高压限流熔断器结构如图1-2所示。

（a）外形图（b）剖面图图1-2 高压限流熔断器的结构图熔断器本体主要由瓷质熔管、丝状或片状熔体、高纯度石英砂、瓷芯柱、撞击器等组成。

熔断器依靠石英砂对电弧的吸热和游离气体向石英砂间隙扩散的作用进行灭弧，同时可利用冶金效应形成串联电弧，将长弧切短加速灭弧。

熔丝熔断时，撞击器迅速弹出, 驱动连锁电器（常用负荷开关）的脱扣器而使开关跳闸或并发出熔断信号。

２、户外高压跌开式熔断器如图1-3所示为RW4-10（G）型跌落式熔断器结构。

熔断器熔管外层为酚醛纸管或环氧玻璃布管，内套纤维质消弧管，其灭弧原理为：短路电流使熔体熔断，形成电弧，电弧灼烧消弧管内壁，产气纵吹电弧而熄灭。

如图1-4所示为RW10-10F跌开式熔断器。

在一般跌开式熔断器的上静触头上加装了一个简单的灭弧室，因而可以带负荷操作，相当于负荷开关。

图 1-3RW4-10(G) 型跌落式熔断器图 1-4 RW10-10负荷型跌开式熔断器（二）高压隔离开关高压隔离开关是一种没有灭弧装置的开关电器，其功能主要是隔离高压电源，以保证对其他电气设备检修工作的安全。

图1-5所示为GN8-10高压隔离开关的外形结构图，它的三相闸刀安装在同一底座上，一般用手动操动机构进行操作。

图1-5 GN8-10型高压隔离开关外形（三）高压负荷开关高压负荷开关结构上与隔离开关相似，但有简单的灭弧装置，能够带负荷操作。

图1-6为FN12-12户内压气式负荷开关结构图。

采用压气式灭弧原理，动触头由导电筒构成，作为活动的气缸，利用气缸与固定的活塞相对运动产生压缩空气，形成强大气流，使电弧迅速熄灭。

图1-6 FN12-12户内压气式负荷开关结构（四）高压断路器高压断路器是具有完善的灭弧装置的高压开关电器。

用来通断负荷电流；短路故障时，在保护装置作用下自动跳闸。

按采用的灭弧介质分，有油断路器、SF6断路器、真空断路器、压缩空气断路器等。

1．高压少油断路器高压少油断路器主要由灭弧室、触头系统、传动机构和框架组成。

图1-7所示是SNl0-10型高压少油断路器的外形结构和油箱内部结构图。

图1-7 SN10-10型少油断路器结构图工作及灭弧原理如下：合闸时，经操动机构和传动机构将导电杆插入静触头来接通电路。

分闸时，导电杆向下运动并离开静触头，产生电弧，使油分解形成封闭气泡，油压迫使逆止阀上升堵住中心孔，电孤在封闭的空间内燃烧。

同时，导电杆迅速向下运动，相继打开一、二、三道灭弧沟和纵吹油囊，油气混合物强烈地横吹、纵吹电弧。

2．高压真空断路器ZN12-10真空断路器主要由真空灭弧室、弹簧操动机构和绝缘支撑件等组成。

真空灭弧室由圆盘状的动静触头、屏蔽罩、波纹管屏蔽罩、陶瓷外壳等组成，其结构如图1-8所示。

图1-8 ZN12-10型真空断路器结构图开断过程：在触头刚分离时，高电场发射和热电发射使触头间产生真空电弧，使金属触头表面产生金属蒸气，金属离子在屏蔽罩内壁上凝聚，以致电弧在自然过零后极短的时间内，触头间隙又恢复了原有的高真空度。

3．六氟化硫（SF6）断路器图1-9所示为LN2-10型高压SF6断路器的结构图。

（a）外形图（b）内部结构图图`1-10 XGN56-12箱型开关柜结构图2. 手车式（移开式）高压开关柜将某些主要电器设备固定安装在可移动的手车上。

当手车上安装的电器设备发生故障或需检修、更换时，随同手车一起移出柜外，再推入同类备用手车，即可恢复供电。

如图1-11所示为KYN28A-12型开关柜的外形结构和内部剖面图。

该开关柜完全金属铠装，由金属板分隔成手车室、母线室、电缆式和继电器仪表室，每一单元的金属外壳均独立接地。

（a）外形图（b）内部剖面图图1-11 KYN28A-12型开关柜的外形结构和内部剖面图（六）低压一次设备供配电系统中的低压一次设备种类繁多，有低压熔断器、低压刀开关、低压刀熔开关、低压负荷开关、低压断路器和低压配电屏等。

1、低压熔断器（1）RM10系列熔断器结构如图1-12所示。

当短路电流通过时，熔片窄部先熔断，使熔管内形成几段串联的电弧而易于熄灭；过负荷时，往往在宽窄之间的斜部熔断。

（a）外形图（b）熔片图图1-12 RM10系列熔断器结构图（2）有填料密闭管式熔断器。

以RT0型为例，其外形及内部结构如图1-13所示。

（a）熔体（b）外形图图1-13 RT0低压熔断器结构图RT0熔断器主要由瓷熔管、铜熔体和底座三部分组成，熔管内装石英砂。

熔体变截面小孔可使熔体在短路电流通过时熔断，将长弧分割为多段短弧；引燃栅具有等电位作用，使粗弧分细；电弧电流在石英砂中燃烧，形成狭沟灭弧。

2．低压断路器（1）图1-14为DZ20系列塑料外壳式低压断路器的结构图。

其主要特征是，所有部件都安装在一个塑料外壳中，没有裸露的带电部分，提高了使用的安全性。

1-14 DZ20型塑料外壳式低压断路器（2）图1-15是DW15型低压断路器的外形图和内部结构图。

由触头系统、操作机构和脱扣器系统组成。

灭弧室里采用钢纸板材料和数十片铁片作灭弧栅来加强电弧的熄灭。

脱扣系统有过负荷长延时脱扣器、短路瞬时脱扣器、欠电压脱扣器和分励脱扣器等。

图1-15 DW15型低压断路器的外形图和内部结构图3．低压开关柜低压开关柜的种类很多，按其结构有固定式和抽屉式两种基本型式。

图1-16和图1-17所示分别为GGD固定式低压开关柜、GCS抽出式低压开关柜（PC柜）外形图。

图1-16 GGD固定式低压开关柜外形图图1-17 GCS型低压抽出式开关柜外形图过电流保护装置动作电流的整定计算公式为式中，K rel为保护装置的可靠系数，对DL型电流继电器取，对GL型电流继电器取；Kw为保护装置的接线系数，对两相两继电器式接线（相电流接线）为1，对两相一继电器式接线（两相电流差接线）为3；为线路上的最大负荷电流，可取为（～3）I30，I30为线路计算电流。

（a） (b)图3-1 过电流保护装置的原理电路3）过电流保护动作时限的整定过电流保护的动作时限，应按“阶梯原则”进行整定，即前一级保护的动作时间t1应比后一级保护中最长的动作时间t2大一个时间级差Δt，即t1≥t2+Δt对于定时限过电流保护，可取Δt=；对于反时限过电流保护，可取Δt=。

3、电流速断保护装置的组成和原理电流速断保护就是一种瞬时动作的过电流保护。

对于采用DL系列电流继电器的速断保护来说，就相当于定时限电流保护中抽去时间继电器。

参考图3-1(a)，此处图略。

如果采用GL 系列电流继电器，则利用该继电器的速断元件来实现电流速断保护。

前后两级电流速断保护的选择性通过其动作电流（即速断电流）的整定来实现，如图3-2所示。

图3-2 线路电流速断保护整定说明动作电流（速断电流）Iqb 应躲过它所保护线路的末端的最大短路电流，即整定计算公式为max .k i W rel qb I K K K I式中，Krel 为可靠系数，对DL 型继电器，取～；对GL 型继电器，取～。

4、电流保护常用的接线方式有完全星形接线、不完全星形接线和在中性线上接入电流继电器的不完全星形接线三种，如图3-3所示，供接线时参考。

（a）完全星形两段式接线图（b）不完全星形接线（c）在中性线上接入电流继电器的不完全星形接线图3-3 电流保护常用的几种接线四、预习要求认真预习相关实验内容，明确实验的目的和要求，掌握实验的原理及方法，了解实验操作及所用仪器的使用方法，记住安全注意事项。

五、实验内容及步骤1、定时限过电流保护该实验内容为将电流继电器、时间继电器、信号继电器、中间继电器、调压器组合构成一个过电流保护。

要求当电流继电器动作后，启动时间继电器延时，经过一定时间后，启动信号继电器发信号和中间继电器动作跳闸（指示灯亮）。

一次系统图见图3-4；实验电路原理图如图3-1(a)所示；模拟实验电路如图3-4。

图3-4 一次系统图图3-5定时限过电流保护模拟实验电路实验步骤如下：①图3-5为多个继电器配合的过电流保护实验原理接线图。

②按图接线，将滑线变阻器的滑动触头放置在中间位置，实验开始后可以通过改变滑线变阻器的阻值来改变流入继电器电流的大小。

将电流继电器动作值整定为2A，时间继电器动作值整定为秒。

3、反时限过电流保护实验模拟实验电路如图3-3。

图3-3 反时限过电流保护模拟实验电路实验步骤如下：①按图接线接好,调压器输出电压调至零。

②整定继电器的动作电流和动作时间。

③调小电阻R，即假定一次电路发生短路，合OK，调节调压器输出电压，使继电器动作，观察交流操作去分流跳闸的情况，模拟跳闸线圈YR的灯泡闪光。

六、思考题1、带时限电流保护和电流速断保护的整定值计算方法，有什么不同。