《智能电器》第二章

第2章 智能电器的一次设备

本章讨论的主要内容:

1. 智能电器常用一次开关元件的分类、 操动机构的工作特点、智能控制的可行 性及实现方法。2. 分析可智能化的成套开关设备的结 构组成、功能及应用，分别说明设备应 用场合对监控和保护的要求及实现智能 化的可行性。

智能电器中一次设备与监控器的关系 作为电器设备，一次设备是它的本 体，监控器为一次设备完成的功能服务。 作为电力系统和用电负荷的监控与 保护设备完成智能控制时，监控器则是 智能电器采集和分析现场信息，做出控 制决策的核心。一次设备是完成最后操 作功能的执行元件，也是监控器监测与 控制的对象之一。

一次设备对监控器设计的影响不同一次设备操动机构的工作原理不 同，同一类一次设备使用场合不同，对 监控器的功能要求会有很大的差异。 因此，了解一次设备的分类、操动机 构的工作原理、应用场合对操作控制的 要求，是完成智能监控器设计开发的基 础。

本章主要内容 智能电器一次设备的功能及分类

断路器及其智能控制 接触器及其智能控制

其它一次开关元件 成套开关设备

2.1 智能电器一次设备的功能及分类智能电器的一次设备只包括开关元 件及成套开关设备。 2.1.1 一次设备的基本功能

用在电力系统发、输、配、供、用 各环节的一次电路中，通过对电路的接 通和分断操作，完成电能的传输、分配 与供给，并对电力系统及各类用电负载 的运行进行控制与保护。

水电厂 核电厂工厂

220kV

枢纽变 电站变 电 所

火电厂

110kV风力发电机 110kV

电气化铁路

居民

终端变 电所

一次系统 系统 二次系统

一次系统:构成电能生产、输送、分配和使用的 系统，称为一次系统. 二次系统:对一次系统进行保护、监控、测量、 控制的系统，称为二次系统。一次设备 电气设备 二次设备

电气一次系统的设备称为一次设备，电气二次 系统的设备，称为二次设备。

①生产和转换电能的设备 ②开关电器。用来接通或断开电路。 ③限流电器 ④载流导体 电气一次设备 ⑤补偿设备 ⑥仪用互感器 ⑦防御过电压设备 ⑧绝缘子

⑨接地装置

不同应用目的的开关元件和开关设 备，具体要求完成的功能不同。例如 输电线路中：主要用于电能传输和线路保护。

配、供电系统中：① 完成上级电网输送的电能向下级电 网或用户的分配，馈电线路与电力设备 的保护。

② 出现故障时，切断故障电路供电， 根据电网结构及时调整供电电源和用电 负载，保证非故障电路和重要负载的连 续供电。 用于各类电力用户：

主要功能是对监控对

象的控制和保护。① 根据负载工作的控制要求接通或切 断其供电电源。

② 在线路或负载发生故障时，按故 障类型规定的保护特性切断电源，避免 因供电系统的上级开关动作造成停电区 范围扩大。

在同一电网系统中，接在不同位置上 的一次开关元件或开关设备完成的功能 不同，要求的控制和保护特性参数也不 相同。智能监控器设计时，应当保证满 足要求的功能。

2.1.2 一次设备的分类 1. 电器元件的分类方法 按使用的电压等级：高压和低压。 按其在电路中的功能：断路器、接触器、 负荷开关、隔离开关和接地开关等。 按操动机构原理：弹簧、液压、电磁、 永磁、手动、电动。 按绝缘介质：SF6、真空、空气

一、电气设备的额定电压 额定电压就是国家规定的电气设备标准的电压等级， 是电气设备设计时所依据的电压值。在这一电压下工 作时，电气设备的技术经济性能能够达到最佳状态， 保证可靠长期运行。 第一类额定电压是指100伏及以下的额定电压 第二类额定电压是指100~1000伏之间的额定电压 第三类额定电压是指1000伏及其以上的电压等级。 额定电压为1000伏以下电气设备称为低压设备， 1000伏及以上的电气设备称为高压设备。

一般我们习惯上称 220/380伏为低压 将3千伏~35千伏称为中压 110千伏、220千伏称为高压 330千伏、500千伏称为超高压

700千伏、1000千伏称为特高压

二、电气设备的额定电流电气设备的额定电流是指周围介质在额定 环境温度时，其绝缘和载流导体及其连接 的长期发热温度不超过极限值所允许长期 通过的最大电流值。我国采用的周围介质额定温度如下： ①电力变压器和大部分电器(如断路器、隔离开关、 互感器等)的额定周围空气温度取为40℃。 ②敷设在空气中的母线、电缆和绝缘导线等为25℃。 ③埋设地下的电力电缆的额定泥土温度为25℃。