搞懂这些电气元件，才能做好供配电设计！

供配电领域属于整个电力行业的末端，也是覆盖范围最广，与大家最密切相关的一部分。然而想做供配电设计，首先要了解供配电所涉及到的电气设备及元器件，按大类分主要包括开关柜、变压器、配电箱及相关元器件等。

01

开关柜的分类：

低压抽屉柜

进线柜

电容器柜

7、计量柜是用来计量电能用的，有高压计量柜、低压计量柜之分。一般安装有隔离开关、熔断器、CT、PT、有功电度表、无功电度表、继电器及一些其他辅助的二次设备。

8、GIS柜全称是六氟化硫全封闭组合柜，它是将断路器、隔离开关、接地刀、CT、PT、避雷器、母线等封闭组合在金属壳体内，然后壳体内充以绝缘性能和灭弧性能良好的气体（一般是六氟化硫）作为绝缘措施，适用于较高电压等级和高容量等级的电网中。

施工中的10kV户内GIS柜

其实GIS柜中可以包含以上其他柜体，进线柜、电容柜、计量柜、PT柜、出线柜等均可以根据具体需求做成单气箱或共气箱的GIS柜。

02

断路器、负荷开关、隔离刀闸等主要元器件的功能及分类：

1、断路器：

正常工作情况下，断路器处于合闸状态（特殊应用除外），接通电路。当进行自动控制或保护控制操作时，断路器可以在综保装置控制下进行电路的分断或接通操作。断路器不仅可以通断正常的负荷电流，而且能够承受一定时间的短路电流（数倍甚至几十倍的正常工作电流），并可以分断短路电流，切除故障线路和设备。

所以说，断路器的主要功能就是分断和接通电路（包括分断和接通正常电流、分断短路电流）。由于在分断和接通电路的过程中，断路器的动触头与静触头之间不可避免的要产生电弧。为了保护触头，减少触头材料的损耗和可靠分断电路，必须采取措施来尽快熄灭电弧，其中一种就是采用不同的灭弧介质填充到断路器的动、静触头间。

按灭弧介质的不同断路器可以分为：油断路器（多油、少油）、六氟化硫（SF6）断路器、真空断路器、空气断路器等。我们在工程中经常接触到的高低压开关柜里的主要一次设备就是断路器。

由于断路器的动、静触头一般都是被包在充满灭弧介质的容器中，所以断路器的分、合状态不可以直接判断，一般是通过断路器的辅助器件（如分合位指针等）来判别。

断路器的一种

2、负荷开关：

负荷开关具有简单的灭弧装置，灭弧介质一般采用空气，可以接通和分断一定的电流和过电流，但是不能分断短路电流，不能用来切断短路故障。所以绝对不允许单纯用负荷开关来替代断路器；如果要采用负荷开关，必须与前面提到的高压熔断器配合使用（实际上往往用熔断器和负荷开关串联使用，用作简单的过负荷保护，以降低工程造价）。负荷开关与隔离刀类似，都有明显的断开间隙，可以很容易的判别电路是处于接通还是断开状态。

负荷开关

3、隔离开关

隔离开关又称隔离刀闸，由于有明显的断口可以识别接通或分断，主要是用来隔离高压电源的，以保证线路和设备的安全检修，能分断的电流很小（一般只有几个安培）。由于没有专门的灭弧装置，所以它不能用来分断故障电流和正常工作电流，不允许带负荷进行分断操作 。

隔离开关

负荷开关、隔离开关和断路器都是用来闭合和切断电路的电器，但是它们在电路中所起的作用不同。其中断路器可以切断负荷电流和断路电流，负荷开关只可切断负荷电流，短路电流 是由熔断器来切断的，隔离开关则不能切断负荷电流，更不能切断短路电流，只能用来切断电压或允许的小电流。

综上所述，对于负荷的开断能力，断路器＞负荷开关＞隔离开关。

03

熔断器、PT/CT、手车/抽屉、接地刀、接触器、继电器等主要元器件的功能及分类：

1、熔断器：

熔断器是一种简单的电路保护电器，其原理是当流经熔断器的电流达到或超过定值一定时间后，本身的熔体熔化，切断电路。其动作原理简单，安装方便，一般不单独使用，主要用来配合其他电器使用。

主要动作特点：一是电流要达到一定值，该值在熔断器出厂前已经做好，无法更改；二是电流达到一定值后要经过一定的时间，该时间也是厂家做好的，无法更改，但是类型很多，包括延时动作、快速动作、超快速动作等；三是动作后本体损坏，不能重复使用，必须更换；

熔断器是否熔断可以通过熔断指示器判别，也可通过熔体外观上判别；常用的保险丝、保险管都属于该类电器范围。

低压熔断器

高压跌落式熔断器

2、PT（TV）/CT（AV）：

互感器实际上就是一种特殊的变压器，主要用来从电气上隔离一次回路与控制回路，从而扩大二次设备（仪表、综保等）的使用范围。采用PT/CT可以避免一次回路的高电压/大电流直接进入到二次控制设备（如：仪表、综保装置等），也可以防止由于控制设备故障影响一次回路的运行。

1）电流互感器（CT、AV）的特点是：一次侧绕组N1粗而少、二次侧绕组N2细而多，二次侧的额定电流I2一般为5A（根据N1I1＝N2I2可以近似算出一次侧电流I1，或者根据一次侧电流I1选择相应变比的电流互感器）。由于CT在工作时一次绕组和二次绕组都是分别串联在一次回路与二次控制回路中的，根据变压器的特性U1I1＝U2I2可以得出，二次侧在工作时的工作电压，该电压在开路时非常大，故CT是绝对不允许开路的。按照用途来划分，通常可以分为保护和测量用CT。测量CT在一次回路出现短路故障时，容易饱和，以限制二次电流（二次绕组侧电流I2）过大，达到保护综保装置的目的；而保护CT在一次回路出现短路故障时，不应出现保护现象，以保证综保装置可靠动作。

低压电流互感器

2）变比：变压器高压侧绕组与低压侧绕组匝数之比称为变比，近似可用高压侧与低压侧额定电压之比表示。

3）电压互感器（PT、AV）的特点是：一次绕组匝数N1多，二次绕组匝数N2少，相当于一个降压变压器（二次侧额定电压一般为100V）。由于PT在工作时一次绕组和二次绕组都是分别并联在一次回路和二次控制回路电压线圈的，而由于电压线圈的阻抗很大，所以PT二次侧的电流非常小，二次绕组近似于空负荷状态；但二次绕组本身的阻抗是很小的，所以如果二次绕组短路，则将会导致非常大的二次侧电流（N1I1＝N2I2）。故PT的二次绕组绝对不能够短路。

低压电压互感器

3、手车/抽屉：

手车和抽屉分别是高压开关柜和低压开关柜的一部分，分别安装高压断路器和低压断路器及其继电器等元器件。由此划分出手车式开关柜（高压）和抽屉式开关柜（低压），他们与固定式开关柜的功能是基本相同的，主要区别是方便了维护和检修（手车和抽屉都可以通过机械操作机构摇把来推进、拉出）。手车和抽屉一般都有工作（正常运行时）、试验（试投运和现场试验时）和退出（维护、检修时）三种位置状态。

4、接地刀：

接地刀（也叫接地开关）主要：一是用来在线路和设备检修时，为确保人员安全进行接地用的；二是可以用来人为地造成系统的接地短路，达到控制保护的目的。第一个作用很好理解，不做介绍。第二个作用是这样的：接地刀通常是接在降压变压器的高压侧，当受电端发生故障或者变压器内部故障时，接地刀开关应自动闭合，造成接地短路故障，迫使送电端（上端）断路器迅速动作，切断故障，所以说这是个人为的接地短路故障，目的就是保证送电端的断路器能够快速动作。

5、接触器：

接触器是一种用于远距离频繁接通和开断交直流主电路及大容量控制电路的电器，主要控制对象是电动机、照明、电容器组等，分交流接触器和直流接触器。与断路器相比，不同之处在于：动作频率非常高（因此要求其电气寿命和机械寿命足够长）；有较高的的开断和接通容量，但是一般用在1kV及以下的电压等级中，无法与断路器的几十千伏、几百千伏相比。

6、继电器：

继电器是用来在控制回路中控制其他电器（一般是一次电气主设备）动作或在主电路中作为保护用以及作信号转换用的电器，只适用于远距离的分断、接通小容量控制回路，比如：交流/直流电流继电器、电压继电器、时间继电器、中间继电器、热继电器等。

来源：网络

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