配电柜(盘)元件基础知识

培训材料
配电柜的概述•工作原理•用途•及使用：
XL —21型低压开关柜，是铠装封闭式低压开关柜，具有操作简单、安全性能可靠。

适合于工业、商业、石油、煤矿及民用建筑中。

交流频率为50HZ,电压500V及以下三相五线电力系统的动力配电和照明配电用。

本产品系户内封闭式配电箱。

其正面为单扇左开门，门上装有三只电流表，以检测A、B、C、三相电流；还安装一只电压表同时检测三相电压，以电压转换开关实现一只电压表检测三相电压（旋转电压转换开关至AB、BC、CA分别显示其相应电压）
柜内有以下各部分组成：
一.断路器：既开关，是配电柜的主要元器件，常用的有空气开关.漏电开关.双电源自动转换开关。

1.空气开关：A.空气开关的概念：空气开关也就是空气断路器，在电路中作接通、分断和承载额定工作电流和短路、过载等故障电流，并能在线路和负载发生过载、短路、欠压等情况下，迅速分断电路，进行可靠的保护。

断路器的动、静触头及触杆设计型式多样，但提高断路器的分断能力是主要目的。

目前，利用一定的触头结构，限制分断时短路电流峰值的限流原理，对提高断路器的分断能力有明显的作
用，而被广泛采用。

塑壳断路器能够自动切断电流在电流超过跳脱设定后。

塑壳指的是用塑料绝缘体来作为装置的外壳，用来隔离导体之间以及接地金属部分。

塑壳断路器通常含有热磁跳脱单元，而大型号的塑壳断路器会配备固态跳脱传感器。

B.空气开关的工作原理：自动空气开关也称为低压断路器，可用来接通和分断负载电路，也可用来控制不频繁起动的电动机。

它功能相当于闸刀开关、过电流继电器、失压继电器、热继电器及漏电保护器等电器部分或全部的功能总和，是低压配电网中一种重要的保护电器。

自动空气开关具有多种保护功能（过载、短路、欠电压保护等）、动作值可调、分断能力高、操作方便、安全等优点，所以目前被广泛应用。

短路时，静触头周围的芳香族绝缘物气化，起冷却灭弧作用，飞弧距离为零。

断路器的灭弧室采用金属栅片结构，触头系统具有斥力限流机构，因此，断路器具有很高的分断能力和限流能力。

具有复式脱扣器。

反时限动作是双金属片受热弯曲使脱扣器动
作，瞬时动作是铁芯街铁机构带动脱扣器动作。

脱扣方式有热动、电磁和复式脱扣3种。

当线路发生短路或严重过载电流时，短路电流超过瞬时脱扣整定电
流值，电磁脱扣器产生足够大的吸力，将衔铁吸合并撞击杠杆，使搭钩绕转轴座向上转动与锁扣脱开，锁扣在反力弹簧的作用下将三副主触头分断，切断电源。

当线路发生一般性过载时，过载电流虽不能使电磁脱扣器动作，但能使热元件产生一定热量，促使双金属片受热向上弯曲，推动杠杆使搭钩与锁扣脱开，将主触头分断，切断电源
主触点通过操作机构（手动或电动）使之闭合的，其触点系统由于装有灭弧装置因而不仅能接通或切断正常的工作电流，还能在发生故障时迅速切断比正常工作电流大好几倍的故障电流，从而能有效地保护电路中的电气设备
开关的脱扣机构是一套连杆装置。

当主触点通过操作机构闭合后，就被锁钩锁在合闸的位置。

如果电路中发生故障，则有关的脱扣器将产生作用使脱扣机构中的锁钩脱开，于是主触点在释放弹簧的作用下迅速分断。

按照保护作用的不同，脱扣器可以分为过电流脱扣器及失压脱扣器等类型。

在正常情况下，过电流脱扣器的衔铁是释放着的；一旦发生严重过载或短路故障时，与主电路串联的线圈就将产生较强的电磁吸力把街铁往下吸引而顶开锁钩，使主触点断开。

欠压脱扣器的工作恰恰相反，在电压正常时，电磁吸力吸住衔铁，主触点才得以闭合。

一旦电压严重下降或断电时，衔铁就被释放而使主触点断开。

当电源电压恢
复正常时，必须重新合闸后才能工作，实现
了失压保护。

2.漏电保护开关：A.漏电保护开关概念：既具备漏电保护功能，人触摸到带电体会跳闸，确保人身安全，是漏电保护器的主要功能；用电设备如果绝缘不好漏电到外壳上，漏电保护器也会跳闸，避免人体触摸触电。

同时具备电流通断功能、过负荷保护和短路保护功能。

B.漏电保护开关的工作原理：漏电保护器的工作原理图。

图中LH为零序电流互感器，它由坡莫合金为材料的铁芯，和绕在环状铁芯上的二次线圈组成检测元件。

电源相线和中性线
穿过圆孔成为零序互感器的一次线圈。

互感器的后部出线即为
保护范围。

正常情况下，三相负荷电流和对地漏电流基本平衡，流过
互感器一次线圈电流的相量和约为零，即由它在铁芯中产生的
总磁通为零，零序互感器二次线圈无输出。

当发生触电时，触电电流通过大地成回路，亦即产生了零序电流。

这个电流不经
过互感器一次线圈流回，破坏了平衡，于是铁芯中便有零序磁
通，使二次线圈输出信号。

这个信号经过放大、比较元件判断，如达到预定动作值，即发执行信号给执行元件动作掉闸，切断
电源。

C.漏电保护开关的作用：1、当电气设备或线路发生漏电或接地故障时，能在人尚未触及之前就把电源切断。

2、当人
体触及带电的物体时，能在011s内切断电源，从而减轻电流
对人体的伤害程度。

3、可以防止因漏电而引起的火灾事故。

D.漏电保护开关的安装：（1）漏电保护开关的进出线不可接反。

进线接电源，当漏电保护开关跳闸后，辅助电源亦断开，其内晶闸管
瞬间导通不会损坏；若出线接电源，跳闸后辅助电源不能断开。

晶闸
管有一特性，就是导通后即使触发信号消失，仍旧保持导通状态，则
晶闸管因较长时间导通而会浇灌毁坏。

（2）应安装在干燥、清洁的地方，不能装在露天、潮湿、灰尘多及受烟薰的地方。

因为雨水、潮气、灰尘、烟雾侵入漏电保护开关，
能使金属件生锈，动作不灵，绝缘降低，并使电子元件受到腐蚀，致
使漏电保护开关过早损坏而发生事故。

此开关应由经验丰富正式电工
安装。

（3）安装上后合上开关即动作，送不上电。

先检查电源电压，
看是否过压引起漏电保护开关动作，若电压正常，当断开关载线，合上开关时仍然跳，则为漏电保护开关有故障，应换新的漏电保护开关。

（4）按“试跳按钮”不会动作时，应检查电源和接线，若均无问题，则是漏电保护开关有故障，应换新的。

G.漏电保护开关的正确使用：照明电路的电压应保持在19.8-235V，但在某种情况下会异常升高，如把220V电压误接成380V电压，因中
性线断开造成三相电压不对称，致使照明线路的电压升到380V左右。

电压异常升高对家用电器的危害非常严重，
特别是随着家用电器日益普及，高档家用电器大量进入家庭，人们渴
望在电压异常升高时足以危害家用电器的情况下受到保护，附有过电
压保护功能的漏电保护开关将受到欢迎。

家用漏电保护开关的过压动作值低些，则保护效果好，但由于一般农村用电的峰谷差要比城市大得多，故使用过低电压动作值的过压型漏电保护开关要影响家庭用电。

综合考虑，在有较大的连续负荷，电压变化不大的地方，推荐使用过压动作值260V的过压型漏电保护开关；电压变化大的地方则应选用过压动作值较高的产品，如280V
的过压型漏电保护开关。

G.漏电保护开关与熔丝的关系：装上漏电保护开关后安装熔丝仍然必要。

有很大部分用户认为，装了漏电保护开关以后就可以代替熔丝了，这种想法是错误的，根据漏电保护原理，家用电器中流过的电流是系统电流，它不能引起漏电保护器动作，一般家用单相漏电保护开关内部不设过流保护，即使家用线路中的电流超过了漏电保护开关的额定电流，只会烧毁漏电保护开关，因漏电没有达到额定漏电动作电流值，漏电保护开关不动作，也就是不能起到保护作用了。

漏电保护开关和熔丝各有分工，各司其职，共保安全，缺一不可，所以，装上漏电保护开关的家庭，仍应按规定装好熔丝。

漏电保护开关应装在熔丝之前。

一般来说，漏电保护开关应装在熔丝之后，这样漏电保护开关本身的短路可以由前面的熔丝来保护，但对需要辅助电源的漏电保护开关来说，由于目前大多数家庭中，相线和中性线都装有熔丝，这就会带来一种潜在的危险，若发生短路故障只烧坏中性线的熔丝，而未烧坏相线上的熔丝，这时家庭内的单相电气设备虽然不工作了，但线路对地仍有220V的高电位，这时人触及任何的一条线都会触电的，
而这时单相漏电保护开关由于辅助电源供不上电不能工作，起不了应有的保护作用。

若漏电保护开关安装在熔丝之前，则可避免上述弊病。

因此，权衡利弊，在家庭中安装需要辅助电源的漏电保护开关时，还是装在熔丝之前为好，若必须安装在熔丝之后，则应分清相线和中性线，相线上的熔丝直径应小于中性线直径。

3.双电源自动转换开关：A.双电源自动转换开关的概念：双电源自动转换开关为电源二选一自动切换系统，第一路出现故障后双电源自动转换开关自动切换到第二路给负载供电，第二路故障的话双电源自动转换开关自动切换到第一路给负载供电。

适合用于UPS-UPS, UPS-发电机，UPS-市电，市电-市电等任意两路电源的不断电转换。

B.双电源自动转换开关工作原理之结构成分简介： atse 一般由两部分组成：开关本体（ats）+控制器。

而开关本体（ats）又有pc级（整体式）与cb级（断路器）之分，双电源自动转换开关电器（atse）质量的好坏关键取决于开关本体（ats）。

1.pc级ats：一体式结构（三点式）。

它是双电源切换的专用开关，具有结构简单、体积小、自身连锁、转换速度快（0.2s内）、安全、可靠等优点，但需要配备短路保护电器。

2.cb级ats：配备过电流脱扣器的ats,它的主触头能够接通并用于分断短路电流。

它是由两台断路器加机械连锁组成，具有短路保护功能
控制器主要用来检测被监测电源（两路）工作状况，当被监测的电源发生故障（如任意一相断相、欠压、失压或频率出现偏差）时，控制器发出动作指令，开关本体则带着负载从一个电源自动转换至另一个电源，备用电源其容量一般仅是常用电源容量的20%~30%。

图1是典型ats应用电路。

控制器与开关本体进线端相连。

D.双电源自动转换开关工作原理之开关本体（ats）控制器的优点：ats的控制器一般应有非重要负荷选择功能。

控制器也有两种形式：一种由传统的电磁式继电器构成；另一种是数字电子型智能化产品。

它具有性能好，参数可调及精度高，可靠性高，使用方便等优点。

通过以上的对于双电源自动转换开关工作原理的描述相信党大家都对双电源自动转换开关有了一定的认识。

它会在生活中给予你很大的帮助。

相信它是你的最佳选择哦。

二.浪涌保护器：A浪涌保护器的概念：浪涌也叫突波，顾名思义就是超出正常工作电压的瞬间过电压。

本质上讲，浪涌是发生在仅仅几百万分之一秒时间内的一种剧烈脉冲，。

可能引起浪涌的原因有：重型设备、短路、电源切换或大型发动机。

而含有浪涌阻绝装置的产品可以有效地吸收突发的巨大能量，以保护连接设备免于受损。

浪涌保护器，也叫防雷器，是一种为各种电子设备、仪器仪表、通讯线路提供安全防护的电子装置。

当电气回路或者通信线路中因为
外界的干扰突然产生尖峰电流或者电压时，浪涌保护器能在极短的时
间内导通分流，从而避免浪涌对回路中其他设备的损害
B.浪涌基本知识：浪涌保护器系统的主要作用是保护电子设备免受“浪涌”的损害。

因此，如果您想知道浪涌保护器的作用，就需要弄清楚两个问题：什么是浪涌？电子设备为什么需要它们的保护？
电涌或瞬变电压是指电压在电能流动的过程中大幅超过其额定水平。

在美国，一般家庭和办公环境配线的标准电压是120伏。

如果电压超过了120伏，就会产生问题，而浪涌保护器有助于防止该问题损坏计算机。

为了澄清这一问题，了解一些有关电压的知识会很有帮助。

电压是一种表示电势能差额的度量单位。

电流能够从一点流到另一点，是因为电线一端的电势能比另一端的电势能大。

这与水在压力下流出水管的原理相似——水管一端的高压推动着水流向压力较低的区域。

因此，您可以将电压看作是电压力的度量单位。

我们稍后将了解到，有各种因素可以引起电压的短暂上升。

当电压增
加持续三毫微秒（十亿分之一秒）或更长时间时，被称
为浪涌当电压增加仅持续一毫微秒或两毫微秒时，被称为尖峰。

如果浪涌或尖峰电压足够高，它就可能对计算机造成某种严重损坏。

这种效果与向水管施加过大水压十分相似。

如果水压过大，水管将会爆裂。

如果电线中的电压过大，也会发生类似的事情——电线“爆裂”。

实际上，它会像电灯泡灯丝一样发热并烧断，但原理相同。

增加的电压即使不会立即损坏计算机，也会使元件过度损耗，长期下来会降低
它们的使用寿命。

在下一部分中，我们将了解浪涌保护器如何防止此情况的发生。

标准浪涌保护器会将来自电源插座的电流输送给电源板上插接的多个电气和电子设备。

如果产生浪涌或尖峰，使电压超过了可接受的级别，浪涌保护器会将多出来的电流转移到电源插座的地线。

在最常见的浪涌保护器中，都有一个称为金属氧化物变阻器
(Metal Oxide Varistor ，MOV的元件，用来转移多余的电压。

如下图所示，MOV各火线和地线连接在一起。

MOV由三部分组成：中间是一根金属氧化物材料，由两个半导体连接着电源和地线。

这些半导体具有随着电压变化而改变的可变电阻。

当电压低于某个特定值时，半导体中的电子运动将产生极高的电阻。

反之，当电压超过该特定值时，电子运动会发生变化，半导体电阻会大幅降低。

如果电压正常，MO\会闲在一旁。

而当电压过高时，MOW 以传导大量电流，消除多余的电压
C.浪涌保护器的作用：雷电放电可能发生在云层之间或云层内部，或云层对地之间；另外许多大容量电气设备的使用带来的内部浪涌，对供电系统（中国低压供电系统标准：AC 50Hz
220/380V ）和用电设备的影响以及防雷和防浪涌的保护，已成为人们关注的焦点。

云层与地之间的雷击放电，由一次或若干次单独的闪电组成，每次闪电都携带若干幅值很高、持续时间很短的电流。

一个典型的雷电放电将包括二次或三次的闪电，每次闪电之间大约相隔二十分之一秒
的时间。

大多数闪电电流在10，000至100，000安培的范围之间降落，其持续时间一般小于100微秒。

供电系统内部由于大容量设备和变频设备等的使用，带来日益严重的内部浪涌问题。

我们将其归结为瞬态过电压（TVS ）的
影响。

任何用电设备都存在供电电源电压的允许范围。

有时即便是很窄的过电压冲击也会造成设备的电源或全部损坏。

瞬态过电压（TVS）破坏作用就是这样。

特别是对一些敏感的微电子设备，有时很小的浪涌冲击就可能造成致命的损坏。

供电系统浪涌的影响
供电系统浪涌的来源分为外部（雷电原因）和内部（电气设备启停和故障等）。

雷击对地闪电可能以两种途径作用在低压供电系统上：
（1）直接雷击：雷电放电直接击中电力系统的部件，注入很大的脉冲电流。

发生的概率相对较低。

(2)间接雷击：雷电放电击中设备附近的大地，在电力线上感应中等程度的电流和电压。

内部浪涌发生的原因同供电系统内部的设备启停和供电网络运行的故障有关：
供电系统内部由于大功率设备的启停、线路故障、投切动作和变频设备的运行等原因，都会带来内部浪涌，给用电设备带来不利影响。

特别是计算机、通讯等微电子设备带来致命的冲击。

即便是没有造成永久的设备损坏，但系统运行的异常和停顿都会带来很严重的后果。

比如核电站、医疗系统、大型工厂自动化系统、证券交易系统、电信局用交换机、网络枢纽等。

直接雷击是最严重的事件，尤其是如果雷击击中靠近用户进线口架空输电线。

在发生这些事件时，架空输电线电压将上升到几十万伏特，通常引起绝缘闪络。

雷电电流在电力线上传输的距离为一公里或更远，在雷击点附近的峰值电流可达100kA或以上。

在用户进线口处低压线路的电流每相可达到5kA到10kA。

在雷
电活动频繁的区域，电力设施每年可能有好几次遭受雷电直击事件引起严重雷电电流。

而对于采用地下电力电缆供电或在雷电活动不频繁的地区，上述事件是很少发生的。

间接雷击和内部浪涌发生的概率较高，绝大部分的用电设备损坏与其有关。

所以电源防浪涌的重点是对这部分浪涌能量的吸收和抑制。

对于低压供电系统，浪涌引起的瞬态过电压(TVS)保护，最好采用分级保护的方式来完成。

从供电系统的入口（比如大厦的总配电房）开始逐步进行浪涌能量的吸收，对瞬态过电压进行分阶段抑制。

［第一道防线］应是连接在用户供电系统入口进线各相和大地之间的大容量电源防浪涌保护器。

一般要求该级电源保护器具备100KA/相以上的最大冲击容量，要求的限制电压应小于2800V。

我们称为CLASS I级电源防浪涌保护器（简称SPD））。

这些
电源防浪涌保护器是专为承受雷电和感应雷击的大电流和高能量浪涌能量吸收而设计的，可将大量的浪涌电流分流到大地。

它们仅提供限制电压（冲击电流流过SPD时，线路上出现的最大电压成为限制电压）
为中等级别的保护，因为CLASS I级的保护器主要是对大浪涌电流的吸收。

仅靠它们是不能完全保护供电系统内部的敏感用电设备。

［第二道防线］应该是安装在向重要或敏感用电设备供电的分路配电设备处的电源防浪涌保护器。

这些SPD对于通过了用户供电入口浪涌放电器的剩余浪涌能量进行更完善的吸收，对于瞬态过电压具有极好的抑制作用。

该处使用的电源防浪涌保护器要求的最大冲击容量为40KA/相以上，要求的限制电压应小于
2000V。

我们称为CLASS II级电源防浪涌保护器。

一般的用户供电系统作到第二级保护就可以达到用电设备运行的要求了。

［最后的防线］可在用电设备内部电源部分使用一个内置式的电源防浪涌保护器，以达到完全消除微小瞬态的瞬态过电压的目的。

更低一些，要求的限制电压应小于1800V。

对于一些特别重要或特别敏感的电子设备，具备第三级的保护是必要的。

同时也可以保护用电设备免受系统内部产生的瞬态过电压影响。

二.电度表：A电度表的概念：电工通常用的电能表，是用来测量电能的仪表，俗称电度表。

B.电度表的工作原理：a机械电度表工作原理：当电能表
接入电路时，电压线圈和电流线圈产生的磁通穿过圆盘，这些磁通在时间和空间上不同相，分别在圆盘上感应出涡流，由于磁通与涡流的相互作用而产生转动力矩使圆盘转动，因磁钢的制动作用，使圆盘的转速达到匀速运动，由于磁通与电路中的电压和电流成正比例,使圆盘
在其作用下以正比于负载电流的转速运动，圆盘的转动经蜗杆传动到计度器，计度器的示数就是电路中实际所使用的电能。

b.电子电度表基本原理：电子式电度表是利用电子电路/芯
片来测量电能；用分压电阻或电压互感器将电压信号变成可用于电子测量的小信号，用分流器或电流互感器将电流信号变成可用于电子测量的小信号，利用专用的电能测量芯片将变换好的电压、电流信号进行模拟或数字乘法，并对电能进行累计，然后输出频率与电能成正比的脉冲信号；脉冲信号驱动步进马达带动机械计度器显示,或送微计算机处理后进行数码显示。

C.电度表的使用方法：随着家用电器产品种类的日益增多，家
庭用电已不只限于照明使用，许多用户增添了如电视机、空调器、电冰箱、洗衣机和部分耗电量较大的电热器具。

在使用过程中，如不注意用电器具的耗电功率与电能表负荷功率的匹配，往往会
烧坏电能表给家庭造成经济损失，或发生其他用电事故。

家用电能表，一般指5A 以下单相电表，最常用的有2A、3A、5A 三种，为了确保电能表的计量准确和使用安全，用户首先应了解有关的使用与维护常识，电能表大小的选择要根据自己家中用电器具的总耗电功率装配。

有些用户不根据自己家中用电负荷功率大小，盲目装配大的电能表，认为这样既安全又省电，其实这是没必要的，而且经济上并不一定合算。

家用电能表在实际使用中，允许有一定的超负荷功率和超负荷使用，但需要说明的是，电能表虽然允许在一定时间内超负荷使用，但这仅仅是根据出厂产品要求的标准而言，因为电能表
的使用年限、质量因素对此均有一定影响，所以用户最好尽量避免长时间超负荷大的情况下用电。

按电能表使用要求超负荷125％以上，均应及时换装较大的电能表以免发生意外。

如果即时更换有困难，可以采取一定的措施，将各种家用电器叉开时间科学安排使用，应大量采用穿插、轮换的使用方法，并尽量缩短同时使用用电器具的时间，减少电能表的同时负荷量。

应特别注意，耗电功率较大的电热器具，如电炉、电烤箱、电暖风机等，以及1500W以上的电热淋浴器，不能在3A以下的电能表上使用。

家用电能表是较精密的电工仪表，除了在选用时注意规格外，在安装及使用过程中还要注意下列几点：
1、装表的位置应尽量避开厨房、浴室等有水蒸气、油烟气及有害气体的地方，以免影响电能表的使用寿命。

2、装表的高度一般在2m左右较为适宜，过低容易发生损坏或
人身触电事故，过高则不宜于抄表。

3、电能表安装要平正，不然会影响计量准确性。

4、电熊表的进出连线应严格按照电能表的接线图进行连接。

5、熔丝要严格按规定使用。

6、电能表最好装在配制的木箱内，室外及环境灰尘大的地方更应如此，以利于保护电能表，并保持清洁。

7、若发现电能表计量不准或其他问题，用户不能自行拆卸，电能表拆装修理应找供电部门的电工。

三.电流表：A电流表的工作原理：流表是跟据通电导体在。