第5章电气设备及其选择(1)

第5章电气设备及其选择第5章电气设备及其选择5.1电弧的基本知识5.2导体和电器设备选择的一般规定5.3高压开关电器5.4母线、高压绝缘子及穿墙套管5.5互感器5.6低压开关电器5.7导线选择与电力线路5.1电弧的基本知识一、电弧对电器设备有很大的危害电压：电流：10~20V80~100mAmA高温区域：5000C二、电弧的形成（1）强电场发射（2）热电发射（3）碰撞游离（4）热游离三、电弧的熄灭条件（1）去游离触头间自由电子和正离子不断消失的现象称为去游离。（2）去游离方式复合、扩散（3）熄灭电弧的条件四、熄灭电弧的条件•1、吹弧•2、采用多断口•3、利用有机固体介质的狭缝灭弧5.2导体和电器设备选择的一般规定正常选择；故障校验；考虑环境因素1．按工作环境及正常工作条件选择电气设备（1）根据电气装置所处的位置（户内或户外）、使用环境和工作条件，选择电气设备型号等。（2）按工作电压选择电气设备的额定电压UN≥Ug（3）按最大持续工作电流选择电气设备的额定电流IN≥Igmax根据发热条件修正0uxuxuxuxuxIIKI根据海拔修正(2)动稳定校验(1)热稳定校验2．按短路条件校验电气设备的动稳定和热稳定3．开关电器断流能力校验对具有断流能力的高压开关设备需校验其断流能力，开关设备的断流容量不小于安装地点最大三相短路容量。(3)maxchii或(3)maxchII2(3)2tjItIt(3)maxockIImaxockSS或电气设备名称额定电压/kV额定电流/A短路电流校验动稳定度热稳定度断流能力/kA高压断路器√√√√√高压隔离开关√√√√－高压负荷开关√√√√√高压熔断器√√－－√电流互感器√√√√－电压互感器√－－－－支柱绝缘子√－√－－套管绝缘子√√√√－母线（硬）－√√－－电缆√√－√－高压电气设备选择和校验项目一、高压断路器1、作用：正常工作时断开和接通负荷电流；短路时断开短路电流。5.3高压开关电器ZN12-12ZW6-12ZN68-123、种类和结构2、图形符号：1）油断路器绝缘油作为灭弧介质。多油断路器和少油断路器断路器种类繁多，但主要结构相近，主要包括：导电回路、灭弧室、外壳、绝缘支体、操作和传动机构3）SF6断路器2）空气断路器4）真空断路器压缩空气作为灭弧介质。SF6作为灭弧介质。利用稀薄空气的高绝缘强度熄灭电弧。4、主要技术参数（1）额定电压Un是保证长期工作时断路器所耐受的电压值。（2）额定电流In是可以长期通过的最大电流。（3）额定开断电流Ink是在额定电压下能正常开断的最大电流。（4）额定断流容量Snk额定电压与额定开断电流的乘积。（5）额定关合电流（6）热稳定电流It能够承受短路电流热效应的能力，通常以电流有效值表示。（7）动稳定电流idw能够承受短路电流电动力作用的能力，通常以短路电流峰值表示。5、断路器型号的表示和含义6、断路器的选择例5-1试选择某35KV变电所主变次总高压开关柜的高压断路器，已知变压器35/10.5kV,5000KVA,三相最大短路电流为3.35kA，冲击短路电流为8.54kA，三相短路容量为60.9MVA，继电保护动作时间为1.1s。解：因为户内型，故选择户内少油断路器。根据变压器二次侧额定电流选择断路器的额定电流。查附录表15，选择SN10-10I/630型少油断路器，其有关技术参数及安装地点电气条件和计算选择结果列于下表，可见断路器的参数均大于装设地点的电气条件，选断路器合格。高压断路器选择校验表序号SW10-10I/630选择要求装设地点电气条件结论项目数据项目数据1UN10kV≥UW·N10kV合格2IN630A≥Ij275A合格3IOC16kA≥Ik（3）3.35kA合格4imax40kA≥ich(3)8.54kA合格5It2×t162×2=512KA2s≥I∞2×tj3.352×(1.1+0.08+0.05)=13.8KA2s合格二、高压隔离开关1、作用：（1）隔离高压电源；（2）倒闸操作；（3）接通或断开较小电流2、图形符号：3、类型和结构高压隔离开关按安装地点分为户内式和户外式两大类；按有无接地可分为不接地、单接地、双接地三类4、高压隔离开关型号的表示和含义5、隔离开关的选择只需要选择额定电压和额定电流，校验动稳定度和热稳定度。隔离开关不得带负荷拉合闸！例5-2按例5-1所给的电气条件，选择柜内隔离开关。解：由于10kV出线控制采用成套开关柜，选择GN19-10/630高压隔离开关。选择计算结果列于下表。序号GN19-10/630选择要求安装地点电气条件结论项目数据项目计算数据1UN10kV≥UW·N10kV合格2IN630A≥Ij275A合格3imax50kA≥ich(3)8.54kA合格4It2×t31.52×2=1984.5KA2s≥I∞2×tj3.352×(1.1+0.08+0.05)=13.8KA2s合格三、高压负荷开关1、作用：通断负荷电流和过负荷电流。FN12-12GFW-12（高压隔离负荷开关）2、图形符号3、类型与结构高压负荷开关主要有产气式、压气式、真空式和SF6等结构类型，主要用于10kV等级电网。负荷开关有户内式和户外式两大类。1—主轴2—上绝缘子兼气缸3—连杆4—下绝缘子5—框架6—RN1型熔断器7—下触座8—闸刀9—弧动触头10—绝缘喷嘴（内有弧静触头）11—主静触头12—上触座13—断路弹簧14—绝缘拉杆15—热脱扣器4、高压负荷开关型号的表示和含义5、适用场合：适用于无油化、不检修、要求频繁操作的场所，可配用CS6-1操动机构也可配用CJ系列电动操动机构。6、负荷开关的选择负荷开关不能切断短路电流！四、高压熔断器1、作用：对电路及其设备进行短路保护RW11、RW10RN22、图形符号：（1）RN系列高压熔断器3、类型与结构由熔管、触头座、动作指示器、绝缘子和底板构成。（2）RW系列高压跌落式熔断器“逐级排气”结构4、高压熔断器型号的表示和含义5、高压熔断器的选择A.保护线路的熔断器的选择(1)熔断器的额定电压UN·FU应等于线路的额定电压UNUN·FU=UN(2)熔体额定电流IN·FE不小于线路计算电流Ij，即IN·FE≥Ij(3)熔断器额定电流IN·FU不小于熔体的额定电流IN·FE。IN·FU≥IN·FE(4)熔断器断流能力校验①限流式熔断器（如RN1型）I∝≥I(3)②非限流式熔断器(RW型)I∝≥Ich(3)③对断流能力有下限值的熔断器(RW型)I∝•min≤IK(2)式中，I∝•min为熔断器分断电流下限值；Ik(2)为线路末端两相短路电流。B.保护电力变压器（高压侧）的熔断器的选择（1）熔断器型号的选择户内RN1型,户外RW型（2）熔体额定电流IN•FE的选择IN•FE=(1.5~2.0)I1N•TIN•FE-熔断器熔体额定电流；I1N•T-变压器一次绕组额定电流。C.保护电压互感器的熔断器的选择RN2型专用熔断器作电压互感器短路保护，其熔体额定电流为0.5A五、高压开关柜1、功能由制造厂按一定接线方式将同一回路的开关电器、母线、测量仪表、保护电器和辅助设备装配在封闭的金属柜中2、平面布置3、类型与结构固定式、手车式KYN28AGG-1AJYN1-35型号型号含义JYN２-10、35J-“间”隔式金属封闭；Y-“移”开式；N-户“内”；2-设计序号；10、35-额定电压kV（下同）GFC-7B（F）G-“固”定式；F-“封”闭式；C-手“车”式；7B-设计序号；（F）-防误型KYN□-10、35K-金属“铠”装；Y-“移”开式；N-户“内”（下同）；□-（内填）设计序号（下同）KGN-10K-金属“铠”装；G-固定式；其它同上XGN2-10X-“箱”型开关柜；G-“固”定式；HXGN□-12ZH-“环”网柜；其它含义同上；12-表示最高工作电压为12kV；Z-带真空负荷开关GR-1G-高压固定式开关柜；R-电“容”器；1-设计序号PJ1PJ-电能计量柜（全国统一设计）；1-（整体式）仪表安装方式主要高压开关柜型号及含义4、高压开关柜的选择A.选择开关的型号主要根据负荷等级选择开关柜型号，一般一、二级负荷选择移开式开关柜，如KYN2-10、JYN2-10、JYN1-35型开关柜，三级负荷选固定式开关柜，如KGN-10型开关柜。B.选择开关柜回路方案号每种型号的开关柜主要有电缆进出线柜、架空线进出线柜、联络柜、避雷器及电压互感器柜、所用变柜等，但各型号开关柜的方案号可能不同。5.4母线、高压绝缘子及穿墙套管母线槽穿墙套管绝缘子5.4母线、支柱绝缘子和穿墙套管选择一、母线选择母线用支柱绝缘子固定在开关柜上，因而无电压要求，其选择条件如下：1.型号选择母线的种类有矩形母线和管形母线，母线的材料有铜、铝。硬铝矩形母线（LMY）,硬铜母线（TMY）2.母线截面选择(1)对一般汇流母线按计算电流选择母线截面Ial≥Ij式中，Ial为汇流母线允许的载流量(A)；Ij为汇集到母线上的计算电流(A)(2)对年平均负荷、传输容量较大时，宜按经济电流密度选择母线截面Sec=Ij/jec式中，jec为经济电流密度，Sec为母线经济截面。式中，为母线最大允许应力(Pa)，为母线短路时冲击电流ich(3)产生的最大应力。1maxa3.硬母线动稳定校验26max0.172510()chliPaaW1amaxmaxMW(3)maxFlMK26bhWK为系数，母线挡数为1~2时，K=8;挡数2时，K=10LMY170aMPaTMY1140aMPa注：4.母线热稳定校验式中，I∞(3)为三相短路稳态电流(A)，tj为假想时间(s)；C为导体的热稳定计算系数。(3)minjISStC二、支柱绝缘子的选择1、按使用场所（户内、户外）选择型号2、选择额定电压3、校验动稳定Fux为支柱绝缘子最大允许机械破坏负荷；按弯曲破坏负荷计算，K=0.6，按拉伸破坏负荷计算，K=1；Fjs为短路时冲击电流作用在绝缘子上的计算力，母线在绝缘子上平放时，按Fjs=F（3）计算，母线竖放时，则Fjs=1.4F（3）。jsuxFKF产品型号额定电压(kV)机械破坏负荷（kN）（不小于）总高度H(mm)瓷件最大公称直径(mm)胶装方式弯曲拉伸ZNA-10MMZN-10/8103.753.7512082内胶装（N）MM为上下附件为特殊螺母ZA-10YZB-10TZC-10F103.753.7519090外胶装（不表示）A、B、C、D表示机械破坏负荷等级Y、T、F表示园、椭圆、方形底座ZL-10/16ZL-35/81035168168185400120120联合胶装（L）户内支柱绝缘子三、穿墙套管的选择1．使用场所选择结构型式2．选择额定电压3．选择额定电流按使用场所来分有户内普通型、户外-户内普通型、户外-户内耐污型、户外-户内高原型及户外-户内高原耐污型按结构形式分有铜导体、铝导体和不带导体(母线式)套管按电压等级分有6、10、20及35kV等电压等级。产品型号额定电压(kV)额定电流(A)抗弯破坏负荷(kN)总长L(mm)安装处直径D(mm)说明CA-6/200CB-10/600CWB-35/400610352006004003.757.57.537545098070100220C表示套管型式“瓷”；第二字母A、B、C、D表示抗弯破负荷等级；铜导体不表示。W表示户外-户内型CWL-10/600CWWL-10/40010106004007.57.5560520114115L—表示铝导体第二个W表示耐污型22tjItIt5.热稳定校验4.动稳定校验0.6jsuxFF(3)281210()jschLLFKiNa例5-5选择例5-1总降变电所10kV室内母线，已知铝母线的经济电流密度为1.15，假想时间为1.2s，母线水平放置在支柱绝缘子上，型号为ZA-10Y，跨距为1.1m,母线中心距为0.3m，变压器10KV套管引入配电室穿墙套管型号为CWL-10/600，相间距离为