第五章电气设备的选择

2019/8/51第五章电气设备的选择第五章电气设备的选择电气设备的选择对供配电系统设计至关重要，选择是否合适，将影响整个供电系统安全可靠的运行，故必须按照一定的原则来选择。本章对常用的高、低压电器如：高压断路器、高压隔离开关、互感器、母线、高低压熔断器及成套配电装置等介绍其选择的方法，为合理、正确使用电气设备提供了依据。2019/8/52第五章电气设备的选择第一节电气设备选择的一般原则第二节高压开关电器的选择第三节互感器的选择第四节母线、支柱绝缘子和穿墙套管选择第五节高压开关柜的选择第六节低压熔断器选择第七节低压断路器选择2019/8/53第五章电气设备的选择1．按工作环境及正常工作条件选择电气设备（1）根据电气设备所处的位置（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≥UW·N（3）按最大负荷电流选择电气设备的额定电流IN≥Imax或IN≥Ic第一节电气设备选择的一般原则2019/8/54第五章电气设备的选择2．按短路条件校验电气设备的动稳定和热稳定为了保证电气设备在短路故障时不致损坏，就必须按最大可能的短路电流校验电气设备的动稳定和热稳定。动稳定是指电气设备在冲击短路电流所产生的电动力作用下，电气设备不致损坏。热稳定是指电气设备、载流导体在最大稳态短路电流作用下，其发热温度不超过载流导体短时允许发热温度。2019/8/55第五章电气设备的选择imax为电气设备的极限通过电流峰值；Imax为电气设备的极限通过电流有效值。(2)热稳定校验22(3)**timaItItIt：电气设备的热稳定电流；t：热稳定时间。(3)maxishi(3)maxshII或(1)动稳定校验2019/8/56第五章电气设备的选择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).maxockII.maxkocSSIoc、Soc为制造厂提供的最大开断电流和开断容量即：2019/8/57第五章电气设备的选择第二节高压开关电器的选择高压开关电器主要指高压断路器、高压熔断器、高压隔离开关和高压负荷开关。1．根据使用环境和安装条件选择设备的型号2．按正常条件选择设备的额定电压和电流3．动稳定校验4．热稳定校验5．开关电器断流能力校验。具体选择高压电气设备选择和校验内容参见课本表5-1。2019/8/58第五章电气设备的选择一、高压断路器选择按断路器使用场合、环境条选择型号，然后再选择额定电压、额定电流值，最后校验动稳定、热稳定和断流容量。例5-1试选择某35KV户内型变电所主变二次侧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。2019/8/59第五章电气设备的选择解：因为户内型，故选择户内少油断路器。断路器的额定电流壳根据变压器二次侧额定电流来选择。查附表A-4，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。2500027533*10.5NNNSIAU2019/8/510第五章电气设备的选择表5-2高压断路器选择校验表序号SN10-10I/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≥IC275A合格3I∝16kA≥IK(3)3.35kA合格4imax40kA≥ish(3)8.54kA合格5It2×4162×4=1024kA2﹒S≥I∞2×tima(3.2)2×(1.1+0.1)=13.5kA2﹒S合格2019/8/511第五章电气设备的选择可见断路器的参数均大于装设地点的电气条件，所选断路器合格。计算说明：''20.05*()imakIttI当可认为1ktsimakttopockttttop：继电保护动作时间Toc：断路器断路时间2019/8/512第五章电气设备的选择二、高压隔离开关选择隔离开关主要用于电气隔离，不能分断正常负荷电流和短路电流。需选择额定电压和电流，校验动稳定和热稳定。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GN86-10T/600高压隔离开关。选择结果列于下表。2019/8/513第五章电气设备的选择序号GN86-10T/600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2IN600A≥IC275A合格3imax52kA≥ish(3)8.54kA合格4It2×t202×5=2000kA2﹒S≥I∞2×tima(3.35)2×(1.1+0.1)=13.5kA2﹒S合格2019/8/514第五章电气设备的选择三、高压熔断器的选择熔断器分户内和户外型，熔断器额定电压一般不超过35kV。熔断器没有触头，而且分断后熔体熔断，故不必校验动稳定和热稳定。仅需校验断流能力。2019/8/515第五章电气设备的选择1.保护线路的熔断器的选择（1）型号：户内选择RN1型,户外选择RW型。（2）熔断器额定电压UN·FU应等于线路额定电压UNUN·FU=UN（3）熔体额定电流IN·FE不小于线路计算电流IcIN·FE≥Ic（4）熔断器额定电流IN·FU不小于熔体的额定电流IN·FE。IN·FU≥IN·FE2019/8/516第五章电气设备的选择①对限流式熔断器（如RN1型），其断流能力Ioc应满足：（5）熔断器断流能力校验I“(3)：安装地的三相次暂态短路电流有效值。ocII(3)无限大容量系统：''3avpkkUIZIII2019/8/517第五章电气设备的选择②非限流式熔断器(RW4型),其断流能力应大于三相短路冲击电流有效值：③对断流能力有下限值的熔断器(RW型)还应满足:(3)oc.maxshII:熔断器分断电流下限值；:线路末端两相短路电流。(2)oc.minkIIIoc.min(2)kI2019/8/518第五章电气设备的选择2.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熔断器选择RN1型,户外熔断器选择RW型。（2）熔体额定电流IN•FE的选择熔断器熔体额定电流应满足：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。2019/8/519第五章电气设备的选择3.保护电压互感器的熔断器选择电压互感器二次侧电流很小，故选择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。2019/8/520第五章电气设备的选择第三节互感器的选择一、电流互感器选择高压电流互感器二次侧线圈一般有多个,其中一个二次线圈用于测量,其他用于保护。1.电流互感器的主要性能(1)准确级电流互感器测量线圈的准确级设为0.1、0.2、0.5、1、3、5六个级别（数值越小越精确），保护用的互感器或线圈的准确级一般为５Ｐ级和10Ｐ级两种。2019/8/521第五章电气设备的选择电流互感器准确等级就是电流互感器的精度；0.2/0.5/10P10说明该电流互感器有三个绕组：一个是0.2级的，用于计量，0.2级的意思是说在额定电流下，该电流互感器的误差应小于±0.2％；第二个绕组是0.5级的，用于测量，接电流表，0.5级的意思是说在额定电流下，该电流互感器的误差应小于±0.5％；第三个绕组是10P10，用于保护，说明该电流互感器一次流过的电流在其额定电流的10倍以下时，此电流互感器的误差不大于±10％；2019/8/522第五章电气设备的选择(2)线圈铁芯特性测量用的电流互感器的铁芯在一次电路短路时易于饱和,以限制二次电流的增长倍数，保护仪表。保护用的电流互感器铁芯则在一次电流短路时不应饱和，二次电流与一次电流成比例增长，以保证灵敏度要求。(3)变流比与二次额定负荷电流互感器的一次额定电流有多种规格可供用户选择,二次绕组回路所带负荷不应超过额定负荷值。2019/8/523第五章电气设备的选择2.电流互感器的选择(1)电流互感器型号的选择根据安装地点和工作要求选择电流互感器的型号。(2)电流互感器额定电压的选择电流互感器额定电压应不低于装设点线路额定电压。2019/8/524第五章电气设备的选择(3)电流互感器变比选择根据一次负荷计算电流Ic选择电流互感器变比。电流互感器一次侧额定电流有20、30、40、50、75、100、150、200、300、400、600、800、1000、1200、1500、2000（A）等多种规格，二次侧额定电流均为5A。计量用的，变比应使其一次额定电流I1N不小于线路中的计算电流Ic。保护用的，为保证准确度，可将变比选大一些。2019/8/525第五章电气设备的选择（4)电流互感器准确度选择及校验准确度选择的原则：计量用的，准确度选0.2～0.5级，测量用的，准确度选1.0～3.0级。保证准确度误差不超过规定值，必须进行准确度校验。公式为：S2≤S2N或Z2≤Z2N2019/8/526第五章电气设备的选择：二次回路中的仪表、继电器线圈的额定负荷(VA)和阻抗(Ω)；：二次回路中所有接头、触点的接触电阻，一般取0.1Ω；：二次回路导线电阻，计算公式参考课本。2222222()NNwlxcSIZIZRR222()iNwlxcSSIRRwlRxcRSi、Zi2019/8/527第五章电气设备的选择变比误差最大不超过10％时，一次侧电流对其额定值的倍数与二次侧负载阻抗的关系曲线。10%误差曲线：通常是按电流互感器接入位置的最大三相短路电流来确定其(3)1.TAkkII从相应型号互感器的10％曲线中找出横坐标上允许的阻抗数，使接入二次侧的总阻抗不超过此值，则互感器的电流误差保证在10％以内。2019/8/528第五章电气设备的选择图5-1电流互感器10%误差曲线2019/8/529第五章电气设备的选择10%误差曲线校验步骤如下：（1）计算流过电流互感器的一次电流倍数K；（2）在10%误差曲线上确定允许二次负荷Z2.al；（3）按照对电流互感器二次负荷最严重的短路类型，计算电流互感器的实际二次负荷Z2；（4）比较Z2与Z2.al。如Z2小于Z2.al，误差不超过10%；否则应采取措施，使其满足10%误差。（1）增大连接导线截面或缩短长度，以减小Z2；（2）选变比大的电流互感器，减小一次电流倍数，增大Z2.al。（3）将两个电流互感器二次线圈串联，使二次允许负载增大一倍2019/8/530第五章电气设备的选择5.电流互感器动稳定和热稳定校验Kes—动稳定倍数12esNshKIi（1）动稳定度校验产品技术参数中可查找电流互感器动稳定倍数Kes、热稳定倍数Kt和热稳定时间t。按下述公式进行校验2019/8/531第五章电气设备的选择（2）热稳定度校验2(3)21()()tNimaKItItKt—热稳定倍数2019/8/532第五章电气设备的选择例5-3按例5-1电气条件，选择柜内电流互感器。已知电流互感器采用两相式接线，如图所示。其中0.5级二次绕组用于测量，接有三相有功电度表和三相无功电度表各一只，每一电流线圈消耗功率0.5VA，电流表一只，消耗功率3VA。电流互感器二次回路采用BV-500-1×2.5mm2的铜芯塑料线,互感器距仪表的单向长度为2m。2019/8/533第五章电气设备的选择2019/8/534第五章电气设备的选择解：变压器的额定电流275A，查附录表7，选变比为400/5A的LQJ-10型电流互感器，Kes=160，Kt=75，0.5级二次绕组的Z2N=0.4Ω。(1)准确度校验故满足准确度要求。222225*0.410NNNSIZVA222()iNwlxcSSIRR22(0.50.53/2)5*[3*2/(53*2.5)0.1]5.6510NVASVA2019/8/535第五章