供配电技术(第3版)[唐志平]第5章

第五章电气设备的选择内容：电气设备选择的原则，开关电器、互感器、穿墙套管和绝缘子的选择，低压电气设备的选择。重点：熟悉穿墙套、管、绝缘子和低压电器的选择，掌握开关电器和互感器的选择。第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章第五章电气设备的选择§5.1电气设备选择的一般原则§5.2高压开关电器的选择§5.3互感器的选择§5.4母线、支柱绝缘子和穿墙套管选择§5.5高压开关柜选择§5.6低压熔断器选择§5.7低压断路器选择小结思考题与习题第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章5.1电气设备选择的一般规定导体和电气设备的选择是变电所设计的主要内容之一为保证设备可靠运行，各种电气设备均按照正常条件下的额定电压和额定电流选择，并按照短路条件校验动稳定性和热稳定性。一、按正常工作条件选择1．电压——安装地点电网的实际工作电压（或者额定电压）；gnUUgU)I(CmaxIIn)I(CmaxIIuxuxnII或者maxI2．电流；或其中：——额定环境温度下长期允许通过的电流；——设备安装回路的最大持续工作电流；二、按短路条件校验1．热稳定校验短路电流通过时，导体和电器各部件温度不超过短路时发热最高允许值，即：maxddtItItima22或——设备安装地点稳态三相短路电流；——发热等值时间（短路电流假想时间）；——厂家给出t秒热稳定电流（t秒内允许通过的短路电流值）；——厂家给出的热稳定计算时间；Iimat05.0ocopimattttIt2．动稳定校验主要校验导体和电器承受短路电流机械应力的能力；满足：dwhiis——设备安装地点短路冲击电流；——设备允许通过的电流峰值；hisdwi对于下列情况可不校验动稳定或热稳定：（1）用熔断器保护的电器，热稳定性不必校验，由熔断器的熔断时间保证；但动稳定性需要校验；（2）电压互感器的及其回路的导线和电器可不必校验动稳定和热稳定；（3）电缆的动稳定由厂家保证，但热稳定性要校验。三．开关电器断流能力的校验对具有断流能力的高压开关设备（断路器、熔断器等）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。5.2高压开关设备的选择高压断路器、高压隔离开关、高压熔断器和高压负荷开关具体选择如下：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额定电流；3．动稳定校验式中，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。4．热稳定校验式中，It为电气设备的热稳定电流；t为热稳定时间。)3(shmaxii)3(shmaxII或ima2)3(2ttItI第二节导体和电气设备选择的一般规定5．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。开关电气设备的断流容量不小于安装地点最大三相短路容量，即：max.kocSS)3(K.maxocII或式中，Ioc、Soc为制造厂提供的最大开断电流和开断容量。5.2.1高压断路器的选择按断路器使用场合、环境条件来选择型号，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，故选择户内真空断路器。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A-4，选择ZN28-12/630型真空断路器，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。表5-2高压断路器选择校验表序号ZN28-12/630选择要求装设地点电气条件结论项目数据项目数据1UN12kV≥UW.N10kV合格2IN630A≥IC275A合格3I∝.N25kA≥IK(3)3.35kA合格4imax63kA≥ish(3)8.54kA合格5It2×4252×4=2500kA2﹒S≥I∞2×tima(3.35)2×(1.1+0.1)=13.5kA2﹒S合格返回5.2.2高压隔离开关选择隔离开关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。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，查表A-5选择GN19-12/630高压隔离开关。选择计算结果列于下表。表5-2高压隔离开关选择校验表序号GN19-12/630选择要求安装地点电气条件结论项目数据项目计算数据1UN12kV≥UW.N10kV合格2IN630A≥IC275A合格3imax50kA≥ish(3)8.54kA合格4It2×t202×4=1600kA2﹒S≥I∞2×tima(3.35)2×(1.1+0.1)=13.5kA2﹒S合格5.2.3高压熔断器的选择1．保护线路的熔断器的选择(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)熔断器的额定电压应等于线路的额定电压UN.FU=UN（3）熔体额定电流IN.FE不小于线路计算电流IN.FE≥Ic（4）熔断器额定电流不小于熔体额定电流IN.FU≥IN.FE（5）熔断器断流能力校验①对限流式熔断器(RN1型),其断流能力I∝应满足:I∝≥I(3)式中，I(3)为熔断器安装地点的三相次暂态短路电流的有效值。②对非限流式熔断器(RW型),其断流能力应大于三相短路冲击电流有效值：I∝≥Ish(3)③对断流能力有下限值的熔断器(RW型)还应满足: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。5.2.3高压熔断器的选择2．保护电力变压器的熔断器熔体电流选择(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。3．保护电压互感器短路的熔断器选择因电压互感器二次侧电流很小，故选择RN2型专用熔断器，其熔体额定电流为0.5A。5.3互感器的选择5.3.1电流互感器选择高压电流互感器二次侧线圈一般有一至数个不等,其中一个二次线圈用于测量,其他二次线圈用于保护。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,电流误差分别为１％和３％，其复合误差分别为5％和10％。(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。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。（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。第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章（4）电流互感器准确度选择及校验准确度选择的原则：计量用的电流互感器的准确度选0.2～0.5级，测量用的电流互感器的准确度选1.0～3.0级。准确度校验的原则:S2≤S2N或S2≈∑Si+I2N2(RWL+RXC)电流互感器10%误差曲线具体校验步骤如下：（1）按照保护装置类型计算流过电流互感器的一次电流倍数；（2）根据电流互感器的型号、变比和一次电流倍数，在10%误差曲线上确定电流互感器的允许二次负荷；（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；（4）比较实际二次负荷与允许二次负荷。如实际二次负荷小于允许二次负荷，表示电流互感器的误差不超过10%，如实际二次负荷大于允许二次负荷，则应采取下述措施，使其满足10%误差：第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章5.电流互感器动稳定和热稳定校验（1）动稳定度校验Kes—动稳定倍数（2）热稳定度校验（KtI1N）2·t≥I∞(3)2timaKt—热稳定倍数第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章例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。解：根据变压器10kV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S2n≈=25S2≈∑Si+（）=（0.5+0.5+3）+25×[×2/(53×2.5)+0.1]=7.15＜10VA故满足准确度要求。22NINZ2VA104.022NItouWLRR3第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章（2）动稳定校验（3）热稳定度校验Kes×I1N=160×1.414×0.4=90.50＞ish=8.54kA满足动稳定要求。（KtI1N）2·t=（75×0.4）2×1=900＞I∞(3)2tima=3.352×1.2=13.5KA2S满足热稳定要求。所以选择LQJ-10400/5A型电流互感器满足要求。第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章5.3.2电压互感器选择电压互感器的选择如下：1．按装设点环境及工作要求选择电压互感器型号2．电压互感器的额定电压应不低于装设点线路额定电压3．按测量仪表对电压互感器准确度要求选择并校验准确度计量用电压互感器准确度选0.5级以上，测量用的准确度选1.0～3.0级，保护用的准确度为3P级和6P级。准确度校验:二次侧负荷S2应不大于电压互感器二次侧额定容量，即S2≤S2N式中，和分别为仪表、继电器电压线圈消耗的总有功功率和总无功功率。第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章例5-4例5-1总降变电所10kV母线配置三只单相三绕组电压互感器，采用Y0/Y0/接法，作母线电压、各回路有功电能和无功电能测量及母线绝缘监视用。电压互感器和测量仪表的接线如图5-3所示。该母线共有四路出线，每路出线上均装设三相有功电度表和三相无功电度表及功率表各一只，每个电压线圈消耗的功率为1.5VA，四只电压表，其中三只分别接于各相，一只用于测量各线电压。电压线圈的负荷均为4.5VA。若选择三只JDZJ-10型电压互感器，试校验其二次负荷是否符合其准确度要求。解：查附表A-8，选三只JDZJ-10型电压互感器,电压比为10000/：100/:100/V,准确度0.5级,二次绕组(单相)额定负荷为50VA。若不考虑电压线圈的功率因数，接于线电压的负荷折算成单相负荷为B相负荷为故二次负荷满足准确度要求。bcabbcabbcbcababbSSCOSSCOSSCOSSCOSSS2121)]30120()300([31)]30()30([31VASVASSSSSSSSSSSSSSSSSNkvhwhwvhwhwvkvbcabvkvbvb5042.254)5.15.15.1(