供配电技术第5章_电气设备的选择

第5章电气设备的选择主要内容•电气设备选择的一般原则•高压开关电器的选择•互感器的选择•母线、支柱绝缘子和穿墙套管选择•高压开关柜选择•低压熔断器选择•低压断路器选择5.1电气设备选择的一般原则1）按工作环境及正常工作条件选择电气设备；（1）电气设备所处位置、使用环境、工作条件选择型号；（2）按工作电压选择电气设备的额定电压；（3）按最大负荷电流选择电气设备的额定电流。.NWNUUNcII5.1电气设备选择的一般原则2）按短路条件校验电气设备的动稳定和热稳定；保证电气设备在短路故障时不至于损坏短路热稳定校验当系统发生短路，有短路电流通过电气设备时，导体和电器各部件温度(或热量)不应超过允许值，即满足热稳定的条件式中：I∞—短路电流的稳态值；tima—短路电流的假想时间；It—设备在t秒内允许通过的短时热稳定电流；t—设备的热稳定时间。tItItima225.1电气设备选择的一般原则2）按短路条件校验电气设备的动稳定和热稳定；短路动稳定校验当短路电流通过电气设备时，短路电流产生的电动力应不超过设备的允许应力，即满足动稳定的条件或式中：ish，Ish——短路电流的冲击值和冲击有效值;imax，Imax——设备允许的通过的极限电流峰值和有效值。maxiishmaxIIsh5.1电气设备选择的一般原则3）开关电器断流能力校验；断流容量不小于安装地点最大三相短路容量对要求能开断短路电流的开关设备，如断路器、熔断器，其断流容量不小于安装处的最大三相短路容量，即：或式中：，—三相最大短路电流与最大短路容量；，—断路器的开断电流与开断容量。max·kOFFSS）（3max·kOFFII）（3max·kImax·kSOFFIOFFS5.1电气设备选择的一般原则设备名称选择项目校验项目额定电压(kV)额定电流(A)装置类型(户内/户外)准确度级短路电流开断能力(kA)热稳定动稳定高压断路器√√√√√√高压负荷开关√√√√√√高压隔离开关√√√√√高压熔断器√√√√电流互感器√√√√√√电压互感器√√√母线√√√√电缆√√√支柱绝缘子√√√穿墙套管√√√√√5.2高压开关电器的选择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型号；2）正常工作条件下，选择设备额定电压和额定电流；3）按最大可能的短路电流校验动稳定性和热稳定性；4）开关电器断流能力校验；(3)(3)maxmax,shshIIii2(3)2timaItIt.NWNUUNcII.max(3).maxKocKocSSII或5.2.1高压断路器的选择大多选择户内型，少油断路器、真空断路器和SF6断路器：例5-1：试选择某35KV户内型变电所主变压器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3.35KA，冲击短路电流8.54KA，三相短路容量60.9MVA，继电保护动作时间1.1S。解：1）变压器工作环境选择类型：户内，故选择户内少油断路器；2）二次侧线路电压选择断路器额定电压，变压器二次侧的额定电流来选择断路器额定电流；2250002753310.5NNNSIAU275NIA5.2.1高压断路器的选择大多选择户内型，少油断路器、真空断路器和SF6断路器：解：3）高压断路器动稳定和热稳定性校验；4）利用最大开断电流校验高压断路器断流能力；3.35ocImax8.54i223.35(1.10.1)tIt例5-1：试选择某35KV户内型变电所主变压器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3.35KA，冲击短路电流8.54KA，三相短路容量60.9MVA，继电保护动作时间1.1S。快速断路器的断路时间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∝.N16kA≥IK(3)3.35kA合格4imax40kA≥ish(3)8.54kA合格5It2×4162×4=1024kA2﹒S≥I∞2×tima(3.35)2×(1.1+0.1)=13.5kA2﹒S合格5.2.2高压隔离开关的选择只用于电气隔离而不能分断正常负荷电流和短路电流，不需校验其断流能力。例:试选择如图所示变压器10.5kV侧高压断路器QF和高压隔离开关QS。已知图中K点短路时I’’=I∞=4.8kA,继电保护动作时间tp=1S。拟采用快速开断的高压断路器，其固有分闸的时间ttr=0.1S。断路器及隔离开关的选择结果计算数据ZN12-10I型断路器GN6-10型隔离开关工作电压10kV最大工作电流439.9A短路电流4.8kA短路电流冲击电流10.8kA热稳定性校验I∞2timar=4.82×1.1=25.34A2s额定电压UN=10kV额定电流IN=630A额定开断电流IOFF=25kA极限过电流峰值imax=80kA热稳定值It2t=252×3=1875A2sUN=10kVIN=630A----imax=50kAIt2t=142×5=980A2s5.2.3高压熔断器的选择熔断器没有触头，分断短路电流后熔体熔断，不必校验动稳定和热稳定；仅需校验断流能力：1）熔断器的类型应符合安装条件（户内或户外）2）熔断器额定电压应与线路额定电压相同，不得降低电压使用；户内型RN1主要用于高压电路和设备的短路保护；RN2用于电压互感器的短路保护；.NFUNUU5.2.3高压熔断器的选择..NFUNFEII3）熔断器的额定电流应不小于它所装熔体的额定电流；（1）保护线路的熔断器熔体电流的选择应不小于电路计算电流；.NFEcII熔断器的额定电流是可以更换的最大熔体额定电流。（2）保护电压互感器的熔断器熔体电流的选择由于电压互感器二次侧电流很小，因此保护电压互感器一次侧的RN2型熔断器的熔体额定电流一般为0.5A.0.5NFEIA5.2.3高压熔断器的选择..NFUNFEII3）熔断器的额定电流应不小于它所装熔体的额定电流；（3）保护电力变压器（高压侧）的熔断器熔体电流的选择A、熔体电流要躲过变压器允许的正常过负荷电流；B、熔体电流要躲过来自变压器低压侧的电动机自启动引起的尖峰电流；C、熔体电流要躲过变压器空载合闸时的励磁涌流；.1.(1.5~2.0)NFENTII5.2.3高压熔断器的选择4）熔断器断流能力的校验；''(3)ocII对限流式熔断器，断流能力：(3)ocshII对非限流式熔断器，断流能力：(2).minocKII能在短路电流达到冲击值之前完全熔断并熄灭电弧，切除短路；不能在短路电流达到冲击值之前完全熄灭电弧，切除短路；对具有断流能力上下限的熔断器，断流能力：(3).maxshocII5.3互感器的选择1电流互感器的选择1）电流互感器的主要性能；计量用：0.1、0.2、0.5、1、3、5（电流误差）保护用：5P、10P（电流误差1%、3%；复合误差5%、10%）；（1）电流互感器的准确级：（2）线圈铁心特性：在额定频率下，二次负荷为额定负荷的25%~100%，功率因数为0.8时，各准确级的电流误差和相位误差不超过规定限值。计量用：在一次电路短路时易于饱和，以限制二次电流的增长倍数；保护用：在一次电路短路时不应饱和，二次电流与一次电流成比例增长，保证灵敏度要求。%100112IIIKfii5.3互感器的选择1电流互感器的选择1）电流互感器的主要性能；一次侧额定电流有多种规格可供用户选择；（3）电流互感器变流比与二次侧额定负荷电流互感器的准确度与二次负荷容量有关，互感器二次侧负荷不得大于其准确级所限定的额定二次负荷。1221iINKIN22NSS20，30，40，50，75，100，150，200，300，400，600，800，1000，1200，1500，2000（A）(1)一相式接线(2)两相式接线12cLl22222222()()NNiWLtouiNWLtouSIZIZRRSIRR二次回路中仪表、继电器线圈的阻抗二次回路中所有接头、触点接触电阻13cLl(3)星型接线1cLl二次回路中导线电阻cWLLRrS5.3互感器的选择1电流互感器的选择2）电流互感器的选择与校验（1）型号的选择：根据安装地点和工作要求；（2）额定电压的选择：不应低于装设点线路的额定电压；（3）变比的选择：二次侧额定电流均为5A，一次侧有多种规格；一次额定电流应不小于线路计算电流；5.3互感器的选择1电流互感器的选择2）电流互感器的选择与校验（4）准确度的选择：（5）动稳定和热稳定的校验：计量用：0.2~0.5级；测量用：1.0~3.0级；保护用：10P级；22NSS12esNshKIi22(3)1()tNimaKItIt动稳定倍数：电流互感器允许短时极限通过电流峰值与电流互感器一次侧额定电流峰值之比热稳定倍数和热稳定时间P120例5-3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：型号、额定电压、额定电流选择：根据变压器10kV额定电流275A，查附录表A-7，选变比为400/5A的LQJ-10型电流互感器，Kes=160，Kt=75，t=1s，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。2222250.410NNNSIZVA2222()(0.50.53)5[32/(532.5)0.1]7.15iNWLtouSSIRRVA10VA(2)动稳定校验满足动稳定要求。满足热稳定要求。所以选择LQJ-10400/5A型电流互感器满足要求。解：根据变压器10kV额定电流275A，查附录表A-7，选变比为400/5A的LQJ-10型电流互感器，Kes=160，Kt=75，t=1s，0.5级二次绕组的Z2N=0.4Ω。(3)热稳定校验121601.4140.490.508.54esNshKIikA221()(750.4)1900tNKIt2(3)223.351.213.5imaItkAS5.3互感器的选择2）电压互感器的选择1）型号的选择：根据安装地点和工作要求；2）额定电压的选择；不应低于装设点线路的额定电压；3）准确度的选择：按电压仪表对电压互感器准确度要求。计量用：0.5级以上；测量用：1.0或3.0级；保护用：3P和6P级；4）变压器一二次侧都有熔断器保护，不需检验短路动稳定和热稳定。22NSS222)()(QPS母线的材料有铜和铝。母线的截面形状有矩形、槽形和管形。5.4母线、支柱绝缘子和穿墙套管选择1）母线的选择1）材料和类型的选择：母线都用支柱绝缘子固定在开关柜上，因而无电压要求。目前变电所的母线除大电流采用铜母线以外，一般尽量采用铝母线。变配电所高压开关柜上的高压母线，通常选用硬铝矩形母线（LMY）。5.4母线、支柱绝缘子和穿墙套管选择1）母线的选择2）截面的选择：（2）当母线较长或传输容量较大时，按经济电流密度选择母线截面式中：—经济截面（mm2）；—汇集到母线的计算电流（A）；—经济电流密度（A/mm2）。eccaecJIS/（1）一般汇流母线按长期允许发热条件选择截面caalIIecScaIecJ5.4母线、支柱绝缘子和穿墙套管选择1）母线的选择3）母线热稳定性校验：当系统发生短路时，母线上最高温度不应超过母线短时允许最高温度。式中：，—母线截面积及最小允许截面(mm2)—热稳定系数。—短路电流的假想时间(S)；—短路电流的稳态值(A)。im