第六章电气设备的选择

1第六章电气设备的选择6．1电气设备选择的一般原则6．1．1按正常工作条件选择电气设备1）电气设备的额定电压2）电气设备的额定电流3）电气设备的型号6．1．2按短路情况进行校验1）短路热稳定校验I2tima=I2tt2）短路动稳定校验ish=imaxIsh=Imax3)开关设备断流能力校验SOFF=SKMAXIOFF=I(3)KMAX6．1．3常用电气设备的选择及校验项目6．2高压开关设备的选择高压断路器、负荷开关、隔离开关和熔断器的选择条件基本相同。除了按电压、电流、装置类型选择，校验热、动稳定性外，对高压断路器、负荷开关和熔断器还应校验其开断能力。6．2．1高压断路器的选择1）断路器的种类和类型少油断路器、真空断路器、SF6断路器。2）开断电流能力IOFF=I11SOFF=S113）短路关合电流的选择为了保证断路器在关合短路电流时的安全，断路器的额定关合电流需满足imc=ish6．2．2高压隔离开关的选择高压隔离开关的选择和校验同高压断路器差不多。例：试选择图书6.2.1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I11=4.8KA,继电保护动作时间为tac=1s.拟采用快速开断的高压断路器,其固有分闸时间ttr=0.1秒,采用弹簧操作机构.35/10.5KV10.5KV母线SN=8000KVAUK=7.5%QFQSK2解:变压器计算电流按变压器的额定电流计算8000439.91.732*10.53NCANSIAU短路冲击电流的冲击值:112.552.55*4.812.24shiIKA短路容量:113*10.5*4.887.92KSSMVA短路电流假想时间:timar=tac+ttr=1+0.1=1.1s根据上述计算参数结合具体的情况选择条件,初步选择ZN12-10I型630A的真空断路器和GN6-10型630A的隔离开关。计算结果ZN12-10IGN6-10工作电压10kv最大工作电流439.9A知路电流4.8KA短路电流冲击电流12.2KA热稳定值勤2224.8*1.125.34imarItAs额定电压10KV额定电流行630A额定开断电流25KA极限过电流峰值80KA热稳定值勤22225*31875imarItAs额定电压10KV额定电流行630A--极限过电流峰值50KA热稳定值勤22214*3980imarItAs6．2．3高压熔断器的选择应根椐负荷的大小、重要程度、短路电流大小、使用环境及安装条件等综合考虑决定。1）额定电压选择2）熔断器熔体额定电流选择熔断器额定电流应大于或等于熔体额定电流，即IN•FU=IN•FE此外熔体额定电流应必须满足以下几个条件。A、正常工作时熔体不应该熔断，即要求熔体额定电流大于或等到于通过熔体的最大工作电流。In•fu=Iw•maxB、电动机启动时，熔断器的熔体在尖峰电流IPK的作用下不应熔断。IN•FE=K•IPK式中：K——计算糸数。当电动机的启动时间TST小于3秒，K取0.25—0.4;当TST在3—8秒时,K取0.35—0.5;当TST大于8秒或电动机为频繁启动,反接制动时,K取0.5—0.6对于单台电动机的启动,尖峰电流即为电动机的启动电流;多台电动机运行的线路,如果是同时启动,尖峰电流为所有电动机的启动电流之和,如果不同时启动,其尖峰电流为取超过工作电流最大一台的启动电流与其它(N-1)台计算电流之和.C、熔断器保护变压器时,熔体额定电流的选择.对于6—10KV的变压器,凡容3量在1000KVA及以下者,均可采用熔断器作为变压器的短路及过载保护,其熔体额定电流IN•FE可取变压器的一次侧额定电流的(1.4—2)I1•NT.D、熔断器之间保护选择性配合.低压网络中用熔断器作为保护时,为了保证断器保护性动作的选择性,一般要求熔断器的熔体额定电流比下级的熔体额定电流大两级以上.E、熔断器熔体额定电流与导线或电缆之间的配合.为了保证明线路在过载或短路时,熔断器熔体未熔断前,导线或电缆不至于过热而损坏,一般要求满足IN•FE=KOLIal式中：Ial为导线的载流量KOL导线或电缆的允许短时过负荷糸数一般情况下若熔断器仅作为短路保护时，且导线是明敷设，KOL取1.5;若导线是穿管或电缆时,KOL取2.5;若熔断器作为短路和过负荷保护时,KOL取0.8—13)熔断器极限熔断电流或极限熔断容量的校验A、对有限流作用的熔断器，由于它们在短路电流到达冲击值前熔断，因此可按下式校验断流能力IOFF=I11SOFF=S11B、对无限流作用的熔断器，由于它们在短路电流到达冲击值后熔断，因此可按下式校验断流能力IOFF=ISHSOFF=SSHC、对有断流容量上、下限的熔断器，其断流容量的上限值按A项计算；其中断流容量的下限值，在小电流接地糸统中，按下式计算IOFF•min=I(2)k•min或SOFF•min=S(2)k•minIOFF•min和SOFF•min为熔断器的开断电流和断流容量的下限值I(2)k•min和S(2)k•min为最小运行方式下熔断器保护线路末端两相短路电流的有效值和短路容量4）熔断器保护灵敏度的校验为了保证熔断器在其保护范围内发生故障时可靠地熔断，因此要求满足Ik•min=(4—7)IN•FE6．3低压开关电器选择6．3．1低压断路器的选择1、低压断路器种类和类型低压断路器也称为自动空气开关，常用于电气设备的过载、欠压、失压和短路保护。按用途分为：1）配电用断路器，主要用于电源总开关和靠近变压器的干线和支线，具有瞬时、短延时、长延时保护，电流较大；2）电动机保护用断路器3）照明用断路器，主要用于照明线路、二次回路，具有瞬时和长延时保护，电流较小。4）漏电保护用。一般电流在200A以下，漏电电流大于30毫安，就会自分闸。42、低压断路器脱扣电流的整定1）过流脱扣器额定电流应大于或等于线路计算电流2）瞬时和短延时脱扣器的动作电流的整定。整定电流按躲过线路的尖峰电流Iop•s=KrelIpk式中：Iop•s瞬时和短延时脱扣器的动作整定电流Ipk为线路的尖峰电流Krel为可靠糸数。对于动作时间在0.02秒以上的框架式断路器取1.3—1.5;对于动作时间在所不惜0.02秒以下的塑壳式断路器,取胜1.7—2.0短延时脱扣器的动作时间一般有0.2,0.4和0.6秒,选择应按保护装置的选择性来选取。3)长延时脱扣器的动作电流的整定。动作电流应大于或等于线路的计算电流。Iop•s=KrelIca这里，Krel取1.14)过电流脱扣器与导线允许电流的配合．为使断路器在线路过负荷或短路时，能可靠地保护导线或电缆，防止因过热而损坏．过流脱扣器的整定值按下式计算Iop•s=KOLIAL式中:IAL为线路的允许载流量KOL为过负荷糸数，对瞬时或短延时脱扣器，取决4.5；长延时取13、低压断路器保护灵敏度和断流能力的确定1）低压断路器保护灵敏度和断流能力的校验。为了保证低压断路器的瞬时和短延时过电流脱扣器在糸统最小运行方式下发生故障时能可靠动作，其保护灵敏度应满足(2)(2)(2)(2)21.5KMINSOPSKMINSOPSIKIIKIK（2）S为两相短路时的灵敏度，一般取2I（2）KMIN为在最小方式下线路末端发生两相短路时的短路电流2）低压断路器的断流能力的校验。对于动作时间在0.02秒以上的框架式断路器,其极限分断电流应不小于通过它的最大三相短路电流的周期分量有效值,即(3)OFFKII对于动作时间在0.02秒以下的塑壳式断路器,其极限分断电流应不小于通过它的最大三相短路电流冲击值.OFFSHOFFshIIii例:已知某供电线路的计算电流为420A,采用导线的和期允许电流为450A,线路首5端的三相短路电流为11.2KA.供电线路中最大一台电动机的额定电流为100A,启动糸数KST为6倍.请选择电源端的低压断路器的型号及规则.解:1)选择型号及规格选择MW-06型框架式断路器作为供电线路的过载和短路保护,其额定电流IN=630AICA=420A选过流脱扣的额定电流IN•OR=630AICA=420A2)脱扣器动作电流的整定首先求线路的尖峰电流的整定IPK=IST•M+INM(N--1)=6*100+(420-100)=920A瞬时过电流整定电流应满足IOP•S=KrelIpk=1.3*920=1196A选瞬时脱扣器整定倍数为3倍,即IOP•S=3*630=1890A3)校验断流能力MW-06的极限开断电流IOFF为35KA,三相短路电流I(3)K为11.2KA满足要求4)校验过电流脱扣器与保护线路的配合要求IOP•S=KOLIAL,即IOP•S=1890A(4.5*450)-2025A符合要求综合上述,MW-06是合乎要求的6．3．2低压刀开关的选择1、极数2、开断能力6．4母线、支柱绝缘子和穿墙套管选择1、汇流母线的选择1）一般汇流母线按长期允许发热条件选择。要求母线允许载流量不小于通过母线的计算电流2)当母线较长或传输容量较大时，按经济电流密度选择截面。应根据母线的年最大负荷利用小时数TMAX,查出经济电流密度JEC，母线经济截面为SEC=ICA/JEC为节约投资，应选择相邻较小的标准截面，同时还必须满足1）项的要求。3）当糸统发生短路时，母线上的最高温度不应超过母线短时允许最高温度。母线的热校验方法为MINimaISStCS，SMIN为母线的截面积和最小截面积C，热稳定糸数，与导体的材料及了热温度有关tima为短路电流的假想时间I无穷大为短路电流的稳态值6导线种类和材料最高允许温度热稳定糸数C导线种类和材料最高允许温度热稳定糸数C母线铜铝钢（与电器非直接连接）钢（与电器直接连接）300200400300171877063油浸纸绝缘电缆铜芯10KV及以下铝芯10KV及以下铜芯20-35KV25020017516595—4）母线动稳定校验当短路电流通过母线时，母线将承受很大的电动力，如时母线间的电动力超过允许值，会使母线弯曲变形，因此，必须校验固定于支柱绝缘子上的每跨母线是否满面足动稳定的要求。caal6．5互感器的选择6．5．1电流互感器的选择1)额定电压和额定电流的选择。二次侧的额定电流一般为5A，也有1A的。2）装置类别和结构的确定。电流按安装方式可分为穿墙工、支持式、装入式；按绝缘可分为干式、浇注式、油浸式。3）准确度等级。用于计量的一般选0.2级；作为运行监视、估算电能的电度表、发电厂变电所的功率表和电流表等所用一般0.5级；一般保护用电流互感器，其准确度可选为5级；对差动保护应选用0.5级。4)二次负荷或容量校验。要求二次侧所接实际负荷或容量不超过该准确度下的最大允许负荷。5）动稳定校验6．5．2电压互感器的选择1)额定电压和额定电流的选择。2）装置类别和结构的确定。3）准确度等级。4)二次负荷或容量校验。