供配电设备及导线的选择校验

第6章供配电设备及导线的选择校验§6.1电气设备选择及检验的一般原则§6.2电力变压器的选择§6.3高低压开关电器的选择及校验§6.4互感器的选择和校验§6.5电力线路的截面选择及检验小结§6.1电气设备选择及检验的一般原则3．按最大负荷电流选择电气设备的额定电流1．按工作环境要求选择电气设备的型号如户内、户外、海拔高度、环境温度、矿山（井）、防尘、防爆等。2．按工作电压选择电气设备的额定电压一般电气设备和导线的额定电压应不低于设备安装地点电网的电压（额定电压），即：＞导体和电气设备的额定电流是指在额定环境温度下长期允许通过的电流，以表示，该电流应不小于通过设备的最大负荷电流（计算电流）,即：＞§6.1电气设备选择及检验的一般原则4．对开关类电气设备还应考虑其断流能力5．按短路条件校验电气设备的动稳定度和热稳定度（1）热稳定度校验通过短路电流时，导体和电器各部件的发热温度不应超过短时发热最高允许温度值，即：或设备的最大开断电流（或容量）应不小于安装地点的最大三相短路电流（或短路容量，即：＞＝＞＝t=(6-5)其中§6.1电气设备选择及检验的一般原则t=tk＋0.05(s)当tk1s时，式中，为设备安装地点的三相短路稳态电流（kA）；为短路发热假想时间（又称短路发热等值时间）（s）；t为实际短路时间；为t秒内允许通过的短路电流值或称t秒热稳定电流（kA）；ｔ为设备生产厂家给出的设备热稳定计算时间，一般为4秒、5秒、1秒等。和ｔ可查相关的产品手册或产品样书。（2）动稳定度校验动稳定（电动力稳定）是指导体和电器承受短路电流机械效应的能力。满足动稳定度的校验条件是：≥i(6-8)或≥(6-9)§6.1电气设备选择及检验的一般原则式中,为设备安装地点的三相短路冲击电流峰值（kA）；为设备安装地点的三相短路冲击电流有效值（kA）；i为设备的极限通过电流（或称动稳定电流）峰值（kA）；为设备的极限通过电流（或称动稳定电流）有效值（kA）。i和均可由相关产品的手册或样本中查到。各种类型的电力变压器的不同性能和应用场合的比较：6.2电力变压器的选择对于户内变压器，由于散热条件较差，从而使其户内的环境温度比户外的温度大约要高8℃，因此户内变压器的实际容量为：6.2.1电力变压器实际容量的计算电力变压器的实际容量是指变压器在实际使用条件（包括实际输出的最大负荷和安装地点的环境温度）下，在不影响变压器的规定使用年限（一般为20年）时所能连续输出的最大视在功率，单位是kV·A。对于户外安装的变压器，其实际容量为：=(6-10)=（6-11）1．变电所主变压器台数的选择（1）应满足用电负荷对供电可靠性的要求。（2）对季节性负荷或昼夜负荷变动较大而宜于采用经济运行方式的变电所，也可考虑采用两台变压器。（3）除上述情况外，一般变电所宜采用一台变压器，但是负荷集中而容量相当大的变电所，虽为三级负荷，也可以采用两台或以上变压器。（4）在确定变电所主变压器台数时，还应适当考虑负荷的发展，留有一定的余量6.2.2电力变压器的台数选择6.2.3变电所主变压器容量的选择1．装有一台主变压器的变电所主变压器容量(设计时通常概略地用来代替)应满足全部用电设备总计算负荷的需要，即：≈≥(6-12)2．装有两台主变压器的变电所每台变压器的额定容量应同时满足以下两个条件并择其中的大者：(1)一台变压器单独运行时，要满足总计算负荷的大约60%～70%的需要，即≈＝（0.6～0.7）(2)任一台变压器单独运行时，应满足全部一、二级负荷的需要，即≈≥6.2.3变电所主变压器容量的选择3．装有两台主变压器且为明备用的变电所每台主变压器容量的选择方法与仅装一台主变压器的变电所的方法相同。车间变电所主变压器的单台容量上限车间变电所主变压器的单台容量，一般不宜大于1250kV·A。对装设在二层以上的电力变压器，应考虑运输吊装和对通道、楼板荷载的影响。采用干式、环氧树脂变压器时，其容量不宜大于800kV·A。对居住小区变电所，一般采用干式、环氧树脂变压器，如采用油浸式变压器，单台容量不宜超过800kV·A。5．适当考虑近期负荷的发展应适当考虑今后5～10年电力负荷的增长，留有一定的余地，同时还要考虑变压器一定的正常过负荷能力。变电所主变压器台数和容量的最后确定，应结合变电所主结线方案的选择，对几个较合理方案作技术经济进行比较，择优而定。各种高低压电气设备选择检验的项目及条件6.3高低压开关电器的选择及校验注：1.表中“√”表示必须校验，“×”表示不必检验，“－”表示可不检验。2.选择高压电气设备时，计算电流取变压器高压侧的额定电流。（1）高压隔离开关的额定电压应大于或等于安装处的线路额定电压，见式6-1。（2）高压隔离开关的额定电流应大于通过它的计算电流，见式6-2。(3)高压隔离开关的动稳定度校验见式6-9。（4）高压隔离开关的热稳定度可按式6-5进行校验。6.3.1高压隔离开关的选择及校验6.3.2高压负荷开关的选择及检验1．高压负荷开关的额定电压应大于或等于安装处线路的额定电压，见式6-1。2．高压负荷开关的额定电流应大于或等于它所安装的热脱扣器的额定电流，见式6-2。3．高压负荷开关的最大开断电流应不小于它可能开断的最大过负荷电流，即：≥（6-10）式中，为高压负荷开关需要开断的线路最大过负荷电流值。4．高压负荷开关的动稳定度可按式（6-6）进行检验。5．高压负荷开关的热稳定度可按式（6-5）进行检验。6.3.3高压断路器的选择及校验1．高压断路器的额定电压应大于或等于安装处的额定电压，见式6-1。2．高压断路器的额定电流应大于通过它的计算电流，见式6-2。3．高压断路器的最大开断电流（或容量）应不小于安装地点的实际开断时间（继电保护实际动作时间加上断路器固有分闸时间）内的最大三相短路电流（或短路容量），见式6-3或6-4。4．高压断路器的动稳定度可按式（6-6）进行检验。5.高压断路器的热稳定度可按式（6-5）进行检验。6.3.4高、低压开关柜的选择1.高压开关柜的选择小型工厂，选用固定式高压开关柜比较多，大中型工厂和高层建筑多选用手车式高压开关柜。普通工厂的变配电所以及对防爆、防火要求不高的场所，选用配置少油断路器的高压开关柜，而高层建筑和居民区等防火要求较高的场所，应采用配有不可燃的真空断路器或SF6断路器的高压开关柜。2．低压配电屏的选择中小型工厂多采用固定式低压配电屏，目前使用较广泛的开启式PGL型正在逐步淘汰，而GGL、GGD型封闭式结构的固定式低压配电屏正得到推广应用。抽屉式低压配电屏的结构紧凑，通用性好，安装灵活方便，防护安全性高，因此，近年来的应用也越来越多。6.3.4高、低压开关柜的选择表6-6XGN2-10箱型固定式金属封闭开关柜柜内方案号6.3.4高、低压开关柜的选择表6-7GGD1型低压固定式配电屏的柜内方案号6.4互感器的选择和校验6.4.1电流互感器的选择与检验①电流互感器的选择与校验主要有以下几个条件：②电流互感器额定电压应不低于装设地点线路的额定电压，见式6-1；③根据一次侧的负荷计算电流I，选择电流互感器的变流比；④根据二次回路的要求选择电流互感器的准确度并校验准确度；校验动稳定度和热稳定度。⑤电流互感器的类型和结构应与实际安装地点的安装条件、环境条件相适应。1．电流互感器变流比的选择：K=(6-11)式中，为电流互感器的一次侧额定电流，按式（6-2）进行选择；为二次侧额定电流，一般为5A。6.4互感器的选择和校验2．电流互感器准确度的选择及校验（1）电流互感器准确度等级的选用应根据二次回路所接测量仪表和保护电器对准确度等级的要求而定。准确度选择的原则是：计费计量用的电流互感器其准确度为0.2～0.5级，一般计量用的电流互感器其准确度为1.0～3.0级，保护用的电流互感器，常采用10P准确度级。为保证测量的准确性，电流互感器的准确度等级应不低于所供测量仪表等要求的准确等级。（2）额定二次负荷容量的选择为确保准确度误差不超过规定值，一般还需校验电流互感器的二次负荷容量（伏安），即其二次侧所接负荷容量S2不得大于规定的准确度等级所对应的额定二次负荷容量S2N，准确度的校验公式为：S２N≥S2（6-12）电流互感器的二次负荷S2取决于二次回路的阻抗值，可按下式计算：S2＝I｜｜≈I（∑｜｜+RWL+RXC）(6－13)或S2≈∑Si＋（RWL＋RCL）（6-14）6.4互感器的选择和校验保护用电流互感器满足保护准确度级要求的条件为：｜Z2.al｜≥｜Z2｜（6-15）式中，为电流互感器二次侧额定电流，一般为5A；｜｜为电流互感器二次侧总阻抗；∑｜｜为二次回路中所有串联的仪表、继电器电流线圈阻抗之和，∑Si为二次回路中所有串联的仪表、继电器电流线圈的负荷容量之和，均可由相关的产品样本查得；Rwl为电流互感器二次侧连接导线的电阻；RXC为电流互感器二次回路中的接触电阻，一般近似地取0.1Ω。对于保护用电流互感器，其10P准确度级的复合误差限值为10%。电流互感器在出厂时一般已给出电流互感器误差为10%时的一次电流倍数K1（即I1/I1N）与最大允许的二次负荷阻抗的关系曲线（简称10%误差曲线），如图6-1所示6.4互感器的选择和校验图6-1某电流互感器的10%误差曲线用户可根据一次电流倍数K1，查出相应的允许二次负荷阻抗Z2.al。因此保护用电流互感器满足保护准确度级要求的条件为：｜Z2.al｜≥｜Z2｜（6-15）6.4互感器的选择和校验3．电流互感器动稳定度和热稳定度的校验多数电流互感器都给出了对应于额定一次电流的动稳定倍数（）和1秒热稳定倍数（），因此其动稳定度可按下式校验：×≥(6-16)ish热稳定度可按下式校验：≥tima(6-17)如电流互感器不满足式（6-12）、（6-15）、(6-16)、(6-17)的要求，则应改选较大变流比或具有较大的S2N或｜Z2.al｜的电流互感器，或者加大二次侧导线的截面。6.4.2电压互感器的选择电压互感器的选择应按以下几个条件：①电压互感器的类型应与实际安装地点的工作条件及环境条件要适应；②电压互感器的一次侧额定电压应不低于装设点线路的额定电压，即：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。≥（6-18）为了确保准确度的误差在规定的范围内，其二次侧所接负荷容量也必须满足式（6-12），不同的只是式中的为电压互感器二次侧所有仪表、继电器电压线圈所消耗的总视在负荷，其计算公式为：=（6-19）式中，=和=分别为所接测量仪表和继电器电压线圈消耗的总有功功率和总无功功率。6.5电力线路的截面选择及检验6.5.1概述为了保证供配电系统安全、可靠、优质、经济地运行，选择导线和电缆截面时必须满足下列条件：1．发热条件导线和电缆（包括母线）在通过正常最大负荷电流即线路计算电流（）时产生的发热温度，不应超过其正常运行时的最高允许温度。2．电压损耗条件导线和电缆在通过正常最大负荷电流即线路计算电流（）时产生的电压损耗，不应超过正常运行时允许的电压损耗。（对于工厂内较短的高压线路，可不进行电压损耗校验。）3．经济电流密度35KV及以上的高压线路及电压在35KV以下但长距离、大电流的线路，其导线和电缆截面宜按经济电流密度选择，以使线路的年费用支出最小。所选截面，称为“经济截面”。此种选择原则，称为“年费用支出最小”原则。一般工厂和高层建筑内的10KV及以下线路，选择“经济截面”的意义并不大，因此通常不考虑此项条件。4．机械强度导线（包括裸线和绝缘导线）截面不应小于其最小允许截面，见附录表15。5．短路时的动、热稳定度校验和一般电气设备一样，导线也必须具有足够的动稳定度和热稳定度，以保证在短路故障时不会损坏。6．与保护装置的配合导线和安装在其线路上的保护装置（如熔断器、低压断路器等）必须互相配合，才能有效地避免短路电流对线路造成的危害。6.5.1概述对于电缆，不必校验其机械强度和短路动稳定度，但需校验短路热稳定度。在工程设计中，根据经验，一般对6～10KV及以下的高压配电线路和低压动力线路，先按发热条件选择导