电气设备的选择.pptx

供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/13 3、母线、电缆和绝缘子的选择母线、电缆和绝缘子的选择 母母线的的选择包括：确定包括：确定母母线的材料、截面形状、布置方式；的材料、截面形状、布置方式；选择母母线的截面的截面积；校；校验母母线的的热稳定和定和动稳定等。定等。电缆的的选择包括：包括：芯芯线材料材料及型号；及型号；额定定电压；截面；截面选择；允；允许电压降校降校验；热稳定校定校验，电缆的的动稳定不必校定不必校验。4 4、高低压电器的选择、高低压电器的选择 高高压断路器、高断路器、高压隔离开关、高隔离开关、高压熔断器的性能与熔断器的性能与选择，电流、流、电压互感器的原理与互感器的原理与选择。根。根据据长期与短期与短时发热及及电动力力计算的基本理算的基本理论选择。低低压电器的器的选择与高与高压电器器选择无原无原则上的区上的区别。但低。但低压电器也有自身的特点。器也有自身的特点。供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/2 5 5、发电厂和变电所主变压器的选择、发电厂和变电所主变压器的选择 主主变压器的型式、容量、台数器的型式、容量、台数选择。u 重点：母重点：母线、电缆的的选择；高；高压电器的器的选择；主；主变压器器的的选择。u 难点：点：电力力设备的的发热和和电动力的力的计算分析算分析供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/3 第一节第一节 电气设备的发热和电动力电气设备的发热和电动力导体有电流通过时，产生导体有电流通过时，产生发热效应发热效应和和电动力效应电动力效应。电气设备的发热可分为：电气设备的发热可分为：(1)(1)长期发热，正常工作电流产生；长期发热，正常工作电流产生；(2)(2)短时发热，故障时由短路电流产生。短时发热，故障时由短路电流产生。发热对电气设备的影响：发热对电气设备的影响：(1)(1)使绝缘材料的绝缘性能降低；使绝缘材料的绝缘性能降低；(2)(2)使金属材料的机械强度下降；使金属材料的机械强度下降；(3)(3)使导体接触部分的接触电阻增加。使导体接触部分的接触电阻增加。短路冲击电流产生的电动力较大，对导体和电器短路冲击电流产生的电动力较大，对导体和电器有破坏作用。有破坏作用。供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/41 1、导体的短时发热过程、导体的短时发热过程0为导体周围环境温度，为导体周围环境温度，L L为导体通过额定电流后的温度，为导体通过额定电流后的温度，k k为短路后导体的最高温度。为短路后导体的最高温度。t t0 0短路开始，短路开始，t t1 1短路被切除。短路被切除。供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/52、导体的最高允许温度、导体的最高允许温度热稳定校验：热稳定校验：是导体短路时的温度是导体短路时的温度kk与导体与导体短时发热允许短时发热允许的最的最高温度高温度k.maxk.max比较。比较。如满足公式如满足公式kk.maxkk.max条件，即热稳定满足。条件，即热稳定满足。在设备的选择与校验中，在设备的选择与校验中，电器设备电器设备：通过计算热效应，转为比较其：通过计算热效应，转为比较其热效应热效应；导体导体：通过计算热效应，再转为比较：通过计算热效应，再转为比较导线的截面导线的截面。供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/63 3、短路电流热效应值、短路电流热效应值Q Qk k的计算的计算 短路全电流中包：含周期分量短路全电流中包：含周期分量I Iz z和非周期分量和非周期分量I If f。热效应热效应Q Qk k也由两部分构成：也由两部分构成：稳态短路电流周期分量的有效值稳态短路电流周期分量的有效值 起始值起始值 短路电流的计算时间短路电流的计算时间 有限容量电源供电时，该值是变化的！有限容量电源供电时，该值是变化的！(kA2*s)供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/7非周期分量时间常数非周期分量时间常数 非周期分量早已衰减完毕（忽略不计）非周期分量早已衰减完毕（忽略不计）(kA2*s)供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/84 4、短路时导体的电动力计算、短路时导体的电动力计算当当三相三相导体发生短路时，产生电动力，其导体发生短路时，产生电动力，其中间相中间相受力受力最大最大！供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/9母线跨距母线跨距 两导体间的距离两导体间的距离 母线共振系数母线共振系数 冲击电流单位冲击电流单位(A)求母线共振系数：求母线共振系数：一阶固有振动频率为：一阶固有振动频率为：母线弯曲时的惯性半径（手册）母线弯曲时的惯性半径（手册）铜为铜为1.14*101.14*104 4,铝为铝为1.55*101.55*104 4，钢为，钢为1.64*101.64*104 4材料系数材料系数共振系数与频率的关系曲线共振系数与频率的关系曲线 电动力的振动频率为电动力的振动频率为50Hz50Hz和和100Hz100Hz。因此，当导。因此，当导体的固有振动频率低于体的固有振动频率低于30Hz30Hz或高于或高于160Hz160Hz时，时，供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/10在设备的选择与校验中，在设备的选择与校验中，电器设备：转为比较其所能承受的电器设备：转为比较其所能承受的冲击电流大小冲击电流大小；导体：通过计算应力，再转为比较导体导体：通过计算应力，再转为比较导体允许的应力允许的应力或或校验其校验其跨距跨距。供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/11第二节第二节 电气设备选择的一般条件电气设备选择的一般条件1、按正常工作条件选择、按正常工作条件选择1 1、额定电压、额定电压 要求：所选电气设备允许最高工作电压不得低于所接电网要求：所选电气设备允许最高工作电压不得低于所接电网的最高运行电压（的最高运行电压（1.11.1倍的电网额定电压倍的电网额定电压 ）。）。一般：可按照电器的额定电压一般：可按照电器的额定电压U UN N不低于装置地点电网额定不低于装置地点电网额定电压电压U UNSNS的条件选择，即：的条件选择，即：供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/122 2、额定电流、额定电流 电气设备的额定电流电气设备的额定电流IN是指在额定周围环境温度是指在额定周围环境温度 下，下，电气设备的长期允许电流。电气设备的长期允许电流。要求：要求：IN应不小于该回路在各种合理运行方式下的应不小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流最大持续工作电流Imax，即：，即：1）Imax为发电机、调相机或变压器的额定电流的为发电机、调相机或变压器的额定电流的1.05倍倍；2）母联断路器回路一般可取母线上最大一台发电机或变）母联断路器回路一般可取母线上最大一台发电机或变压器的压器的Imax；3）母线分段电抗器的）母线分段电抗器的Imax应为母线上最大一台发电机跳应为母线上最大一台发电机跳闸时，保证该段母线负荷所需的电流闸时，保证该段母线负荷所需的电流。注：注：供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/133 3、按当地环境条件校核、按当地环境条件校核 选择电器时，还考虑电器安装地点的环境条件，当气温、选择电器时，还考虑电器安装地点的环境条件，当气温、风速、温度、污秽等级、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度风速、温度、污秽等级、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度等环境条件超过一般电器使用条件时，应采取措施。等环境条件超过一般电器使用条件时，应采取措施。我国目前生产的电器使用的我国目前生产的电器使用的额定环境温度额定环境温度：如周围环境温度高于如周围环境温度高于+40，但不超过，但不超过+60时，则因时，则因散热条件较差，最大连续工作电流应适当减少，设备的额散热条件较差，最大连续工作电流应适当减少，设备的额定电流应进行修正。定电流应进行修正。长期发热最高允许温度长期发热最高允许温度 实际的周围环境温度实际的周围环境温度 供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/14二、按短路情况校验二、按短路情况校验 1 1、短路热稳定校验、短路热稳定校验 满足热稳定的条件为：满足热稳定的条件为：电器允许通过的热稳定电流和时间电器允许通过的热稳定电流和时间（厂家提供）（厂家提供）短路电流产生的热效应短路电流产生的热效应 2 2、动稳定校验、动稳定校验 电气设备承受短路电流机械效应的能力电气设备承受短路电流机械效应的能力满足动稳定的条件为：满足动稳定的条件为：电器允许通过的电器允许通过的动稳定电流的幅值动稳定电流的幅值及其有效值及其有效值 短路冲击电流幅值短路冲击电流幅值及其有效值及其有效值 供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/15三、短路电流计算条件的确定三、短路电流计算条件的确定1 1、容量和接线、容量和接线 按本工程设计最终容量计算，其接线应采用可能发按本工程设计最终容量计算，其接线应采用可能发生最大短路电流的正常接线方式生最大短路电流的正常接线方式 。2 2、短路种类、短路种类 一般按三相短路验算，若其他种类短路较三相短路一般按三相短路验算，若其他种类短路较三相短路严重时，则应按最严重的情况验算。严重时，则应按最严重的情况验算。3 3、短路点的选择、短路点的选择 选择通过电器的短路电流为最大的点为短路计算点选择通过电器的短路电流为最大的点为短路计算点 。供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/161）发电机、变压器回路的断路）发电机、变压器回路的断路器器 应比较应比较断路器前后断路器前后短路时通短路时通过断路器的电流值，择其大者为过断路器的电流值，择其大者为短路计算点。短路计算点。选选K2K2点为点为QF1QF1的短路计算点的短路计算点 2）母联断路器）母联断路器 选选K4K4点为点为QF4QF4的短路计算点的短路计算点 全部短路电流全部短路电流IG1IG2IS流过流过QF4 IG1IG2IS3)带电抗器的出线回路带电抗器的出线回路 断路器断路器QF5与电抗器间的连线很短，故障几率小。与电抗器间的连线很短，故障几率小。选电抗器后选电抗器后K8K8点为计算点点为计算点 。供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/174 4、短路电流计算时间、短路电流计算时间t tk k 校验电气设备的热稳定时校验电气设备的热稳定时，所用的短路电流计算时间，所用的短路电流计算时间tk：t tk k=继电保护动作时间继电保护动作时间t tprpr+断路器全开断时间断路器全开断时间t tabab固有分闸时间固有分闸时间t tinin +燃弧时间燃弧时间t ta a供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/18四、主要电气设备的选择和校验项目四、主要电气设备的选择和校验项目“*1”“*1”表示母线型穿墙套管选择管的大小；表示母线型穿墙套管选择管的大小；“*“*2”2”表示母线型穿墙套管不需要进行校验；表示母线型穿墙套管不需要进行校验；“*“*3”3”表示电压等级表示电压等级110kV110kV及以上需要校验。及以上需要校验。负荷开关与负荷开关与断路器的条断路器的条件相同件相同供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/19第三节第三节 母线、电缆和绝缘子的选择母线、电缆和绝缘子的选择 一、母线的材料、截面形状、布置方式一、母线的材料、截面形状、布置方式 1 1、母线的材料、母线的材料铜、铝和铝合金铜、铝和铝合金 2 2、母线的结构（形状）、母线的结构（形状）1 1）35kV35kV级及以下常采用级及以下常采用硬裸母线硬裸母线，其截面形状：其截面形状：矩形、槽形和管形矩形、槽形和管形 电流电流4000A4000A及以下的用及以下的用矩形母线矩形母线，4000-8000A4000-8000A用用槽型槽型母母线，线，8000A8000A及以上用及以上用管形管形母线。母线。2 2）110kV110kV及以上的高压配电装置，一般采用及以上的高压配电装置，一般采用软导线软导线。如：如：钢芯铝钢芯铝绞线、绞线、分裂分裂导线、组合导线、扩径导线等导线、组合导线、扩径导线等供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/203 3、母线的布置形式、母线的布置形式 图图5-6 矩形母线的布置方式矩形母线的布置方式 (a)三相水平布置，母线竖放；三相水平布置，母线竖放；(b)三相水平布置，母线平放；三相水平布置，母线平放；(c)三相垂直布置，母线竖放。三相垂直布置，母线竖放。供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/21 槽型母线的布置方式 (a)三相垂直布置，缝隙在铅锤面三相垂直布置，缝隙在铅锤面 （b）三相水平布置，缝隙在铅锤面）三相水平布置，缝隙在铅锤面 （c）断面尺寸断面尺寸供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/22二、母线截面积的选择二、母线截面积的选择 （1 1）按最大长期工作电流选择（长期发热允许电流）按最大长期工作电流选择（长期发热允许电流）对于对于年利用小时数较大年利用小时数较大而且而且长度较长长度较长、负荷负荷较大较大的回路的导线通常采用按经济电流密度选择。的回路的导线通常采用按经济电流密度选择。（2 2）按经济电流密度选择）按经济电流密度选择 一般发电厂的主母线和引下线以及持续电一般发电厂的主母线和引下线以及持续电流较小、年利用小时数较低的其他回路的导线流较小、年利用小时数较低的其他回路的导线(汇流母线和小于汇流母线和小于20m的短母线的短母线)，一般按最，一般按最大长期工作电流选择。大长期工作电流选择。供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/231 1 1 1、按最大长期工作电流选择、按最大长期工作电流选择、按最大长期工作电流选择、按最大长期工作电流选择为保证母线正常工作时的温度不超过允许温度，应满足：为保证母线正常工作时的温度不超过允许温度，应满足：母线允许载流量母线允许载流量 通过母线的最大长期工作电流通过母线的最大长期工作电流 若实际周围环境温度与规定的环境温度不同时，母若实际周围环境温度与规定的环境温度不同时，母线的允许温度要修正：线的允许温度要修正：主母线各段的工作电流不同，但为了安装和维护主母线各段的工作电流不同，但为了安装和维护方便，通常母线全长都选择同一截面积，故应按方便，通常母线全长都选择同一截面积，故应按各种各种运行方式下有可能流过最大电流的一段来选择运行方式下有可能流过最大电流的一段来选择。供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/242 2、按经济电流密度选择、按经济电流密度选择经济截面经济截面：能使导体：能使导体年计算费用年计算费用最小的截面积。最小的截面积。导体的导体的年计算费用年计算费用包括：包括：电能损耗、维护管理费、电能损耗、维护管理费、线路投资、有色金属消耗量。线路投资、有色金属消耗量。导体导体单位经济面积单位经济面积通过的通过的电流电流称为称为经济电流密度经济电流密度（J J）供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/25按经济电流密度按经济电流密度计算经济截面积计算经济截面积SeSe：通过母线的最大长期工作电流通过母线的最大长期工作电流 根据计算出来的根据计算出来的SeSe查母线规格表查母线规格表选择接近选择接近SeSe的标准截面积。的标准截面积。另外，按经济电流密度选择的母线截面还要按另外，按经济电流密度选择的母线截面还要按最大长期工作电流最大长期工作电流进行校验！进行校验！供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/26三、母线的热稳定校验三、母线的热稳定校验 设在导体设在导体短路时最高温度短路时最高温度k k，刚好等于材料刚好等于材料短路时短路时最高允许温度最高允许温度，则短路时，则短路时满足热稳定要求的导体最小截满足热稳定要求的导体最小截面积面积：或者 导体材料的热稳定系数导体材料的热稳定系数 导体的集肤效应系数，与其截面形状导体的集肤效应系数，与其截面形状有关（可查设计手册）有关（可查设计手册）实际选择的母线截面积实际选择的母线截面积SSSSminmin，母线就能，母线就能满足热稳定满足热稳定的要求。的要求。供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/27四、硬母线的动稳定校验（软母线不要求）四、硬母线的动稳定校验（软母线不要求）1 1、单条矩形母线、单条矩形母线单位长度单位长度L L的应力计算的应力计算 两导体间的距离两导体间的距离 母线共振系数母线共振系数 冲击电流单位冲击电流单位(A)母线受到的最大弯矩母线受到的最大弯矩M M：母线受到的最大相间应力：母线受到的最大相间应力：W W：母线对垂直于作用力方向轴的截面系数（也称抗弯矩）：母线对垂直于作用力方向轴的截面系数（也称抗弯矩）（5-38）供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/28供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/29满足满足动稳定要求条件动稳定要求条件如下如下：母线材料的允许应力母线材料的允许应力 硬铝为硬铝为701070106 6Pa,Pa,硬铜为硬铜为14010140106 6PaPa 如不满足要求时，需要采用一定的措施：如不满足要求时，需要采用一定的措施：如限制短路电流；如限制短路电流；变更母线放置方式以加大截面系数；增大母线相间距离；减小绝变更母线放置方式以加大截面系数；增大母线相间距离；减小绝缘子间的跨距缘子间的跨距L L或增大母线截面积或增大母线截面积等。等。设母线在设母线在短路时的计算应力短路时的计算应力，刚好，刚好等于材料允许应力等于材料允许应力，由此可由公式（由此可由公式（5-38）求出）求出短路时满足动稳定要求的短路时满足动稳定要求的绝缘绝缘子最大可能子最大可能跨距跨距：只要满足下式就满足动稳定要求：只要满足下式就满足动稳定要求：绝缘子跨距不得超过绝缘子跨距不得超过1.51.5 2.02.0米。一般绝缘子跨距等于配电装置间隔的宽度。米。一般绝缘子跨距等于配电装置间隔的宽度。另一方法：另一方法：供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/302 2、多条矩形母线的应力计算、多条矩形母线的应力计算*3 3、槽形导体应力计算、槽形导体应力计算*五、电力电缆的选择五、电力电缆的选择 电缆芯线材料及型号；额定电压；截面选电缆芯线材料及型号；额定电压；截面选择；允许电压降校验；热稳定校验，电缆的动择；允许电压降校验；热稳定校验，电缆的动稳定可不必校验。稳定可不必校验。六、支柱绝缘子和穿墙套管的选择六、支柱绝缘子和穿墙套管的选择*供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/31供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/32供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/33供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/34供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/35第四节第四节 高压电器的选择高压电器的选择一、高压断路器的性能一、高压断路器的性能 （QFQF）六氟化硫断路器：六氟化硫断路器：是采用具有优良灭弧性能和绝缘性能的是采用具有优良灭弧性能和绝缘性能的SF6SF6气气体体作为作为灭弧介质灭弧介质的断路器。现大量的断路器。现大量用于用于110kV110kV及以及以上电压等级中。上电压等级中。真空断路器：真空断路器：是用是用真空的高介电强度真空的高介电强度来灭弧的断路器。但来灭弧的断路器。但目前因技术因素其目前因技术因素其只作到只作到35kV35kV等级。等级。供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/36SN10型高压少油断路器外形型高压少油断路器外形ZN63A-12(VS1)户内交流高压真空断路器户内交流高压真空断路器供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/37LW8-40.5LW8-40.5型户外交流高压六氟化硫断路器型户外交流高压六氟化硫断路器ZN28A-12ZN28A-12系列户内交流高压真空断路器系列户内交流高压真空断路器供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/38二、高压断路器的选择二、高压断路器的选择 1 1、种类和型式选择、种类和型式选择断路器的断路器的技术参数技术参数有：额定电压、额定电流、开断电流、有：额定电压、额定电流、开断电流、动稳定电流和热稳定电流及相应的时间。动稳定电流和热稳定电流及相应的时间。SW3110 G1200额定电流额定电流额定电压额定电压其他标志，其他标志，G改进，改进，W防污防污设计序号设计序号使用环境，使用环境，N户内，户内，W户外户外断路器种类，断路器种类，Z真空，真空，L（SF6），），S少油，少油，D多油多油供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/392 2、额定电压选择、额定电压选择 所选断路器的额定电压应大于或等于安装处电网的额定电压：所选断路器的额定电压应大于或等于安装处电网的额定电压：UNUNS 3 3、额定电流选择、额定电流选择 I IN NIIgmaxgmax 4 4、开断电流校验、开断电流校验 额定开断电流额定开断电流I INoffNoff，不应小于实际开断瞬间的短路电流周期分量，不应小于实际开断瞬间的短路电流周期分量I Iztzt。I INoffNoffI Iztzt 或或 近似近似I INoffNoffI I 5 5、热稳定校验、热稳定校验 6 6、动稳定校验、动稳定校验 供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/40三、高压隔离开关的性能三、高压隔离开关的性能 隔离开关没有灭弧装置。它既不能断开隔离开关没有灭弧装置。它既不能断开正常负荷电流正常负荷电流，更不能更不能断开短路电流断开短路电流，否则此时产生的电弧不能熄灭，甚，否则此时产生的电弧不能熄灭，甚至造成飞弧，会伤及设备并且严重危及人身安全。至造成飞弧，会伤及设备并且严重危及人身安全。隔离开关的用途：隔离开关的用途：（1 1）隔离电压）隔离电压（2 2）倒闸操作）倒闸操作 （3 3）分、合小电流）分、合小电流 可分、合避雷器、电压互感器和空载母线；分、合励可分、合避雷器、电压互感器和空载母线；分、合励磁电流不超过磁电流不超过2A2A的空载变压器；关合电容电流不超过的空载变压器；关合电容电流不超过5A5A的空载线路。的空载线路。供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/41四、高压隔离开关的选择（四、高压隔离开关的选择（QS）1 1、种类和型式选择、种类和型式选择技术参数有：额定电压、额定电流、动稳定电流和技术参数有：额定电压、额定电流、动稳定电流和热稳定电流及相应的时间。热稳定电流及相应的时间。GW7330D1500额定电流额定电流其他标志，其他标志，G改进，改进，D带接地刀闸带接地刀闸设计序号设计序号使用环境，使用环境，N户内，户内，W户外户外隔离开关标志隔离开关标志额定电压额定电压供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/42GN8型高压隔离开关型高压隔离开关供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/432 2、额定电压选择、额定电压选择3 3、额定电流选择、额定电流选择4 4、热稳定校验、热稳定校验5 5、动稳定校验、动稳定校验 UNUNS INIgmax 供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/44高压隔离开关的选择（高压隔离开关的选择（FU）熔断器是最简单的保护电器，用来保护电熔断器是最简单的保护电器，用来保护电气设备免受过载和短路电流的损害。气设备免受过载和短路电流的损害。高压熔断器按额定电压、额定电流、开断高压熔断器按额定电压、额定电流、开断电流和选择性等项来选择和校验。电流和选择性等项来选择和校验。供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/45G1系统系统供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/46+供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/47 由选择结果表可见各项条件均能满足，故所选断路器由选择结果表可见各项条件均能满足，故所选断路器SN10-10/2000合格。合格。供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/48供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/49五、电流互感器的原理与选择（五、电流互感器的原理与选择（五、电流互感器的原理与选择（五、电流互感器的原理与选择（TATA）(一一)电流互感器的原理电流互感器的原理1)1)将一次系统各回路大电流变为将一次系统各回路大电流变为二次侧的二次侧的5A5A或或1A1A、0.5A0.5A以以下的小电流，以便于测量仪表及继电器的小型化、标准化；下的小电流，以便于测量仪表及继电器的小型化、标准化；2 2）将一次系统与二次系统在）将一次系统与二次系统在电气方面隔离电气方面隔离，同时互感器二，同时互感器二次侧须有一点可靠接地，保证二次设备及运行人员的安全。次侧须有一点可靠接地，保证二次设备及运行人员的安全。3 3）使二次系统（）使二次系统（测量和保护装置）测量和保护装置）脱离一次系统成为独立脱离一次系统成为独立的系统。的系统。1 1、作用、作用:电流互感器是一种特殊的变压器，正常工作时，因为负电流互感器是一种特殊的变压器，正常工作时，因为负载阻抗值很小，在接近载阻抗值很小，在接近短路状态短路状态运行，因而成为变流器运行，因而成为变流器 。2 2、工作状态、工作状态供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/50电流互感器与单相变压器相似，由一、二次绕组及铁芯构电流互感器与单相变压器相似，由一、二次绕组及铁芯构成，但其成，但其一次绕组的匝数一次绕组的匝数N1N1很少很少，一般只有一匝或几匝，一般只有一匝或几匝，而且是串在一次主回路中，而而且是串在一次主回路中，而二次绕组的匝数二次绕组的匝数N2N2较多较多 。3 3、结构、结构4 4、电气原理、电气原理5 5、注意、注意变流比：变流比：运行中的电流互感器二次回路开路时，运行中的电流互感器二次回路开路时，在二次侧在二次侧感应出很高感应出很高的电压的电压，对人员的安全构成威胁，还可能造成二次回路的绝缘击穿，对人员的安全构成威胁，还可能造成二次回路的绝缘击穿，甚至引发火灾。甚至引发火灾。1 1）在运行中的电流互感器二次回路）在运行中的电流互感器二次回路严禁开路严禁开路 极性接错时极性接错时功率和电度表不能功率和电度表不能正确测量正确测量，某些，某些保护继电器会误动作保护继电器会误动作 。串联串联接入接入2 2）还应注意二次侧）还应注意二次侧一端可靠接地一端可靠接地和接线时注意极性。和接线时注意极性。供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/516 6、接线方式、接线方式单相式单相式 三相星形接线三相星形接线 不完全星形接线不完全星形接线 供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/527 7、电流互感器的准确级、电流互感器的准确级 测量中认为：测量中认为：和和 在在数值上数值上和和相位上相位上都存在都存在误差误差。其实，由于其实，由于激磁电流激磁电流 的存在，的存在，数值上的误差数值上的误差称为称为电流误差或比差电流误差或比差，用百分数表示为：，用百分数表示为：转过转过180后与后与不能重合不能重合，相差的角度即为相位误差相差的角度即为相位误差。电流互感器的电流互感器的准确级准确级就是其就是其最大允许电流误差最大允许电流误差的的百百分值分值。准确级可分为准确级可分为0.20.2、0.50.5、1.01.0、3 3、1010及保护级。及保护级。供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/53供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/54(二二)电流互感器的选择电流互感器的选择 根据配电装置的类型，相应选择根据配电装置的类型，相应选择户内户内或或户外式户外式的电流互感器的，一般情况下，的电流互感器的，一般情况下，35kV35kV以下为户内式以下为户内式，而而35kV35kV及以上电压等级为户外式及以上电压等级为户外式或或装入式装入式（装入到（装入到变压器或断路器的套管内）。变压器或断路器的套管内）。1 1、结构类型选择、结构类型选择2 2、额定电压和额定电流的选择、额定电压和额定电流的选择 电流互感器的额定电压应不低于所在电网的额定电电流互感器的额定电压应不低于所在电网的额定电压等级，即压等级，即 U UN1N1U UNSNS 。电流互感器的一次额定电流应。电流互感器的一次额定电流应不小于回路的最大工作电流，即不小于回路的最大工作电流，即 I IN1N1I Imaxmax 。为了保证测量仪表的准确度，为了保证测量仪表的准确度，互感器的准确级互感器的准确级不得低于所供测量仪表的准确级不得低于所供测量仪表的准确级。3 3、电流互感器准确级和额定容量的选择、电流互感器准确级和额定容量的选择供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/55 为了保证互感器的准确级，互感器二次侧为了保证互感器的准确级，互感器二次侧所接负所接负荷荷S S2 2应应不大于不大于该准确级所规定的该准确级所规定的额定容量额定容量S SN2N2，即：，即：SN2S2IN22Z214 4、热稳定和动稳定校验、热稳定和动稳定校验 电流互感器热稳定能力常电流互感器热稳定能力常以以1s内允许内允许通过的热稳定电流通过的热稳定电流It或一次额定电流或一次额定电流IN1的倍数的倍数Kt来表示，即：来表示，即：It2QK或（KtIN1 QK t=1）允许的动稳定电流倍数允许的动稳定电流倍数允许的热稳定电流倍数允许的热稳定电流倍数供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/56六、电压互感器的原理与选择六、电压互感器的原理与选择(一一)电压互感器的原理电压互感器的原理1)1)将一次侧的高电压变为二次侧的标准化将一次侧的高电压变为二次侧的标准化低电压（低电压（100V100V），），以便于测量仪表及继电器的小型化、标准化；以便于测量仪表及继电器的小型化、标准化；2 2）将一次系统与二次系统在）将一次系统与二次系统在电气方面隔离电气方面隔离，同时互感器二次，同时互感器二次侧必须有一点可靠接地，保证二次设备及运行人员的安全。侧必须有一点可靠接地，保证二次设备及运行人员的安全。3 3）使二次系统（）使二次系统（测量和保护装置测量和保护装置）脱离一次系统成为独立的）脱离一次系统成为独立的系统。系统。1 1、作用、作用 电压互感器也是一种特殊的变压器。二次侧并联接入测量电压互感器也是一种特殊的变压器。二次侧并联接入测量仪表和继电器的电压线圈，其阻抗非常大，故所带负荷很小，仪表和继电器的电压线圈，其阻抗非常大，故所带负荷很小，致使电压互感器致使电压互感器正常工作时接近变压器的空载状态正常工作时接近变压器的空载状态。2 2、工作状态、工作状态供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/573 3、电气原理、电气原理4 4、注意、注意变压比：变压比：1 1）在运行中的电压互感器）在运行中的电压互感器二次回路严禁短路二次回路严禁短路 2 2）还应注意）还应注意二次侧一端可靠接地二次侧一端可靠接地和接线时和接线时注意极性注意极性并联并联接入接入 若二次侧若二次侧发生短路发生短路，电压互感器二次侧将，电压互感器二次侧将感应大电感应大电流，流，可能使电压互感器被烧毁。可能使电压互感器被烧毁。故运行时电压互感器二次侧不允许短路，故运行时电压互感器二次侧不允许短路，一般在一般在二次侧装设熔断器或自动开关二次侧装设熔断器或自动开关作短路保护。作短路保护。供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/585 5、接线方式、接线方式单相电压互感器单相电压互感器，只能只能测相间（线）电压测相间（线）电压。用于用于35kV35kV及以下的小及以下的小电流系统电流系统 单相电压互感器单相电压互感器，只能测相对地电压只能测相对地电压。只用于只用于110kV110kV及以及以上大电流接地系统上大电流接地系统 两台单相电压互感两台单相电压互感器，器，接成不完全星接成不完全星形形（也称（也称V-VV-V）接线，）接线，只能测相间电压。只能测相间电压。用于用于35kV35kV及以下的及以下的小电流系统小电流系统 供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/59一台三相五柱式一台三相五柱式电压互感器接线，电压互感器接线，一次绕组接成星形一次绕组接成星形，中性点接地。，中性点接地。基本基本二次绕组也接成星形二次绕组也接成星形，中性点，中性点接地，既接地，既可测量线电压，又可测量可测量线电压，又可测量相电压。相电压。附加二次绕组每相的额定附加二次绕组每相的额定电压按电压按100V/3100V/3设计，接成开口三角设计，接成开口三角形，亦要求一点接地。形，亦要求一点接地。正常时，开正常时，开口三角形绕组两端电压为零口三角形绕组两端电压为零，如果，如果发生一相完全接地，开口三角形绕发生一相完全接地，开口三角形绕组两端出现组两端出现100V100V电压，供给绝缘监电压，供给绝缘监视用，广泛用在视用，广泛用在3 335kV35kV电网中。电网中。三台单相三绕组电压互感器三台单相三绕组电压互感器构成。它构成。它广泛应用于广泛应用于3 3220kV220kV系统，系统，其二次绕其二次绕组用于测量相间电压和相对地电压组用于测量相间电压和相对地电压，辅助二次绕组接成开口三角形，供接辅助二次绕组接成开口三角形，供接入交流电网绝缘监视仪表和继电器用。入交流电网绝缘监视仪表和继电器用。注意开口三角形的额定电压选择，小注意开口三角形的额定电压选择，小电流接地系统时其为电流接地系统时其为100V/3100V/3，大电流，大电流接地系统时其为接地系统时其为100V100V。供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/60 3 335kV35kV电压互感器一般经电压互感器一般经隔离开关和熔断器接入高隔离开关和熔断器接入高压电网压电网。在。在110kV110kV及以上配电及以上配电装置中，考虑到互感器及配装置中，考虑到互感器及配电装置可靠性较高，且高压熔断器制造比较困难，价格昂电装置可靠性较高，且高压熔断器制造比较困难，价格昂贵，贵，厂家不生产厂家不生产110kV110kV及以上的熔断器，因此，及以上的熔断器，因此，电压互感电压互感器只经过隔离开关与电网连接。器只经过隔离开关与电网连接。供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/616 6、电压互感器的准确级、电压互感器的准确级 测量中认为：测量中认为：和和 在数值上和相位上都存在误差。在数值上和相位上都存在误差。其实，由于激磁电流其实，由于激磁电流 和内阻抗的存在，和内阻抗的存在，转过转过180180后与后与不能重合，不能重合，相差的角度即为相位误差相差的角度即为相位误差。数值上的误差称为电压误差或比差数值上的误差称为电压误差或比差，用百分数表示为：，用百分数表示为：供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/62 电压互感器的准确级就是在二次负荷从额定值的电压互感器的准确级就是在二次负荷从额定值的0.2510.251，COSCOS2 2=0.8=0.8和一次电压不超过额定值的和一次电压不超过额定值的0.91.10.91.1时电压误差的最大限值的百分数。时电压误差的最大限值的百分数。共划分共划分0.20.2、0.50.