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高低压电气设备的选择1第一页，本课件共有56页电气设备的选择1 1 电气设备选择的一般原则电气设备选择的一般原则2 2 高压开关设备的选择高压开关设备的选择3 低压开关电器选择低压开关电器选择4 母线、支柱绝缘子和穿墙套管选择5 5 互感器的选择互感器的选择2第二页，本课件共有56页 按按正正常常工工作作条条件件下下选选择择额额定定电电流流、额额定定电电压压及及型型号号等等，按按短短路路情情况况下下校校验验开关的开断能力、短路热稳定和动稳定。开关的开断能力、短路热稳定和动稳定。电气设备选择的一般原则3第三页，本课件共有56页电气设备选择的一般原则1.1 1.1 按正常工作条件选择电气设备按正常工作条件选择电气设备 1电气设备的额定电压电气设备的额定电压不得低于所接电网的最高运行电压。2电气设备的额定电流电气设备的额定电流不小于该回路的最大持续工作电流或计算电流。3.3.选择电气设备时还应考虑设备的安装地点、环境选择电气设备时还应考虑设备的安装地点、环境及工作条件，合理地选择设备的类型，如户内户外、及工作条件，合理地选择设备的类型，如户内户外、海拔高度、环境温度及防尘、防腐、防爆等。海拔高度、环境温度及防尘、防腐、防爆等。4第四页，本课件共有56页1.2 1.2 1.2 1.2 按短路情况进行校验按短路情况进行校验1 1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体和电器各部件温度(或热量或热量)不应超过允许值，即满足热不应超过允许值，即满足热稳定的条件稳定的条件 式中：式中：I I 短路电流的稳态值；短路电流的稳态值；t timaima短路电流的假想时间；短路电流的假想时间；I It t 设备在设备在t t秒内允许通过的短时热稳定电流；秒内允许通过的短时热稳定电流；t t 设备的热稳定时间。设备的热稳定时间。电气设备选择的一般原则5第五页，本课件共有56页电气设备选择的一般原则2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 或式中式中：i ish ，I Ishsh 短路电流的冲击值和冲击有效值;i imax ，I max 设备允许的通过的极限电流峰值和有效值。6第六页，本课件共有56页电气设备选择的一般原则3开关设备断流能力校验 对要求能开断短路电流的开关设备，如断路器、熔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，断器，其断流容量不小于安装处的最大三相短路容量，即即：或或 式中：式中：，三相最大短路电流与最三相最大短路电流与最大短路容量；大短路容量；，断路器的开断电流与开断容断路器的开断电流与开断容量。量。7第七页，本课件共有56页电气设备选择的一般原则1.3 1.3 常用电气设备的选择及校验项目常用电气设备的选择及校验项目 供配电系统中的各种电气设备由于工作原理和特性不同，选择及校验的项目也有所不同，常用高低压设备选择校验项目如下：8第八页，本课件共有56页电气设备选择的一般原则设备名称设备名称选选 择择 项项 目目校校 验验 项项 目目额定额定电压电压(kV)(kV)额定额定电流电流(A)(A)装置类型装置类型(户内户内/户外户外)准确准确度级度级 短路电流短路电流开断开断能力能力(kA)(kA)二次二次容量容量热稳定热稳定动稳定动稳定高压断路器高压断路器高压负荷开关高压负荷开关高压隔离开关高压隔离开关高压熔断器高压熔断器电流互感器电流互感器电压互感器电压互感器母线母线电缆电缆支柱绝缘子支柱绝缘子穿墙套管穿墙套管9第九页，本课件共有56页电气设备选择的一般原则设备名称设备名称额定电额定电压压(V)(V)额定电额定电流流(A)(A)短路电流短路电流开断能力开断能力(kA)(kA)热稳定热稳定动稳定动稳定低压断路器低压断路器（）（）低压负荷开关低压负荷开关（）（）低压刀开关低压刀开关（）（）低压熔断器低压熔断器返回10第十页，本课件共有56页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。11第十一页，本课件共有56页高压开关设备的选择2.1 2.1 高压断路器的选择高压断路器的选择1.断路器的种类和类型 高压断路器应根据设备安装的条件，环境等高压断路器应根据设备安装的条件，环境等来选择断路器的类型和种类。常用的断路器类型来选择断路器的类型和种类。常用的断路器类型主要有少油断路器、真空断路器、主要有少油断路器、真空断路器、SF6断路器，由于真空断路器、SF6SF6断路器技术特性比较好，少油断路器已经逐渐被它们代替。12第十二页，本课件共有56页高压开关设备的选择2.开断电流选择 高压断路器运行时应可以开断短路电流，所以断路器的额定开断电流应不小于短路电流周期分量的有效值，实际计算中我们一般根据次暂态电流来进行选择，即：或或 式中：，短路电流与短路容量的次暂态值；，断路器的开断电流与开断容量。13第十三页，本课件共有56页高压开关设备的选择3.短路关合电流的选择 为了保证断路器在关合短路时的安全，断路器的额定关合电流需满足：式中：式中：断路器的额定关合电流（断路器的额定关合电流（kA）。14第十四页，本课件共有56页高压开关设备的选择2.2 2.2 高压隔离开关的选择高压隔离开关的选择例：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,采用弹簧操作机构。15第十五页，本课件共有56页高压开关设备的选择断路器及隔离开关的选择结果 计计 算算 数数 据据 ZN ZN1212-10I-10I型断路器型断路器GNGN6 6-10-10型隔离开关型隔离开关工作电压工作电压 10kV10kV最大工作电流最大工作电流 439.9A439.9A短路电流短路电流 4.8kA4.8kA短路电流冲击电流短路电流冲击电流 12.24kA12.24kA热稳定性校验热稳定性校验 I I2 2t timarimar=4.8=4.82 21.11.1=25.34A=25.34A2 2s s额定电压额定电压 U UN N=10kV=10kV额定电流额定电流 I IN N=630A=630A额定开断电流额定开断电流 I IOFFOFF=25=25 kAkA极限过电流峰值极限过电流峰值i imaxmax=80kA=80kA热稳定值热稳定值 ItIt2 2t=25t=252 233=1875A=1875A2 2s sU UN N=10kV=10kVI IN N=630A=630A-i imaxmax=50kA=50kAItIt2 2t=14t=142 25=980A5=980A2 2s s16第十六页，本课件共有56页高压开关设备的选择2.3 2.3 高压熔断器的选择高压熔断器的选择1额定电压选择 对于对于般的高压熔断器，其额定电压必须大于或等于电网的额定电压。对于充填石英砂具有限流作用的熔断器，则只能用在等于其额定电压的电网中，因为这种类型的熔断器能在电流达最大值之前就将电流截断，致使熔断器熔断时产生过电压。17第十七页，本课件共有56页高压开关设备的选择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所装熔体额定电流，即 式中：熔断器额定电流（熔断器额定电流（A）;熔体额定电流（熔体额定电流（A）。18第十八页，本课件共有56页高压开关设备的选择选择时还应必须满足以下几个条件：（1）正常工作时熔断器的熔体不应熔断，要求熔体额定电流大于或等于通过熔体的最大工作电流。（2 2）在电动机启动时，熔断器的熔体在尖峰电流的作用下不应熔断。（3）对于6 610kV10kV变压器，凡容量在1000kVA及以下者，可采用熔断器作为变压器的短路及过载保护，其熔体额定电流可取为变压器一次侧额定电流的1.42倍。倍。19第十九页，本课件共有56页高压开关设备的选择（4 4）低压网络中用熔断器作为保护时，为了保证熔断器保护动作的选择性，一般要求上级熔断器的熔体额定电流比下级熔断器的熔体额定电流大两级以上。（5 5）应保证线路在过载或短路时，熔断器熔体未熔应保证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。断前，导线或电缆不至于过热而损坏。20第二十页，本课件共有56页高压开关设备的选择3 3熔断器极限熔断电流或极限熔断容量的校验（1 1）对有限流作用的熔断器，由于它们会在短路电流到达冲击值之前熔断，因此可按下式校验断流能力：或或 式中：、熔断器极限熔断电流和容量；熔断器极限熔断电流和容量；、熔断器安装处三相短路次暂熔断器安装处三相短路次暂态有效值和短路容量；态有效值和短路容量；21第二十一页，本课件共有56页高压开关设备的选择（2 2）对无限流作用的熔断器，由于它们会在短路电）对无限流作用的熔断器，由于它们会在短路电流到达冲击值之后时熔断，因此可按下式校验断流流到达冲击值之后时熔断，因此可按下式校验断流能力能力 式中：、熔断器安装处三相短路冲熔断器安装处三相短路冲击电流有效值和短路容量；击电流有效值和短路容量；22第二十二页，本课件共有56页高压开关设备的选择（3 3）对有断流容量上、下限值的熔断器，）对有断流容量上、下限值的熔断器，其断流容量的其断流容量的上限值按式上限值按式(6.2.11)(6.2.11)进行校验；其断流容量的下限值，在小电流接地系统中按下式校验：或或 式中式中 ：、熔断器的断流电流和容量的下限值；、最小运行方式下熔断器所保护线路末端两相短路电流的有效值和容量。23第二十三页，本课件共有56页高压开关设备的选择4 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短路故障时能可靠地熔断，因此要求满足：(4(47)式中：熔断器保护范围末端短路故障时流过熔断器最小短路电流。返回24第二十四页，本课件共有56页低压开关电器选择3.1 3.1 低压断路器的选择低压断路器的选择1.低压断路器的种类和类型按用途常分为：配电用断路器；电动机保护用断路器电动机保护用断路器;照明用断路器;漏电保护用断路器。漏电保护用断路器。按结构型式分有塑壳式和框架式两大类。按结构型式分有塑壳式和框架式两大类。25第二十五页，本课件共有56页低压开关电器选择2.低压断路器脱扣电流的整定（1)1)低压断路器过流脱扣器额定电流的选择 过流脱扣器额定电流应大于或等于线路的计算电流，即：式中：过流脱扣器额定电流；过流脱扣器额定电流；线路的计算电流。线路的计算电流。26第二十六页，本课件共有56页低压开关电器选择（2 2）瞬时和短延时脱扣器的动作电流的整定 瞬瞬时时和和短短延延时时脱脱扣扣器器的的动动作作电电流流应应躲躲过过线线路路的的尖尖峰电流峰电流 瞬时和短延时脱扣器的动作电流整定值；线路的尖峰电流；可靠系数。可靠系数。27第二十七页，本课件共有56页低压开关电器选择（3）长延时脱扣器的动作电流的整定）长延时脱扣器的动作电流的整定 长延时脱扣器的动作电流应大于或等于线路的计算电流 式中：式中：长延时脱扣器的动作电流整定值；长延时脱扣器的动作电流整定值；可靠系数，取可靠系数，取1.11.1。28第二十八页，本课件共有56页低压开关电器选择（4 4）过电流脱扣器与导线允许电流的配合 过电流脱扣器的整定电流与导线或电缆的允许电流（修正值）应按下式配合：式中：式中：导线或电缆的允许载流量；导线或电缆的允许载流量；导线或电缆允许短时过负荷系数导线或电缆允许短时过负荷系数 29第二十九页，本课件共有56页低压开关电器选择3.3.低压断路器保护灵敏度和断流能力的校验低压断路器保护灵敏度和断流能力的校验（1 1）低压断路器保护灵敏度校验低压断路器保护灵敏度校验 1.51.52 1.5 1.52 2式中：,在在最最小小运运行行方方式式下下线线路路末末端端发发生生两两相或单相短路时的短路电流；相或单相短路时的短路电流；两相短路时的灵敏度两相短路时的灵敏度,一般取2;单单相相短短路路时时的的灵灵敏敏度度,对于框架开关一般取2,2,对于塑壳开关一般取1.51.5。30第三十页，本课件共有56页低压开关电器选择（2）低压断路器断流能力的校验）低压断路器断流能力的校验 对对于于动动作作时时间间在在0.02S0.02S以上的框架断路器，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：式中：式中：框架断路器其极限分断电流；三相短路电流的周期分量有效值。31第三十一页，本课件共有56页低压开关电器选择 对于动作时间在0.02S0.02S以以下下的的塑塑壳壳断断路路器器，其其极极限限分分断断电电流流应应不不小小于于通通过过它它的的最最大大三三相相短短路路电电流流冲击值。冲击值。或式中：、塑壳断路器极限分断电流峰值、效值；、三三相相短短路路电电流流冲冲击击值值、冲冲击有效值。击有效值。32第三十二页，本课件共有56页低压开关电器选择3.2 3.2 低压刀开关的选择低压刀开关的选择 低低压压刀刀开开关关选选择择和和校校验验选选择择时时还还应应注注意意考考虑虑到到以下几点：以下几点：（1）极数和类型（2）开断能力）开断能力返回33第三十三页，本课件共有56页4 母线、支柱绝缘子和穿墙套管选择1 1 母线的选择母线的选择1 1母线材料和类型选择母线材料和类型选择 母线的材料有铜和铝。母线的截面形状有矩形、槽形和管形。母线的截面形状有矩形、槽形和管形。三相母线有水平布置和垂直布置两种布置方式，有立放和平放放置方式。34第三十四页，本课件共有56页母线、支柱绝缘子和穿墙套管选择2 2母线截面的选择（1）一般汇流母线按长期允许发热条件选择截面）一般汇流母线按长期允许发热条件选择截面式中：母线允许载流量（A）；通过母线的计算电流（A A）。35第三十五页，本课件共有56页母线、支柱绝缘子和穿墙套管选择（2 2）当当母母线线较较长长或或传传输输容容量量较较大大时时，按按经经济济电电流流密密度选择母线截面度选择母线截面式中：经济截面（经济截面（mmmm2 2）；通过母线的计算电流（通过母线的计算电流（A）；）；经济电流密度（A/mmA/mm2 2）。）。36第三十六页，本课件共有56页母线、支柱绝缘子和穿墙套管选择3 3母线热稳定性校验母线热稳定性校验 当当系系统统发发生生短短路路时时，母母线线上上最最高高温温度度不不应应超超过过母母线线短短时时允允许许最高温度。最高温度。式中：式中：，母线截面积及最小允许截面母线截面积及最小允许截面(mm(mm2 2)；热稳定系数。热稳定系数。短路电流的假想时间短路电流的假想时间(S)(S)；短路电流的稳态值短路电流的稳态值(A)(A)。37第三十七页，本课件共有56页母线、支柱绝缘子和穿墙套管选择4 4母线动稳定校验母线动稳定校验 当短路冲击电流通过母线时，母线将承受很大电动力。要求每跨母线中产生的最大应力计算值不大于母线材料允许的抗弯应力,即：即：式式中中：短路时每跨母线中的最大计算应力(Pa);母线允许抗弯应力母线允许抗弯应力(Pa)(Pa)。38第三十八页，本课件共有56页母线、支柱绝缘子和穿墙套管选择 根根据据材材料料力力学学的的原原理理，母母线线在在弯弯曲曲时时最最大大相相间间计算应力为计算应力为 式式中中：W母线对垂直于作用力方向轴的截面系数，又称抗弯矩(m3)。与母线截面形状，布置方式有关。M最大弯矩（NmNm）。）。39第三十九页，本课件共有56页母线、支柱绝缘子和穿墙套管选择当母线只有两段跨距时，最大弯矩当母线只有两段跨距时，最大弯矩M M为 当母线跨距数目在两个以上时当母线跨距数目在两个以上时,最大弯矩M为式中：F 一跨距长度母线所受电动力(N)(N)；l 母线跨距长度(m)(m)。40第四十页，本课件共有56页母线、支柱绝缘子和穿墙套管选择 校验母线动稳定时，也可根据母线允许应力计算出最大允许跨距，与实际跨距值比较，即要求：式中：F1单位长度母线上所受电动力单位长度母线上所受电动力(N/m)。41第四十一页，本课件共有56页母线、支柱绝缘子和穿墙套管选择 校验时，如果不满足要求，则必须采取措施以减小母线计算应力，具体方法有：降低短路电流，但需增加电抗器；降低短路电流，但需增加电抗器；增大母线相间距离，但需增加配电装置尺寸；增大母线截面，但需增加投资；增大母线截面，但需增加投资；减小母线跨距尺寸，但需增加绝缘子；将立放的母线改为平放，但散热效果变差。将立放的母线改为平放，但散热效果变差。42第四十二页，本课件共有56页母线、支柱绝缘子和穿墙套管选择支柱绝缘子与穿墙套管的选择支柱绝缘子与穿墙套管的选择 支柱绝缘子与穿墙套管的选择方法分别为：（1）对支柱绝缘子，按额定电压条件选择，校验短路时动稳定性。（2）穿墙套管按额定电压和额定电流条件选择，校验短路时热稳定性和动稳定性。（3 3）母线型穿墙套管不需按额定电流条件选择，只需保证套管与母线的尺寸相配合。43第四十三页，本课件共有56页母线、支柱绝缘子和穿墙套管选择校验支柱绝缘子和穿墙套管的动稳定计算如下：式中：式中：在短路时作用于绝缘子的计算力（N）；绝缘子允许的抗弯强度绝缘子允许的抗弯强度(N);(N);其中 K K受力折算系数，对610kV的的绝绝缘缘子子，当当为为水平布置且母线立放水平布置且母线立放K=1.4；其他情况为；其他情况为1 1。F F母线承受的电动力值（N）。44第四十四页，本课件共有56页母线、支柱绝缘子和穿墙套管选择穿墙套管热稳定校验方法为：式中：I 短路电流的稳态值（短路电流的稳态值（kA）；）；t tima短路电流的假想时间（短路电流的假想时间（s s）；It 设设备备在在t秒秒内内允允许许通通过过的的短短时时热热稳稳定定电流（电流（kA）；）；t 设备的热稳定时间（s）。）。返回45第四十五页，本课件共有56页5 互感器的选择 46第四十六页，本课件共有56页5 互感器的选择 1 1 电流互感器的选择电流互感器的选择电流互感器按以下条件选择：电流互感器按以下条件选择：(1)选择额定电压和额定电流选择额定电压和额定电流(2)确定装置类别和结构(3)确定准确度级确定准确度级(4)(4)校验二次负荷或容量47第四十七页，本课件共有56页互感器的选择 电流互感器二次侧所接实际负荷Z2或容量S2不超过该准确度级下的最大允许负荷ZN2N2或容量SN2N2，即：即：或式中：ZN2、S SN2N2电流互感器某一准确度级的允许负荷和容量。Z Z2 2、S S2电流互感器二次侧所接实际负荷和容量。48第四十八页，本课件共有56页互感器的选择(5)电流互感器动稳定校验 电流互感器的动稳定性倍数电流互感器的动稳定性倍数K Kes是指电流是指电流 互感器允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，即：流峰值之比，即：电流互感器的动稳定性校验条件为：49第四十九页，本课件共有56页互感器的选择(6)电流互感器热稳定性校验 电流互感器的热稳定倍数Kt t是指在规定时间(通常取通常取1s)内所允许通过电流互感器的热稳定电流与其一次侧额定电流之比，即：电流互感器的热稳定条件应为：50第五十页，本课件共有56页5 互感器的选择 51第五十一页，本课件共有56页互感器的选择5.2 5.2 电压互感器的选择电压互感器的选择(1)选择额定电压(2)确定电压互感器类型及结构(3)选择准确度级(4)二次容量的校验二次容量的校验 52第五十二页，本课件共有56页互感器的选择 要求所接测量仪表和继电器电压线圈的总负荷S2不应超过所要求准确度级下的允许负荷容量SN2N2，即：即：式中：S SN2N2电压互感器二次侧允许负荷容量，即 53第五十三页，本课件共有56页互感器的选择互感器在主接线中的配置原则互感器在主接线中的配置原则1电流互感器的配置原则：电流互感器的配置原则：(1)(1)凡装有断路器的回路均装设电流互感器，其数量应满足仪表、保护和自动装置的要求。(2)发发电电机机和和变变压压器器的的中中性性点点侧侧、发发电电机机和和变变压压器器的的出口端和桥式接线的跨接桥上等均应装设电流互感器。出口端和桥式接线的跨接桥上等均应装设电流互感器。(3)对对大大接接地地电电流流系系统统线线路路，一一般般按按三三相相配配置置；对对小小接地电流系统线路，依具体要求按两相或三相配置。接地电流系统线路，依具体要求按两相或三相配置。54第五十四页，本课件共有56页互感器的选择2电压互感器的配置原则电压互感器的配置原则(1)(1)电压互感器的数量和配置与主接线方式有关，并应能满足测量、保护、同期和自动装置的要求.(2)(2)6 6220kV电电压压等等级级的的每每组组主主母母线线的的三三相相均均应应装装设电压互感器。设电压互感器。(3)当当需需要要监监视视和和检检测测线线路路侧侧有有无无电电压压时时，出出线线侧侧的的一一相上应装设电压互感器。相上应装设电压互感器。返回55第五十五页，本课件共有56页谢谢 谢谢56第五十六页，本课件共有56页