(精品)供配电系统-第五章1.ppt

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1、电气设备及电缆选择电气设备及电缆选择电气设备及线缆的选择是供配电系统设计的重要步骤，其选择的恰当与否将影响到整个系统能否安全可靠的运行，故必须遵循一定的选择原则。一一.短路电流的力效应和热效应短路电流的力效应和热效应1 1力效应力效应 供配电系统发生短路时，短路电流非常大。短路电供配电系统发生短路时，短路电流非常大。短路电流通过导体或电器设备，会产生很大的电动力和产流通过导体或电器设备，会产生很大的电动力和产生很高的温度，称为短路的电动力效应和热效应生很高的温度，称为短路的电动力效应和热效应。导体通过电流时相互间电磁作用产生的力，称为导体通过电流时相互间电磁作用产生的力，称为电动力。电动力。在

2、在供供配配电电系系统统中中，任任何何运运行行的的设设备备或或线线路路的的载载流流导导体体之之间间都都会会有电动力存在。有电动力存在。正常工作时电流不大，电动力很小。正常工作时电流不大，电动力很小。短短路路时时，特特别别是是短短路路冲冲击击电电流流流流过过瞬瞬间间，产产生生的的电电动动力力最最大大。当当短短路路故故障障发发生生时时，这这种种电电动动力力将将是是正正常常运运行行状状态态的的许许多多倍倍，往往往往造造成成设设备备或或线线路路的的机机械械损损伤伤，使得系统不能运行。使得系统不能运行。1 1力效应力效应两平行载流导体间的电动力两导体间由电磁作用产生的电动力的方向由左手定则决两导体间由电磁

3、作用产生的电动力的方向由左手定则决定，大小相等，由下式决定定，大小相等，由下式决定:式中，l为导体的两相邻支持点间的距离（cm）；D为两导体轴线间距离（cm）；KS为形状系数，圆形、管形导体KS=1，矩形导体根据和查图5-1曲线。2.2.三相平行载流导体间的电动力三相平行载流导体间的电动力三相短路产生的最大电动力为：两相短路产生的最大电动力为：由于两相短路冲击电流与三相短路冲击电流的关系为：因此，两相短路和三相短路产生的最大电动力也具有下列关系:由此可见，三相短路时导体受到的电动力比两相短路时导体受到的电动力大。二、短路电流的热效应二、短路电流的热效应1.短路发热特点 导体通过电流，产生电能损

4、耗，转换成热能，使导体温度上升。正常运行时，导体通过负荷电流，产生热能使导体温度升高，同时向导体周围介质散失。当导体内产生的热量等于向介质散失的热量，导体的温度维持不变。短路时由于继电保护装置动作切除故障，短路电流的持续时间很短，近似认为很大的短路电流在很短时间内产生的很大热量全部用来使导体温度升高，不向周围介质散热,即短路发热是绝热过程。由于导体温度上升很快，导体的电阻和比热不是常数，而是随温度变化。2.短路热平衡方程短路时导体温度的变化 短路发热可近似为绝热过程，短路时导体内产生的能量等于导体温度升高吸收的能量，导体的电阻率和比热也随温度变化，其热平衡方程如下：3.短路产生的热量 短路发热

5、假想时间 一般采用等效方法计算，用稳态短路电流计算实际短路电流产生的热量。由于稳态短路电流不同于短路全电流，需要假定一个时间，称为假想时间tima。在此时间内，稳态短路电流所产生的热量等于短路全电流Ik（t）在实际短路持续时间内所产生的热量。短路电流产生的热量可按右式计算：假假设设短短路路全全电电流流有有效效值值 一一直直等等于于稳稳态态短短路路电电流流 ，则则要要产产生生与与实实际际短短路路电电流流产产生生的的热热脉脉冲冲相相等等的的热热脉脉冲冲所所需需要要的的时时间间，叫做假想时间。叫做假想时间。v短路电流持续时间短路电流持续时间工程上，近似取工程上，近似取二二.开关电器及其选择开关电器及

6、其选择1 1中压断路器中压断路器2.2.中压负荷开关中压负荷开关3.3.中压隔离开关中压隔离开关4.4.低压断路器低压断路器5.5.低压隔离器、隔离开关及组合电器低压隔离器、隔离开关及组合电器低压断路器（低压自动空气开关）低压断路器（低压自动空气开关）框架式、塑壳式、小型模块式框架式、塑壳式、小型模块式 人力操作、电动操作、储能操作人力操作、电动操作、储能操作 单极、单极、2 2极、极、3 3极、极、4 4极极选择：选择：a.a.满足正常工作条件满足正常工作条件工作电压工作电压工作电流工作电流工作环境要求工作环境要求b.b.满足短路时的动、热稳定满足短路时的动、热稳定动稳定要求动稳定要求热稳定

7、热稳定c.c.满足开关电器分断能力的要求满足开关电器分断能力的要求断路器断路器负荷开关负荷开关例例5 51 1 试选择某35KV变电所主变次总高压开关柜的高压断路器，已知变压器35/10.5kV,5000KVA,三相最大短路电流为3.35kA，冲击短路电流为8.54kA，三相短路容量为60.9MVA，继电保护动作时间为1.1s。解：解：因为户内型，故选择户内少油断路器。根据变压器二次侧额定电流选择断路器的额定电流。查附录表查附录表1111，选择选择SN10-10I/630SN10-10I/630型少油断路器，其有型少油断路器，其有关技术参数及安装地点电气条件和关技术参数及安装地点电气条件和计算

8、选择结果列计算选择结果列于下表，可见断路器的参数均大于装设地点的电气条于下表，可见断路器的参数均大于装设地点的电气条件，选断路器合格。件，选断路器合格。表表 中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1Ur10kVUN10kV合格2Ir630AIC275A合格3I.N16kAIK(3)3.35kA合格4imax40kAish(3)8.54kA合格5It2 41624=1024kA2SI2tima(3.2)2(1.1+0.1)=13.5kA2S合格例例5-2 按例5-1所给的电气条件，选择柜内隔离开关。解：解：由于由于1010kVkV出线控制采用

9、成套开关柜，选择出线控制采用成套开关柜，选择GNGN-10T/60010T/600高压隔离开关。选择计算结果列于下表。高压隔离开关。选择计算结果列于下表。序号GN-10T/600选择 要求安装地点电气条件结论项目数据项目计算数据1Ur10kVUN10kV合格2Ir600AIC275A合格3imax52kAish(3)8.54kA合格4It2t2025=2000kA2SI2tima(3.35)2(1.1+0.1)=13.5kA2S合格低压断路器低压断路器低压断路器低压断路器 框架式：具有瞬时、短延时、长延时动作的电流保框架式：具有瞬时、短延时、长延时动作的电流保护特性，主要用于低压配电网主干线的

10、开关和保护护特性，主要用于低压配电网主干线的开关和保护10001000A A4000A4000A塑壳式：瞬时、长延时塑壳式：瞬时、长延时主要用于低压配电柜主要用于低压配电柜(箱）中，作配电线路、电动箱）中，作配电线路、电动机、照明电路及电热器等设备的电源控制开关及保机、照明电路及电热器等设备的电源控制开关及保护。护。小型模块式：配电网终端电器小型模块式：配电网终端电器 三三.熔断器及其选择熔断器及其选择1 1熔断器的安秒特性（保护特性）熔断器的安秒特性（保护特性）熔体熔断时间与通过电流的关系。熔体熔断时间与通过电流的关系。熔断器额定电流：熔断器载流部分和接触部分设计熔断器额定电流：熔断器载流部

11、分和接触部分设计所依据的电流。所依据的电流。熔体额定电流：熔体本身设计所依据的电流熔体额定电流：熔体本身设计所依据的电流,即不即不同材料，不同截面所允许通过的最大电流。同材料，不同截面所允许通过的最大电流。2.2.中压熔断器中压熔断器3.3.低压熔断器低压熔断器熔断器的选择熔断器的选择a.a.满足正常工作条件满足正常工作条件工作电压工作电压工作电流工作电流工作环境要求工作环境要求b.b.满足分断能力的要求满足分断能力的要求限流式熔断器限流式熔断器非限流式熔断器非限流式熔断器v高压熔断器的选择高压熔断器的选择1.保护线路的熔断器的选择(1)熔断器的额定电压UNFU应等于线路的额定电压UNUNFU

12、=UN(2)熔体额定电流INFE不小于线路计算电流Ic，即INFEIc(3)熔断器额定电流INFU不小于熔体的额定电流INFE。INFU INFE(4)熔断器断流能力校验 对限流式熔断器（如RN1型）其断流能力应满足 对非限流式熔断器(RW型),其断流能力应大于三相短路冲击电流有效值：2.保护电力变压器（高压侧）的熔断器熔体额定电流的选择(1)熔断器熔断器型号的选择的选择 户内熔断器选择熔断器选择RN1型,户外熔断器选择熔断器选择RW型。（2）熔体额定电流INFE的选择的选择 熔断器熔体额定电流应满足：INFE=(1.52.0)I1NTINFE-熔断器熔体额定电流；I1NT-变压器一次绕组额定

13、电流。3.保护电压互感器的熔断器熔体额定电流的选择因为电压互感器二次侧电流很小，故选择RN2型专用熔断器作电压互感器短路保护，其熔体额定电流为0.5A。1.低压熔断器的选择根据工作环境条件要求选择熔断器的型号；熔断器额定电压应不低于保护线路的额定电压；熔断器的额定电流应不小于其熔体的额定电流，即2.熔体额定电流的选择熔断器熔体额定电流INFE应不小于线路的计算电流Ic，即：INFEIc v低压熔断器熔体额定电流应满足下式条件：INFEKIpk 式中，K为小于1的计算系数。熔断器保护还应考虑与被保护线路配合，在被保护线路过负荷或短路时能得到可靠的保护，还应满足下式条件：INFEKoLIal 式中

14、Ial为绝缘导线和电缆最大允许载流量，KoL为绝缘导线和电缆允许短时过负荷系数。当熔断器作短路保护时，绝缘导线和电缆的过负荷系数取2.5，明敷导线取1.5；当熔断器作过负荷保护时，各类导线的过负荷系数取0.81，对有爆炸危险场所的导线过负荷系数取下限值0.8。熔体额定电流，应同时满足上述三个条件。熔体额定电流，应同时满足上述三个条件。3.熔断器断流能力校验 对限流式熔断器，（如RT系列）只需满足条件对非限流式熔断器应满足条件例例5-3 5-3 有一台电动机，UN=380V、PN=17kW，IC=42.3A，属重载起动，起动电流188A，起动时间为38s。采用BLV型导线穿钢管敷设线路，导线截面

15、为10mm2。该电机采用RT0型熔断器做短路保护，线路最大短路电流为21kA。选择熔断器及熔体的额定电流，并进行校验。例例5-3 5-3 有一台电动机，UN=380V、PN=17kW，IC=42.3A，属重载起动，起动电流188A，起动时间为38s。采用BLV型导线穿钢管敷设线路，导线截面为10mm2。该电机采用RT0型熔断器做短路保护，线路最大短路电流为21kA。选择熔断器及熔体的额定电流，并进行校验。解：解：1选择熔体及熔断器额定电流INFEIc=42.3AINFEKIpk=(0.4188)A=75.2A根据上两式计算结果选INFE=80A熔断器的额定电流应不小于其熔体的额定电流，查附表选RT0100型熔断器，其熔体额定电流为80A，熔断器额定电流为100A,最大断流能力50kA。2校验熔断器能力50kA21kA 断流能力满足要求。3导线与熔断器的配合校验：熔断器作短路保护,导线为绝缘导线时：KoL=2.5、查附表Ial=55A。INFE=80A2.555A满足要求。