高压断路器的选择

1、正确地选择电气设备是保证安全运行的重要条正确地选择电气设备是保证安全运行的重要条件之一。各种电气设备和截流导体由于用途与件之一。各种电气设备和截流导体由于用途与工作条件不完全相同，所以他们各自的选择条工作条件不完全相同，所以他们各自的选择条件与方法也不完全相同，但是对他们在正常工件与方法也不完全相同，但是对他们在正常工作中的可靠与短路时的稳定性等基本要求是一作中的可靠与短路时的稳定性等基本要求是一致的，故选择电气设备的一般条件相同。致的，故选择电气设备的一般条件相同。9.1电气设备和载流导体选择的一般条件一、设备选择的一般原则一、设备选择的一般原则 1.1.应满足正常、检修、短路和过电压等运行

2、情况的应满足正常、检修、短路和过电压等运行情况的要求，并考虑远景发展的需要要求，并考虑远景发展的需要 2.2.应按当地环境条件校验应按当地环境条件校验 3.3.力求技术先进与经济合理，维修方便力求技术先进与经济合理，维修方便 4.4.选择设备时应尽量减少品种；选择设备时应尽量减少品种；（注意国内目前产（注意国内目前产品种类和供应情况）品种类和供应情况） 5.5.选用新产品，应经过权威的试验，并经正式鉴定选用新产品，应经过权威的试验，并经正式鉴定合格合格二、选择设备时应了解的原始资料 1.电气主接线图及发电机、变压器的主要参数，各回路出线的输送容量及输送距离； 2. 各不同短路点的短路电流计算结

3、果； 3. 设备装设地点的环境条件：温度、湿度、海拔高度、风速、结冰厚度、空气污秽条件、地震活动程度和基本烈度等 4. 布置条件：屋外、屋内、装配式或成套设备5. 有关产品的技术数据及使用条件等资料三、三、按正常工作条件选择按正常工作条件选择导体和电器导体和电器 1. 1. 根据额定电压选择根据额定电压选择电器的额定电压是在其铭牌上所标出的线电压值电器的额定电压是在其铭牌上所标出的线电压值.电气设备除铭牌标定的额定电压外，还有一长期允许电气设备除铭牌标定的额定电压外，还有一长期允许的最大电压：的最大电压：NNUUU%1510max 选择电器时必须保证电器实际承受的最高电压不超选择电器时必须保证

4、电器实际承受的最高电压不超过其最大工作电压过其最大工作电压. 电器的额定电压电器的额定电压Un不小于电器装设地点电网的额不小于电器装设地点电网的额定电压定电压Un c，即：，即：NCNUU2. 2. 根据额定电流选择根据额定电流选择电器的额定电流电器的额定电流In应不小于安装设备回路的最大工作电流即应不小于安装设备回路的最大工作电流即Imax：要求：要求：maxIIN注注: (1) IN按环境条件校核：海拔、环温等按环境条件校核：海拔、环温等.按温度校核按温度校核:NNNyyNyIKII(2)Imax的计算:同步发电机、调相机、三相电力变压器回路最大工作电流为其额定电流值的1.05倍 .图6.

5、8 热电厂主接线发电机回路:cos3/05. 1maxGNGNUPI变压器回路：NNUSI3/05. 1max馈电回路：cos3/maxmaxNUPI四、按短路状态校验 1.热稳定是指电器通过短路电流时，电器的导体和绝缘部分不因短路电流的热效应使其温度超过它的短路时最高允许温度，而造成损坏妨碍继续工作的性能。.(1)电器短路热稳定校验Q It2t 式中： Itt秒内允许通过的短时热电流（由厂家给定，一般提供电器的2s热稳定电流，如需要可提供3s、4s或1s热稳定电流） 短路时的最大热效应；(Qk的计算:等值代换法、实用计算法实用计算法)(2)校验载流导体热稳定 1）允许温度法 2）最小截面法

6、2.短路动稳定性校验动稳定性表征导体和电器承受短路电流机械效应的能力.（1）校验母线动稳定:yzd（Pa）（8.23）式中y母线材料的允许应力，Pa；zd母线最大计算应力，Pa。 （2）校验电器动稳定：电器的动稳定电流不小于通过电器的最大三相冲击短路电流 i由厂家给定的允许通过的动稳定电流幅值 三相短路冲击电流三相短路冲击电流pi)3(imi)3(imi)3(impii 1、根据机械负荷选择 根据机械负荷选择电器时，要求电器端子的允许机械负荷不小于电器引线在正常和短路时所承受的最大作用力。 2、按电器工作的特殊要求校验 根据各种电器的用途、工作特点等进行特殊项目的校验。例如高压断路器应校验其断

7、路能力，互感器应校验准确度等等。 五、特殊要求五、特殊要求电气设备选择步骤小结 1.按正常工作条件初选 （1）额定电压 （2）额定电流 2.按短路条件校验 （1）动稳定校验 （2）热稳定校验 3.特殊要求 机械负荷；断路器开断电流；互感器准确度等六、 短路电流计算条件和短路电流计算时间（1）验算用的短路电流计算应考虑下列条件： a. 容量与接线计算短路电流所用的接线方式,应该是可能发生最大短路电流的正常接线方式(即最大运行方式).计算容量应按本工程设计规划容量计算,并考虑电力系统的远景发展规划(一般考虑本工程建成后510年) b. 短路种类（按最大短路电流考虑，一般为三相短路） c. 短路点选

8、择： 短路点取使被选择设备短路点取使被选择设备通过的短路电流最大的通过的短路电流最大的点点 （2）确定短路计算时间 热稳定短路计算时间td等于继电保护动作时间tb和相应断路器的全开断时间tfd之和即: td = tb + tfd无延时时：tb0.040.06 s；高速断路器：tfd0.1 s普通断路器：tfd0.2 s 取主保护时间还是后备保护时间，视情况而定。 当校验裸导体及110kV以下电缆短路热稳定时，一般采用主保护动作时间。若主保护有死区，则应采用能保护该死区的后备保护动作时间，并采用相应处的短路电流值。校验电器和110kv及以上充油电缆的热稳定时，一般采用后备保护动作时间，使计算可靠

9、性提高。（3） 几种简化短路效验的情况： 1）用熔断器保护的电气设备，因熔断器熔断很快，短路电流持续时间td很小而不作热稳固性校验。 2）如果熔断器有限流作用(在短路电流尚未达到峰值时即行熔断)，则动稳固性也可不校验。 3）电压互感器回路设备不作热稳固性校验。 4）电缆因有足够的强度，也可不校验动稳固性。(4)三相短路的实用计算三相短路的实用计算 运算曲线法运算曲线法 method of operational curve1 运算曲线：事先制作好的一种计算三相短运算曲线：事先制作好的一种计算三相短路电流周期分量有效值的曲线。路电流周期分量有效值的曲线。2 运算曲线法：利用运算曲线求短路发生后运

10、算曲线法：利用运算曲线求短路发生后任意时刻任意时刻t所对应的短路电流周期分量有效值的所对应的短路电流周期分量有效值的方法。方法。算法的适用条件：计及自动励磁调节作用的发电机算法的适用条件：计及自动励磁调节作用的发电机组供电的三相短路电流周期分量有效值的计算。组供电的三相短路电流周期分量有效值的计算。9.4 高压断路器的选择与校验 高压断路器是根据其主要参数来选择的，即：UN、IN 、装置种类，结构型式、额定开断电流Ikd和机械负荷进行选择的，并按照热、动稳定进行校验。 1.开关种类和型式选择： 种类：户内、户外； 型式：多油、少油、空气、SF6（L）、真空（Z）等。一般配电装置中635kV选用

11、真空断路器，35kV也可选用六氟化硫断路器；在110kV及以上选用六氟化硫断路器。 2.按额定电压选择：断路器的额定电压不小于装设断路器回路所在电网的额定电压，一般在10kV及其以上装置中均选择两者相同。.按额定电流选择断路器的额定电流不小于装设断路器回路的最大持续工作电流。.按额定开断电流选择 断路器额定开断电流不小于断路器触头刚刚分开时所通过的短路电流。应满足：IdlId（tdl）或IdlI为了确定Id ，应正确选择短路点和短路类型以及断路器触头断开时的计算时间tdl断路器实际开断时间等于继电保护装置动作时间和断路器固有动作时间之和。.校验动稳定校验动稳定 断路器的额定峰值耐受电流不小于通

12、过断路器的最大三相短最大三相短路冲击电流路冲击电流，即： pi)3(imipi)3(imi .校验热稳定校验热稳定断路器允许的最大短路热效应( )不小于短路热效应（ ），即：1)Qk用等值代换法算：其中，电气设备的允许吸热量；短路电流向电气设备提供的热量；电气设备的t秒热稳固性电流；短路电流的稳态值；短路电流的稳态值；dzttItI22dztI2tIItIt2tI2tkQtI2tkQ 假想发热时间假想发热时间,与实际短路持续时间实际短路持续时间td以及短路电流的变化状况(用短路电流初始值与稳态值之比表征)有关,计算方法如下: 其中，短路电流周期性分量假想发热时间,查曲线而查曲线而得得；短路电流

13、非周期性分量假想发热时间，计算如下：1s时，略去非周期性分量的发热，取0；0.11s时，；1S,tIQQZtZKK29.5高压隔离开关的选择 隔离开关的选择与短路器的选择几乎一样，只是没有断流能力和短路关合能力。 高压隔离开关应按下列项目进行选择与校验： (1)根据配电装置布置的特点，选择隔离开关的类型。 (2)根据安装地点选用户内式或户外式； (3)隔离开关的额定电压应大于装设电路所在电网的额定电压； (4)隔离开关的额定电流应大于装设电路的最大持续工作电流；(5)动稳定校验应满足的条件为：(7)热稳定校验应满足的条件为：(8)根据对隔离开关操作控制的要求，选择配用的操动机构。隔离开关一般采

14、用手动操动机构。户内8000A以上隔离开关，户外220KV高位布置的隔离开关和500KV隔离开关，宜采用电动操动机构。当有压缩空气系统时，也可采用气动操动机构。ich （短路冲击电流）idw(产品目录中给出的极限通过电流峰值)tIt2kQ 例题： 如图：发电机额定容量为25MW，两台主变额定容量为20MVA。试选择G1回路中的断路器和隔离开关。已知主保护时间tb1=0.05s，后备保护时间tb2=4s，实际环境温度为40。S=600MVA2*20MVA2*25MW110KV10KV解：发电机回路的最大工作电流为：发电机回路的断路器和隔离开关，安装在屋内配电装置中，故选用户内式。型号如下：)(3

15、 .1804108 . 05 .1032505. 13maxAI计算数据计算数据额定参数额定参数SN10-10 /2000-40GN2-10/2000-85U 10kVUN 10kV10kVImax 1804.3AIN 2000A2000AIzk 24.47KAIdl 40KA(开断电流开断电流)/ich 76.864KAig 125KA(关合电流关合电流)/Qk 1746.3kA2.s(实用计实用计算法算法)i2.t 4024=6400kA2.s5125=13005kA2.sich (冲击电流冲击电流) 76.864KAidw 125KA85kA操作机构型号操作机构型号CQ10CS6-2TSN10-10型断路器的固有分闸时间为0.07s，全开断时间为0.1s。断路器实际开断时间：tb=tb1+tg=0.05+0.07=0.12s热稳定校验短路电流计算时间：t=tb2+tdf=4.0+0.1=4.1s选择短路点为发电机出口d1