高压电气设备的选择

1、v第一节第一节 高压电气设备选择一般条件和原则高压电气设备选择一般条件和原则v第二节第二节 高压开关电器的选择高压开关电器的选择v第三节第三节 互感器的选择互感器的选择v第四节第四节 高压熔断器的选择高压熔断器的选择v第五节第五节 支柱绝缘子和穿墙套管的选择支柱绝缘子和穿墙套管的选择v第六节第六节 母线和电缆的选择母线和电缆的选择v思考题与习题思考题与习题 电气设备选择是发电厂和变电所设计的主要内容之电气设备选择是发电厂和变电所设计的主要内容之一，在选择时应根据实际工作特点，按照有关设计规范的一，在选择时应根据实际工作特点，按照有关设计规范的规定，在保证供配电安全可靠的前提下，力争做到技术先规

2、定，在保证供配电安全可靠的前提下，力争做到技术先进，经济合理。进，经济合理。 为了保障高压电气设备的可靠运行，高压电气设备选为了保障高压电气设备的可靠运行，高压电气设备选择与校验的一般条件有：择与校验的一般条件有： （1）按正常工作条件包括电压、电流、频率、开断电）按正常工作条件包括电压、电流、频率、开断电流等选择；流等选择； （2）按短路条件包括动稳定、热稳定校验；）按短路条件包括动稳定、热稳定校验； （3）按环境工作条件如温度、湿度、海拔等选择。）按环境工作条件如温度、湿度、海拔等选择。 高压电气设备的选择与校验项目见表高压电气设备的选择与校验项目见表7-1。 高压电气设备所在电网的运行电

3、压因调压或负荷的变高压电气设备所在电网的运行电压因调压或负荷的变化，常高于电网的额定电压，故所选电气设备允许最高工作化，常高于电网的额定电压，故所选电气设备允许最高工作电压电压Ualm不得低于所接电网的最高运行电压。不得低于所接电网的最高运行电压。 一般电气设备允许的最高工作电压可达一般电气设备允许的最高工作电压可达1.11.15UN ，而实际电网的最高运行电压而实际电网的最高运行电压Usm一般不超过一般不超过1.1UNs，因此在，因此在选择电气设备时，一般可按照电气设备的额定电压选择电气设备时，一般可按照电气设备的额定电压UN不低于不低于装置地点电网额定电压装置地点电网额定电压UNs的条件选

4、择，即的条件选择，即 UN UNs 电气设备的额定电流电气设备的额定电流N是指在额定环境温度下，电气是指在额定环境温度下，电气设备的长期允许通过电流。设备的长期允许通过电流。 N应不小于该回路在各种合理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运行方式下的最大持续工作电流max，即，即N max 。（）由于发电机、调相机和变压器在电压降低（）由于发电机、调相机和变压器在电压降低5%时，出力保持不变，故其相应回路的时，出力保持不变，故其相应回路的max为发电机、调相为发电机、调相机或变压器的额定电流的机或变压器的额定电流的1.5倍；倍；（）若变压器有过负荷运行可能时，（）若变压器有过负

5、荷运行可能时， max应按过负应按过负荷确定（荷确定（1.32倍变压器额定电流）；倍变压器额定电流）；（）母联断路器回路一般可取母线上最大一台发电（）母联断路器回路一般可取母线上最大一台发电机机或变压器的或变压器的max ；（）出线回路的（）出线回路的max除考虑正常负荷电流（包括线除考虑正常负荷电流（包括线路损耗）外，还应考虑事故时由其它回路转移过来的负荷。路损耗）外，还应考虑事故时由其它回路转移过来的负荷。 在选择电气设备时，还应考虑电气设备安装地点的环境在选择电气设备时，还应考虑电气设备安装地点的环境条件，当气温、温度、海拔高度和覆冰厚度等环境条件超过条件，当气温、温度、海拔高度和覆冰厚

6、度等环境条件超过一般电气设备使用条件时，应采取措施。一般电气设备使用条件时，应采取措施。 当周围环境温度当周围环境温度0和电气设备额定环境温度不等时，其长期允许工作电流应乘和电气设备额定环境温度不等时，其长期允许工作电流应乘以修正系数以修正系数K，即，即我国的电气设备使用的额定环境温度我国的电气设备使用的额定环境温度N=40。如周围。如周围环境温度环境温度0高于高于40小于小于60时，其允许电流一般可按每增时，其允许电流一般可按每增高高1，额定电流减少，额定电流减少1.8%进行修正，当环境温度低于进行修正，当环境温度低于40时，环境温度每降低时，环境温度每降低1，额定电流可增加，额定电流可增加

7、0.5%，但其，但其max不得超过不得超过的的20%。该式对求导体的在实际环境温度下的。该式对求导体的在实际环境温度下的长期允许工作电流，此时公式中的长期允许工作电流，此时公式中的N一般为一般为25。NNNalIKIImax0max 短路电流通过电气设备时，电气设备各部件温度短路电流通过电气设备时，电气设备各部件温度(或发或发热效应热效应)应不超过允许值。满足热稳定的条件为应不超过允许值。满足热稳定的条件为 式中式中 t 厂家给的电气设备在时间厂家给的电气设备在时间t秒内的热稳定电流。秒内的热稳定电流。 短路稳态电流值。短路稳态电流值。 t与与t相对应的时间。相对应的时间。 tdz短路电流热效

8、应等值计算时间。短路电流热效应等值计算时间。kzttItI22 短路条件校验短路条件校验电动力稳定校验电动力稳定校验 电动力稳定是电气设备承受短路电流机械效应的能力，电动力稳定是电气设备承受短路电流机械效应的能力，也称动稳定。满足动稳定的条件为也称动稳定。满足动稳定的条件为 或或式中式中 i ich、ch短路冲击电流幅值及其有效值；短路冲击电流幅值及其有效值； i ies 、es电气设备允许通过的动稳定电流的幅值及电气设备允许通过的动稳定电流的幅值及 其有效值。其有效值。 下列几种情况可不校验热稳定或动稳定：下列几种情况可不校验热稳定或动稳定： （1）用熔断器保护的电器，热稳定由熔断时间保证。

9、）用熔断器保护的电器，热稳定由熔断时间保证。 （2）采用限流熔断器保护的设备，可不校验动稳定。）采用限流熔断器保护的设备，可不校验动稳定。 （3）装设在电压互感器回路中的裸导体和电气设备可）装设在电压互感器回路中的裸导体和电气设备可 不校验动、热稳定。不校验动、热稳定。chesii chesII 为使所选电气设备具有足够的可靠性、经济性和合理为使所选电气设备具有足够的可靠性、经济性和合理性，并在一定时期内适应电力系统发展的需要，作校验用的性，并在一定时期内适应电力系统发展的需要，作校验用的短路电流应按下列条件确定。短路电流应按下列条件确定。 （1）容量和接线按本工程设计最终容量计算，并考虑）容

10、量和接线按本工程设计最终容量计算，并考虑电电力系统远景发展规划；其接线应采用可能发生最大短路电流力系统远景发展规划；其接线应采用可能发生最大短路电流的正常接线方式，但不考虑在切换过程中可能短时并列的接的正常接线方式，但不考虑在切换过程中可能短时并列的接线方式线方式(如切换厂用变压器时的并列如切换厂用变压器时的并列)。 （2）短路种类一般按三相短路验算，若其它种类短路）短路种类一般按三相短路验算，若其它种类短路较较三相短路严重时，则应按最严重的情况验算。三相短路严重时，则应按最严重的情况验算。 （3）计算短路点）计算短路点选择通过电器的短路电流为最大的那些点为短路计算点。 校验热稳定的等值计算时

11、间校验热稳定的等值计算时间tdz为周期分量等值时间为周期分量等值时间tz及非及非周期分量等值时间周期分量等值时间tfz之和，对无穷大容量系统，显然之和，对无穷大容量系统，显然tz按和按和短路电流持续时间相等短路电流持续时间相等,按继电保护动作时间按继电保护动作时间tpr和相应断路器和相应断路器的全开断时间的全开断时间tab之和，即之和，即式中式中 tkd断路器全开断时间；断路器全开断时间； td保护动作时间；保护动作时间； tgf断路器固有分闸时间，可查附录断路器固有分闸时间，可查附录1； th断路器开断时电弧持续时间，对少油断路器为断路器开断时电弧持续时间，对少油断路器为 0.040.06s

12、，对，对SF6和压缩空气断路器约为和压缩空气断路器约为0.020.04s。开断电器应能在最严重的情况下开断短路电流，考虑到主保开断电器应能在最严重的情况下开断短路电流，考虑到主保护护拒动等原因，按最不利情况，取后备保护的动作时间。拒动等原因，按最不利情况，取后备保护的动作时间。hgfpopketttt 高压断路器应根据断路器安装地点、环境和使用条件等高压断路器应根据断路器安装地点、环境和使用条件等 要求选择其种类和型式。真空断路器在要求选择其种类和型式。真空断路器在35kV及以下电力系统及以下电力系统 中得到了广泛应用，有取代油断路器的趋势。中得到了广泛应用，有取代油断路器的趋势。SF6断路器

13、也断路器也 已在已在1035kV的城乡电网建设和改造中得到应用。的城乡电网建设和改造中得到应用。 高压断路器的操动机构，大多数是由制造厂配套供应，高压断路器的操动机构，大多数是由制造厂配套供应， 仅部分少油断路器有电磁式、弹簧式或液压式等几种型式的仅部分少油断路器有电磁式、弹簧式或液压式等几种型式的 操动机构可供选择。一般电磁式操动机构需配专用的直流合操动机构可供选择。一般电磁式操动机构需配专用的直流合 闸电源，但其结构简单可靠；弹簧式结构比较复杂，调整要闸电源，但其结构简单可靠；弹簧式结构比较复杂，调整要 求较高；液压操动机构加工精度要求较高。操动机构的型求较高；液压操动机构加工精度要求较高

14、。操动机构的型 式，可根据安装调试方便和运行可靠性进行选择。式，可根据安装调试方便和运行可靠性进行选择。 在额定电压下，断路器能保证正常开断的最大短路电流在额定电压下，断路器能保证正常开断的最大短路电流称为额定开断电流称为额定开断电流Nbr。在高压断路器中其值不应小于实际。在高压断路器中其值不应小于实际开断瞬间短路电流周期分量开断瞬间短路电流周期分量k ，即，即 我国生产的高压断路器在做型式试验时，仅计入了我国生产的高压断路器在做型式试验时，仅计入了20%的非周期分量。一般中、慢速断路器，由于开断时间较长的非周期分量。一般中、慢速断路器，由于开断时间较长(0.1s)，短路电流非周期分量衰减较多

15、，能满足国家标准规，短路电流非周期分量衰减较多，能满足国家标准规定的非周期分量不超过周期分量幅值定的非周期分量不超过周期分量幅值20%的要求。使用快速的要求。使用快速保护和高速断路器时，其开断时间小于保护和高速断路器时，其开断时间小于0.1s，当在电源附近，当在电源附近短路时，短路电流的非周期分量可能超过周期分量的短路时，短路电流的非周期分量可能超过周期分量的20%，因此需要进行验算。因此需要进行验算。kNbrII 在断路器合闸之前，若线路上已存在短路故障，则在断在断路器合闸之前，若线路上已存在短路故障，则在断路器合闸过程中，动、静触头间在未接触时即有巨大的短路路器合闸过程中，动、静触头间在未

16、接触时即有巨大的短路电流通过（预击穿），更容易发生触头熔焊和遭受电动力的电流通过（预击穿），更容易发生触头熔焊和遭受电动力的损坏。损坏。 断路器在关合短路电流时，不可避免地在接通后又自动断路器在关合短路电流时，不可避免地在接通后又自动跳闸，此时还要求能够切断短路电流，因此，额定关合电流跳闸，此时还要求能够切断短路电流，因此，额定关合电流是断路器的重要参数之一。为了保证断路器在关合短路时的是断路器的重要参数之一。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安全，断路器的额定关合电流iNcl不应小于短路电流最大冲不应小于短路电流最大冲击值击值ich ， 即即chNclii 隔离开关选择及

17、校验条件除额定电压、电流、动热稳定隔离开关选择及校验条件除额定电压、电流、动热稳定校校验外，还应看其种类和形式的选择，其型式应根据配电装置验外，还应看其种类和形式的选择，其型式应根据配电装置特特点和要求及技术经济条件来确定。表点和要求及技术经济条件来确定。表7-2为隔离开关选型参考为隔离开关选型参考表。表。 例例7-1 如图如图7-1所示降压变电所中一所示降压变电所中一台变压器，容量为台变压器，容量为7500kVA，其短路电压，其短路电压百分值为百分值为Ud%=7.5，二次母线电压为，二次母线电压为10kV，变电所由无限大容量系统供电，二次母线变电所由无限大容量系统供电，二次母线上短路电流为上

18、短路电流为 I“=I=5.5kA。作用于高压。作用于高压断路器的定时限保护装置的动作时限为断路器的定时限保护装置的动作时限为s，瞬时动作的保护装置的动作时限为瞬时动作的保护装置的动作时限为0.05s，拟采用高速动作的高压断路器，其固有开拟采用高速动作的高压断路器，其固有开断时间为断时间为0.05s，灭弧时间为，灭弧时间为0.05s，断路，断路器全开断时间则为器全开断时间则为tOP=0.05+0.05=0.1s，试，试选择高压断路器与隔离开关。选择高压断路器与隔离开关。 解：所选断路器工作电流为解：所选断路器工作电流为短路电流冲击值为短路电流冲击值为 ich=2.55“=14（kA）短路电流热效

19、应的等值计算时间为短路电流热效应的等值计算时间为 tk=t=tpop+top=1+0.1=1.1s1s，可忽略，可忽略tk，则，则tdz= tk=1.1s根据上述计算选择户内根据上述计算选择户内SN10-10I-600型的高压断路器和型的高压断路器和GN7-10-600型的隔离开关，经短路稳定性校验，均合格。型的隔离开关，经短路稳定性校验，均合格。并选取并选取CD10与与CS7-lT型操作机构。型操作机构。)(433103750037500maxAUIN 选重合器要使其额定参数满足安装地点的条件，包括：选重合器要使其额定参数满足安装地点的条件，包括： （1）额定电压）额定电压 重合器的额定电压

20、重合器的额定电压 安装地点的系统最高运行电压。安装地点的系统最高运行电压。 （2）额定电流）额定电流 重合器的额定电流应大于安装地点的预期长远的最大负重合器的额定电流应大于安装地点的预期长远的最大负荷电流。为满足保护配合要求，还应选择好串联线圈和电流荷电流。为满足保护配合要求，还应选择好串联线圈和电流互感器的额定电流。通常，选择重合器额定电流时留有较大互感器的额定电流。通常，选择重合器额定电流时留有较大的裕度。选择串联线圈时应以实际预期负荷为准。的裕度。选择串联线圈时应以实际预期负荷为准。 （3）确定安装地点最大故障电流）确定安装地点最大故障电流 重合器的额定短路开断电流应大于安装地点的长远规

21、划重合器的额定短路开断电流应大于安装地点的长远规划最大故障电流。最大故障电流。 （4）确定保护区域未端最小故障电流）确定保护区域未端最小故障电流 重合器的最小分闸电流应小于保护区段最小故障电流。重合器的最小分闸电流应小于保护区段最小故障电流。对液压控制重合器，这主要涉及选择串联线圈额定电流问题：对液压控制重合器，这主要涉及选择串联线圈额定电流问题：电流裕度大时，可适应负荷的增加并可避免对涌流过于敏感；电流裕度大时，可适应负荷的增加并可避免对涌流过于敏感；而电流裕度小时，可对小故障电流反应敏感。有时，可将重而电流裕度小时，可对小故障电流反应敏感。有时，可将重合器保护区域的末端直接选在故障电流至少

22、为重合器最小分合器保护区域的末端直接选在故障电流至少为重合器最小分闸电流的闸电流的1.5倍处，以保证满足该项要求。倍处，以保证满足该项要求。 （5）与线路其他保护设备配合）与线路其他保护设备配合 这主要是比较重合器的电流这主要是比较重合器的电流时间特性曲线，操作顺序时间特性曲线，操作顺序和复归时间等特性，与线路上其他重合器、分段器、熔断器和复归时间等特性，与线路上其他重合器、分段器、熔断器的保护配合，以保证在重合器后备保护动作或在其他线路元的保护配合，以保证在重合器后备保护动作或在其他线路元件发生损坏之前，重合器能够及时分断。件发生损坏之前，重合器能够及时分断。 分段器选择分段器选择起动电流起

23、动电流 1. 启动电流启动电流 分段器的额定启动电流应为后备保护开关最小分闸电流分段器的额定启动电流应为后备保护开关最小分闸电流的的80%。当液压控制分段器与液压控制重合器配合使用时，。当液压控制分段器与液压控制重合器配合使用时，分段器与重合器选用相同额定电流的串联线圈即可。因为液分段器与重合器选用相同额定电流的串联线圈即可。因为液压分段器的启动电流为其串联线圈额定电流的压分段器的启动电流为其串联线圈额定电流的1.6倍，而液倍，而液压重合器的最小分闸电流为其串联线圈额定电流的压重合器的最小分闸电流为其串联线圈额定电流的2倍。倍。电子控制分段器的启动电流可根据其额定电流直接整定，但电子控制分段器

24、的启动电流可根据其额定电流直接整定，但必须满足上述必须满足上述“80%”原则。电子重合器整定值为实际动作原则。电子重合器整定值为实际动作值，应考虑配合要求。值，应考虑配合要求。 分段器选择分段器选择记录次数记录次数 2. 记录次数记录次数 分段器的计数次数应比后备保护开关的重合次数少一分段器的计数次数应比后备保护开关的重合次数少一次。当数台分段器串联使用时，负荷侧分段器应依次比其次。当数台分段器串联使用时，负荷侧分段器应依次比其电源侧分段器的计数次数少一次。在这种情况下，液压分电源侧分段器的计数次数少一次。在这种情况下，液压分段器通常不用降低其启动电流值的方法来达到各串联分段段器通常不用降低其

25、启动电流值的方法来达到各串联分段器之间的配合，而是采用不同的计数次数来实现，以免因器之间的配合，而是采用不同的计数次数来实现，以免因网络中涌流造成分段器误动。网络中涌流造成分段器误动。 3.记忆时间记忆时间 必须保证分段器的记忆时间大于后备保护开关动作的必须保证分段器的记忆时间大于后备保护开关动作的总累积时间，否则分段器可能部分地总累积时间，否则分段器可能部分地“忘记忘记”故障开断的故障开断的分分闸次数，导致后备保护开关多次不必要的分闸或分段器与闸次数，导致后备保护开关多次不必要的分闸或分段器与前级保护都进入闭锁状态，使分段器起不到应有的作用。前级保护都进入闭锁状态，使分段器起不到应有的作用。

26、 液压控制分段器的记忆时间不可调节，它由分闸活塞液压控制分段器的记忆时间不可调节，它由分闸活塞的复位快慢所决定。复位快慢与液压机构中油粘度有关。的复位快慢所决定。复位快慢与液压机构中油粘度有关。第三节第三节 互感器的选择互感器的选择 电流互感器一次侧额定电压和额定电流选择电流互感器一次侧额定电压和额定电流选择 1.电流互感器一次侧额定电压和电流选择电流互感器一次侧额定电压和电流选择 电流互感器一次回路额定电压和电流选择应满足：式中 UN1、N1电流互感器一次额定电压和电流。 为了确保所供仪表的准确度，互感器的一次侧额定电流应尽可能与最大工作电流接近。 2. 二次额定电流的选择二次额定电流的选择

27、 电流互感器的二次额定电流有5A和1A两种。一般强电系统用5A， 弱电系统用1A。max11IIUUNNsN与 电流互感器种类和型式及准确级的选择电流互感器种类和型式及准确级的选择 3. 电流互感器种类和型式的选择电流互感器种类和型式的选择 选择互感器，应根据安装地点和安装方式选择相适应的类别和型式。选用母线型电流互感器时，注意校核窗口尺寸。 4. 准确级的选择准确级的选择 为保证测量仪表的准确度，互感器的准确级不得低于所供测量仪表的准确级。如:装于重要回路(如发电机、调相机、变压器、厂用馈线、出线等)中的电能表和计费的电能表一般采用0.51级表，相应的互感器的准确级不应低于0.5级；对测量精

28、度要求较高的大容量发电机、变压器、系统干线和500kV级宜用0.2级。供运行监视、估算电能的电能表和控制盘上仪表一般皆用11.5级的，相应的电流互感器应为0.51级。供只需估计电参数仪表的互感器可用3级的。 电流互感器二次容量或负载的校验电流互感器二次容量或负载的校验 5. 电流互感器二次容量或二次负载的校验电流互感器二次容量或二次负载的校验 为了保证互感器的准确级，互感器二次侧所接实际负载Z2l或所消耗的实际容量荷S2应不大于该准确级所规定的额定负载ZN2或额定容量SN2，即 SN2S2= IN22 Z2l 或 ZN2 Z2lRwi+Rtou + Rm + Rr 式中 Rm ， Rr 电流互

29、感器二次回路中所接仪表内阻的总和与所接继电器内阻的总和，可由产品样本或附录9中查得。 Rwi 电流互感器二次联接导线的电阻。 Rtou 电流互感器二次连线的接触电阻，一般取为0.1。 电流互感器热稳定和动稳定校验电流互感器热稳定和动稳定校验 6. 热稳定和动稳定校验热稳定和动稳定校验 （1）电流互感器的热稳定校验只对本身带有一次回路导体的电流互感器进行。电流互感器热稳定能力常以1s允许通过的一次额定电流N1的倍数Kh来表示，故热稳定应按下式校验式中 Kh，N1 由生产厂给出的电流互感器的热稳定倍数 及一次侧额定电流。 ，tdz 短路稳态电流值及热效应等值计算时间。keNhtIIK221）（ 电

30、流互感器热稳定和动稳定校验电流互感器热稳定和动稳定校验（1） （2）电流互感器内部动稳定能力，常以允许通过的一次额定电流最大值的倍数kmo一动稳定电流倍数表示，故内部动稳定可用下式校验式中 Kmo，IN1 由生产厂给出的电流互感器的动稳定倍 数及一次侧额定电流。 ich 故障时可能通过电流互感器的最大三相 短路电流冲击值。 chNmoiIK12 电流互感器热稳定和动稳定校验电流互感器热稳定和动稳定校验（2） 由于邻相之间电流的相互作用，使电流互感器绝缘瓷帽上受到外力的作用，因此，对于瓷绝缘型电流互感器应校验瓷套管的机械强度。瓷套上的作用力可由一般电动力公式计算，故外部动稳定应满足 式中 Fal

31、作用于电流互感器瓷帽端部的允许力； l 电流互感器出线端至最近一个母线支柱绝缘子 之间的跨距。 系数0.5表示互感器瓷套端部承受该跨上电动力的一半。）（NaliFchal271073. 15 . 0 电压互感器一次回路额定电压选择电压互感器一次回路额定电压选择 1. 电压互感器一次回路额定电压选择电压互感器一次回路额定电压选择 为了确保电压互感器安全和在规定的准确级下运行，电压互感器一次绕组所接电力网电压应在（1.10.9）UN1范围内变动，即满足下列条件式中 UN1 电压互感器一次侧额定电压。选择时，满足UN1= UNs 即可。19 . 01 . 1NNsNUUU 二次侧额定电压、种类和型式

32、、准确级选择二次侧额定电压、种类和型式、准确级选择 2. 电压互感器二次侧额定电压的选择电压互感器二次侧额定电压的选择 电压互感器二次侧额定线间电压为100V。 3. 电压互感器种类和型式的选择电压互感器种类和型式的选择 电压互感器的种类和型式应根据装设地点和使用条件进行选择，例如:在635kV屋内配电装置中，一般采用油浸式或浇注式； 110220kV配电装置通常采用串级式电磁式电压互感器；220kV及其以上配电装置，当容量和准确级满足要求时，也可采用电容式电压互感器。 4. 准确级选择准确级选择 首先根据仪表和继电器接线要求选择电压互感器接线方式，并尽可能将负荷均匀分布在各相上，然后计算各相

33、负荷大小，按照所接仪表的准确级和容量选择互感器的准确级额定容量。有关电压互感器准确级的选择原则，可参照电流互感器准确级选择。一般供功率测量、电能测量以及功率方向保护用的电压互感器应选择0.5级或1级的，只供估计被测值的仪表和一般电压继电器的选用3级电压互感器为宜。 准确级选择准确级选择 202020202sincos）（）（）（）（QPSSS 5. 按额定二次容量选择按额定二次容量选择 电压互感器的额定二次容量（对应于所要求的准确级）SN2，应不小于电压互感器的二次负荷S2，即式中 S0、P0 、Q0各仪表的视在功率、有功功率和无功 功率。 cos各仪表的功率因数。22SSN 由于电压互感器三

34、相负荷常不相等，为了满足准确级要求，通常以最大相负荷进行比较。计算电压互感器各相的负荷时，必须注意互感器和负荷的接线方式。表7-4列出电压互感器和负荷接线方式不一致时每相负荷的计算公式。 对于一般的高压熔断器，其额定电压UN必须大于或等于电网的额定电压UNs。但是对于充填石英砂有限流作用的熔断器，则不宜使用在低于熔断器额定电压的电网中，这是因为限流式熔断器灭弧能力很强，在短路电流达到最大值之前就将电流截断，致使熔体熔断时因截流而产生过电压，其过电压倍数与电路参数及熔体长度有关，一般在UNs=UN的电网中，过电压倍数约22.5倍，不会超过电网中电气设备的绝缘水平，但如在UNsUN的电网中，因熔体

35、较长，过电压值可达3.54倍相电压，可能损害电网中的电气设备。 高压熔断器选择高压熔断器选择熔管额定电流选择熔管额定电流选择 熔断器的额定电流选择，包括熔管的额定电流和熔体的额定电流的选择。 （1）熔管额定电流的选择）熔管额定电流的选择 为了保证熔断器载流及接触部分不致过热和损坏，高压熔断器的熔管额定电流应满足下式的要求，即式中 INft熔管的额定电流 INfs熔体的额定电流sNfItINfNfsNftII 高压熔断器选择高压熔断器选择熔体额定电流选择熔体额定电流选择 （2）熔体额定电流选择）熔体额定电流选择 为了防止熔体在通过变压器励磁涌流和保护范围以外的短路及电动机自启动等冲击电流时误动作

36、，保护35kV及以下电力变压器的高压熔断器，其熔体的额定电流可按下式选择，即式中 K可靠系数（不计电动机自启动时K=1.11.3， 考虑电动机自启动时K=1.52.0）； Imax电力变压器回路最大工作电流。maxKIINfs 高压熔断器选择高压熔断器选择熔体额定电流选择熔体额定电流选择 用于保护电力电容器的高压熔断器的熔体，当系统电压升高或波形畸变引起回路电流增大或运行过程中产生涌流时不应误熔断，其熔体按下式选择，即式中K可靠系数(对限流式高压熔断器，当一台电力电容器 时K=1.52.0，当一组电力电容器时K=1.31.8)； Nc电力电容器回路的额定电流。NcNfsKII 高压熔断器选择高

37、压熔断器选择熔断器开断电流校验熔断器开断电流校验式中 Nbr熔断器的额定开断电流 对于没有限流作用的熔断器，选择时用冲击电流的有效值ch 进行校验；对于有限流作用的熔断器，在电流达最大值之前已截断，故可不计非周期分量影响，而采用I“进行校验。）（或IIIchNbr 高压熔断器选择高压熔断器选择熔断器选择性校验熔断器选择性校验 为使前后两级熔断器之间或熔断器与电源保护装置之间动作的选择性，应进行熔体选择性校验。如图7-4为两个不同熔体安秒特性曲线（Nfs1 Nfs2），同一电流同时通过此二熔体时，熔体1先熔断。所以，为了保证动作的选择性，前一级熔体应采用熔体1，后一级熔体应采用熔体2。保护电压互

38、感器用的高压熔断器，只需按额定电压及断流容量两项来选择。 一、绝缘子简介一、绝缘子简介 支柱绝缘子支柱绝缘子 户内支柱绝缘子户内支柱绝缘子 户外支柱绝缘子户外支柱绝缘子 套管绝缘子套管绝缘子 户内套管绝缘子户内套管绝缘子 户外套管绝缘子户外套管绝缘子二、二、 绝缘子简介绝缘子简介 绝缘子俗称为绝缘瓷瓶,它广泛地应用在发电厂和变电所的配电装置、变压器、各种电器以及输电线之中。用来支持和固定裸载流导体，并使裸导体与地绝缘,或者用于使装置和电气设备中处在不同电位的载流导体间相互绝缘。因此,要求绝缘子必须具有足够的电气绝缘强度、机械强度、耐热性和防潮性等等。 绝缘子按安装地点,可分为户内(屋内)式和户

39、外(屋外)式两种。按结构用途可分为支持绝缘子和套管绝缘子。 支柱绝缘子支柱绝缘子户内式支柱绝缘子户内式支柱绝缘子 支柱绝缘子又分为户内式和户外式两种。户内式支柱绝缘子广泛应用在3110kV各种电压等级的电网中。 户内式支柱绝缘子可分为外胶装式、内胶装式及联合胶装式等三种 户外支柱绝缘子有针式和实心棒式两种。图7-6所示为户外支柱绝缘子结构图。主要由绝缘瓷体2、4,铸铁帽5和具有法兰盘的装脚1组成。 套管绝缘子套管绝缘子户内式套管绝缘子户内式套管绝缘子 套管绝缘子简称为套管。套管绝缘子按其安装地点可分户内式和户外式两种。 依其载流导体的特征可分为三种型式：采用矩形截面的载流体、采用圆形截面的载流

40、导体和母线型。前两种套管载流导体与其绝缘部分制做成一个整体，母线型套管本身不带载流导体，使用时将原载流母线装于该套管矩形窗口内。 图7-7 为CME-10型母线式套管绝缘子结构，由瓷壳1、法兰盘2、金属帽3等部分组成。金属帽3上有矩形窗口4,窗口为穿过母线的地方,矩形窗口的尺寸决定于穿过套管母线的尺寸和数目。套管的额定电流由穿过母线的额定电流确定。 套管绝缘子套管绝缘子户内式套管绝缘子户内式套管绝缘子 套管绝缘子套管绝缘子户外式套管绝缘子户外式套管绝缘子 用于将配电装置中的户内载流导体与户外载流导体之间的连接处，其两端的绝缘按户内外两种要求设计，图7-8中右端为户内部分，表面结构平滑，无伞裙，

41、为户内式套管绝缘子结构；左端为户外部分，瓷体表面有伞裙，为户外式套管绝缘子结构。 支柱绝缘子及穿墙套管的选择支柱绝缘子及穿墙套管的选择 支柱绝缘子及穿墙套管的动稳定性应满足式（7-27）的要求： FalFca （7-27）式中 Fal 支柱绝缘子或穿墙套管的允许荷重。 Fca 加于支柱绝缘子或穿墙套管上的最大计算力。Fal可按生产厂家给出的破坏荷重Fdb的60%考虑，即 Fal=0.6 Fdb (N) 支柱绝缘子和穿墙套管的选择和校验项目见下表： 支柱绝缘子及穿墙套管的选择支柱绝缘子及穿墙套管的选择 Fca即最严重短路情况下作用于支柱绝缘子或穿墙套管上的最大电动力，由于母线电动力是作用在母线截

42、面中心线上，而支持绝缘子的抗弯破坏荷重是按作用在绝缘子帽上给出的，如图7-9所示，二者力臂不等，短路时作用于绝缘子帽上的最大计算力为：Fca=Fmax (N) (7-28)式中 Fmax 最严重短路作用于母线上的最大电动力。 H1 支柱绝缘子高度(mm)。 H 从绝缘子底部至母线水平中心线高（mm）。 b 母线支持片的厚度，一般竖放矩形母线 b=18mm；平放矩形母线b=12mm。 支柱绝缘子及穿墙套管的选择支柱绝缘子及穿墙套管的选择 计算Fmax的说明如下： 布置在同一平面内的三相母线(如图7-10)，在发生短路时， 支柱绝缘子及穿墙套管的选择支柱绝缘子及穿墙套管的选择式中 a母线间距（m）

43、 Lca计算跨距（m）。 对母线中间的支持绝缘子，Lca 取相邻跨距之和的一半。对母线端头的支持绝缘子，Lca 取相邻跨距的一半，对穿墙套管，则取套管长度与相邻跨距之和的一半。72max10732. 1aLiFcach支持绝缘子所受的力为支持绝缘子所受的力为 母线的选择与校验母线的选择与校验母线选择的项目母线选择的项目母线选择的项目一般包括：母线选择的项目一般包括： 母线材料、类型和布置方式; 导体截面; 热稳定; 动稳定等项进行选择和校验； 对于110kV以上母线要进行电晕的校验； 对重要回路的母线还要进行共振频率的校验。 母线的选择与校验母线的选择与校验母线的材料母线的材料 配电装置的母线

44、常用导体材料有铜、铝和钢。铜的电阻率低，机械强度大，抗腐蚀性能好，是首选的母线材料。 但是铜在工业和国防上的用途广泛，还因储量不多，价格较贵，所以一般情况下，尽可能以铝代铜，只有在大电流装置及有腐蚀性气体的屋外配电装置中，才考虑用铜作为母线材料。 母线的选择与校验母线的选择与校验常用硬母线的类型常用硬母线的类型 常用的硬母线截面有矩形、槽形和管形。矩形母线常用于35kV及以下、电流在4000A及以下的配电装置中。单条矩形截面积最大不超过1250mm2。当工作电流超过最大截面单条母线允许电流时，可用小于4的几条矩形母线并列使用。 槽形母线机械强度好，载流量较大，集肤效应系数也较小，一般用于400

45、08000A的配电装置中。管形母线集肤效应系数小，机械强度高，管内还可通风和通水冷却，因此，可用于8000A以上的大电流母线。另外，由于圆形表面光滑，电晕放电电压高，因此可用于110kV及以上配电装置。 母线的选择与校验母线的选择与校验母线的布置方式母线的布置方式 图7-11为矩形母线的布置方式示意图。当三相母线水平布置时，图7-7(a)与图7-7(b)相比，前者散热较好，载流量大，但机械强度较低，而后者情况正好相反。图7-7(c)的布置方式兼顾了前二者的优点，但使配电装置的高度增加，所以母线的布置应根据具体情况而定。 母线截面选择母线截面选择按最大长期工作电流选择按最大长期工作电流选择 除配

46、电装置的汇流母线及较短导体(20m以下)按最大长期工作电流选择截面外，其余导体的截面一般按经济密度选择。 母线长期发热的允许电流al ， 应不小于所在回路的最大长期工作电流max，即 Kalmax （7-31）式中 al相对于母线允许温度和标准环境条件下导体 长期允许电流； K综合修正系数，与环境温度和导体连接方式等 有关，其中温度修正系数参考式（7-3）。 母线截面选择母线截面选择按经济电流密度选择按经济电流密度选择 按经济电流密度选择母线截面可使年综合费用最低，年综合费用包括电流通过导体所产生的年电能损耗费、导体投资和折旧费、利息等。从降低电能损耗角度看，母线截面越大越好，而从降低投资、折

47、旧费和利息的角度，则希望截面越小越好。 综合这些因素，使年综合费用最小时所对应的母线截面称为母线的经济截面，对应的电流密度称为经济电流密度。表7-7为我国目前仍然沿用的经济电流密度值。 母线截面选择母线截面选择按经济电流密度选择按经济电流密度选择表7-7 经济电流密度值 A/mm2按经济电流密度选择母线截面按下式计算式中 max通过导体的最大工作电流，A； Jec经济电流密度，A/mm2。ececJISmax 母线的选择与校验母线的选择与校验母线热稳定校验母线热稳定校验 按正常电流及经济电流密度选出母线截面后，还应按热稳定校验。按热稳定要求的导体最小截面为 （7-33）式中 短路电流稳态值 （

48、A） Ks集肤效应系数，对于矩形母线截面在100mm2以 下，Ks=1。 tdz热稳定计算时间，s。 C热稳定系数。sdzKtCISmin 母线的选择与校验母线的选择与校验母线热稳定校验母线热稳定校验 热稳定系数C值与材料及发热温度有关。C值如表7-8。 母线的选择与校验母线的选择与校验母线动稳定校验母线动稳定校验 各种形状的母线通常都安装在支持绝缘子上，当冲击电流通过母线时，电动力将使母线产生弯曲应力， 因此必须校验母线的动稳定性。 安装在同一平面内的三相母线，其中间相受力最大，即 (7-34)式中 Kf母线形状系数，当母线相间距离远大于母线截面 周长时， Kf =1。其他情况可由有关手册查

49、得。 l母线跨距，(m)； a母线相间距，(m)。）（NaliKFchf27max10732. 1 母线的选择与校验母线的选择与校验母线动稳定校验母线动稳定校验10maxlFM 母线通常每隔一定距离由绝缘瓷瓶自由支撑着。因此当母线受电动力作用时，可以将母线看成一个多跨距载荷均匀分布的梁，当跨距段在两段以上时，其最大弯曲力矩为 (7-35) 若只有两段跨距时，则 (7-36)式中 Fmax 一个跨距长度母线所受的电动力（N）。10maxlFM 母线的选择与校验母线的选择与校验母线动稳定校验母线动稳定校验WMca 母线材料在弯曲时最大相间计算应力为 (7-37)式中 W母线对垂直于作用力方向轴的截

50、面系数，又称抗弯矩（m3），其值与母线截面形状及布置方式有关，对常遇到的几种情况的计算式列于图7-12中。 要想保证母线不致弯曲变形而遭到破坏，必须使母线的计算应力不超过母线的允许应力，即母线的动稳定性校验条件为 （7-38）式中 al一母线材料的允许应力，对硬铝母线al =69MPa; 对硬铜母线al =137MPa。alca 母线的选择与校验母线的选择与校验母线动稳定校验母线动稳定校验图图母母线线抗抗弯弯矩矩W计计算算表表712 母线的选择与校验母线的选择与校验母线动稳定校验母线动稳定校验1max10FWlal 如果在校验时， ，则必须采取措施减小母线的计算应力，具体措施有：将母线由竖放改

51、为平放；放大母线截面，但会使投资增加；限制短路电流值能使大大减小，但须增设电抗器；增大相间距离a；减小母线跨距 l 的尺寸，此时可以根据母线材料最大允许应力来确定绝缘瓷瓶之间最大允许跨距，即 （7-38）式中 F1单位长度母线上所受的电动力（N/m） 当矩形母线水平放置时，为避免导体因自重而过分弯曲，所选取的跨距一般不超过1.52m。考虑到绝缘子支座及引下线安装方便，常选取绝缘子跨距等于配电装置间隔的宽度。alca 电缆的选择与校验电缆的选择与校验电缆的基本知识电缆的基本知识 电缆的基本结构包括导电芯、绝缘层、铅包（或铝包）和保护层几个部分。供配电系统中常用的电力电缆，按其缆芯材料分为铜芯和铝芯两大类。按其采用的绝缘介质分油浸纸绝缘