电气设备的选择知识培训讲义(共87页).ppt

1、2/25/202212/25/20222第一节电气设备选择的一般原那么第二节 高压开关电器的选择第三节互感器的选择第四节 母线、支柱绝缘子和穿墙套管选择第五节 高压开关柜的选择第六节低压熔断器选择第七节低压断路器选择2/25/202231按工作环境及正常工作条件选择电气设备1根据电气设备所处的位置户内或户外、使用环境和工作条件，选择电气设备型号等。2按工作电压选择电气设备的额定电压 UN UWN 3按最大负荷电流选择电气设备的额定电流 IN Imax或IN Ic第一节电气设备选择的一般原那么2/25/202242按短路条件校验电气设备的动稳定和热稳定 为了保证电气设备在短路故障时不致损坏，就必

2、须按最大可能的短路电流校验电气设备的动稳定和热稳定。 动稳定是指电气设备在冲击短路电流所产生的电动力作用下，电气设备不致损坏。 热稳定是指电气设备、载流导体在最大稳态短路电流作用下，其发热温度不超过载流导体短时允许发热温度。 2/25/20225 imax为电气设备的极限通过电流峰值； Imax为电气设备的极限通过电流有效值。(2)热稳定校验22(3)*timaItItIt：电气设备的热稳定电流；t：热稳定时间。(3)maxishi(3)maxshII或(1)动稳定校验2/25/202263开关电器断流能力校验 对具有断流能力的高压开关设备，需校验其断流能力。 开关设备的断流容量不小于安装地点

3、最大三相短路容量。(3).maxockII.maxkocSSIoc 、Soc为制造厂提供的最大开断电流和开断容量即：2/25/20227 高压开关电器主要指高压断路器、高压熔断器、高压隔离开关和高压负荷开关。1根据使用环境和安装条件选择设备的型号2按正常条件选择设备的额定电压和电流3动稳定校验4热稳定校验5开关电器断流能力校验。具体选择 高压电气设备选择和校验内容参见课本表5-1。2/25/20228一、高压断路器选择 按断路器使用场合、环境条选择型号，然后再选择额定电压、额定电流值，最后校验动稳定、热稳定和断流容量。 例5-1 试选择某35KV户内型变电所主变二次侧高压开关柜的高压断路器，变

4、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。2/25/20229解：因为户内型，应选择户内少油断路器。 断路器的额定电流壳根据变压器二次侧额定电流来选择。 查附表A-4，选择SN10-10I/630型少油断路器，其有关技术参数及安装地点电气条件和计算选择结果列于下表。2500027533*10.5NNNSIAU2/25/202210表5-2 高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1UN10kVUW.N10kV合格2IN630

5、AIC275A合格3I16kAIK(3)3.35kA合格4imax40kAish(3)8.54kA合格5It2 41624=1024 kA2SI2tima(3.2)2(1.1+0.1)=13.5 kA2S合格2/25/202211 可见断路器的参数均大于装设地点的电气条件，所选断路器合格。 计算说明：20.05*()imakIttI当可认为1ktsimakttopockttttop：继电保护动作时间Toc：断路器断路时间2/25/202212 隔离开关主要用于电气隔离，不能分断正常负荷电流和短路电流。 需选择额定电压和电流，校验动稳定和热稳定。 例5-2 按例5-1所给的电气条件，选择柜内隔离

6、开关。 解：由于10kV出线控制采用成套开关柜，选择GN86 -10T/600高压隔离开关。选择结果列于下表。 2/25/202213序号GN86 -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1UN10kVUW.N10kV合格2IN600AIC275A合格3imax52kAish(3)8.54kA合格4It2t2025=2000kA2SI2tima(3.35)2(1.1+0.1)=13.5 kA2S合格2/25/202214 熔断器分户内和户外型，熔断器额定电压一般不超过35kV。 熔断器没有触头，而且分断后熔体熔断，故不必校验动稳定和热稳定。仅需校验断流能力。 2/25

7、/2022151. 保护线路的熔断器的选择1型号：户内选择RN1型,户外选择RW型。2熔断器额定电压UNFU应等于线路额定电压UN UNFU=UN 3熔体额定电流INFE不小于线路计算电流Ic INFE Ic4熔断器额定电流INFU不小于熔体的额定电流INFE。 INFU INFE2/25/202216 对限流式熔断器如RN1型，其断流能力Ioc应满足： 5熔断器断流能力校验I“(3)：安装地的三相次暂态短路电流有效值。ocII(3)无限大容量系统：3avpkkUIZIII2/25/202217非限流式熔断器(RW4型),其断流能力应大于三相短路冲击电流有效值： 对断流能力有下限值的熔断器(R

8、W型)还应满足:(3)oc.maxshII:熔断器分断电流下限值；:线路末端两相短路电流。(2)oc.minkIIIoc.min(2)kI2/25/2022182. 保护电力变压器高压侧的熔断器的选择 1熔断器型号的选择 户内熔断器选择RN1型,户外熔断器选择RW型。 2熔体额定电流INFE的选择 熔断器熔体额定电流应满足： INFE = (1.52.0)I1NT INFE - 熔断器熔体额定电流；I1NT - 变压器一次绕组额定电流。2/25/2022193. 保护电压互感器的熔断器选择 电压互感器二次侧电流很小，应选择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。 2/

9、25/202220一、电流互感器选择 高压电流互感器二次侧线圈一般有多个,其中一个二次线圈用于测量,其他用于保护。 1.电流互感器的主要性能 (1) 准确级 电流互感器测量线圈的准确级设为0.1、0.2、0.5、1、3、5六个级别数值越小越精确，保护用的互感器或线圈的准确级一般为级和10级两种。2/25/202221电流互感器准确等级就是电流互感器的精度；电流互感器准确等级就是电流互感器的精度；0.2/0.5/10P10说明该电流互感器有三个绕组：说明该电流互感器有三个绕组：一个是一个是 0.2级的，用于计量，级的，用于计量，0.2级的意思是说在额级的意思是说在额定电流下，该电流互感器的误差应

10、小于定电流下，该电流互感器的误差应小于0.2；第二个绕组是第二个绕组是 0.5级的，用于测量，接电流表，级的，用于测量，接电流表，0.5级的意思是说在额定电流下，该电流互感器的误差级的意思是说在额定电流下，该电流互感器的误差应小于应小于0.5；第三个绕组是第三个绕组是10P10，用于保护，说明该电流互感，用于保护，说明该电流互感器一次流过的电流在其额定电流的器一次流过的电流在其额定电流的10倍以下时，此倍以下时，此电流互感器的误差不大于电流互感器的误差不大于10；2/25/202222(2) 线圈铁芯特性 测量用的电流互感器的铁芯在一次电路短路时易于饱和,以限制二次电流的增长倍数，保护仪表。保

11、护用的电流互感器铁芯那么在一次电流短路时不应饱和，二次电流与一次电流成比例增长，以保证灵敏度要求。(3) 变流比与二次额定负荷 电流互感器的一次额定电流有多种规格可供用户选择,二次绕组回路所带负荷不应超过额定负荷值。2/25/2022232.电流互感器的选择 ( 1)电流互感器型号的选择 根据安装地点和工作要求选择电流互感器的型号。( 2)电流互感器额定电压的选择 电流互感器额定电压应不低于装设点线路额定电压。2/25/202224(3)电流互感器变比选择 根据一次负荷计算电流Ic选择电流互感器变比。 电流互感器一次侧额定电流有20、30、40、50、75、100、150、200、300、40

12、0、600、800、1000、1200、1500、2000A等多种规格，二次侧额定电流均为5A。 计量用的，变比应使其一次额定电流I1N不小于线路中的计算电流Ic。 保护用的，为保证准确度，可将变比选大一些。 2/25/2022254)电流互感器准确度选择及校验准确度选择的原那么： 计量用的，准确度选0.20.5级， 测量用的，准确度选1.03.0级。 保证准确度误差不超过规定值，必须进行准确度校验。 公式为：S2S2N或 Z2Z2N2/25/202226：二次回路中的仪表、继电器线圈的额定负荷(VA)和阻抗() ；：二次回路中所有接头、触点的接触电阻，一般取0.1；：二次回路导线电阻，计算公

13、式参考课本。 2222222()NNwlxcSIZIZRR222()iNwlxcSSIRRwlRxcRSi、Zi2/25/202227 变比误差最大不超过10时，一次侧电流对其额定值的倍数与二次侧负载阻抗的关系曲线。 10%误差曲线： 通常是按电流互感器接入位置的最大三相短路电流来确定其(3)1.TAkkII 从相应型号互感器的10曲线中找出横坐标上允许的阻抗数，使接入二次侧的总阻抗不超过此值，那么互感器的电流误差保证在10以内。2/25/202228图5-1 电流互感器10%误差曲线2/25/20222910%误差曲线校验步骤如下：1计算流过电流互感器的一次电流倍数K；2在10%误差曲线上确

14、定允许二次负荷Z2.al；3按照对电流互感器二次负荷最严重的短路类型，计算电流互感器的实际二次负荷Z2；4比较Z2与Z2.al 。 如Z2小于Z2.al，误差不超过10%； 否那么应采取措施，使其满足10%误差。1增大连接导线截面或缩短长度，以减小Z2 ；2选变比大的电流互感器，减小一次电流倍数，增大Z2.al 。3将两个电流互感器二次线圈串联，使二次允许负载增大一倍 2/25/2022305.电流互感器动稳定和热稳定校验 Kes 动稳定倍数 12esNshKIi1动稳定度校验 产品技术参数中可查找电流互感器动稳定倍数Kes、热稳定倍数Kt和热稳定时间t。按下述公式进行校验 2/25/2022

15、312热稳定度校验 2(3)21()()tNimaK ItItKt 热稳定倍数2/25/202232例5-3 按例5-1电气条件，选择柜内电流互感器。 电流互感器采用两相式接线，如下图。其中0.5级二次绕组用于测量，接有三相有功电度表和三相无功电度表各一只，每一电流线圈消耗功率0.5VA，电流表一只，消耗功率3VA。 电流互感器二次回路采用BV-500-12.5mm2的铜芯塑料线,互感器距仪表的单向长度为2m。2/25/2022332/25/202234解：变压器的额定电流275A，查附录表7，选变比为400/5 A的LQJ-10型电流互感器，Kes=160，Kt=75，0.5级二次绕组的Z2

16、N=0.4。(1)准确度校验 故满足准确度要求。 222225 *0.410NNNSIZVA222()iNwlxcSSIRR22(0.50.53/2)5 * 3*2/(53*2.5)0.15.6510NVASVA2/25/2022352 动稳定校验 满足动稳定要求。 3 热稳定度校验 满足热稳定要求。 所以选择LQJ-10 400/5A型电流互感器满足要求。12160*1.41*0.490.58.5 esNshKIKAKAiKA2221(3)222()(75*0.4) *1900()3.35 *(1.1 0.1)13.5tNimaK ItKA sItKA s2/25/202236二、电压互感器

17、选择1按装设点环境及工作要求选择电压互感器型号2电压互感器额定电压不低于装设点线路额定电压3按测量仪表对电压互感器准确度要求选择并校验准确度。计量用电压互感器准确度选0.5级以上；测量用的准确度选1.03.0级；保护用的准确度为3P级和6P级。2/25/202237仪表、继电器电压线圈消耗的总有功功率；仪表、继电器电压线圈消耗和总无功功率。 准确度校验: 二次侧负荷S2应不大于电压互感器二次侧额定容量，即 S2S2N 222()()iiSPQiPiQ2/25/202238 例5-4 例5-1总降变电所10kV母线上配置三只单相三绕组电压互感器，采用Y0/Y0/接法，作母线电压、各回路有功和无功

18、电能测量及母线绝缘监视用。电压互感器和测量仪器接线如下图。 该母线共有四路出线，每路装设三相有功电度表和三相无功电度表及功率表各一只，每个电压线圈消耗的功率为1.5VA，四只电压表，其中三只分别接于各相，作相电压监视，另一只电压表用于测量各线电压，电压线圈的负荷均为4.5VA。电压互感器 侧电压继电器线圈消耗功率为2.0VA。 试选择电压互感器，校验其二次负荷是否满足准确度要求。2/25/2022392/25/202240解：查附表8，选三只JDZJ-10型电压互感器。 除三只电压表分别接于相电压外，其余设备的电压线圈均接于AB或BC线电压间，可将其折算成相负荷。 B相的负荷最大。 假设不考虑

19、电压线圈的功率因数，接于线电压的负荷折算成单相负荷：电压比为：0.5级二次绕组单相额定负荷为50VA。10000/3:100/3:100/31( 3(33)3BABBCABSSSS2/25/202241B相负荷：1cos(30 )cos(30 )31 =cos(030 )cos( 12030 )311 =22bababbcbcabbcabbcSSSSSSSvarvar2N11113223111 =()*4()*4223111 =4.5+*(1.5 1.5 1.5)*44.5(1.5 1.5 1.5)*4*2223 =25.42VAS50bVbkvVabbckvVwwhhvwwhhkvSSSSS

20、SSSSSSSSSSSSVA2/25/202242母线都用支柱绝缘子固定在开关柜上，因而无电压要求，其选择条件如下：1.型号选择 母线的种类有矩形母线和管形母线，母线的材料有铜、铝。目前变电所的母线除大电流采用铜母线以外，一般尽量采用铝母线。 变配电所高压开关柜上的高压母线，通常选用硬铝矩形母线LMY。 2/25/2022432.母线截面选择 (1)对一般汇流母线按计算电流选择母线截面 Ial Icjec为经济电流密度Sec为母线经济截面Ial为汇流母线允许的载流量(A)；Ic为聚集到母线上的计算电流(A)(2)传输容量较大时，按经济电流密度选截面 Sec = Ic / jec2/25/202

21、2443.硬母线动稳定校验 al cal：母线最大允许应力(Pa)； 硬铝母线LMY al =70Mpa； 硬铜母线TMY al =140Mpa； c ：母线短路冲击电流产生的最大应力。2/25/202245：三相短路稳态电流(A)，：假想时间(s)；：导体的热稳定计算系数。 4.母线热稳定校验 (3)minimatSSIC(3)ItimaC2/25/202246(3)*calFKF1、按使用场所户内、户外选择型号；2、选择额定电压；3、校验动稳定 :支柱绝缘子最大允许机械破坏负荷见表5-4；按弯曲破坏负荷计算时，K=0.6，按拉伸破坏负荷计算时，K=1；:短路时冲击电流作用在绝缘子上的计算力

22、。Fal平放时：竖放时：(3)cF( 3 )( 3 )cFF(3)(3)1.4 *cFF2/25/202247穿墙套管：导线或母线穿过墙壁、封闭配电装置时，作绝缘支持和与外部导线间连接之用。按其使用场所来分有户内普通型、户外-户内普通型、户外-户内耐污型、户外-户内高原型及户外-户内高原耐污型五类；按结构形式分有铜导体、铝导体和不带导体母线式套管；按电压等级分有6、10、20及35kV等。 2/25/2022481、使用场所选择结构型式2、按工作电压选择额定电压；3、按计算电流选择额定电流；4、校验动稳定度和热稳定度。穿墙套管的选择内容2/25/2022491动稳定校验 Fc0.6FalFc：

23、短路冲击电流作用在穿墙套管上的计算力；Fal：穿墙套管允许的最大抗弯破坏负荷N；L1：穿墙套管与最近一个支柱绝缘子距离m； L2：套管本身的长度m；a：相间距离；K=0.862。(3)2712()*() *10cshK lliaF2/25/2022505. 热稳定校验It：热稳定电流；T：热稳定时间。22(3)*timaItIt2/25/202251例5-5 选择例5-1总降变电所10kV室内母线，铝母线的经济电流密度为1.15，假想时间为1.2s，母线水平放置在支柱绝缘子上，型号为ZA-10Y，跨距为1.1m,母线中心距为0.3m，变压器10KV套管引入配电室穿墙套管型号为CWL-10/60

24、0，相间距离为0.22m，与最近一个支柱绝缘子间的距离为1.8m，试校验母线、支柱绝缘子、穿墙套管是否满足动稳定和热稳定的要求。2/25/202252解：1选择LMY硬铝母线，其按经济截面选择：查附录表A-11-2，选择LMY-3505。 2母线动稳定和热稳定校验 母线动稳定校验222752391.15NececImmJS(3)3 27(3) 2731.1 1.732*1*(8.54 10 ) *1046.50.3*() *10cfshNlFkia2/25/202253弯曲力矩按大于2档计算 计算应力 母线满足动稳定要求 (3)*46.4*1.15.1(.)1010cFlMN M2263*0.

25、05 *0.0052.08 1066bhWm65.12.452.08 10cMMPaW70calMPa2/25/202254母线热稳定校验 热稳定最小截面为母线实际截面为S=505=250(mm2) =50.3(mm2)母线满足热稳定要求(3)32min1.2*3.35 10 *42.287imatSImmC2/25/202255(3)支柱绝缘子动稳定校验查表5-4支柱绝缘子最大允许的机械破坏负荷(弯曲)为3.75kN, K*Fal=0.63.75103=2250(N)故支柱绝缘子满足动稳定要求(3)*225046.4alcKFNFN2/25/202256(4)穿墙套管动稳定和热稳定校验 动稳

26、定度校验：查表5-5 Fal=7.5kN，l2=0.56m；l1=1.8m，a=0.22m, 按式(5-30) 那么: 12327(3) 27()0.866*(1.80.56) *(8.54 10 ) *1067.80.22*() *10cshK llaNFi0.6 Fal=0.67.5103=4500(N)Fc0.6 Fal ，故穿墙套管满足动稳定要求2/25/202257热稳定校验: 额定电流为600A的穿墙套管5秒热短时电流有效值为12kA，根据式5-31：故穿墙套管满足热稳定要求。 2222(3)23.35 *1.213.5 *5720.*12.5imatKA sItIt2/25/20

27、2258一、开关柜的技术参数 产品使用环境条件：环境温度： -25+40海拔高度：1000m相对湿度：月平均不大于90%+25无火灾、爆炸危险、严重污秽、化学腐蚀及剧烈震动的场所。2/25/202259二、高压开关柜的选择 1.选择开关的型号 主要根据负荷等级选择开关柜型号； 一、二级负荷选择移开式开关柜，如KYN2 -10、JYN2-10、JY N1-35型开关柜； 三级负荷选固定式开关柜，如KGN-10型开关柜。2/25/2022602. 选择开关柜回路方案号 每种型号的开关柜主要有电缆进出线柜、架空线进出线柜、联络柜、避雷器及电压互感器柜、所用变柜等，但各型号开关柜的方案号可能不同。例如

28、例5-1某总降变电所变压器10kV次总回路选择KGN-10型固定式开关柜，回路方案号07。2/25/2022611. 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。.N FUN FEII2/25/2022622. 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 熔体额定电流应躲过尖峰电流，应满足下式：INFEKIpk K为小于1的计算系数。当熔断器用作单台电动机保护时，K值与熔断器特性及电动机起动情况有关，K值见表5-6。2/25/202263熔断器保护还应

29、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： INFEKoLIal 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。短路保护时，绝缘导线和电缆取2.5，明敷导线取1.5 ；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，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。2/25/2022643. 熔断器断流能力校验 对限流式熔断器，如RT系列需满足条件对非限流式熔断器应满足条件(3)ocII(3)ocshII2/25/2022654. 前后级熔断器的选择性 低压线路中，熔断器较多，前后级间的熔断器在选择性

30、上必须配合，以使靠近故障点的熔断器最先熔断。2/25/202266为保证选择性配合，要求：t1：1FU的实际熔断时间；t2：2FU实际熔断时间。 一般前级熔断器的熔体电流应比后级大23级。123tt2/25/202267例5-6 有一台电动机，UN=380V、PN=17kW，IC=42.3A，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，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：1选择熔体及熔断器额定电流INFEIc=42.3AINFEKIpk=(0.4188)A=75.2A根据

31、上两式计算结果选INFE=80A2/25/202268熔断器的额定电流应不小于熔体的额定电流，查附表11选RT0100型熔断器，熔体额定电流为80A，熔断器额定电流100A,最大断流能力50kA。2校验熔断器能力 IOC=50kA =21kA 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13-2 Ial=48A。 INFE=80A2.544A=110A 满足要求。2/25/202269一、低压断路器选择的一般原那么 在选择低压断路器时应满足以下条件： 低压断路器的类型及操作机构形式应符合工作环境、保护性能等方面的要求； 低压断路器的额定

32、电压应不低于装设地点线路的额定电压； 低压断路器的等级额定电流应不小于它所能安装的最大脱扣器的额定电流；2/25/202270 低压断路器的短路断流能力应不小于线路中最大短路电流。对万能式DW型断路器，其分断时间在0.02S以上时，或 对塑壳式DZ型或其他型号断路器，其分断时间在0.02S以下时(3)ocKII(3)ocshii(3)ocshII2/25/202271二、低压断路器脱扣器的选择和整定1.过电流脱扣器的选择和整定(1) 电流脱扣器额定电流的选择 过电流脱扣器额定电流INOR应不小于线路的计算电流IC 即： INORIC 断路器的脱扣器主要有过电流脱扣器、热脱扣器、欠电压脱扣器、分

33、励脱扣器几种。 一般是先选择脱扣器的额定电流或额定电压，然后整定脱扣器的动作电流和动作时间。 2/25/202272(2过电流脱扣器动作电流的整定瞬时过电流脱扣器动作电流的整定 瞬时过电流脱扣器动作电流IOP(0)应躲过线路的尖峰电流IPk，即： Iop(0) Krel IPkKrel 为可靠系数。Krel=1.35 对动作时间在0.02s以上的断路器。 Krel=22.5对动作时间在0.02s以下的断路器。2/25/202273短延时过流脱扣器动作电流和动作时间的整定 短延时过流脱扣器动作电流Iop(s也应躲过线路尖峰电流Ipk。 Iop(s Krel Ipk Krel 为可靠系数，可取1.

34、2。2/25/202274 长延时过流脱扣器动作电流和动作时间整定 长延时过流脱扣器动作电流Iopl只需躲过线路中最大负荷计算电流Ic， 即： Iopl KrelIc Krel取1.1。长延时过流脱扣器用于过负荷保护，动作时间为反时限特性。一般动作时间在12h。2/25/202275过流脱扣器与配电线路的配合要求 防止被保护线路因过负荷或短路故障引起导线或电缆过热，其配合条件为： IopKOL IalIal为绝缘导线或电缆的允许载流量，KOL为导线或电缆允许的短时过负荷系数。对瞬时和短延时过流脱扣器KOL=4.5；对长延时过流脱扣器 KOL=1。对有爆炸气体区域内的配电线路KOL=0.8。 2/25/2022762. 低压断路器热脱扣器的选择和整定 热脱扣器的额定电流应不小于线路最大计算负荷电流Ic，即：INTRIc 热脱扣器动作电流整定 热脱扣器的动作电流应按线路最大计算负荷电流来整定， I opTRKrelIc Krel取1.1，在实际运行时调试。2/25/2022773. 欠电压脱扣器和分励脱扣器选择 欠压和分励脱扣器的额定电压应等于线路的额定电压，并按直流或交流的类型及操作要求进行选择三、前后级低压断路器选择性的配合 一般前一级靠近电源低压断路器采用短延时的过流脱扣器，而后