供配电技术电气设备的选择

第6章电气设备的选择湖南城建职业技术学院设备工程系供配电技术第6章电气设备的选择6.1电气设备选择的一般原则6.2高压开关设备的选择6.3低压开关电器选择6.4母线、支柱绝缘子和穿墙套管选择6.5互感器的选择按正常工作条件下选择额定电流、额定电压及型号等，按短路情况下校验开关的开断能力、短路热稳定和动稳定。6.1电气设备选择的一般原则6.1电气设备选择的一般原则6.1.1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.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、海拔高度、环境温度及防尘、防腐、防爆等。6.1.2按短路情况进行校验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，导体和电器各部件温度(或热量)不应超过允许值，即满足热稳定的条件

式中：I∞—短路电流的稳态值；tima—短路电流的假想时间；It—设备在t秒内允许通过的短时热稳定电流；t—设备的热稳定时间。6.1电气设备选择的一般原则6.1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：ish，Ish——短路电流的冲击值和冲击有效值;imax，Imax——设备允许的通过的极限电流峰值和有效值。6.1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、熔断器，其断流容量不小于安装处的最大三相短路容量，即：

或

式中：，—三相最大短路电流与最大短路容量；，—断路器的开断电流与开断容量。6.1电气设备选择的一般原则6.1.3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：6.1电气设备选择的一般原则设备名称选择项目校验项目额定电压(kV)额定电流(A)装置类型(户内/户外)准确度级短路电流开断能力(kA)二次容量热稳定动稳定高压断路器√√√√√√高压负荷开关√√√√√√高压隔离开关√√√√√高压熔断器√√√√电流互感器√√√√√√√电压互感器√√√√母线√√√√电缆√√√支柱绝缘子√√√穿墙套管√√√√√6.1电气设备选择的一般原则设备名称额定电压(V)额定电流(A)短路电流开断能力(kA)热稳定动稳定低压断路器√√（√）（√）√低压负荷开关√√（√）（√）√低压刀开关√√（√）（√）√低压熔断器√√√返回6.2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。6.2高压开关设备的选择6.2.1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、SF6断路器，由于真空断路器、SF6断路器技术特性比较好，少油断路器已经逐渐被它们代替。6.2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≥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。6.2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：—断路器的额定关合电流（kA）。6.2高压开关设备的选择6.2.2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。6.2高压开关设备的选择断路器及隔离开关的选择结果计算数据ZN12-10I型断路器GN6-10型隔离开关工作电压10kV最大工作电流439.9A短路电流4.8kA短路电流冲击电流12.24kA热稳定性校验I∞2timar=4.82×1.1=25.34A2s额定电压UN=10kV额定电流IN=630A额定开断电流IOFF=25kA极限过电流峰值imax=80kA热稳定值It2t=252×3=1875A2sUN=10kVIN=630A----imax=50kAIt2t=142×5=980A2s6.2高压开关设备的选择6.2.3高压熔断器的选择1．额定电压选择

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。6.2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（A）;——熔体额定电流（A）。6.2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）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6~10kV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1.4～2倍。6.2高压开关设备的选择（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）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。6.2凑高樱压开关散设备的记选择3．熔稳断器极唯限熔断锄电流或秀极限熔里断容量车的校验（1）歉对有限盲流作用弟的熔断槐器，由详于它们址会在短便路电流描到达冲缝击值之们前熔断气，因此固可按下伙式校验繁断流能厨力：≥或超≥式中：旨、误——装熔断器极骂限熔断电造流和容量柴；、盛—慨—熔断弯器安装顾处三相薯短路次合暂态有污效值和钉短路容摄量；6.2骆高较压开关接设备的广选择（2）对叮无限流举作用的森熔断器购，由于乞它们会算在短路霉电流到牲达冲击济值之后求时熔断嫂，因此局可按下皆式校验埋断流能义力≥≥式中：丛、伙—熔借断器安橡装处三摘相短路榆冲击电立流有效踩值和短完路容量奥；6.2码高压开乓关设备的扫选择（3）对后有断流臣容量上夜、下限插值的熔验断器，衔其断瞧流容量通的上限替值按式奇(6.玻2.1菜1)进某行校验讨；其断惧流容量小的下限秋值，在子小电流真接地系益统中按灿下式校蹦验：≤或欺≤式中阁：陪、艺—熔断研器的断段流电流躬和容量师的下限历值；、依—舰最小运品行方式博下熔断秋器所保敢护线路粪末端两咸相短路种电流的祖有效值逢和容量六。6.2医高压开碰关设备的弟选择4．熔胖断器保默护灵敏攻度的校劝验为了保恢证熔断蛮器在其猴保护范炸围内发躲生短路爱故障时每能可靠傻地熔断祝，因此疮要求满筛足：≥(4～抽7)式中：料——哈熔断器保忙护范围末骆端短路故敞障时流过台熔断器最理小短路电惰流。返回6.3轻低压开琴关电器选兽择6.3瘦.1肥低压愧断路器溪的选择1.妄低压断搬路器的己种类和刷类型按用途常献分为：①配电圆用断路回器；②电动机牌保护用断叙路器;③照明储用断路应器;④漏电保韵护用断路宰器。按结构漂型式分卸有塑壳掀式和框士架式两蚊大类。6.3低压开贫关电器那选择2.低斩压断路器柜脱扣电流浴的整定（1)危低压断盟路器过眯流脱扣嘉器额定律电流的言选择过流脱扣什器额定电役流应大于涨或等于线区路的计算薄电流，即鸣：式中：差—过给流脱扣器岩额定电流借；—线路际的计算晴电流。6.3低压开关践电器选择（2）坐瞬时渡和短延董时脱扣再器的动袋作电流艰的整定瞬时和嚼短延时听脱扣器妹的动作挑电流应锁躲过线狭路的尖宿峰电流—瞬时宵和短延处时脱扣乳器的动肿作电流模整定值思；—线路的武尖峰电流金；—可靠逆系数。6.3低压开关倦电器选择（3）抖长延时疲脱扣器环的动作陶电流的写整定长延时失脱扣器禁的动作季电流应肿大于或辅等于线仿路的计鹅算电流式中：与—长延肆时脱扣两器的动筒作电流绘整定值店；—可靠系株数，取1类.1。6.3低压开关电器选扬择（4）矛过电流讯脱扣器啊与导线惊允许电码流的配经合过电流喉脱扣器弹的整定颤电流与盛导线或拼电缆的似允许电张流（修贸正值）典应按下寇式配合爆：式中：补—够导线或挺电缆的辩允许载知流量；—导线或叨电缆允许梁短时过负歉荷系数6.3低压开怖关电器撞选择3.侄低压断尾路器保饭护灵敏雁度和断叹流能力苍的校验（1）封低压粮断路器护保护灵撒敏度校择验≥1.铲5～2≥1.5此～2式中：县,守—纠在最小运叛行方式下蛋线路末端锡发生两相猎或单相短荣路时的短罩路电流；—两相短谜路时的灵犹敏度,一来般取2;—单相短羞路时的灵这敏度,对烂于框架开伯关一般取堂2,对于趣塑壳开关罚一般取1膊.5。6.3低压开关见电器选择（2）低宇压断路器陶断流能力杂的校验对于动谢作时间顷在0.盈02S旷以上的盆框架断毁路器，沫其极限恰分断电料流应不产小于通狠过它的纪最大三静相短路爽电流的挡周期分惜量有效刻值：式中：纯—觉框架断论路器其塘极限分穴断电流淘；—三相猎短路电值流的周聋期分量辆有效值摔。6.3低压开股关电器冈选择对于动罪作时间薯在0.微02S叶以下的垫塑壳断语路器，租其极限梨分断电泰流应不后小于通秤过它的非最大三铃相短路肾电流冲挣击值。或式中：劲、俩—梨塑壳断路应器极限分巡寿断电流峰扔值、效值辣；、挂—三垦相短路认电流冲乳击值、之冲击有掘效值。6.3低压开东关电器萝选择6.3攀.2挂低压桂刀开关宝的选择低压刀开俩关选择和未校验选择伴时还应注监意考虑到哑以下几点购：（1）极灵数和类型（2）开繁断能力返回6.4厚母线、撑支柱绝缘洞子和穿墙毙套管选择6.4.避1母停线的选择1．母雀线材料钩和类型伞选择母线的材己料有铜和乱铝。母线的截不面形状有塘矩形、槽锻形和管形正。三相母线概有水平布虾置和垂直扇布置两种嘱布置方式千，有立放触和平放放提置方式。6.4殿母壳线、支侨柱绝缘要子和穿毙墙套管棕选择2．母好线截面挺的选择（1）一研般汇流母向线按长期浪允许发热仍条件选择紫截面式中：课—母初线允许载交流量（A粮）；—通过不母线的爷计算电颈流（A坛）。6.4萍母线、羊支柱绝缘点子和穿墙编套管选择（2）当咬母线较嫌长或传庭输容量恰较大时杆，按经财济电流掠密度选他择母线蚊截面式中：免—经嗽济截面津（mm2）；—通过歉母线的朵计算电资流（A脂）；—经济电铲流密度（觉A/m魄m2）。6.4病母线、多支柱绝缘吸子和穿墙糖套管选择3．母辛线热稳拣定性校携验当系统发喷生短路时得，母线上杯最高温度恭不应超过遇母线短时怠允许最高幼温度。式中：者，家—翁母线截无面积及级最小允英许截面牙(mm2)；—热稳征定系数卡。—短路创电流的学假想时我间(S吐)；—短茅路电流懒的稳态系值(A严)。6.4龟母线、仗支柱绝缘荡子和穿墙睁套管选择4．母莫线动稳蚂定校验当短路冲缴击电流通抽过母线时婆，母线将龟承受很大厉电动力。连要求每跨程母线中产敞生的最大台应力计算皇值不大于疑母线材料腊允许的抗龙弯应力,杀即：式中：趟—短泥路时每跨汉母线中的破最大计算扔应力(P砍a);—母线舌允许抗丑弯应力丹(Pa张)。6.4企母线、仪支柱绝缘装子和穿墙杏套管选择根据材即料力学盯的原理躲，母线腥在弯曲组时最大欲相间计蒜算应力色为式中：纪W—咱母线对暑垂直于币作用力太方向轴杏的截面董系数，榜又称抗汗弯矩(被m3)。与令母线截隐面形状用，布置嫂方式有炕关。M—最大蹦弯矩（N迹m）。6.4凯母线、彼支柱绝缘书子和穿墙齿套管选择当母线只往有两段跨秘距时，最页大弯矩M慨为当母线跨避距数目在梨两个以上桶时,最大淋弯矩M为式中：时F—命一跨距器长度母网线所受美电动力问(N)响；l—母拥线跨距长旦度(m)映。6.4毁母线、比支柱绝缘竟子和穿墙厘套管选择校验母不线动稳鲜定时，竟也可根昆据母线鄙允许应慨力计算梦出最大料允许跨译距，与孕实际跨护距值比学较，即圣要求：式中：誓F1—单位建长度母奥线上所蠢受电动撞力(N辩/m)赞。6.4偏母纱线、支例柱绝缘肾子和穿眼墙套管洗选择校验时，烦如果不满根足要求，释则必须采规取措施以罩减小母线尽计算应力形，具体方娘法有：①降梨低短路虏电流，命但需增擦加电抗方器；②增大母掠线相间距笛离，但需仔增加配电稼装置尺寸结；③增大滚母线截面融，但需增吵加投资；④减芝小母线崇跨距尺谁寸，但弊需增加鹅绝缘子摊；⑤将立放工的母线改数为平放，销但散热效愿果变差。6.4配母彼线、支良柱绝缘症子和穿歌墙套管彻选择6.4纹.2票支柱可绝缘子川与穿墙僚套管的侄选择支柱绝聋缘子与棕穿墙套蚂管的选映择方法角分别为诵：（1）对叮支柱绝缘驰子，按额磨定电压条敲件选择，纱校验短路躁时动稳定恶性。（2）撇穿墙套报管按额阶定电压索和额定酬电流条碍件选择慈，校验耗短路时茎热稳定百性和动风稳定性汤。（3）爱母线型蒸穿墙套肢管不需治按额定京电流条悬件选择萍，只需羊保证套资管与母瓶线的尺遗寸相配何合。6.4割母歼线、支与柱绝缘怨子和穿肉墙套管漫选择校验支柱绪绝缘子和标穿墙套管扒的动稳定门计算如下释：式中：侧—溪在短路铸时作用宝于绝缘演子的计善算力（扫N）；—绝缘子大允许的抗献弯强度(弹N);其中K—受力侵折算系数县，对6～幼10kV忌的绝缘子虹，当为水漫平布置且播母线立放柿K=1.通4；其他脊情况为1退。F—母线丙承受的电级动力值（旧N）。6.4既母线、膏支柱绝缘游子和穿墙旺套管选择穿墙套略管热稳刑定校验硬方法为删：式中：韵I∞—短顷路电流麦的稳态飘值（k宗A）；tima—短路劳电流的里假想时践间（s找）；It—设放备在t周秒内允配许通过蔑的短时领热稳定冬电流（卵kA）刚；t—软设备的热历稳定时间涂（s）。返回6.5体互柄感器的弹选择6.5.症1电吨流互感器良的选择电流互错感器按务以下条逼件选择独：(1)选塌择额定电帮压和额定叔电流(2)归确定装宁置类别盘和结构(3)确冶定准确度吨级(4)欢校验二意次负荷坝或容量6.5欺互感器货的选择电流互僚感器二胆次侧所悔接实际姿负荷Z2或容量S2不超过该访准确度级透下的最大窜允许负荷梦ZN2或容量SN2，即：或式中：ZN2、SN2——电上流互感睬器某一牧准确度宾级的允摊许负荷俱和容量丧。Z2、S2——电流钟互感器二拐次侧所接贝实际负荷愈和容量。6.5食互羽感器的畅选择(5)电黄流互感器晶动稳定校妙验电流互感淘器的动稳谣定性倍数胳Kes是指电流蠢互感器稍允许短时辆极限通过略电流峰值被与电流互军感器一次改侧额定电讨流峰值之婆比，即：电流互泳感器的撒动稳定马性校验努条件为鞋：6.5脂互感器兼的选择(6)阁电流互疫感器热究稳定性骑校验电流互感耍器的热稳弹定倍数Kt是指在摄规定时暗间(通多常取1棋s)内组所允许淹通过电炎流互感计器的热纷稳定电践流与其钓一次侧饺额定电拾流之比浙，即：电流互园感器的职热稳定裳条件应亩为：6.5唤互感器戚的选择6.5.违2电遣压互感器仆的选择(1)选桨择额定电护压(2)确碍定电压互自感器类型率及结构(3)选斤择准确度丽级(4)