项目6选择开关电器

开关电器的运行与维护广东水利电力职业技术学院学习情境2主讲人：吴靓教授目录2高压断路器1高低压熔断器3低压开关5隔离开关2高压负荷开关4选择开关电器6项目6选择开关电器33学习目标：1）掌握电气设备选择的一般原则；2）掌握各类设备选择与校验的方法。目录4了解电气设备选择的相关知识6.1主要开关电器的选择6.3选择开关电器6电气设备选择的一般原则6.26.1了解电气设备选择的相关知识1.短路电流的效应（热效应+电动效应）

热效应：发热长期发热短时发热机械强度下降、接触电阻增加、绝缘性能降低长期发热——正常情况下的持续发热（工作电流、小）短时发热——故障情况下的短时发热（短路电流、大）热稳定的校验：短时发热量的计算公式

----周期分量：

----非周期分量：

（2）短路电流的电动效应▲电动力效应：载流导体之间产生电动力的相互作用。

F∝I1·I2短路电流特别是短路冲击电流，将使相邻导体之间产生很大的电动力，有可能使电器和载流部分产生变形或永久性变形等机械性损坏。

▲动稳定的校验

F（设备）＞F（最大短路电流计算）7通常把电气设备承受短路电流的电动力效应而不至于造成机械性损坏的能力，称为电气设备具有足够的电动稳定度。

2．短路电流计算条件容量和接线。计算电路图应根据5～10年远景规划。短路种类。校验时应取流过设备的最大可能短路电流（最大运行方式、三相短路）计算短路点。合理确定短路点8例题*试选择发电机QF1、出线回路QF4和母联断路器QF。

若选择变压器回路断路器QF3，应如何考虑？和选择同是变压器回路断路器QF5有何异同？[问题讨论]

tr=tb+tkdtb（继电保护动作时间）---裸导体及110kV及以下电缆时，tb=主保护动作时间（0.05s）

---电器及110kV及以上充油电缆时，tb=主保护+后备保护时间tkd（全开断时间）=固有动作时间+熄弧时间（0.08～0.12s）简化公式：tr=0.2+t(延时)3短路计算时间的确定目录1212电气设备选择的一般原则6.21.按正常工作条件选择2.按短路状态进行校验按正常工作条件选择（1）环境条件户外设备：工作条件恶劣，各方面要求较高，成本也高；户内设备：不能用于户外；应考虑防水、防火、防尘、防爆以及海拔等方面的要求。（2）额定电压UNUNS——装设地点的电网额定电压；对限流式熔断器：UN=UNS，否则熔断时产生的过电压将对电网和设备的绝缘造成危害。13按正常工作条件选择（3）额定电流INIal——载流体的长期允许电流；Imax——装设回路的最大持续工作电流；对于发电机和变压器：Imax=1.05IN；若变压器可能过负荷：Imax=1.3~2IN（按过负荷确定）；对于母联断路器回路：母线上最大一台发电机或变压器的Imax；对于母线分段电抗器：母线上最大一台发电机跳闸时，保证该段母线负荷所需的电流，或最大一台发电机IN的50%～80%；对于出线回路：考虑正常负荷电流以及事故时由其他回路转移过来的负荷。我国目前生产的电气设备使用的额定环境温度为+40℃。14按正常工作条件选择安装地点的环境温度为+40℃~+60℃时，每增高1℃，IN减少1.8%；当低于+40℃时，每降低1℃，IN增加0.5%，但总增加值不超过1.2IN。15目录16电气设备选择的一般原则6.11.按正常工作条件选择2.按短路状态进行校验按短路状态进行校验17电气设备载流导体通过短路电流发热电动力机械强度下降接触电阻增加绝缘性能降低振动变形损坏动稳定校验热稳定校验热稳定校验It、t——导体或电气设备允许通过的热稳定电流和持续时间；Qk——短路电流的热效应；C——热稳定系数，可查表2-5得到；Smin、Sal——导体允许最小热稳定截面和选择标准截面。18或动稳定校验imax、Imax——短路冲击电流幅值及其有效值；ich、Ich——导体或电气设备允许的动稳定电流幅值及其有效值。19

imax≧ich

Imax≧Ich可不校验动稳或热稳的情况（1）用熔断器保护的电气设备，其热稳定由熔体的熔断时间保证，故可不校验热稳定；（2）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不校验动、热稳定。20短路电流计算条件（1）容量和接线容量：适当考虑电力系统运行发展规划（建成后5～10年）

的工程设计最终容量；接线：采用可能发生最大短路电流的正常接线方式，不考

虑切换过程中可能短时并列的接线方式。（2）短路种类按最严重的情况验算，一般验算三相短路。（3）短路计算点取通过电器的短路电流为最大的点。21短路电流计算条件（4）短路计算时间热稳定的计算时间tpr——后备保护动作时间；tab——断路器全开断时间。22目录23电气设备选择的一般原则6.1主要电气设备的选择6.2隔离开关6目录2424主要电气设备的选择6.21.断路器的选择2.隔离开关的选择3.熔断器的选择断路器的选择（一）高压断路器的选择按电气设备一般原则选择；校验断流容量或开断电流、热稳定及动稳定等。1.种类和型式的选择满足各项技术条件和环境条件;安装调试和运行维护的方便;一般35kV以下选真空断路器，35～500kV选SF6断路器。

25高压断路器的选择

2.额定电压UN选择

UN≧UNSUNS——安装地点电网的额定电压。3.额定电流IN选择

IN≧ImaxImax——断路器的长期最大负荷电流。

26高压断路器的选择

4.额定开断电流选择

INbr≧Ip(或I“）INbr——断路器t秒钟热稳定电流；Ip——断路器的短路电流热效应。

5.额定关合电流选择

iNC1≧iCh

iNC1——断路器的额定关合电流；iCh

——断路器的三相短路冲击电流幅值。27高压断路器的选择

6.热稳定校验

It——断路器t秒钟热稳定电流；Qk——断路器的短路电流热效应。7.动稳定校验

ies——断路器允许的动稳定电流幅值；ish

——断路器的三相短路冲击电流。28目录2929主要电气设备的选择6.21.断路器的选择2.隔离开关的选择3.熔断器的选择隔离开关的选择根据配电装置的特点和使用要求，以及技术经济条件来确定;额定电压、额定电流的选择以及动、热稳定校验的方法与断路器相同;不需要进行开断电流的校验。30隔离开关不用来接通和开断短路电流例题已知：发电机参数和系统参数所示；当发电机出口母线发生三相短路时，1号发电机提供的短路电流是：I"=26.4kA、I∞=21.5kA；短路电流计算时间tr=4s；10kV断路器等设备均布置在屋内高压开关柜内。31请选择图2-47中1号发电机的断路器1QF和隔离开关1QS。请选择图2-47中1号发电机的断路器1QF和隔离开关1QS。解：先计算出发电机回路最大持续工作电流：Imax=1.05IN=1.05×（25.2×103/√3×10.5×0.8）=1819（A）选择断路器和隔离开关时，应首先按正常运行条件选择，满足：UN≥10kVIN≥Imax=1819A因为发电机断路器设在10kV屋内高压开关柜内，可选用VB12-20-40G型真空断路器，其主要参数见表2-5。其固有分闸时间为0.06s，全开断时间为0.1s；断路器配用CD10-Ⅲ型操作机构。同理，可选用GN2-10/2000型隔离开关。32断路器和隔离开关选择结果和短路效验情况:项目名称计算数据1QF选用VB12-20-40G

1QS选用GN2-10/2000额定电压 U=10kV UN=12kV UN=10kV额定电流 Imax=1819A IN=2000A IN=2000A开断电流校验 I“=26.4kAINbr=40kA /关合电流校验70.94kAiNcl=100kA/热稳定校验21.52×4=1849402×3=4800362×5=6480动稳定校验 70.94kAies=100kA ies=85kA33因为校验均满足要求，所以选择的断路器和隔离开关是合适的。目录34主要电气设备的选择6.21.断路器的选择2.隔离开关的选择3.熔断器的选择熔断器的选择（一）高压熔断器的选择1.型式选择按安装条件和用途选择。2.额定电压UN选择对限流式熔断器，UN=UNS，否则熔断时产生的过电压将对电网和设备的绝缘造成危害。35高压熔断器的选择3.额定电流选择（1）熔管额定电流INft与熔体额定电流INfs应满足：

（2）保护35kV及以下电力变压器熔体的额定电流INfs：K——可靠系数。不计电动机自起动时，取1.1～1.3，考虑电动机自起动时取1.5～2.0。Imax——电力变压器回路最大工作电流。36高压熔断器的选择（3）保护电力电容器熔体额定电流INfs：

K——可靠系数。对限流式高压熔断器，当一台电力电容器时K=1.5～2.0当一组电力电容器时K=1.3～1.8。INc——电力电容器回路的额定电流。37高压熔断器的选择（4）开断电流校验INbr：对于没有限流作用的熔断器，选择时用冲击电流有效值Ich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，而采用进行校验。38高压熔断器的选择5.熔断器选择性校验保证前后两级熔断器之间或熔断器与电源（或负荷）保护装置之间动作的选择性；各种型号熔断器的熔体熔断时间可由制造厂提供的安秒特性曲线上查出；对于保护电压互感器的高压熔断器，只需按额定电压及断流容量两项来选择。39熔断器的选择（二）低压熔断器的选择1.熔断器熔体电流INFE选择（1）为保证正常工作时熔体不熔断I30——线路的计算电流。（2）为保证电动机等设备起动时熔体不熔断K——小于1的计算系数。对于不经常起动或起动时间不长的电动机，取K=0.3-0.4，对于起动频繁或起动时间较长的电动机，取K=0.5-0.625。40低压熔断器的选择Ipk——尖峰电流。（3）为了防止导线或电缆燃烧而熔断器不熔断的情况发生Kol——导线允许的过负荷系数。当熔断器只作短路保护时，对明敷绝缘线，取Kol=1.5，对电缆和穿管绝缘线，取Kol=2.5；当熔断器作过载保护时，取Kol=1；对周围有易燃易爆的场所，取Kol=0.8。Ial——导线允许载流量。41低压熔断器的选择（4）在上下级均有熔断器保护的环境下，要满足熔体的上下级匹配，两种方法：（a）熔体熔断时间匹配t1——对应于故障电流上级熔断器的熔断时间；t2——同样故障电流下级熔断器的熔断时间。（b）上级熔断器熔体的额定电流与下级熔断器熔体额定电流之比不低于2。42例题已知一低压380V线路，采用BLV型铝芯塑料线三芯穿钢管敷设，当地环境温度为30℃，导线截面为10mm2，线路的计算电流为55A，最大负荷电流为260A，最大短路电流为17.6kA，采用RT0型熔断器作短路保护，试选择熔断器及熔体的额定电流，并进行校验。43例题解：（1）选择熔体及熔断器的额定电流=55A=0.3x260=78A由附录表4，选RT0-100型熔断器，其熔体额定电流为80A，熔断器额定电流为100A，最大分断电流为50kA。

44例题

（2）校验熔断器的断流能力查表得，其最大分断电流=50kA，=50kA＞=17.6kA，断流能力满足要求。（3）校验导线与熔断器保护的配合熔断器只作短路保护，对于穿管绝缘导线，导线与熔断器保护的配合要求是

查表得,其满足配合要求。45低压断路器的选择

1.过流脱扣器额定电流IN.OR的选择I30——线路的计算电流。2.过流脱扣器动作电流的整定（1）瞬时过电流脱扣器动作电流Iop(s)的整定Krel——可靠系数，万能式断路器取1.35，塑壳式断路器取2~2.5；Ipk——线路的尖峰电流。46低压断路器的选择（2）短延时过流脱扣器动作电流Iop(s)的整定Krel——可靠系数，一般取1.35；Ipk——线路的尖峰电流。（3）长延时过流脱扣器动作电流Iop(s)的整定Krel——可靠系数，一般取1.05~1.1；I30——线路的计算电流。47反时限热保护，主要用来保护过负荷低压断路器的选择

3.过流脱扣器动作电流Iop与被保护线路配合要求Kol——绝缘线缆的允许短时过负荷系数。瞬时和短延时过流脱扣器取4.5；长延时过流脱扣器短路保护时取1.1，只做过负荷保护时取1。Ial——绝缘线缆的允许载流量。4.热脱扣器动作电流整定Krel——可靠系数，取1.05~1.1。48保证故障时断路器可靠开断用来保护过负荷低压断路器的选择

5.低压断路器动作的灵敏性校验IOP——断路器瞬时或短延时的脱扣器整定动作电流;Ikmin——被保护线路末端最小短路电流,一般取为单相接地短路电流;灵敏度不小于1.2~1.3。

49保证断路器可靠切断接地故障低压断路器的选择

6.保证选择性整定要求（1）上一级断路器的瞬时过电流脱扣器整定电流一般不得小于下一级断路器出线端的最大三相短路电流的1.1倍；（2）如果下一级是非选择性断路器，为防止这一级瞬时动作灵敏度不够，而失去选择性动作，要求上一级断路器的短延时过电流脱扣器的整定电流不小于下一级瞬时过电流脱扣器的1.2