第六章电气设备原理与选择

第六章电气设备的原理与选择导体和电器选择的一般条件

在发电厂和变电所得设计中，需选择各种电器设备，并确定它们的型式和技术参数。选择时应从实际出发，根据我国目前产品种类和供应情况，在保证安全、可靠和留有裕度的前提下，力求经济，选择合适的设备。按正常工作条件选择电器设备额定电压和最高工作电压所选电器的最高工作电压不得低于所接电网的最高运行电压

电网的电压波动一般不超过额定电压的1.15倍电气设备的最高工作电压为额定电压的1.1－1.15倍UN>=Uns额定电流

电器的额定电流指在一定环境温度下，长时间内电器所能允许通过的电流。IN>=ImaxImax－－最大持续工作电流Imax的计算方法：T1T2G1G2DL1DL2DL3DL4DL5PN1SN1发电机、变压器、调相机回路：Imax=1.05Ie（由于电压下降5％时，出力不变）。若变压器有过负荷运行的情况，按过负荷确定（1.3～2倍的变压器额定电流）练习：计算DL1、DL4、DL5的最大持续工作电流主母线、母联断路器：Imax取母线上最大一台发电机或变压器的Imax。DL6练习：计算DL6的最大持续工作电流母线分段电抗器及分段断路器：相邻两段母线上最大一台发电机额定电流的50％～80％。练习：计算DL3的最大持续工作电流出线：除考虑正常负荷电流外，还应考虑事故时由其它回路转移过来的负荷按当地环境条件校验

：海拔对电器设备最高允许工作电压的影响

当电器设备的安装在制造厂规定的海拔高度以上时，由于海拔高度的增加，空气密度和湿度相应减少，使空气间隙和瓷绝缘的放电特性下降，影响电器设备的外绝缘强度，制造厂规定的电器设备的最大工作电压就要下降。对此须进行校正。试验指出，海拔高度为1000～3500米范围内，按1％/100米进行补偿，即海拔每增高100米，电器设备最高允许工作电压应降低1％。环境温度对允许持续工作电流的影响

我国目前生产的电器，设计时取周围介质温度40度。如果周围环境温度高于40度时，每增高1度，设备的允许电流按减少1.8%修正；如果周围环境温度低于40度时，每降低1度，设备的允许电流按增加0.5%修正；电器设备结构、类型的选择选择电器时，应考虑电器的运行环境。屋外配电装置的电器，经常受到风、雨、雾、露、积雪、薄冰、灰尘和有害气体的影响，工作条件比屋内配电装置的电器差，因此电器常制成屋内装置和屋外装置两种。周围环境污秽的地区、海边、盐湖区等，必须注意加强电器绝缘，采用特殊绝缘结构的加强型电器，或选用额定电压高一级的电器。按短路情况校验

短路热稳定校验短路电流通过电器时，电器各部件温度（或发热效应）应不超过制造厂规定的短路时发热最高允许值。满足热稳定的条件是：电动力稳定校验

电动力稳定是指电器所能承受短路电流引起的机械效应的能力。在校验时，须用短路电流的最大幅值或有效值与制造厂规定的最大允许电流进行比较。It2t>=Qkies>=ish下列几种情况不校验热稳定或动稳定用熔断器保护的电器，其热稳定由熔断时间保证，故可不验算热稳定。2.采用有限流电阻的熔断器保护的设备。其回路电流被电阻限制。3.装设在电压互感器回路中的裸导体和电器。短路电流计算条件

容量和接线

按本工程的最终容量计算，并考虑本工程建成后5～10年的电力系统远景发展规划，按可能发生最大短路电流的正常接线方式进行短路计算。短路种类

一般按三相短路进行验算。选择短路计算点

在短路计算接线中，选择通过电器的短路电流为最大的点为短路计算点。1.两侧都有电源的设备，比较两侧短路电流大小，选择电流大的作为短路计算点。2.母联断路器考虑母线向备用母线充电时候可以流过的短路电流。3.带电抗器的出线，选择短路点于电抗器后，以选择轻型电器。T1T2G1G2DL1DL2DL3DL4DL5PN1SN1DL6练习：请选择如图所示电厂的短路点短路计算时间

验算热稳定的计算时间tk＝tpr＋tbrtk－－短路计算时间tpr－－继电保护时间，一般考虑后备保护时间tbr－－断路器的全开断时间tbr＝tin＋tatin－－断路器固有分闸时间ta－－断路器开断的电弧持续时间断路器开断时，电弧持续时间，对少油断路器为0.04～0.06s，对SF6和压缩空气断路器约为0.02～0.04s。电器的开断时间

开断电器应能在最严重的情况下开断短路电流。电器的开断时间选择为tk’＝tprl＋tintprl

－－主保护动作时间高压断路器的原理与选择

断路器转有灭弧装置，用于电路中切断电流电弧疼形成兽的物撞理过呼程开关闲电器逐切断诞有电哀流流团过的电线路剖时，扯触头够间电乳压大冤于10～20伏，帖电流较大于80～10忘0m兆A，切伪断电江路的帖瞬间丈，触蠢头间夏会产灾生强幸烈的愈白光虚，称去为电坟弧。电弧蛋放电选的特析征能量显集中判，温爷度很位高，歌亮度巧很强器。电弧咽由三惹部分歪组成珍：阴莫极区但、阳库极区苗、弧继柱区尝。电弧呼的气饱体放见电是栋自持帖放电基，维罚持电柏弧稳胸定燃夜烧的果电压假很低侄。电弧且是一珠束游肢离气招体，捡质量谅极轻臂，容轿易变周形。电弧习的危仇害开关千电器解在开荷断有拆电流张的电晕路时党，电也弧的旷产生诵是不险可避狂免的秤。电助弧产腾生后万，若惩不能喝在1～3个周艇波内辩尽快嚼熄灭挑，将火带来集很大凳的危凡害：电弧漆的温修度很你高，衣可达50望00～70错00度以介上，浙常超孕过金顶属的堆汽化粪点，州可能漆烧坏秤开关哗电器谣的金成属触傲头。烧坏恢开关阅电器耗的绝能缘。党如，币烧坏布瓷绝稻缘的倒表面筑，甚焰至完吓全损绝坏，昏或者恒使有谷机绝子缘材倡料炭才化，纽奉以致痒失去咽绝缘涝性能干。若电统弧长刺时间喇不熄爱灭，腾不仅瓶烧坏惊开关餐电器逮，而交且造葱成系石统事帐故，火威胁心电力衔系统欲安全之运行。电弧枝产生属的物晌理过请程电弧镇的产炕生和封维持徐是触业头间铁中性让质点允（分理子和她原子狡）被倾游离奥的结豆果。忧游离伙就是姻中性掉质点作转化懒为带较电质蚁点。纲游离秤的过倦程有汇四种较形式：强电轮场发弄射。亩当触煎头刚降分开夫时，卸触头翼间产奇生很企强的台电场续强度欣（E/庸s），狸大于3×呈10（-6）时爬，阴总极表骡面电所子就子会被木电场雄力拉朗出，师而形他成触顾头间虫的自蚕由电干子。妥这种未游离齿方式怕，称职为～热电吐子发娘射。触头由金剑属制逃成，浇常温烦下，头金属帆内部拍存在网有大涌量的兄自由乡丰电子宅。随幼着温度禁升高，自蹲由电剃子能辣量升蹦高，飞运动古加剧屡，有资的电子正会跑敏出金臂属表令面，形项成热堂电子毫发射厉。特套别是歉电弧数形成薄后，堂弧隙廉间的导高温额使阴僚极表格面受颂热会累出线才强烈蜓的只斯热点耗，不琴断发鼻射出稀电子熊，在煌电场笛力作眉用下职，不校断向颠阳极驰作加翁速运盗动。碰撞奇游离倘。阴任极表步面发积射出娘的电子和弧愈隙中驼原有拨的少手数电互子在亮电场对力作绕用下嫩，向滔阳极离方向废运动浊，不塔断地与其顺它粒脱子发领生碰摧撞，如新气体泳原子高、分剃子。弯只要动电子络的动圆能大面于原罩子或邀分子抚的游块离能稻，就咽可使束拿缚在贤原子科核周询围的竟电子昂释放这出来，形党成自幕由电供子和责正离社子，融这种深现象饮称为伟碰撞案游离黎。新低产生具的电疯子同棉样会填使所握碰撞仅的中夏性质纱点游败离。杏碰撞土游离许连续捏进行浊，导安致触掘头间肢充满添了电寄子和慨离子无，具规有很讨大的现电导秀，在毛外加防电压挖作用糟下，史触头扬间介季质可签能被卸击穿到而形港成电煎弧。热游奇离。扒电弧廉产生伸后，花弧隙暗的温悦度很莫高，姑在高邻温作陡用下晌，气份体的堤不规蚊则热煤运动娱速度义增加阀。具赵有足泻够动响能的昏中性禾质点庙互相各碰撞恼时，湖又可鉴能游旗离出败电子催和正笑离子配，这千种现起象称围为热品游离材。一妇般气席体开摆始发辰生热宴游离竞的温辽度为90渔00～10收00借0℃；层金属震蒸气盛的游扫离温麻度约债为40吗00～50手00℃。序因为土开关镰电器值的电虹弧中宪总有薄一些太金属劣蒸气醉，而裂弧心丝式温度磨总大煤于40企00～50波00℃，肾所以硬热游兆离的熔强度悲足可源维持炮电弧忘的燃育烧。去游绢离的村形式摩。电蜻弧中皱发生锄游离偏的同伟时，皂还进于行着足使带败电质利点减伙少的鹅去游婚离过否程，雷去游殃离的善主要匪形式垄为复先合和研扩散复合剑去游赶离。恒复合已是指致正离农子和耐负离争子互绍相吸惩引，桌结合纹在一颈起，拨电荷猜互相叶中和阁的过居程。挎两异冠号电码荷要镰在一故定时趴间内华，处镇在很析近的仓范围尚内，丢才能扫完成避复合疯过程薯，两算者相熄对速帐度值算越大程，复旗合的杰可能高性越贝小。目由于专电子抽质量法小，张易于无加速变，其列运动嚷速度两约为硬正离鹿子的10艇00倍，姨所以擦电子薪与正症离子差直接春复合刷几率沙很小腾。通红常，蹦电子斤在碰抹撞时漂，先有附在最中性京质点界上，族形成子负离吗子，巡寿速度幕大大且减慢荷，而劝负离丛子与何正离烂子的槽复合适比电短子与语正离耐子间双的复模合容但易得僚多。扩散眯去游默离。梢扩散屋是指铜带电悲质点图从电输弧内姨部逸乘出而团进入宫周围阵介质离中的盏现象世，使裕弧道余中带昨电质巴点减寸少。游离推和去丛游离暗是电品弧燃彼烧的算两个险相反骨过程驻，游冰离过跌程使猴弧道中带换电离距子增俊加，撕有助衡于电爹弧燃序烧；吼去游筋离过馆程使男弧道侄中带电离脖子减罪少，狠有利乏于电搂弧熄绩灭。高压询断路毙器熄共灭交歪流电暴弧的群基本调方法利用扯灭弧辰介质介质肿的传核热能堡力、鼓介质丧强度肆、热麻游离离温度宴和热霞容量夸，这眠些参单数越界大，圆去游非离作溜用越没强，央电弧惯越容刺易熄截灭。类型灭弧能力（对比空气）特性空气断路器空气空气断路器氢7.5倍绝缘油在高温下分解出氢气油断路器SF6100倍负电性，吸附电子SF6断路器真空15倍碰撞游离小、浓度差和温度差大真空断路器采用贺特殊熊金属哑材料岩作灭或弧触所头采用储熔点悉高、岩导热嘴系数成和热旁容量用大的垮耐高四温金局属作出触头库材料忘，可庄减少画热电桥子发飞射和悄电弧轨中的杠金属唯蒸气甲，抑香制游隔离作企用。耀且还德要有点抗电辰弧、捞抗熔赖焊能厚力。芳常用腹铜、鹿钨合抛金和奶银、股钨合欢金。利用队气体穗或油爆吹动藏电弧纵吹帜，横耻吹，否环吹谣，磁鬼吹采用垫多断灰口熄愚弧每个升断口朝的恢瘦复电侍压减怠小每个铸断口闻在电卸弧电炮流过窝零后泉都产煮生近丽阴极凯效应床，加播起来童的绝蕉缘强金度增滚大电弧零拉长棵，降盯低弧纪隙的同电场饰强度纹，并滨有助删于冷包却和院带电崇离子晴扩散增大烧断路教器触展头的素分离劣速度高压雅断路办器选望择断路程器的云种类宾和形饰式的话选择按灭袭弧介纯质和酿灭弧扔方式能分为锁：多禾油、谢少油邀、压互缩空相气、SF芝6、真稼空等操动曾机构作用丙：断滩路器码进行桥合闸菜、分稻闸操旧作，内并保脏持在情合闸鉴状态嫂，这企些任桐务全靠感操动别机构祸完成洽。操动彼系统腰的动即作过慈程，移实际盲上是尾使操届动元思件（启如合起闸元严件或愉分闸佳元件）席获得虑动能筐，再江通过恢拐臂垒和连肆杆机纹构，恼将动罚能传给到触溉头，裁去实备现合闸永或分京闸，牺操动喂系统览中独睛立于狠断路盖器本基体的端那一摇部分并，称属为操部动机构贯。其欠它作称为传戒递动易力的兄部分欺，称凭传动丑机构朋。即发操动奔系统贼由操晕动机构谊和传呼动机苦构组勿成。类型特性适用场合手动机构

人力直接作为合闸动力

电磁机构

电磁铁将电能变成机械能作为合闸动力的机构

10kV、35kV气动机构

以压缩空气储能和传递能量的机构

空气断路器弹簧机构

利用弹簧储存的能量进行合闸的机构

广泛应用液压机构

利用高压压缩气体（氮气）作为能源，液压油作为传递能量的媒介，注入带有活塞的工作缸中，推动活塞作功，使断路器进行合闸和分闸的机构

少油断路器额定拔电压里选择UN>=打UNS高压似断路牙器的蚁额定若电压当反映晒了相么间、滴相对杆地及旨触头润间隙毛的绝蹈缘水圆平，黎为保立证受喊端电附压水拴平，耳输电峰线路谜的始炉端电怀压高各于线栽路额鸦定电茧压。育因此峡国标杆中对神高压哲电器许，规哄定了祥对应凳各级坊额定粥电压残的最颜高电肚压。22未0K仆V及以当下1.撒15阻Ue，33哑0K赛V及以旅上1.倾1U酿e额定腿电流就选择IN咐>页=来Im浴ax开断腊电流须选择断路在器的县额定缘瑞开断鸣电流INb脆r是表宅明断位路器向灭弧参能力稀的参数间，指街在额些定电孝压下节可能寸开断麦的最圣大电潮流，谦不应盾小于陡实际开紧断瞬泊间的孕短路溉电流介周期乐分量Ipt。INb画r>=逐Ipt短路削关合给电流刘的选赤择断路片器合无闸前米，线圈路有间短路些故障照，断滥路器绘在合钓闸过闹程中絮，动暖、静填触头在待未接及触时缺，产镇生电渴弧，姑有短甜路电练流流快过，遇容易馋使触奶头熔费焊和粉受到前电动力友破坏阴。且该断路针器在逗关合廉短路形电流罢时，忠接通源后又乔跳闸伯，此涂时还谣要能驾够切除痒短路虎电流师。为阶保证升断路俱器在岔关合炮短路耻时的午安全筒，其巾额定规关合仅电流IN铸cl不应伙小于妥短路盲电流矩最大网冲击陕值is厉hINc陆l>=削ish热稳陕定校按验动稳计定校瞒验隔离素开关云的选妹择主要倍用途隔离日电压子。在制检修王电气未设备傲时，韵用隔仙离开辱关将被检脾修的党设备禽与电册源电移压隔垃离，闸构成北足够赤大的草、明显舌可见股的空格气绝或缘间五隔，丙以确选保检款修安牢全。倒闸骄操作俊。用质隔离纷开关酒配合封断路造器，书进行示电路的切阿换操巧作，榆改变碗运行贸方式旁。分合亲小电贼流。奇隔离歉开关数没有尊灭弧坚装置聪，不感能用来接育通和邮切断侨负荷贱电流搁和短挽路电僻流，棋但具树有一定的丙分合光小电手感电厌流和挤电容修电流洒的能割力，常一般可进忠行以迁下操叮作：分、床合避塞雷器驻、电决压互先感器努和空衬载母晚线分、要合励励磁电稠流不台超过2A的空恶载变提压器关、甲合电定容电诸流不萍超过5A的空材载线连路。隔离闭开关扯的选逗择种类湾和形众式的王选择安装乳地点狼：屋氧内式刃和屋么外式绝缘钱支柱沙数目固：单约柱、盒双柱况、三冤柱额定杜电压走选择UN>=煮UNS额定冈电流钥选择IN灭>绩=霸Im现ax热稳攻定校弄验动稳删定校购验互感勤器的怒原理泡与选乱择一、枪互感占器的漠作用互感言器包烈括电流丑互感证器（TA轿C也T）和电压挨互感分器（TV荒P嚼T），是一祥次系辟统和滔二次砖系统普间的攻联络尖元件忌，用朴以分拌别向督测量阁仪表横、继电革器的蜡电流糟线圈会和电捏压线令圈供纽奉电，料正确喘反映牺电气砌设备植的正队常运行嫩和故晋障情消况。主要列作用唇：将一肠次回毕路的间高电搭压和口大电番流变狡为二锯次回大路标垫准的拣低电校压（10粗0V）和昼小电辩流（5A、1A），醒使测牲量仪羞表和需保护百装置钱标准嘴化、小型可化，田并使明其结股构轻衬巧、滴价格粱便宜桐和便臣于屏象内安蹄装。2.使二期次设抗备与勇高压拉部分尊隔离标，且羽互感病器二混次侧妈均接酸地，从而间保证王了设率备和晃人身宪安全帜。二、拐电磁以式电丹流互脉感器AKw•hPT工作校原理:AKw•h特点:一次敲绕组酿串联炉在电倒路中勿，匝详数很蜜少。些故一皱次绕总组中的电煌流完若全取首决于只被测塔电路维的负衬荷电疑流，气而与撇二次详电流大装小无割关。2.二次灰绕组支所接优仪表养的电旦流线迟圈阻史抗很重小，趁正常篮情况下，照在接紧近于乏短路鸣状态饲下运均行。变比:额定咏电流自比屈，沉一次每、二伯次额依定电建流之浪比电流霸互感简器的崭误差：z0由于CT本身餐存在励磁筛损耗和磁饱棉和等影每响，遵一次覆电流球和二乎次电流重测量桥值得桨数值在和相营位都脾有差月异，寇即测声量结留果有话误差。电流健误差:相位惧差:z2l电流奔互感肯器的欲准确失级和讽额定怪容量CT的准扔确级CT根据掩测量垫时误译差的嘉大小陵而划企分为宰不同靠的准朴确级坛。准痰确级蚕是指恳在规俗定的籍二次匙负荷舅范围搏内，顷一次池电流巧为额怀定值再时的连最大悦电流聚误差弃。准确值电流误差限值（％）0.2±0.2（一次电流为额定电流的100～120％）0.5±0.5（一次电流为额定电流的100～120％）1±1（一次电流为额定电流的100～120％）3±3（一次电流为额定电流的50～120％）准确值电流误差限值（％）5P±1（一次电流为额定电流下）10P±3（一次电流为额定电流下）稳态锻保护厅电流著互感牢器的朋准确杰级CT的额超定容原量CT的额萍定容饺量是姐指CT在额栽定二俗次电纽奉流（5A约1肌A）IN2和额落定二匠次阻肺抗ZN2下运劳行时地，二耀次绕没组输羞出容离量由于CT的误原差和欠二次嚷负荷除有关凡。同胁一个CT在不神同的伞二次庙负荷蛙下，黄准确匹级不培同，蜜额定言容量瞒也不继同。充如：SN桨2=落10标VA趟(Z渠N2盾=0就.4欧)，当Z2资l<争0.把4时，捡能保多证准桑确级编为0.鸡5级，令当Z2垒l>饭0.倡4时，京准确绵级降这为1级，挑对应洒的额稻定容庭量为15音VA（ZN冒2=仆0.秀6）。电流谱互感岩器的避运行掀参数沿对误覆差的阳影响一次搭电流I1的影甚响一次劫电流I1在额忘定值IN时，卡磁导软率接筹近最绍大，概此时烘电流慨误差柴和相粥角差限最小哥。二次椅负载搅阻抗新及功嫩率因栏数对段误差鲜的影衬响二次俗负载痕阻抗Z2l与误谋差成躬正比步，因吉此二枝次侧年接入平的仪尸表或容继电叠器及比连接韵导线踏的总彼阻抗乖不能镇大于颈额定遗二次太阻抗响，以柄保证雾其准雹确级董。CT二次纺绕组并不允种许开圈路z0z2lz0z2l正常患运行驼时：Z0>>映Z21,筑I2≈乌I1,破I0≈琴0当二充次开妨路时刃：Z21＝∞,眉I2＝0，I0＝I1此时E＝I2×Z0，铁顷心饱外和，觉感应里出很降高电叙压。电流偷互感欢器的长分类亿和结嫂构原法理按安着装地员点分塑屋内垮和屋贝外式某。20挽KV及以殿下制厉成屋弯内式堪，35赶KV及以考上多恼制成才屋外其式。按安抬装方熔式分练为穿械墙式洗、支想持式瞧、装粉入式寨。按绝硬缘可宇分为巷干式蚀、浇毛注式骗、油扎浸式惭等。按一向次绕痰组匝液数分砌为单混匝式蚕和多张匝式亏。电流余互感犁器的迫选择一次愧回路样的额真定电集压和块电流临的选甲择UN1>=消UNSIN1>=派Ima窜x二次是额定某电流罪的选讯择CT的二芹次额扛定电从流有5A和1A两种啊，一叔般弱找电系姿统用1A，强蓄电系谋统用5A。当呆配电糟装置挂距离伐控制槐室较兄远，林为能尊使电售流互员感器推能多柜带二帖次负粗荷或且减小训电缆戴截面朋，提费高准标确级深，应协尽量扯采用1A。种类熔和形闸式的康选择应根鼻据安俗装地棕点（取屋内榴、屋均外）储和安耗装方歉式（扬如穿竟墙式兴、支戏持式腹、装朵入式址）选限择其勿形式休。准确颂级和近额定章容量穷的选公择CT的准肉确级糕不得景低于辽所供础测量姓仪表敢的准概确级倒。CT二次恼侧所友接负贞荷S2应不死大于轻该准枣确级榴所规须定的部额定君容量SN流2。CT的接猫线方晃式：AAAAABCABC单相擦接线星形蜻接线AABCWhUAUBUcIAIc-Ib不完死全星察形接别线热稳辣定校仪验It2>=艳QkCT的热拦稳定遵能力熔常以1s允许鱼通过紫的热常稳定灵电流It或一符次额能定电忧流IN1的倍产数Ki来表院示。动稳自定校津验单匝携式多匝俘式外部革电动描力内部扑电动岛力ies>=施ishFal>=板0.警5×季1.压73缝×1趁0－7ishL/刺a三、电压偿互感月器的申原理蔬与选吼择电压睡互感适器按厅其工抄作原虎理分身为电立磁式乓和电垂容分孩压式颤两种。电磁萍式电湖压互象感器工作径原理陡其工葛作原硬理和无变压鄙器相照同特点欲：容量驾很小怜，类讲似一异台小夹容量咏变压傅器，疤但结忠构上侨要求陈有较傻高的信安全旋系数隔。二次耽侧所拨接测逼量仪辟表和超继电刷器的厉电压亭线圈郊阻抗承很大对，互恒感器盏在近么于空唱载状寸态下责运行口。z0z2l正常胜运行牺时，Z2l>>畏Z0≈二次裳短路险时，电容离式电境压互父感器电压雕越高外，电申磁式筛电压学互感锹器的四体积闯越大泥，成牧本越谦高。伯因此厉研制胖电容式电务压互脏感器练习理：做杠戴维驶南等喊效，犯思考轮如何馅得到汗理想暂电流投源z0zl为获煎取理墨想电香流源太，可愁以在是回路午中串若接电员感ZlL’LT