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。T1T2G1G2DL腿1DL捆2DL兵3DL孙4DL掘5PN1SN1DL喜6练习米：请至选择尘如图依所示沈电厂鼠的短磨路点短路裳计算礼时间验算袋热稳晓定的轧计算摔时间tk＝tp颤r＋tb士rtk－－波短路浅计算稍时间tp粒r－－箭继电陷保护跨时间福，一奴般考卵虑后谁备保倍护时畏间tb巷r－－挺断路邪器的昆全开司断时范间tb缝r＝ti嚷n＋tati煌n－－济断路阁器固环有分纵闸时牧间ta－－辈断路贱器开换断的务电弧面持续撕时间断路朱器开廊断时郊，电坏弧持叨续时劲间，丢对少分油断爷路器费为0.岛04～0.催06爬s，对SF诸6和压激缩空路气断有路器有约为0.惠02～0.步04顽s。电器俯的开中断时弃间开断累电器喘应能忘在最惕严重头的情相况下数开断忘短路晌电流堂。电面器的并开断认时间补选择贿为tk’＝tpr临l＋tintpr葵l－－调主保荒护动成作时酬间高压印断路顺器的寸原理捡与选后择断路战器转架有灭饰弧装爽置，怎用于诊电路组中切言断电跨流电弧托形成极的物专理过汗程开关俊电器斜切断校有电阴流流宁过的葱线路罢时，送触头脱间电却压大鸣于10～20伏，继电流读大于80～10亿0m目A，切洪断电铅路的良瞬间破，触玻头间坡会产赚生强腰烈的步白光愉，称超为电链弧。电弧葛放电协的特餐征能量袖集中皇，温搜度很煮高，衡亮度字很强太。电弧本由三搭部分爸组成件：阴急极区去、阳催极区房诚、弧巩柱区亏。电弧讯的气国体放吨电是侮自持正放电堂，维口持电柴弧稳牙定燃饺烧的绢电压蔽很低功。电弧瓶是一矿束游槽离气悬体，照质量树极轻游，容左易变来形。电弧厦的危造害开关撇电器销在开寺断有玩电流究的电竖路时兰，电坟弧的绕产生古是不勤可避塌免的茶。电冶弧产层生后责，若炭不能粉在1～3个周鸟波内新尽快串熄灭余，将属带来尽很大勤的危降害：电弧室的温挪度很怨高，贝可达50剪00～70馒00度以尽上，帅常超妨过金液属的顷汽化忽点，铸可能瓜烧坏丽开关毙电器芬的金携属触优头。烧坏闻开关杀电器忠的绝垦缘。付如，占烧坏炊瓷绝山缘的沃表面野，甚新至完便全损虏坏，令或者厅使有廊机绝切缘材目料炭材化，夜以致门失去取绝缘事性能者。若电气弧长姿时间早不熄黎灭，介不仅暴烧坏驶开关证电器备，而抚且造搬成系联统事毁故，皱威胁染电力滴系统暂安全谣运行。电弧屡产生勉的物随理过户程电弧换的产赶生和柔维持翠是触驴头间卧中性芬质点爬（分室子和屑原子用）被演游离虑的结救果。影游离睡就是高中性井质点弦转化述为带去电质葛点。披游离怪的过碍程有霜四种凶形式：强电胀场发识射。进当触价头刚骨分开我时，铸触头狐间产棕生很住强的熊电场绣强度们（E/黎s），叉大于3×育10（-6）时扇，阴储极表斑面电壁子就矛会被逝电场障力拉抽出，患而形竖成触晋头间在的自卵由电驻子。很这种珍游离抱方式魔，称薄为～热电拍子发乖射。触头由金炎属制堵成，贞常温雁下，愉金属缝内部脉存在源有大武量的投自由礼电子移。随纸着温度视升高，自退由电章子能霉量升详高，订运动把加剧乱，有欠的电子浅会跑戏出金周属表词面，形夏成热蜓电子注发射扎。特史别是融电弧题形成碍后，挠弧隙踩间的作高温列使阴砌极表罪面受休热会世出线骂强烈绍的只低热点形，不澡断发吓射出浑电子蚕，在扩电场僻力作戴用下班，不其断向洽阳极掘作加循速运曲动。碰撞构游离般。阴少极表娘面发姨射出队的电子和弧霜隙中湾原有汁的少谦数电命子在匹电场愁力作夜用下妥，向薪阳极法方向漆运动辜，不凯断地与其绿它粒疲子发阶生碰捆撞，如汪气体伤原子克、分唉子。啦只要绳电子即的动进能大盈于原陪子或杯分子芳的游伟离能防，就喘可使束扔缚在房诚原子滨核周学围的柔电子挪释放核出来，形咏成自妥由电玻子和本正离环子，示这种杆现象酷称为股碰撞关游离伍。新户产生臭的电慰子同迟样会庸使所禽碰撞戴的中馆性质甩点游批离。绘碰撞锐游离隆连续词进行缩慧，导白致触方头间会充满榜了电借子和雾离子距，具蹲有很脾大的胶电导胶，在斩外加辱电压虏作用抬下，总触头妇间介五质可锅能被锅击穿盘而形桐成电充弧。热游染离。唯电弧甜产生项后，陶弧隙彩的温判度很同高，残在高妖温作未用下胳，气停体的茅不规幼则热切运动老速度顺增加网。具溪有足旬够动土能的笋中性静质点狸互相坡碰撞组时，匹又可芝能游可离出帖电子坦和正还离子皆，这详种现姿象称锡为热根游离俭。一芳般气穷体开旧始发誓生热属游离崖的温市度为90庭00～10奶00垫0℃；凉金属致蒸气烦的游鼓离温警度约区为40让00～50须00℃。拔因为摸开关看电器吵的电哲弧中富总有不一些伞金属陈蒸气亮，而灭弧心鄙温度柱总大使于40给00～50捕00℃，良所以违热游币离的竖强度挖足可瓶维持容电弧俊的燃时烧。去游卫离的练形式俘。电如弧中移发生垃游离肝的同旅时，骨还进疫行着甚使带美电质薪点减队少的献去游扒离过旨程，挥去游纹离的亲主要漫形式周为复渐合和料扩散复合摸去游爱离。么复合韵是指副正离魂子和魔负离真子互抬相吸姨引，令结合怖在一雁起，拦电荷致互相某中和按的过爬程。按两异械号电物荷要资在一称定时疲间内圾，处杀在很昂近的熔范围忘内，史才能弓完成丹复合叉过程服，两催者相增对速螺度值遵越大指，复资合的梅可能量性越验小。炎由于劈燕电子触质量秘小，出易于飘加速运，其破运动壶速度采约为膏正离担子的10听00倍，直所以婶电子崭与正谦离子判直接无复合害几率败很小卡。通烂常，转电子粗在碰够撞时刺，先捆附在继中性拌质点往上，晴形成斥负离刚子，垃速度妹大大存减慢璃，而递负离腐子与塑正离绕子的岔复合继比电续子与孩正离许子间罪的复摔合容较易得滚多。扩散陆去游标离。含扩散瓦是指鉴带电获质点子从电糊弧内阴部逸活出而乔进入越周围概介质雾中的督现象搂，使况弧道齐中带飞电质玩点减骂少。游离寺和去纪游离缓是电愁弧燃映烧的拥两个延相反茫过程哀，游樱离过边程使糖弧道中带旱电离展子增松加，暂有助娇于电东弧燃锋烧；维去游计离过石程使芒弧道题中带电离合子减件少，厉有利应于电析弧熄雾灭。高压香断路荡器熄光灭交厉流电污弧的梅基本目方法利用么灭弧茧介质介质鼻的传远热能刚力、色介质爷强度醋、热剂游离奔温度饱和热疏容量肯，这困些参廊数越趋大，盈去游毫离作移用越之强，溜电弧佣越容所易熄厌灭。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宝特殊择金属喊材料索作灭闲弧触棍头采用孟熔点涛高、狠导热刃系数滤和热苹容量暗大的应耐高贵温金福属作罗触头护材料跪，可扮减少随热电饥子发茄射和榨电弧测中的恒金属慰蒸气淘，抑伐制游秧离作窗用。捡且还挑要有另抗电毙弧、那抗熔林焊能拿力。撤常用明铜、燥钨合预金和沟银、载钨合爸金。利用赶气体恩或油玩吹动州电弧纵吹踪蝶，横宪吹，且环吹惑，磁送吹采用境多断煎口熄孟弧每个感断口转的恢资复电嘴压减父小每个伯断口誓在电派弧电负流过虑零后床都产泰生近歌阴极兽效应鸭，加碰起来游的绝妇缘强慰度增贡大电弧梯拉长咽，降薄低弧五隙的桃电场原强度教，并原有助谜于冷号却和府带电傻离子区扩散增大交断路户器触老头的过分离侄速度高压成断路纤器选晋择断路阶器的伪种类锋和形殃式的表选择按灭笼弧介胳质和串灭弧系方式箱分为系：多骆油、渴少油撑、压胆缩空阶气、SF洒6、真乎空等操动茄机构作用白：断朋路器挂进行薯合闸荐、分屯闸操晨作，昼并保钥持在司合闸遥状态物，这丽些任滔务全靠膛操动桐机构影完成皂。操动担系统拨的动蒸作过慎程，裂实际农上是企使操玻动元的件（渠如合乓闸元庭件或赛分闸转元件）呼获得糖动能陶，再士通过口拐臂较和连船杆机妖构，透将动德能传打到触托头，祝去实种现合闸怜或分孔闸，仗操动膜系统炉中独方立于催断路惩器本思体的大那一您部分粮，称低为操矩动机构清。其惭它作汗为传风递动贱力的仔部分锦，称挺传动舟机构为。即刚操动甩系统掏由操采动机构警和传锤动机枣构组励成。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

少油断路器额定微电压星选择UN>=既UNS高压咬断路扯器的安额定睬电压厘反映极了相蛮间、解相对着地及帐触头贤间隙爷的绝把缘水雪平，蓄为保鼓证受奥端电乱压水抗平，郑输电腿线路圆的始公端电发压高唤于线凉路额冲定电况压。毛因此火国标祝中对古高压爱电器僵，规宏定了皂对应末各级软额定武电压拔的最膏高电皇压。22怜0K冬V及以偷下1.宵15悟Ue，33隆0K栽V及以旅上1.导1U秃e额定墨电流圈选择IN缴>旁=龙Im撒ax开断断电流滴选择断路倦器的肃额定章开断辣电流INb常r是表将明断兔路器裤灭弧投能力劲的参数从，指左在额隙定电呼压下桥可能省开断良的最员大电进流，荒不应芳小于怎实际开冈断瞬雨间的奔短路袍电流比周期伯分量Ipt。INb识r>=片Ipt短路蛾关合碗电流绳的选降择断路仅器合喷闸前执，线救路有笔短路喝故障站，断岭路器误在合鉴闸过士程中琴，动争、静红触头在脖未接理触时可，产臭生电霉弧，象有短煮路电叛流流报过，轻容易嫂使触换头熔盘焊和辩受到结电动力谨破坏留。且脊断路斤器在季关合驱短路匙电流啦时，饼接通歼后又虏跳闸泪，此垮时还驾要能捧够切除枕短路悄电流芬。为恢保证渡断路踩器在寨关合谁短路熔时的膜安全掠，其犬额定头关合弱电流IN拜cl不应妖小于殃短路迎电流腊最大源冲击志值is幸hINc恢l>=仗ish热稳糟定校由验动稳明定校逢验隔离检开关巾的选枣择主要肤用途隔离商电压疫。在恳检修趴电气胸设备翁时，校用隔浸离开篮关将被检吨修的卧设备惠与电狡源电冻压隔屋离，枕构成刺足够敞大的陆、明显戏可见筛的空昼气绝弹缘间岭隔，事以确拣保检军修安沉全。倒闸华操作构。用惰隔离尾开关撒配合旗断路谈器，逐进行钥电路的切每换操揪作，榆改变晃运行锡方式如。分合橡小电就流。非隔离霞开关券没有鸣灭弧租装置低，不塔能用来接炭通和民切断泡负荷雪电流误和短庸路电校流，附但具谱有一定的屋分合奇小电预感电惧流和仪电容狮电流闯的能臣力，则一般可进躺行以秩下操蜜作：分、渐合避脸雷器刻、电摘压互殖感器卵和空宁载母鞭线分、渣合励拨磁电岂流不秤超过2A的空脾载变周压器关、痒合电芳容电笔流不暴超过5A的空忠载线触路。隔离念开关翅的选水择种类泰和形指式的否选择安装涝地点件：屋慎内式盲和屋曲外式绝缘薯支柱箱数目铺：单概柱、暮双柱散、三薯柱额定呈电压薄选择UN>=泽UNS额定拥电流推选择IN被>腔=衰Im便ax热稳量定校消验动稳功定校跟验互感输器的负原理眨与选蝴择一、朵互感社器的佣作用互感斑器包脆括电流仰互感思器（TA介C予T）和电压偿互感愈器（TV昌P开T），是一否次系边统和伐二次顶系统朋间的熟联络枝元件杆，用困以分养别向舞测量搅仪表啄、继电跟器的犯电流贝线圈恋和电观压线漂圈供奔电，雾正确子反映配电气奔设备棒的正日常运行炮和故禾障情盗况。主要犁作用蜂：将一蜘次回捆路的且高电胆压和蝴大电蹦流变型为二胃次回燃路标手准的森低电阶压（10妻0V）和层小电筝流（5A、1A），词使测款量仪什表和磨保护旅装置钟标准让化、小型栋化，功并使枪其结榜构轻袍巧、趁价格芬便宜姓和便明于屏姐内安鼓装。2.使二纯次设振备与挎高压盟部分古隔离房诚，且场互感玻器二缝次侧帅均接胸地，从而饭保证愚了设明备和虎人身嘴安全丸。二、箭电磁佩式电佛流互烫感器AKw•hPT工作植原理:AKw•h特点:一次虹绕组踩串联默在电六路中周，匝沈数很概少。施故一梦次绕滔组中的电吐流完桃全取绿决于绘被测逢电路少的负荷荷电膜流，陕而与奏二次酒电流大劲小无暮关。2.二次问绕组井所接锐仪表苗的电碑流线盒圈阻茂抗很段小，珠正常红情况下，主在接创近于尺短路锤状态怎下运岁行。变比:额定草电流萌比猎，季一次忽、二绒次额侧定电半流之槽比电流眉互感芹器的谁误差：z0由于CT本身胖存在励磁艺损耗和磁饱烫和等影潮响，尝一次维电流继和二勤次电流疤测量敬值得兵数值欲和相赠位都慈有差堵异，弓即测召量结灿果有微误差。电流圈误差:相位手差:z2l电流邀互感晴器的猴准确所级和与额定堂容量CT的准网确级CT根据蛮测量松时误栽差的璃大小胸而划本分为煎不同扯的准微确级丽。准块确级额是指朗在规科定的钟二次胁负荷淘范围纳内，除一次夺电流爹为额遣定值乌时的劳最大沿电流乎误差啊。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）稳态每保护毒电流令互感狱器的狼准确滋级CT的额啦定容控量CT的额国定容青量是涌指CT在额厌定二装次电辫流（5A撕1杯A）IN2和额衣定二申次阻亲抗ZN2下运败行时止，二舟次绕拦组输体出容挪量由于CT的误识差和亲二次竟负荷筒有关月。同国一个CT在不晓同的莫二次秤负荷别下，自准确粗级不姻同，帐额定园容量博也不脖同。甲如：SN冶2=舌10街VA软(Z协N2愿=0优.4欧)，当Z2箱l<债0.辟4时，弯能保柜证准郑确级么为0.份5级，捷当Z2匪l>玻0.梨4时，队准确绢级降部为1级，兆对应逢的额朝定容殃量为15杜VA（ZN擦2=弟0.蹄6）。电流唤互感蓝器的业运行只参数茶对误亏差的植影响一次尤电流I1的影木响一次娱电流I1在额聪定值IN时，天磁导晶率接茫近最状大，贡此时柜电流伤误差体和相咳角差嚷最小型。二次把负载卫阻抗舰及功肌率因碑数对唇误差营的影廊响二次序负载番阻抗Z2l与误杏差成垃正比唉，因健此二疑次侧急接入骗的仪狂表或纠继电责器及蛛连接敏导线恐的总艳阻抗泪不能哥大于塔额定摔二次救阻抗传，以蝴保证罩其准贞确级愁。CT二次糠绕组怪不允套许开虾路z0z2lz0z2l正常茄运行盛时：Z0>>挖Z21,梁I2≈猜I1,调I0≈姥0当二患次开迎路时薯：Z21＝∞,吵I2＝0，I0＝I1此时E＝I2×Z0，铁舍心饱臂和，悔感应萝出很榨高电弃压。电流值互感逃器的坑分类疮和结概构原液理按安距装地锈点分寺屋内巡寿和屋短外式便。20火KV及以疫下制骡成屋候内式抽，35环KV及以酱上多赛制成热屋外壶式。按安残装方逃式分带为穿引墙式丛、支厚持式冰、装搏入式逼。按绝残缘可滩分为剥干式续、浇爹注式农、油的浸式宣等。按一永次绕俩组匝道数分堤为单民匝式钟和多怜匝式否。电流另互感言器的旅选择一次离回路耗的额蔬定电勒压和裁电流做的选廊择UN1>=丛UNSIN1>=隐Ima伶x二次肤额定铅电流付的选报择CT的二匀次额尿定电章流有5A和1A两种森，一义般弱齐电系恰统用1A，强挪电系勇统用5A。当份配电刘装置蒸距离福控制催室较绒远，延为能筋使电紧流互乎感器滥能多全带二勿次负况荷或缝减小融电缆台截面偷，提窑高准薪确级比，应处尽量奸采用1A。种类荣和形见式的储选择应根得据安着装地扮点（孙屋内积、屋卵外）乎和安拾装方士式（宅如穿东墙式士、支凳持式宗、装术入式券）选桂择其叨形式季。准确管级和心额定双容量傅的选斗择CT的准够确级脾不得肺低于群所供钞测量班仪表放的准阶确级犬。CT二次黑侧所娃接负付荷S2应不享大于威该准谁确级侄所规迎定的歉额定搏容量SN乘2。CT的接戚线方抹式：AAAAABCABC单相牺接线星形朱接线AABCWhUAUBUcIAIc-Ib不完暑全星霸形接涉线热稳读定校棚验It2>=比QkCT的热弦稳定催能力地常以1s允许兴通过棒的热督稳定管电流It或一精次额闻定电斩流IN1的倍适数Ki来表桐示。动稳忍定校挤验单匝纽奉式多匝彼式外部拜电动海力内部斗电动弓力ies>=昂ishFal>=累0.性5×廉1.仗73浸×1序0－7ishL/抹a三、电压肆互感正器的系原理炮与选本择电压票互感松器按扑其工留作原赚理分常为电贴磁式影和电末容分毫压式波两种。电磁惑式电驻压互肯感器工作贿原理锣其工叹作原睁理和秤变压罗器相其同特点底：容量削很小洲，类抬似一踢台小投容量脖变压树器，岂但结掉构上防要求育有较典高的罢安全擦系数自。二次泄侧所瞎接测销量仪柳表和月继电耀器的请电压舒线圈软阻抗询很大争，互梳感器规在近暑于空断载状己态下万运行满。z0z2l正常凳运行利时，Z2l>>议Z0≈二次向短路裹时，电容匀式电签压互堤感器电压遣越高级，电柿磁式如电压户互感赔器的充体积饱越大胡，成得本越奔高。词因此敬研制袋电容式电据压互甜感器练习田：做市戴维忍南等不效，语思考弹如何述得到祥理想副电流育源z0zl为获悉取理才想电爹流源挽，可功以