供配電系統(tǒng)及其電氣設(shè)備十四章電器的原理與選擇

1、供配電系統(tǒng)及其電氣設(shè)備第14章 電器的原理與選擇 14.1 電器設(shè)備選擇的一般條件正確地選擇設(shè)備是使電氣主接線和配電裝置達到安全、經(jīng)濟運行的重要條件。電氣設(shè)備要能可靠地工作，必須按正常工作條件進行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗其動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。導(dǎo)體和電器所在電網(wǎng)的運行電壓因調(diào)壓或負荷的變化，常高于電網(wǎng)的額定電壓，故所選電器和電纜允許最高工作電壓不得低于所接電網(wǎng)的最高運行電壓，即：14.1.1 按正常工作條件進行選擇導(dǎo)體和電器額定電壓和額定最高工作電壓一般電纜和電器允許的最高工作電壓：當(dāng)額定電壓在220kV及以下時為1.15Ue；當(dāng)額定電壓為330500kV時為1.1Ue 。而實際電網(wǎng)運行的 一般不超

2、過1.1Ue ，在選擇設(shè)備時，一般可按照電器和電纜的額定電壓，不低于裝置地點電網(wǎng)額定電壓的條件選擇，即： 額定電流導(dǎo)體和電器的額定電流是指在額定周圍環(huán)境溫度下，導(dǎo)體和電器的長期允許電流（或額定電流）應(yīng)不小于該回路的最大持續(xù)工作電流，即：額定電流發(fā)電機、調(diào)相機和變壓器在電壓降低5%時, 母聯(lián)斷路器回路一般可取母線上最大一臺發(fā)電機或變壓器的 ；母線分段電抗器的 應(yīng)為母線上最大一 臺發(fā)電機跳閘時,保證該段母線負荷所需的電流;出線回路的 除考慮線路正常負荷電流(包括線路損耗)外,還應(yīng)考慮事故時由其他回路轉(zhuǎn)移過來的負荷。按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核在選擇電器時，還應(yīng)考慮電器安裝地點的環(huán)境條件，當(dāng)氣溫、風(fēng)速、濕度、

3、污穢等級、海拔高度、地震強度和覆厚度等環(huán)境條件超過 一般電器使用條件時，應(yīng)向制造部門提出要求或采取相應(yīng)的措施。當(dāng)環(huán)境溫度和導(dǎo)體(或電器 )額定環(huán)境溫度不等時，其長期允許電流 可按下式修正：短路時的熱穩(wěn)定：對于電器短路時的熱穩(wěn)定，是指電器在短路電流作用下的最高溫度不超過電器在短時發(fā)熱條件下的允許最高溫度。亦即電器在短路作用時間內(nèi)，短路電流的熱效應(yīng)，應(yīng)不大于電器通建短路電流時的允許熱效應(yīng)，即：如果電器制造廠在設(shè)備技術(shù)數(shù)據(jù)中提供了電器在t內(nèi)允許的熱穩(wěn)定電流It，則電器的短時熱穩(wěn)定條件是：14.1.2 按短路情況校驗短路熱穩(wěn)定校驗短路電流通過時, 導(dǎo)體和電器各部件溫度(或發(fā)熱效應(yīng))應(yīng)不超過允許值,即滿

4、足熱穩(wěn)定的條件為：14.1.2 按短路情況校驗短路電流所產(chǎn)生的巨大電動力，對于電器或配電裝置具有很大的危害性。如：電器的載流部分可能因為電動力而振動，或者因電動力所產(chǎn)生的應(yīng)力大于其材料允許應(yīng)力而變形，甚至使絕緣部件或載流部件損壞。電氣設(shè)備的電磁繞組，受到巨大的電動力作用，可能使繞組變形或損壞。電動力穩(wěn)定校驗電動力穩(wěn)定校驗電動力穩(wěn)定是導(dǎo)體和電器承受短路電流機械效應(yīng)的能力，亦稱動穩(wěn)定。滿足動穩(wěn)定的條件為：可不校驗熱穩(wěn)定或動穩(wěn)定的情況： (1) 用熔斷器保護的電器,其熱穩(wěn)定由熔斷時間保證,故可不驗算熱穩(wěn)定。 (2) 采用有限電阻的熔斷器保護的設(shè)備可不驗算動穩(wěn)定;電纜因足夠的強度, 亦可不驗算動穩(wěn)定。

5、 (3) 裝設(shè)在電壓互感器回路中的裸導(dǎo)體和電器可不驗算動、熱穩(wěn)定 短路電流計算條件：為使所選導(dǎo)體和電器具有足夠的可靠性、經(jīng)濟性和合理性，并在一定時期內(nèi)適應(yīng)系統(tǒng)發(fā)展需要,作驗算的短路電流應(yīng)按下列條件確定。(1) 容量和接線：按本工程設(shè)計最終容量計算，并考慮電力系統(tǒng)遠景發(fā)展規(guī)劃；其接線應(yīng)采用可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式 (2) 短路種類：一般按三相短路驗算，若其他種類短路較三相短路嚴重時，則應(yīng)按最嚴重情況驗算。(3) 計算短路點：選擇通過導(dǎo)體和電器的短路電流是最大的那些點為短路計算點。短路計算時間：校驗短路熱穩(wěn)定和開斷電流時，還必須合理地確定短路計算時間。驗算熱穩(wěn)定的短路計算時間為繼電保護動

6、作時間和相應(yīng)斷路器的全開斷計時間之和，即：開斷電器應(yīng)能在最嚴重的情況下開斷短路電流，故電器的開斷計算時間應(yīng)為主保護時間 和斷路器固有分閘時間之和：高壓斷路器、隔離開關(guān)及高壓熔斷器可按照下表各項進行選擇和校驗。 高壓開關(guān)電器的選擇高壓斷路器種類和型式的選擇:高壓斷路器應(yīng)根據(jù)斷路器安裝地點、環(huán)境和使用技術(shù)條件等要求選擇其種類和型式。目前，廣泛采用真空斷路器和SF6斷路器。按開斷電流選擇高壓斷路器的額定開斷電流應(yīng)滿足：當(dāng)斷路器的額定開斷電流較系統(tǒng)的短路電流大很多時，為簡化計算，也可用次暫態(tài)電流進行選擇，即14.2 高壓斷路器選擇對于中、慢速斷路器，由于開斷時間長，可用上述公式計算，對于使用快速保護和

7、高速斷路器者，其開斷時間小于0.1s，當(dāng)在電源附近短路時，短路電流的非周期分量可能超過周期分量的20%，因此其開斷短路電流應(yīng)計及非周期分量的影響。短路全電流應(yīng)按下式計算：短路關(guān)合電流的選擇為了保證斷路器在關(guān)合短路時的安全，斷路器的額定關(guān)合電流不應(yīng)小于短路電流最大沖擊值，即：一般斷路器額定電關(guān)合電流不會大于額定動穩(wěn)定電流 ，因此 ，則 。高壓斷路器的操動機構(gòu)，大多數(shù)是由制造廠配套供應(yīng)，僅部分斷路器有電磁式、彈簧識或液壓等幾種型式的操動機構(gòu)可供選擇。短路熱穩(wěn)定校驗短路電流通過時, 導(dǎo)體和電器各部件溫度(或發(fā)熱效應(yīng))應(yīng)不超過允許值,即滿足熱穩(wěn)定的條件為：電動力穩(wěn)定校驗電動力穩(wěn)定是導(dǎo)體和電器承受短路電

8、流機械效應(yīng)的能力，亦稱動穩(wěn)定。滿足動穩(wěn)定的條件為：隔離開關(guān)的選擇和校驗條件如下表所示。屋外隔離開關(guān)的型式較多，它對配電裝置的布置和占地面積等有很大影響，因此，其型式應(yīng)根據(jù)配電裝置的布置特點和使用要求等因素，進行綜合技術(shù)經(jīng)濟比較確定。14.3 隔離開關(guān)的選擇種類和型式的選擇：根據(jù)配電裝置特點和使用要求以及技術(shù)經(jīng)濟條件來確定。額定電壓選擇：額定電流選擇：熱穩(wěn)定校驗：動穩(wěn)定校驗：14.3 隔離開關(guān)的選擇1、準確級不得低于所供測量儀表的準確級。2、額定容量 14.4 互感器的選擇14.4.1 電流互感器的選擇3、熱穩(wěn)定校驗：4、動穩(wěn)定校驗： 內(nèi)部動穩(wěn)定： 外部動穩(wěn)定：14.4.1 電流互感器的選擇1、

9、按一次回路電壓選擇：2、按二次回路電壓選擇：14.4.2 電壓互感器的選擇3、種類和類型選擇：在635kV屋內(nèi)配電裝置中，一般采用油浸式或澆注式；110220kV配電裝置一般采用串級式電磁式電壓互感器；220kV及以上配電裝置，當(dāng)容量和準確級滿足要求時，一般采用電容式電壓互感器。4、容量選擇：14.4.2 電壓互感器的選擇按額定電壓選擇對于一般的高壓熔斷器，其額定電壓必須大于或等于電網(wǎng)的額定電壓。對于充填石英砂有限流作用的熔斷器，則只能用在等于其額定電壓的電網(wǎng)中因為這種類型的熔斷器能在電流達到最大值之前就將電流截斷，致使熔斷器熔斷時產(chǎn)生過電壓。14.5 高壓熔斷器選擇按額定電流選擇熔斷器的額定

10、電流，包括熔斷器熔管的額定電流和熔體的額定電流的選擇。(1) 熔管額定電流的選擇。為了保證熔斷器殼體不致?lián)p壞，高壓熔斷器的熔管的額定電流，應(yīng)大于或等于熔體的額定電流：14.5 高壓熔斷器選擇(2) 熔體額定電流的選擇。為了防止熔體在通過變壓器勵磁涌流和保護范圍以外的短路及電機自起動等沖擊電流時誤動作，保護35kV以下電力變壓器的高壓熔斷器，其熔體的額定電流可按下式選擇：用于保護電力電容器的高壓熔斷器的熔體，當(dāng)系統(tǒng)電壓升高或波形畸變引起回路電流增大或運行過程中產(chǎn)生涌流時不應(yīng)誤熔斷，其熔體按下式選擇：熔斷器開斷電流校驗對于沒有限流作用的熔斷器，選擇時用沖擊電流的有效值進行校驗；對于有限流作用的熔斷

11、器，在電流最大值之前已截斷，故不計非周期分量影響，而采用 進行校驗。熔斷器選擇性校驗為了保證前后兩級熔斷器之間或熔斷器與電源（或負荷）保護之間動作的選擇性，應(yīng)進行熔體選擇性校驗。對于保護電壓互感器用的高壓熔斷器，只需按額定電壓及斷流容量兩項來選擇。敞露母線：導(dǎo)體材料、類型和敷設(shè)方式；導(dǎo)體截面；電暈；熱穩(wěn)定；動穩(wěn)定；共振頻率電纜：額定電壓；導(dǎo)體材料、類型和敷設(shè)方式；導(dǎo)體截面；熱穩(wěn)定；允許電壓降 14.6 母線、電纜和絕緣子的選擇14.6.1 敞露母線及電纜的選擇 母線及電纜截面選擇：（1）按導(dǎo)體長期發(fā)熱允許電流選擇。導(dǎo)體所在電路中最大持續(xù)工作電流應(yīng)不大于導(dǎo)體長期發(fā)熱的允許電流。（2）按經(jīng)濟電流密度選擇。按經(jīng)濟電流密度選擇導(dǎo)體截面可使年計算費用最低。裸母線的臨界電壓應(yīng)大于其最高工作電壓：對于330500kV超高壓配電裝置，電暈是選擇導(dǎo)線的控制條件，要求在1