第六章電氣設(shè)備的選擇及校驗(yàn)課件

第六章電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn)第六章電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn)1第一節(jié)電氣設(shè)備的選擇及校驗(yàn)原則選擇及校驗(yàn)意義：電氣設(shè)備的選擇是供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一，是保證電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要條件。一.選擇電氣設(shè)備的一般原則：選擇應(yīng)滿足條件：供配電系統(tǒng)中的電氣設(shè)備總是在一定的電壓、電流、頻率和工作環(huán)境條件下工作的。所以，電氣設(shè)備的選擇應(yīng)滿足：1）正常工作條件下安全可靠運(yùn)行2)短路故障條件下不損壞。開關(guān)電器還必須具有足夠的斷流能力3)適應(yīng)所處的位置（戶內(nèi)或戶外）、環(huán)境溫度、海拔高度以及防塵、防火、防腐、防爆等環(huán)境條件選擇基本要求：1）按正常工作條件進(jìn)行選擇2）按短路條件校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。第一節(jié)電氣設(shè)備的選擇及校驗(yàn)原則選擇及校驗(yàn)意義：2二.按正常工作條件選擇電氣設(shè)備1按工作電壓選擇電氣設(shè)備的額定電壓電氣設(shè)備的額定電壓UN應(yīng)不低于其所在線路(安裝點(diǎn))的額定電壓U，即：

UN≥U（6-3）例如在10kV線路中，應(yīng)選擇額定電壓為10kV的電氣設(shè)備，380V系統(tǒng)中應(yīng)選擇額定電壓為380V（0.4kV）或500V的電氣設(shè)備。2按工作電流選擇電氣設(shè)備

電氣設(shè)備的額定電流IN是指在規(guī)定的環(huán)境溫度下，設(shè)備的長期允許電流Ial。IN不應(yīng)小于該回路的最大持續(xù)工作電流Imax，即

Imax的幾種特殊情況：1）由于發(fā)電機(jī)和變壓器在電壓降低5%時(shí)，出力保持不變，故其相應(yīng)回路的Imax應(yīng)為發(fā)電機(jī)和變壓器額定電流的1.05倍；（6-4）二.按正常工作條件選擇電氣設(shè)備1按工作電壓選擇電氣設(shè)備的34）當(dāng)周圍環(huán)境溫度θ與導(dǎo)體(或電器)規(guī)定環(huán)境溫度θ0不等時(shí)，其長期允許電流Ial可按式(6-5)修正(6-5)其中

式中K——修正系數(shù)；θal——導(dǎo)體或電氣設(shè)備正常發(fā)熱允許最高溫度，一般可取θal=70℃我國生產(chǎn)的電氣設(shè)備的規(guī)定環(huán)境溫度θ0=40℃，如環(huán)境溫度高于+40℃(但小于或等于60℃)時(shí)，其允許電流一般可按每增高1℃，額定電流減少1.8%進(jìn)行修正；當(dāng)環(huán)境溫度低于+40℃時(shí)，環(huán)境溫度每降低1℃，額定電流可增加0.5%，但增加幅度最多不得超過原額定電流的20%。我國生產(chǎn)的裸導(dǎo)體的額定環(huán)境溫度為+25℃，當(dāng)裝置地點(diǎn)環(huán)境溫度在-5℃～+50℃范圍內(nèi)變化時(shí)，導(dǎo)體允許通過的電流可按式(4-62)修正。

3按裝置地點(diǎn)、使用條件、檢修和運(yùn)行等要求選擇電氣設(shè)備指按照設(shè)備的裝置地點(diǎn)、使用條件、檢修和運(yùn)行等要求選擇導(dǎo)體、電器的種類和型式。例如選戶外或戶內(nèi)設(shè)備，防爆型或普通型設(shè)備。續(xù)上頁2）若變壓器有可能過負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，Imax應(yīng)按過負(fù)荷確定；。3）出線回路的Imax除考慮正常負(fù)荷電流外，還應(yīng)考慮事故時(shí)由其他回路轉(zhuǎn)移過來的負(fù)荷。4）當(dāng)周圍環(huán)境溫度θ與導(dǎo)體(或電器)規(guī)定環(huán)境溫度4三.按短路電流校驗(yàn)設(shè)備的熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定性1)短路熱穩(wěn)定度的校驗(yàn)條件

電器和載流部分的熱穩(wěn)定度校驗(yàn)，依校驗(yàn)對象的不同而采用不同的具體條件。(1)對一般電器，熱穩(wěn)定度校驗(yàn)條件為式中It——電器的熱穩(wěn)定試驗(yàn)電流；t——電器的熱穩(wěn)定試驗(yàn)時(shí)間；、——短路電流的穩(wěn)態(tài)值及短路電流的假想時(shí)間。以上的It和t均可由電器產(chǎn)品樣本查得。(2)對母線及絕緣導(dǎo)線和電纜等導(dǎo)體，可按下列條件校驗(yàn)其熱穩(wěn)定度：≥(6-8)式中kal——導(dǎo)體在短路時(shí)的最高允許溫度，可查表；

k——導(dǎo)體短路時(shí)產(chǎn)生的最高溫度。

(6-7)三.按短路電流校驗(yàn)設(shè)備的熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定性(6-7)5

確定k，可根據(jù)短路熱穩(wěn)定度的要求來確定其最小允許截面Amin。=(/C)

(6-9)式中Amin——導(dǎo)體的最小熱穩(wěn)定截面積(mm2)；

——三相短路穩(wěn)態(tài)電流(A)；C——導(dǎo)體的短路熱穩(wěn)定系數(shù)，可查表。導(dǎo)體的熱穩(wěn)定度校驗(yàn)條件轉(zhuǎn)換成導(dǎo)體的截面積校驗(yàn)條件，要求≥(6-10)

確定k，可根據(jù)短路熱穩(wěn)定度的要求來確定62)短路動(dòng)穩(wěn)定度的校驗(yàn)條件電器和導(dǎo)體的動(dòng)穩(wěn)定度校驗(yàn)，依校驗(yàn)對象的不同而采用不同的具體條件。(1)對一般電器，動(dòng)穩(wěn)定度校驗(yàn)條件或式中imax、Imax——電器的極限通過電流峰值和有效值；可由電器產(chǎn)品樣本查得、——三相短路沖擊電流峰值和有效值。(2)絕緣子的動(dòng)穩(wěn)定度校驗(yàn)條件式中Fal——絕緣子的最大允許載荷可由產(chǎn)品樣本查得，如果產(chǎn)品樣本給出的是絕緣子的抗彎破壞載荷值，則應(yīng)將抗彎破壞載荷值乘以0.6作為Fal；Fc(3)——短路時(shí)作用于絕緣子上的計(jì)算力，如母線在絕緣子上為平放，如圖6-1(a)，則Fc(3)＝F(3)，如為豎放，如圖6-1(b)所示，則Fc(3)＝1.4F(3)。

(a)平放(b)豎放

圖6-1水平放置的母線2)短路動(dòng)穩(wěn)定度的校驗(yàn)條件(a)平放7

(3)對母線等硬導(dǎo)體，一般按短路時(shí)所受到的最大應(yīng)力來校驗(yàn)其動(dòng)穩(wěn)定度，滿足的條件為(6-13)式中——母線材料的最大允許應(yīng)力(Pa)，硬銅≈137MPa，硬鋁≈69MPa；——母線通過時(shí)所受到的最大計(jì)算應(yīng)力。上述最大計(jì)算應(yīng)力按式

(6-14)式中——母線通過時(shí)所受到的彎曲力矩()，當(dāng)母線的擋數(shù)為1～2時(shí)，=，當(dāng)擋數(shù)大于2時(shí)，＝，L為母線的擋距；──母線的截面系數(shù)(m3)，當(dāng)母線水平放置時(shí)(圖4.13)，，此處b為母線截面的水平寬度，h為母線截面的垂直高度，b和h的單位均為m。(3)對母線等硬導(dǎo)體，一般按短路時(shí)所受到的8

不作為母線的矩形硬導(dǎo)線，其動(dòng)穩(wěn)定度校驗(yàn)條件和校驗(yàn)方法與硬母線一樣。由于回路的特殊性，對下列幾種情況可不校驗(yàn)熱穩(wěn)定或動(dòng)穩(wěn)定：①用熔斷器保護(hù)的電源，其熱穩(wěn)定由熔體的熔斷時(shí)間保證，故可不校驗(yàn)熱穩(wěn)定。②采用限流熔斷器保護(hù)的設(shè)備可不校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定。③在電壓互感器回路中的裸導(dǎo)體和電器可不校驗(yàn)動(dòng)、熱穩(wěn)定。④對于電纜，因其內(nèi)部為軟導(dǎo)線，外部機(jī)械強(qiáng)度很高，不必校驗(yàn)其動(dòng)穩(wěn)定。不作為母線的矩形硬導(dǎo)線，其動(dòng)穩(wěn)定度校驗(yàn)條件和9第二節(jié)高壓電器的選擇高壓電氣設(shè)備的選擇：1)要滿足安全、可靠，運(yùn)行維護(hù)方便和投資經(jīng)濟(jì)合理等要求。2)要滿足正常工作條件的要求，3）要按短路條件進(jìn)行熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定的校驗(yàn)。高壓電氣設(shè)備選擇及其校驗(yàn)項(xiàng)目可按下表所列各項(xiàng)進(jìn)行選擇和校驗(yàn)。表6-1高壓電氣設(shè)備的選擇及其校驗(yàn)項(xiàng)目和條件注：表中“√”表示必須校驗(yàn)；“—”表示不要校驗(yàn)。

第二節(jié)高壓電器的選擇高壓電氣設(shè)備的選擇：表6-1高壓10二、高壓電氣設(shè)備的選擇一.高壓開關(guān)設(shè)備的選擇1.高壓斷路器的選擇

高壓斷路器的選擇、校驗(yàn)條件如表6-1所示。在選擇時(shí)還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。1)斷路器種類和型式的選擇高壓斷路器應(yīng)根據(jù)其安裝地點(diǎn)、環(huán)境和使用技術(shù)條件等要求選擇其種類和型式。由于少油斷路器制造簡單、價(jià)格便宜、維護(hù)工作量少，故3k～220kV一般采用少油斷路器；對于110k～330kV，當(dāng)少油斷路器的技術(shù)性能不能滿足要求時(shí)，可以選用壓縮空氣或SF6斷路器。

2)按開斷電流選擇高壓斷路器的額定開斷電流應(yīng)滿足≥(6-15)式中Ik——高壓斷路器觸頭實(shí)際開斷瞬間的短路電流周期分量有效值；INk——高壓斷路器的額定開斷電流。高壓斷路器的操動(dòng)機(jī)構(gòu)，大多數(shù)是由制造廠配套供應(yīng)，僅部分少油斷路器有電磁式、彈簧式或液壓式等幾種型式的操動(dòng)機(jī)構(gòu)可供選擇。一般電磁式操動(dòng)機(jī)構(gòu)雖需配有專用的直流合閘電源，但其結(jié)構(gòu)簡單可靠；彈簧式的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，調(diào)整要求較高；液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)加工精度要求較高。操動(dòng)機(jī)構(gòu)的型式，可根據(jù)安裝調(diào)試方便和運(yùn)行可靠性進(jìn)行選擇。二、高壓電氣設(shè)備的選擇一.高壓開關(guān)設(shè)備的選擇112.2.隔離開關(guān)的選擇

隔離開關(guān)的選擇和校驗(yàn)條件如表6-1所列。屋外隔離開關(guān)的型式較多，它與配電裝置的布置和占地面積等有很大關(guān)系，因此，其形式應(yīng)根據(jù)配電裝置的布置特點(diǎn)和使用要求等因素，進(jìn)行綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定3.高壓熔斷器的選擇

高壓熔斷器的選擇、校驗(yàn)條件如表6-1所示。在選擇時(shí)還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。1)按額定電壓選擇對于一般的高壓熔斷器，其額定電壓必須≧電網(wǎng)的額定電壓。但充填石英砂的限流熔斷器，只能用在等于其額定電壓的電網(wǎng)中，因?yàn)檫@類熔斷器在電流達(dá)到最大值之前就將電流截?cái)?，致使熔體熔斷時(shí)產(chǎn)生過電壓。過電壓的倍數(shù)與電路的參數(shù)及熔體的長度有關(guān)，一般在等于額定電壓的電網(wǎng)中為2.0倍～2.5倍，但如在低于其額定電壓的電網(wǎng)中，由于熔體較長，過電壓可高達(dá)3.5倍～4倍相電壓，以致?lián)p害電網(wǎng)中的電氣設(shè)備。

2)按額定電流選擇對于熔斷器，其額定電流應(yīng)包括熔斷器載流部分與接觸部分發(fā)熱所依據(jù)的電流和熔體發(fā)熱所依據(jù)的電流兩部分，前者為熔管額定電流，后者為熔體額定電流。同一熔管可裝配不同額定電流的熔體，但受熔管額定電流的限制。所以熔斷器額定電流的選擇包括這兩部分電流的選擇。2.2.隔離開關(guān)的選擇2)按額定電流選擇12續(xù)上頁(1)熔管額定電流的選擇。為了保證熔斷器載流及接觸部分不致過熱和損壞，高壓熔斷器的熔管額定電流應(yīng)大于或等于熔體的額定電流，即≥(6-16)(2)熔體額定電流選擇。保護(hù)35kV以下電力變壓器的高壓熔斷器，為了防止熔體在通過變壓器勵(lì)磁涌流和保護(hù)范圍以外的短路及電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)等沖擊電流時(shí)誤動(dòng)作，其熔體的額定電流可按式下式選擇=(6-17)式中K1——可靠系數(shù)(不計(jì)電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)時(shí)K1=1.1～1.3；考慮電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)時(shí)K1=1.5～2)。用于保護(hù)電力電容器的高壓熔斷器，當(dāng)系統(tǒng)電壓升高或波形畸變引起回路電流增大或運(yùn)行過程中產(chǎn)生涌流時(shí)不應(yīng)誤動(dòng)作，其熔體額定電流可按下式選擇(6-18)式中K2——可靠系數(shù)(對限流式高壓熔斷器，當(dāng)一臺電力電容器時(shí)K2=1.5～2.0；當(dāng)一組電力電容器時(shí)K2=1.3～1.8)；IN.C——電力電容器回路的額定電流。續(xù)上頁(1)熔管額定電流的選擇。13

(3)熔斷器開斷電流校驗(yàn)。對于非限流熔斷器，選擇時(shí)用沖擊電流的有效值進(jìn)行校驗(yàn)；對于限流熔斷器，在電流達(dá)最大值之前電路已切斷，可不計(jì)非周期分量的影響，而采用進(jìn)行校驗(yàn)

(4)熔斷器選擇性校驗(yàn)。為了保證前后兩級熔斷器之間保護(hù)動(dòng)作的選擇性，應(yīng)進(jìn)行熔體選擇性校驗(yàn)。熔體的選擇性校驗(yàn)應(yīng)根據(jù)制造廠提供的熔體的安秒特性進(jìn)行。安秒特性是熔體的熔斷時(shí)間與通過電流的關(guān)系。如圖6-2所示，兩個(gè)不同熔體的安秒特性曲線()。同一電流同時(shí)通過此兩熔體時(shí)，熔體1先熔斷。所以，為了保證保護(hù)動(dòng)作的選擇性，前一級熔斷器應(yīng)采用熔體1，后一級熔斷器應(yīng)選用熔體2。(6-19)對于保護(hù)電壓互感器用的高壓熔斷器，只需按額定電壓及開斷電流兩項(xiàng)來選擇。(3)熔斷器開斷電流校驗(yàn)。(6-14二.支持絕緣子和穿墻套管的選擇

絕緣子包括支持絕緣子和穿墻套管。支持絕緣子的作用是為了支撐母線；穿墻套管的作用是為了保證母線穿墻時(shí)的絕緣。它們的選擇和校驗(yàn)項(xiàng)目，如表6-1所列。

絕緣子和穿墻套管的機(jī)械應(yīng)力計(jì)算：布置在同一平面內(nèi)的三相母線，如圖6-3所示為絕緣子和穿墻套管受力示意圖。在發(fā)生短路時(shí)，支持絕緣子所受的力為式中——計(jì)算跨距(m)，=；L1、L2——支持絕緣子的相鄰兩跨距(m)。式(6-20)也可用于計(jì)算穿墻套管承受的作用力，其中=式中Lp——套管長度。圖6-3絕緣子和穿墻套管所受的電動(dòng)力(6-20)二.支持絕緣子和穿墻套管的選擇絕緣子15

由于母線電動(dòng)力Fmax是作用在母線截面的中心線上，而支持絕緣子的抗彎破壞強(qiáng)度是按作用在絕緣子帽上給定的，如圖6-4所示為絕緣子受力示意圖。為了便于比較，必須求出短路時(shí)作用在絕緣子帽上的計(jì)算作用力Fc(6-21)其中

式中H——絕緣子高度；H1——絕緣子底部到母線中心線的高度(mm)；——母線支持片的厚度，一般豎放矩形母線=18mm，平放矩形母線=12mm。圖6-4絕緣子受力示意圖

對于屋內(nèi)35kV及其以上水平布置的支持絕緣子，在進(jìn)行機(jī)械受力計(jì)算時(shí)，應(yīng)考慮母線和絕緣子的自重以及短路電動(dòng)力的復(fù)合作用。屋外支持絕緣子還應(yīng)計(jì)算風(fēng)和冰雪的附加作用。

校驗(yàn)短時(shí)荷載作用時(shí)，支持絕緣子及穿墻套管的機(jī)械強(qiáng)度安全系數(shù)不應(yīng)小于1.67，即=0.6，校驗(yàn)時(shí)必須滿足

≦0.6(N)(6-22)式中Fde——絕緣子和套管的抗彎破壞力。由于母線電動(dòng)力Fmax是作用在母線截面的中心161—熔體1特性曲線2—熔體2特性曲線圖4.14熔斷器的安秒特性曲線三.電流互感器和電壓互感器的選擇1.互感器的配置原則

互感器在主接線中的配置與測量儀表、同期點(diǎn)（不同系統(tǒng)來電的交匯點(diǎn)）的選擇、保護(hù)和自動(dòng)裝置的要求以及主接線的形式有關(guān)，其配置原則如下。1)電流互感器配置(1)為了滿足測量和保護(hù)裝置的需要，在變壓器、出線、母線分段和母聯(lián)斷路器、分?jǐn)鄶嗦菲鞯然芈肪O(shè)有電流互感器。對于大接地電流系統(tǒng)，一般按三相配置；對于小接地電流系統(tǒng)，根據(jù)具體要求按兩相或三相配置。在指定的計(jì)量點(diǎn)，還應(yīng)設(shè)置計(jì)量用的電流互感器。(2)對于保護(hù)用電流互感器應(yīng)盡量消除保護(hù)的死區(qū)。例如，裝有兩組電流互感器，且位置允許時(shí)應(yīng)設(shè)在斷路器兩側(cè)，使斷路器處于交叉保護(hù)范圍之中。1—熔體1特性曲線三.電流互感器和電壓互感器的選擇17

2)電壓互感器的配置(1)母線，一般除旁路母線外，工作及備用母線上都裝有一組電壓互感器，用于同期、測量儀表和保護(hù)裝置。(2)線路，35kV及其以上輸電線路當(dāng)對端有電源時(shí)，為了監(jiān)視線路有無電壓，進(jìn)行同期和設(shè)置重合閘，裝有一臺或三臺單相電壓互感器；10kV及其以下架空出線自動(dòng)重合閘，可利用母線上的電壓互感器。(3)供電部門指定的計(jì)量點(diǎn)，一般裝有專用電壓互感器。(4)變壓器的高壓側(cè)有時(shí)為了保護(hù)的需要，設(shè)有一組電壓互感器。2.電流互感器的選擇

電流互感器應(yīng)按下列技術(shù)條件選擇。(1)按一次回路額定電壓和電流選擇。電流互感器的一次額定電壓和電流必須滿足≥(6-23)≥(6-24)式中UNs——電流互感器所在電網(wǎng)的額定電壓；UN、IN——電流互感器的一次額定電壓和電流；Imax——電流互感器一次回路最大工作電流。.2)電壓互感器的配置.18

(2)電流互感器種類和型式的選擇。在選擇互感器時(shí)，應(yīng)根據(jù)安裝地點(diǎn)(如屋內(nèi)、屋外)和安裝方式(如穿墻式、支持式、裝入式等)選擇其型式。(3)電流互感器的準(zhǔn)確度和額定容量的選擇。為了保證測量儀表的準(zhǔn)確度，互感器的準(zhǔn)確級不得低于所供測量儀表的準(zhǔn)確級。當(dāng)所供儀表要求不同準(zhǔn)確度時(shí)，應(yīng)按最高級別來確定互感器的準(zhǔn)確度。為了保證互感器的準(zhǔn)確度，互感器二次側(cè)所接負(fù)荷S2應(yīng)不小于該準(zhǔn)確度所規(guī)定的額定容量SN2，即(6-25)互感器二次負(fù)荷(忽略電抗)包括測量儀表電流線圈電阻r1、繼電器電阻r2、連接導(dǎo)線電阻r3、和接觸電阻r4，即(Ω)(6-26)式(6-26)中r1、r2可由回路中所接儀表和繼電器的參數(shù)求得，r4由于不能準(zhǔn)確測量一般可取0.1，僅連接導(dǎo)線電阻r3為未知數(shù)，將式(6-26)代入式(6-25)中，整理后得(6-27)(2)電流互感器種類和型式的選擇。19

由于導(dǎo)線截面則式中S、Lc——連接導(dǎo)線截面(m2)和計(jì)算長度(m)；——導(dǎo)線的電阻率，銅線=1.75×10-8Ω?m；ZN2——互感器的額定二次阻抗。式(6-29)表明在滿足電流互感器額定容量的條件下，選擇二次連接導(dǎo)線的最小允許截面。式中Lc與儀表到互感器的實(shí)際距離L及電流互感器的接線方式有關(guān)。星形接線時(shí)，Lc=L；不完全星形接線時(shí)，Lc=L；單相接線時(shí)，Lc=2L。發(fā)電廠和變電所應(yīng)采用銅心控制電纜。由式(6-29)求出的銅導(dǎo)線截面不應(yīng)小于1.5mm2，以滿足機(jī)械強(qiáng)度要求。(4)熱穩(wěn)定校驗(yàn)。電流互感器熱穩(wěn)定能力常以1s允許通過一次額定電流IN1的倍數(shù)Kt(熱穩(wěn)定電流倍數(shù))來表示，故熱穩(wěn)定應(yīng)按式(6-30)校驗(yàn)(6-30)(6-28)(6-29)由于導(dǎo)線截面(6-28)(6-29)20

(5)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)。電流互感器常以允許通過一次額定電流最大值(IN1)的倍數(shù)Kes(動(dòng)穩(wěn)定電流倍數(shù))，表示其內(nèi)部動(dòng)穩(wěn)定能力，所以內(nèi)部動(dòng)穩(wěn)定可用式(6-31)校驗(yàn)(6-31)

3.電壓互感器的選擇電壓互感器應(yīng)按一次回路電壓、二次回路電壓、安裝地點(diǎn)和使用條件、二次負(fù)荷及準(zhǔn)確級等要求進(jìn)行選擇。(1)一次回路電壓選擇。為了確保電壓互感器在規(guī)定的準(zhǔn)確度下安全運(yùn)行，電壓互感器一次繞組所接電網(wǎng)電壓應(yīng)在(1.1～0.9)UN1范圍內(nèi)變動(dòng)，即滿足下列條件1.1>>0.9(6-32)式中UN1——電壓互感器一次側(cè)額定電壓。選擇時(shí)，滿足=即可。(2)二次回路電壓選擇。二次回路電壓必須滿足測量電壓為100V，根據(jù)電壓互感器接線的不同，二次電壓各不同，可根據(jù)電壓互感器的接線方式選擇。(5)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)。電流互感器常以允許通過一21

(3)電壓互感器的種類和型式的選擇。電壓互感器的種類和型式應(yīng)根據(jù)安裝地點(diǎn)和使用條件進(jìn)行選擇，例如在6kV～35kV屋內(nèi)配置中，一般采用油浸式或澆注式；110kV～220kV配電裝置一般采用串級式電磁式電壓互感器；220kV及其以上配電裝置，當(dāng)容量和準(zhǔn)確度滿足要求時(shí)，一般采用電容式電壓互感器。(4)電壓互感器的準(zhǔn)確度和容量的選擇。有關(guān)電壓互感器準(zhǔn)確度選擇應(yīng)滿足所供測量儀表的最高準(zhǔn)確度。同時(shí)，應(yīng)根據(jù)儀表和繼電器接線要求選擇電壓互感器的接線方式，并盡可能將負(fù)荷均勻分布在各相上，然后計(jì)算各相負(fù)荷大小。電壓互感器的額定二次容量(對應(yīng)于所要求的準(zhǔn)確度)SN2應(yīng)不小于互感器的二次負(fù)荷S2，即(6-33)(6-34)式中、、——分別為各儀表的視在功率、有功功率和無功功率。(3)電壓互感器的種類和型式的選擇。22第二節(jié)電力變壓器的選擇.一電力變壓器的容量和過負(fù)荷能力1.電力變壓器的額定容量電力變壓器的額定容量（銘牌容量），是指它在規(guī)定的環(huán)境溫度條件下，戶外安裝時(shí)，在規(guī)定的使用年限（20年）內(nèi)所能連續(xù)輸出的最大視在功率（kVA）。變壓器的實(shí)際容量計(jì)算由于現(xiàn)場使用環(huán)境的平均溫度與標(biāo)準(zhǔn)的溫度規(guī)定有差異，使得變壓器的實(shí)際容量與額定容量并不相等。一般規(guī)定，如果變壓器安裝地點(diǎn)的年平均氣溫時(shí)，則年平均氣溫每升高1℃，變壓器的容量應(yīng)相應(yīng)減少1%；對應(yīng)著每低1℃，變壓器容量應(yīng)相應(yīng)增加1%。因此，變壓器的實(shí)際容量（出力）應(yīng)計(jì)入一個(gè)溫度校正系數(shù)。對室外變壓器：通風(fēng)條件好，易于散熱，其實(shí)際容量為：其中，為變壓器的額定容量，為溫度校正系數(shù)第二節(jié)電力變壓器的選擇.一電力變壓器的容量和過負(fù)23對室內(nèi)變壓器：由于散熱條件較差，變壓器進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口間大概有15℃的溫差，因此處在室內(nèi)的變壓器環(huán)境溫度比戶外溫度大約高8℃，因此其容量要減少8%。即：

2、電力變壓器的正常過負(fù)荷變壓器的過負(fù)荷能力：是指它在保證變壓器規(guī)定使用年限內(nèi)，在較短時(shí)間內(nèi)所能輸出的最大容量。電力變壓器的容量是按照最大負(fù)荷確定的；在運(yùn)行中有冗余；加之負(fù)荷有晝夜、季節(jié)性變化；所以變壓器存在有過負(fù)荷潛力！對于油浸式變壓器，其允許過負(fù)荷包括兩部分：a.由于晝夜負(fù)荷不均勻而考慮的過負(fù)荷。b.由于夏季欠負(fù)荷而在冬季考慮的過負(fù)荷。

以上兩部分過負(fù)荷可以同時(shí)考慮，但是，對室內(nèi)變壓器，過負(fù)荷不得超過20％；對室外變壓器，過負(fù)荷不得超過30％。對室內(nèi)變壓器：由于散熱條件較差，變壓器進(jìn)風(fēng)口和出24即：從圖6-5中，由β和t可得到油浸式變壓器晝夜負(fù)荷不均勻而考慮的允許過負(fù)荷系數(shù)為：KoL1由于夏季欠負(fù)荷而在冬季考慮的過負(fù)荷系數(shù)為：但此過負(fù)荷不得超過15％。以上兩部分過負(fù)荷同時(shí)考慮，變壓器在冬季時(shí)的最大正常過負(fù)荷系數(shù)為:圖6-5即：從圖6-5中，由β和t可得到油浸式變壓器晝夜負(fù)荷不均勻而25續(xù)上頁變壓器的使用年限，主要取決于變壓器繞組絕緣的老化速度，而絕緣的老化速度又取決于繞組最熱點(diǎn)的溫度。對于戶外變壓器而言，不得超過30%SNT；戶內(nèi)變壓器不得超過20%SNT；干式變壓器一般不考慮正常過負(fù)荷。因此，變壓器在冬季正常過負(fù)荷能力，即最大出力為：3.事故過負(fù)荷能力當(dāng)電力系統(tǒng)或工廠變電所發(fā)生事故時(shí)，為了保證對重要設(shè)備連續(xù)供電，故允許變壓器短時(shí)間的過負(fù)荷，即事故過負(fù)荷。但不論故障前負(fù)荷情況如何，運(yùn)行時(shí)間不得超過規(guī)定時(shí)間。自然循環(huán)油浸式變壓器允許事故過負(fù)荷值及相應(yīng)時(shí)間允許時(shí)間（min）12080452010過負(fù)荷（%）30456075100續(xù)上頁變壓器的使用年限，主要取決于變壓器繞組絕緣的老化速度，26二、電力變壓器的臺數(shù)與容量選擇1.臺數(shù)的選擇

考慮因素：①供電可靠性要求②負(fù)荷變化與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行③負(fù)荷容量的發(fā)展

2.主變?nèi)萘康倪x擇（1）只裝一臺主變壓器時(shí)主變壓器的額定容量SN.T應(yīng)滿足全部用電設(shè)備總的計(jì)算負(fù)荷S30的需要：SN.T≥S30

（2）裝有兩臺變壓器時(shí)每臺主變壓器的額定容量SN.T應(yīng)同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件：

其中S30（1+2）——計(jì)算負(fù)荷中的全部一、二級負(fù)荷。二、電力變壓器的臺數(shù)與容量選擇1.臺數(shù)的選擇27（3）單臺主變壓器的容量上限

工廠變電所單臺主變壓器，一般低壓為0.4kV。故其容量不宜大于1250kVA，這一方面是受現(xiàn)在通用的低壓斷路器的斷流能力及短路穩(wěn)定度要求的限制，另一方面也是考慮到可以使變壓器更接近于負(fù)荷中心，以減少低壓配電系統(tǒng)的電能損耗和電壓損耗。在負(fù)荷比較集中、容量較大時(shí)，也可選用1600~2500kVA的配電變壓器，這時(shí)變壓器低壓側(cè)的斷路器必須配套選用。主變壓器容量的確定，應(yīng)適當(dāng)考慮發(fā)展。一個(gè)單位的變壓器容量的等級不宜太多。主變壓器的臺數(shù)和容量的最后確定，應(yīng)結(jié)合變電所主結(jié)線方案選擇，擇優(yōu)而定。

變壓器的并聯(lián)運(yùn)行條件兩臺及以上的變壓器并列運(yùn)行時(shí)，必須滿足以下三個(gè)條件按：額定一次、二次電壓必須對應(yīng)相等——否則會(huì)出現(xiàn)環(huán)流。所有變壓器的阻抗電壓（短路電壓）對應(yīng)相等——保證負(fù)荷分配均勻。聯(lián)結(jié)組別相同——保證相序和相位相同。（3）單臺主變壓器的容量上限工廠變電所單臺主變壓器，28第六章電氣設(shè)備的選擇及校驗(yàn)課件29油浸式電力變壓器10kVS9-M型35kVS9型10kVS9型油浸式電力變壓器10kVS9-M型35kVS9型10kVS930油浸式電力變壓器10kVS9-M型35kVS9型10kVS9型油浸式電力變壓器10kVS9-M型35kVS9型10kVS931干式電力變壓器10kV級SCB10型(IP00)高壓接線端子低壓接線端子溫控儀冷卻風(fēng)機(jī)低壓繞組高壓繞組環(huán)氧樹脂澆注鐵心無載分接開關(guān)干式電力變壓器10kV級SCB10型(IP00)高壓接線端32

為了保證用戶供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，選擇導(dǎo)線和電纜截面時(shí)必須滿足下列條件。1.發(fā)熱條件導(dǎo)線和電纜(包括母線)在通過正常最大負(fù)荷電流（線路計(jì)算電流）時(shí)其發(fā)熱溫度不應(yīng)超過其正常運(yùn)行的最高允許溫度。2.電壓損耗條件導(dǎo)線和電纜在通過正常最大的負(fù)荷電流（線路計(jì)算電流）時(shí)其電壓損耗不應(yīng)超過正常運(yùn)行時(shí)允許的電壓損耗。對于較短的高壓線路，可不進(jìn)行電壓損耗校驗(yàn)。3.經(jīng)濟(jì)電流密度（可查表）35kV及以上的高壓線路以及35kV以下但距離長電流大的線路，其導(dǎo)線和電纜截面宜按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇，所選截面稱為“經(jīng)濟(jì)截面”。用戶10kV及以下線路，通常不按此原則選擇。第四節(jié)導(dǎo)線和電纜截面的選擇計(jì)算為了保證用戶供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)地33４.機(jī)械強(qiáng)度導(dǎo)線的截面應(yīng)不小于最小允許截面。由于電纜的機(jī)械強(qiáng)度很好，因此電纜不校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度，但需校驗(yàn)短路熱穩(wěn)定度。5.短路時(shí)的動(dòng)穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度導(dǎo)體的截面應(yīng)滿足短路時(shí)的動(dòng)穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度，以保證短路時(shí)不至損壞。6.導(dǎo)體與保護(hù)電器的配合導(dǎo)體的截面應(yīng)與熔斷器、低壓斷路器等保護(hù)電器相配合，以保證當(dāng)線路上出現(xiàn)過負(fù)荷或短路時(shí)保護(hù)電器能可靠動(dòng)作。續(xù)上頁設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)：

低壓動(dòng)力線和10kV及以下的高壓線，一般先按發(fā)熱條件來選擇截面，然后校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度和電壓損耗。低壓照明線，由于照明對電壓水平要求較高，所以一般先按允許電壓損耗來選擇截面，然后校驗(yàn)發(fā)熱條件和機(jī)械強(qiáng)度。35kV及以上的高壓線，則可先按經(jīng)濟(jì)電流密度來選擇經(jīng)濟(jì)截面，再校驗(yàn)發(fā)熱條件、允許電壓損耗和機(jī)械強(qiáng)度等。４.機(jī)械強(qiáng)度續(xù)上頁設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)：34

按發(fā)熱條件選擇三相系統(tǒng)中的相線截面時(shí)，應(yīng)使其允許載流量Ial不小于通過相線的計(jì)算電流I30，即(6-43)按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線所用的計(jì)算電流I30時(shí):對降壓變壓器高壓側(cè)的導(dǎo)線，應(yīng)取為變壓器額定一次電流I1N.T。對電容器的引入線，由于電容器充電時(shí)有較大的涌流，因此應(yīng)取為電容器額定電流的INC的1.35倍。

一.發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線和電纜的截面

1.三相系統(tǒng)相線截面的選擇導(dǎo)體的允許載流量應(yīng)乘以溫度校正系數(shù)：附:LJ型、LGJ型等鋁絞線的允許載流量，BLX和BLV型等鋁心絕緣導(dǎo)線明敷、穿鋼管和穿硬塑料管時(shí)的允許載流量，均可查表。

按發(fā)熱條件選擇三相系統(tǒng)中的相線截面時(shí)，應(yīng)使35（1）中性線(N線)截面的選擇三相四線制系統(tǒng)中的中性線，要通過系統(tǒng)的不平衡電流和零序電流，因此中性線的允許載流量，不應(yīng)小于三相系統(tǒng)的最大不平衡電流，同時(shí)應(yīng)考慮諧波電流的影響。一般三相四線制線路的中性線截面A0，應(yīng)不小于相線截面A的50%，即(6-44)而由三相四線路引出的兩相三線線路和單相線路，由于其中性線電流與流過相線電流相等，因此中性線截面A0和相線截面A相等，即(6-45)2.中性線和保護(hù)線截面的選擇對于三次諧波電流相當(dāng)突出的三相四線制線路，由于各相的三次諧波電流都要通過中性線，使得中性線電流可能接近甚至超過相電流，因此這種情況下，中性線截面A0宜等于或大于相線截面，即

(6-46)（1）中性線(N線)截面的選擇三相四線制系統(tǒng)中的中性線，要36保護(hù)線要考慮三相系統(tǒng)發(fā)生單相短路故障時(shí)單相短路電流通過時(shí)的短路熱穩(wěn)定度。（2）保護(hù)線(PE線)截面的選擇低壓系統(tǒng)中的保護(hù)線（PE線），按GB50054-95《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，當(dāng)其材質(zhì)與相線相同時(shí)，其最小截面應(yīng)符合表6-4的要求

表6-4PE線的最小截面相線芯線截面PE線最小截面保護(hù)線要考慮三相系統(tǒng)發(fā)生單相短路故障時(shí)單相短路37二、按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線和電纜的截面經(jīng)濟(jì)電流密度就是能使線路的“年費(fèi)用支出”接近于最小而又適當(dāng)考慮節(jié)約有色金屬條件的導(dǎo)線和電纜的電流密度值。我國規(guī)定的經(jīng)濟(jì)電流密度如表6-3所示。表6-3我國規(guī)定的經(jīng)濟(jì)電流密度

線路類別導(dǎo)體材料年最大負(fù)荷利用小時(shí)Tmax/h<30003000～5000≥5000/A.mm-2架空線路銅3.002.251.75鋁1.651.150.90電纜線路銅2.502.252.00鋁1.921.731.54按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇的尋線和電纜截面，稱為經(jīng)濟(jì)截面，即(6-47)按上式計(jì)算出后，應(yīng)選最接近的（可選稍小的）標(biāo)準(zhǔn)截面。式中I30——線路的計(jì)算電流。二、按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線和電纜的截面經(jīng)濟(jì)電流密度就是能使線38第六章電氣設(shè)備的選擇及校驗(yàn)課件39第六章電氣設(shè)備的選擇及校驗(yàn)課件40第六章電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn)第六章電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn)41第一節(jié)電氣設(shè)備的選擇及校驗(yàn)原則選擇及校驗(yàn)意義：電氣設(shè)備的選擇是供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一，是保證電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要條件。一.選擇電氣設(shè)備的一般原則：選擇應(yīng)滿足條件：供配電系統(tǒng)中的電氣設(shè)備總是在一定的電壓、電流、頻率和工作環(huán)境條件下工作的。所以，電氣設(shè)備的選擇應(yīng)滿足：1）正常工作條件下安全可靠運(yùn)行2)短路故障條件下不損壞。開關(guān)電器還必須具有足夠的斷流能力3)適應(yīng)所處的位置（戶內(nèi)或戶外）、環(huán)境溫度、海拔高度以及防塵、防火、防腐、防爆等環(huán)境條件選擇基本要求：1）按正常工作條件進(jìn)行選擇2）按短路條件校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。第一節(jié)電氣設(shè)備的選擇及校驗(yàn)原則選擇及校驗(yàn)意義：42二.按正常工作條件選擇電氣設(shè)備1按工作電壓選擇電氣設(shè)備的額定電壓電氣設(shè)備的額定電壓UN應(yīng)不低于其所在線路(安裝點(diǎn))的額定電壓U，即：

UN≥U（6-3）例如在10kV線路中，應(yīng)選擇額定電壓為10kV的電氣設(shè)備，380V系統(tǒng)中應(yīng)選擇額定電壓為380V（0.4kV）或500V的電氣設(shè)備。2按工作電流選擇電氣設(shè)備

電氣設(shè)備的額定電流IN是指在規(guī)定的環(huán)境溫度下，設(shè)備的長期允許電流Ial。IN不應(yīng)小于該回路的最大持續(xù)工作電流Imax，即

Imax的幾種特殊情況：1）由于發(fā)電機(jī)和變壓器在電壓降低5%時(shí)，出力保持不變，故其相應(yīng)回路的Imax應(yīng)為發(fā)電機(jī)和變壓器額定電流的1.05倍；（6-4）二.按正常工作條件選擇電氣設(shè)備1按工作電壓選擇電氣設(shè)備的434）當(dāng)周圍環(huán)境溫度θ與導(dǎo)體(或電器)規(guī)定環(huán)境溫度θ0不等時(shí)，其長期允許電流Ial可按式(6-5)修正(6-5)其中

式中K——修正系數(shù)；θal——導(dǎo)體或電氣設(shè)備正常發(fā)熱允許最高溫度，一般可取θal=70℃我國生產(chǎn)的電氣設(shè)備的規(guī)定環(huán)境溫度θ0=40℃，如環(huán)境溫度高于+40℃(但小于或等于60℃)時(shí)，其允許電流一般可按每增高1℃，額定電流減少1.8%進(jìn)行修正；當(dāng)環(huán)境溫度低于+40℃時(shí)，環(huán)境溫度每降低1℃，額定電流可增加0.5%，但增加幅度最多不得超過原額定電流的20%。我國生產(chǎn)的裸導(dǎo)體的額定環(huán)境溫度為+25℃，當(dāng)裝置地點(diǎn)環(huán)境溫度在-5℃～+50℃范圍內(nèi)變化時(shí)，導(dǎo)體允許通過的電流可按式(4-62)修正。

3按裝置地點(diǎn)、使用條件、檢修和運(yùn)行等要求選擇電氣設(shè)備指按照設(shè)備的裝置地點(diǎn)、使用條件、檢修和運(yùn)行等要求選擇導(dǎo)體、電器的種類和型式。例如選戶外或戶內(nèi)設(shè)備，防爆型或普通型設(shè)備。續(xù)上頁2）若變壓器有可能過負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，Imax應(yīng)按過負(fù)荷確定；。3）出線回路的Imax除考慮正常負(fù)荷電流外，還應(yīng)考慮事故時(shí)由其他回路轉(zhuǎn)移過來的負(fù)荷。4）當(dāng)周圍環(huán)境溫度θ與導(dǎo)體(或電器)規(guī)定環(huán)境溫度44三.按短路電流校驗(yàn)設(shè)備的熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定性1)短路熱穩(wěn)定度的校驗(yàn)條件

電器和載流部分的熱穩(wěn)定度校驗(yàn)，依校驗(yàn)對象的不同而采用不同的具體條件。(1)對一般電器，熱穩(wěn)定度校驗(yàn)條件為式中It——電器的熱穩(wěn)定試驗(yàn)電流；t——電器的熱穩(wěn)定試驗(yàn)時(shí)間；、——短路電流的穩(wěn)態(tài)值及短路電流的假想時(shí)間。以上的It和t均可由電器產(chǎn)品樣本查得。(2)對母線及絕緣導(dǎo)線和電纜等導(dǎo)體，可按下列條件校驗(yàn)其熱穩(wěn)定度：≥(6-8)式中kal——導(dǎo)體在短路時(shí)的最高允許溫度，可查表；

k——導(dǎo)體短路時(shí)產(chǎn)生的最高溫度。

(6-7)三.按短路電流校驗(yàn)設(shè)備的熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定性(6-7)45

確定k，可根據(jù)短路熱穩(wěn)定度的要求來確定其最小允許截面Amin。=(/C)

(6-9)式中Amin——導(dǎo)體的最小熱穩(wěn)定截面積(mm2)；

——三相短路穩(wěn)態(tài)電流(A)；C——導(dǎo)體的短路熱穩(wěn)定系數(shù)，可查表。導(dǎo)體的熱穩(wěn)定度校驗(yàn)條件轉(zhuǎn)換成導(dǎo)體的截面積校驗(yàn)條件，要求≥(6-10)

確定k，可根據(jù)短路熱穩(wěn)定度的要求來確定462)短路動(dòng)穩(wěn)定度的校驗(yàn)條件電器和導(dǎo)體的動(dòng)穩(wěn)定度校驗(yàn)，依校驗(yàn)對象的不同而采用不同的具體條件。(1)對一般電器，動(dòng)穩(wěn)定度校驗(yàn)條件或式中imax、Imax——電器的極限通過電流峰值和有效值；可由電器產(chǎn)品樣本查得、——三相短路沖擊電流峰值和有效值。(2)絕緣子的動(dòng)穩(wěn)定度校驗(yàn)條件式中Fal——絕緣子的最大允許載荷可由產(chǎn)品樣本查得，如果產(chǎn)品樣本給出的是絕緣子的抗彎破壞載荷值，則應(yīng)將抗彎破壞載荷值乘以0.6作為Fal；Fc(3)——短路時(shí)作用于絕緣子上的計(jì)算力，如母線在絕緣子上為平放，如圖6-1(a)，則Fc(3)＝F(3)，如為豎放，如圖6-1(b)所示，則Fc(3)＝1.4F(3)。

(a)平放(b)豎放

圖6-1水平放置的母線2)短路動(dòng)穩(wěn)定度的校驗(yàn)條件(a)平放47

(3)對母線等硬導(dǎo)體，一般按短路時(shí)所受到的最大應(yīng)力來校驗(yàn)其動(dòng)穩(wěn)定度，滿足的條件為(6-13)式中——母線材料的最大允許應(yīng)力(Pa)，硬銅≈137MPa，硬鋁≈69MPa；——母線通過時(shí)所受到的最大計(jì)算應(yīng)力。上述最大計(jì)算應(yīng)力按式

(6-14)式中——母線通過時(shí)所受到的彎曲力矩()，當(dāng)母線的擋數(shù)為1～2時(shí)，=，當(dāng)擋數(shù)大于2時(shí)，＝，L為母線的擋距；──母線的截面系數(shù)(m3)，當(dāng)母線水平放置時(shí)(圖4.13)，，此處b為母線截面的水平寬度，h為母線截面的垂直高度，b和h的單位均為m。(3)對母線等硬導(dǎo)體，一般按短路時(shí)所受到的48

不作為母線的矩形硬導(dǎo)線，其動(dòng)穩(wěn)定度校驗(yàn)條件和校驗(yàn)方法與硬母線一樣。由于回路的特殊性，對下列幾種情況可不校驗(yàn)熱穩(wěn)定或動(dòng)穩(wěn)定：①用熔斷器保護(hù)的電源，其熱穩(wěn)定由熔體的熔斷時(shí)間保證，故可不校驗(yàn)熱穩(wěn)定。②采用限流熔斷器保護(hù)的設(shè)備可不校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定。③在電壓互感器回路中的裸導(dǎo)體和電器可不校驗(yàn)動(dòng)、熱穩(wěn)定。④對于電纜，因其內(nèi)部為軟導(dǎo)線，外部機(jī)械強(qiáng)度很高，不必校驗(yàn)其動(dòng)穩(wěn)定。不作為母線的矩形硬導(dǎo)線，其動(dòng)穩(wěn)定度校驗(yàn)條件和49第二節(jié)高壓電器的選擇高壓電氣設(shè)備的選擇：1)要滿足安全、可靠，運(yùn)行維護(hù)方便和投資經(jīng)濟(jì)合理等要求。2)要滿足正常工作條件的要求，3）要按短路條件進(jìn)行熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定的校驗(yàn)。高壓電氣設(shè)備選擇及其校驗(yàn)項(xiàng)目可按下表所列各項(xiàng)進(jìn)行選擇和校驗(yàn)。表6-1高壓電氣設(shè)備的選擇及其校驗(yàn)項(xiàng)目和條件注：表中“√”表示必須校驗(yàn)；“—”表示不要校驗(yàn)。

第二節(jié)高壓電器的選擇高壓電氣設(shè)備的選擇：表6-1高壓50二、高壓電氣設(shè)備的選擇一.高壓開關(guān)設(shè)備的選擇1.高壓斷路器的選擇

高壓斷路器的選擇、校驗(yàn)條件如表6-1所示。在選擇時(shí)還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。1)斷路器種類和型式的選擇高壓斷路器應(yīng)根據(jù)其安裝地點(diǎn)、環(huán)境和使用技術(shù)條件等要求選擇其種類和型式。由于少油斷路器制造簡單、價(jià)格便宜、維護(hù)工作量少，故3k～220kV一般采用少油斷路器；對于110k～330kV，當(dāng)少油斷路器的技術(shù)性能不能滿足要求時(shí)，可以選用壓縮空氣或SF6斷路器。

2)按開斷電流選擇高壓斷路器的額定開斷電流應(yīng)滿足≥(6-15)式中Ik——高壓斷路器觸頭實(shí)際開斷瞬間的短路電流周期分量有效值；INk——高壓斷路器的額定開斷電流。高壓斷路器的操動(dòng)機(jī)構(gòu)，大多數(shù)是由制造廠配套供應(yīng)，僅部分少油斷路器有電磁式、彈簧式或液壓式等幾種型式的操動(dòng)機(jī)構(gòu)可供選擇。一般電磁式操動(dòng)機(jī)構(gòu)雖需配有專用的直流合閘電源，但其結(jié)構(gòu)簡單可靠；彈簧式的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，調(diào)整要求較高；液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)加工精度要求較高。操動(dòng)機(jī)構(gòu)的型式，可根據(jù)安裝調(diào)試方便和運(yùn)行可靠性進(jìn)行選擇。二、高壓電氣設(shè)備的選擇一.高壓開關(guān)設(shè)備的選擇512.2.隔離開關(guān)的選擇

隔離開關(guān)的選擇和校驗(yàn)條件如表6-1所列。屋外隔離開關(guān)的型式較多，它與配電裝置的布置和占地面積等有很大關(guān)系，因此，其形式應(yīng)根據(jù)配電裝置的布置特點(diǎn)和使用要求等因素，進(jìn)行綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定3.高壓熔斷器的選擇

高壓熔斷器的選擇、校驗(yàn)條件如表6-1所示。在選擇時(shí)還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。1)按額定電壓選擇對于一般的高壓熔斷器，其額定電壓必須≧電網(wǎng)的額定電壓。但充填石英砂的限流熔斷器，只能用在等于其額定電壓的電網(wǎng)中，因?yàn)檫@類熔斷器在電流達(dá)到最大值之前就將電流截?cái)?，致使熔體熔斷時(shí)產(chǎn)生過電壓。過電壓的倍數(shù)與電路的參數(shù)及熔體的長度有關(guān)，一般在等于額定電壓的電網(wǎng)中為2.0倍～2.5倍，但如在低于其額定電壓的電網(wǎng)中，由于熔體較長，過電壓可高達(dá)3.5倍～4倍相電壓，以致?lián)p害電網(wǎng)中的電氣設(shè)備。

2)按額定電流選擇對于熔斷器，其額定電流應(yīng)包括熔斷器載流部分與接觸部分發(fā)熱所依據(jù)的電流和熔體發(fā)熱所依據(jù)的電流兩部分，前者為熔管額定電流，后者為熔體額定電流。同一熔管可裝配不同額定電流的熔體，但受熔管額定電流的限制。所以熔斷器額定電流的選擇包括這兩部分電流的選擇。2.2.隔離開關(guān)的選擇2)按額定電流選擇52續(xù)上頁(1)熔管額定電流的選擇。為了保證熔斷器載流及接觸部分不致過熱和損壞，高壓熔斷器的熔管額定電流應(yīng)大于或等于熔體的額定電流，即≥(6-16)(2)熔體額定電流選擇。保護(hù)35kV以下電力變壓器的高壓熔斷器，為了防止熔體在通過變壓器勵(lì)磁涌流和保護(hù)范圍以外的短路及電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)等沖擊電流時(shí)誤動(dòng)作，其熔體的額定電流可按式下式選擇=(6-17)式中K1——可靠系數(shù)(不計(jì)電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)時(shí)K1=1.1～1.3；考慮電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)時(shí)K1=1.5～2)。用于保護(hù)電力電容器的高壓熔斷器，當(dāng)系統(tǒng)電壓升高或波形畸變引起回路電流增大或運(yùn)行過程中產(chǎn)生涌流時(shí)不應(yīng)誤動(dòng)作，其熔體額定電流可按下式選擇(6-18)式中K2——可靠系數(shù)(對限流式高壓熔斷器，當(dāng)一臺電力電容器時(shí)K2=1.5～2.0；當(dāng)一組電力電容器時(shí)K2=1.3～1.8)；IN.C——電力電容器回路的額定電流。續(xù)上頁(1)熔管額定電流的選擇。53

(3)熔斷器開斷電流校驗(yàn)。對于非限流熔斷器，選擇時(shí)用沖擊電流的有效值進(jìn)行校驗(yàn)；對于限流熔斷器，在電流達(dá)最大值之前電路已切斷，可不計(jì)非周期分量的影響，而采用進(jìn)行校驗(yàn)

(4)熔斷器選擇性校驗(yàn)。為了保證前后兩級熔斷器之間保護(hù)動(dòng)作的選擇性，應(yīng)進(jìn)行熔體選擇性校驗(yàn)。熔體的選擇性校驗(yàn)應(yīng)根據(jù)制造廠提供的熔體的安秒特性進(jìn)行。安秒特性是熔體的熔斷時(shí)間與通過電流的關(guān)系。如圖6-2所示，兩個(gè)不同熔體的安秒特性曲線()。同一電流同時(shí)通過此兩熔體時(shí)，熔體1先熔斷。所以，為了保證保護(hù)動(dòng)作的選擇性，前一級熔斷器應(yīng)采用熔體1，后一級熔斷器應(yīng)選用熔體2。(6-19)對于保護(hù)電壓互感器用的高壓熔斷器，只需按額定電壓及開斷電流兩項(xiàng)來選擇。(3)熔斷器開斷電流校驗(yàn)。(6-54二.支持絕緣子和穿墻套管的選擇

絕緣子包括支持絕緣子和穿墻套管。支持絕緣子的作用是為了支撐母線；穿墻套管的作用是為了保證母線穿墻時(shí)的絕緣。它們的選擇和校驗(yàn)項(xiàng)目，如表6-1所列。

絕緣子和穿墻套管的機(jī)械應(yīng)力計(jì)算：布置在同一平面內(nèi)的三相母線，如圖6-3所示為絕緣子和穿墻套管受力示意圖。在發(fā)生短路時(shí)，支持絕緣子所受的力為式中——計(jì)算跨距(m)，=；L1、L2——支持絕緣子的相鄰兩跨距(m)。式(6-20)也可用于計(jì)算穿墻套管承受的作用力，其中=式中Lp——套管長度。圖6-3絕緣子和穿墻套管所受的電動(dòng)力(6-20)二.支持絕緣子和穿墻套管的選擇絕緣子55

由于母線電動(dòng)力Fmax是作用在母線截面的中心線上，而支持絕緣子的抗彎破壞強(qiáng)度是按作用在絕緣子帽上給定的，如圖6-4所示為絕緣子受力示意圖。為了便于比較，必須求出短路時(shí)作用在絕緣子帽上的計(jì)算作用力Fc(6-21)其中

式中H——絕緣子高度；H1——絕緣子底部到母線中心線的高度(mm)；——母線支持片的厚度，一般豎放矩形母線=18mm，平放矩形母線=12mm。圖6-4絕緣子受力示意圖

對于屋內(nèi)35kV及其以上水平布置的支持絕緣子，在進(jìn)行機(jī)械受力計(jì)算時(shí)，應(yīng)考慮母線和絕緣子的自重以及短路電動(dòng)力的復(fù)合作用。屋外支持絕緣子還應(yīng)計(jì)算風(fēng)和冰雪的附加作用。

校驗(yàn)短時(shí)荷載作用時(shí)，支持絕緣子及穿墻套管的機(jī)械強(qiáng)度安全系數(shù)不應(yīng)小于1.67，即=0.6，校驗(yàn)時(shí)必須滿足

≦0.6(N)(6-22)式中Fde——絕緣子和套管的抗彎破壞力。由于母線電動(dòng)力Fmax是作用在母線截面的中心561—熔體1特性曲線2—熔體2特性曲線圖4.14熔斷器的安秒特性曲線三.電流互感器和電壓互感器的選擇1.互感器的配置原則

互感器在主接線中的配置與測量儀表、同期點(diǎn)（不同系統(tǒng)來電的交匯點(diǎn)）的選擇、保護(hù)和自動(dòng)裝置的要求以及主接線的形式有關(guān)，其配置原則如下。1)電流互感器配置(1)為了滿足測量和保護(hù)裝置的需要，在變壓器、出線、母線分段和母聯(lián)斷路器、分?jǐn)鄶嗦菲鞯然芈肪O(shè)有電流互感器。對于大接地電流系統(tǒng)，一般按三相配置；對于小接地電流系統(tǒng)，根據(jù)具體要求按兩相或三相配置。在指定的計(jì)量點(diǎn)，還應(yīng)設(shè)置計(jì)量用的電流互感器。(2)對于保護(hù)用電流互感器應(yīng)盡量消除保護(hù)的死區(qū)。例如，裝有兩組電流互感器，且位置允許時(shí)應(yīng)設(shè)在斷路器兩側(cè)，使斷路器處于交叉保護(hù)范圍之中。1—熔體1特性曲線三.電流互感器和電壓互感器的選擇57

2)電壓互感器的配置(1)母線，一般除旁路母線外，工作及備用母線上都裝有一組電壓互感器，用于同期、測量儀表和保護(hù)裝置。(2)線路，35kV及其以上輸電線路當(dāng)對端有電源時(shí)，為了監(jiān)視線路有無電壓，進(jìn)行同期和設(shè)置重合閘，裝有一臺或三臺單相電壓互感器；10kV及其以下架空出線自動(dòng)重合閘，可利用母線上的電壓互感器。(3)供電部門指定的計(jì)量點(diǎn)，一般裝有專用電壓互感器。(4)變壓器的高壓側(cè)有時(shí)為了保護(hù)的需要，設(shè)有一組電壓互感器。2.電流互感器的選擇

電流互感器應(yīng)按下列技術(shù)條件選擇。(1)按一次回路額定電壓和電流選擇。電流互感器的一次額定電壓和電流必須滿足≥(6-23)≥(6-24)式中UNs——電流互感器所在電網(wǎng)的額定電壓；UN、IN——電流互感器的一次額定電壓和電流；Imax——電流互感器一次回路最大工作電流。.2)電壓互感器的配置.58

(2)電流互感器種類和型式的選擇。在選擇互感器時(shí)，應(yīng)根據(jù)安裝地點(diǎn)(如屋內(nèi)、屋外)和安裝方式(如穿墻式、支持式、裝入式等)選擇其型式。(3)電流互感器的準(zhǔn)確度和額定容量的選擇。為了保證測量儀表的準(zhǔn)確度，互感器的準(zhǔn)確級不得低于所供測量儀表的準(zhǔn)確級。當(dāng)所供儀表要求不同準(zhǔn)確度時(shí)，應(yīng)按最高級別來確定互感器的準(zhǔn)確度。為了保證互感器的準(zhǔn)確度，互感器二次側(cè)所接負(fù)荷S2應(yīng)不小于該準(zhǔn)確度所規(guī)定的額定容量SN2，即(6-25)互感器二次負(fù)荷(忽略電抗)包括測量儀表電流線圈電阻r1、繼電器電阻r2、連接導(dǎo)線電阻r3、和接觸電阻r4，即(Ω)(6-26)式(6-26)中r1、r2可由回路中所接儀表和繼電器的參數(shù)求得，r4由于不能準(zhǔn)確測量一般可取0.1，僅連接導(dǎo)線電阻r3為未知數(shù)，將式(6-26)代入式(6-25)中，整理后得(6-27)(2)電流互感器種類和型式的選擇。59

由于導(dǎo)線截面則式中S、Lc——連接導(dǎo)線截面(m2)和計(jì)算長度(m)；——導(dǎo)線的電阻率，銅線=1.75×10-8Ω?m；ZN2——互感器的額定二次阻抗。式(6-29)表明在滿足電流互感器額定容量的條件下，選擇二次連接導(dǎo)線的最小允許截面。式中Lc與儀表到互感器的實(shí)際距離L及電流互感器的接線方式有關(guān)。星形接線時(shí)，Lc=L；不完全星形接線時(shí)，Lc=L；單相接線時(shí)，Lc=2L。發(fā)電廠和變電所應(yīng)采用銅心控制電纜。由式(6-29)求出的銅導(dǎo)線截面不應(yīng)小于1.5mm2，以滿足機(jī)械強(qiáng)度要求。(4)熱穩(wěn)定校驗(yàn)。電流互感器熱穩(wěn)定能力常以1s允許通過一次額定電流IN1的倍數(shù)Kt(熱穩(wěn)定電流倍數(shù))來表示，故熱穩(wěn)定應(yīng)按式(6-30)校驗(yàn)(6-30)(6-28)(6-29)由于導(dǎo)線截面(6-28)(6-29)60

(5)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)。電流互感器常以允許通過一次額定電流最大值(IN1)的倍數(shù)Kes(動(dòng)穩(wěn)定電流倍數(shù))，表示其內(nèi)部動(dòng)穩(wěn)定能力，所以內(nèi)部動(dòng)穩(wěn)定可用式(6-31)校驗(yàn)(6-31)

3.電壓互感器的選擇電壓互感器應(yīng)按一次回路電壓、二次回路電壓、安裝地點(diǎn)和使用條件、二次負(fù)荷及準(zhǔn)確級等要求進(jìn)行選擇。(1)一次回路電壓選擇。為了確保電壓互感器在規(guī)定的準(zhǔn)確度下安全運(yùn)行，電壓互感器一次繞組所接電網(wǎng)電壓應(yīng)在(1.1～0.9)UN1范圍內(nèi)