中壓電氣設(shè)備選擇培訓(xùn)課件

第七章中壓電氣設(shè)備選擇設(shè)計(jì)一個(gè)供配電系統(tǒng)時(shí)，在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及設(shè)備配置已經(jīng)確定的條件下，選擇設(shè)備的恰當(dāng)型式與參數(shù)，謂之設(shè)備選擇。所選設(shè)備應(yīng)具備完成其任務(wù)所需功能，應(yīng)能承受正常的負(fù)荷與故障能量沖擊。本章所涉及的電器，主要有開關(guān)電器、保護(hù)電器、測量電器等，還包括由它們組合起來的組合電器，但不包括變壓器和線纜。電器與線纜、變壓器選擇的不同在于設(shè)備加入后對系統(tǒng)本身的影響。電器加入系統(tǒng)后主要改變系統(tǒng)功能，但基本不改變系統(tǒng)性能，而變壓器和線纜加入系統(tǒng)后，會明顯改變系統(tǒng)性能。第1節(jié)短路電流效應(yīng)7.1.1短路電流熱效應(yīng)短路電流在故障元件上產(chǎn)生的溫升，叫做短路電流的熱效應(yīng)。溫度是元件產(chǎn)生熱損壞的最主要因素。1、導(dǎo)體溫升過程及短路熱穩(wěn)定熱力學(xué)判斷討論：導(dǎo)體未通電→通電正常工作→短路發(fā)生→短路電流被切斷，這幾種情況下導(dǎo)體的發(fā)熱與溫升情況。溫度=溫升＋初始溫度。辯異：發(fā)熱與溫升。發(fā)熱是溫升的動力，但溫升還受散熱的影響。1）未通電時(shí)。2）正常工作時(shí)。3）短路發(fā)生后，導(dǎo)體溫度急劇上升，至短路被切除時(shí)，導(dǎo)體溫度達(dá)到最高值θk，即：式中：θk為短路最高溫度，θk·max為導(dǎo)體瞬時(shí)允許最高短路溫度（簡稱短路允許溫度）。辯異：θN·max與θk·max。都是“最高允許溫度”，前者是“長期工作”，后者是“瞬時(shí)短路”，有何區(qū)別？

θN·max—取決于設(shè)計(jì)壽命。對絕緣導(dǎo)體，取決于絕緣的長期溫度承受能力；對裸導(dǎo)體，取決于接頭氧化和（或）機(jī)械參數(shù)（如弧垂等）。

θk·max—取決于是否發(fā)生瞬時(shí)不可逆損壞。對絕緣導(dǎo)體，取決于絕緣的極限溫度承受能力；對裸導(dǎo)體，取決于接頭極限溫度承受能力和（或）是否因高溫產(chǎn)生機(jī)械破壞。常見導(dǎo)體的θN·max和θk·max見表。導(dǎo)體式電纜的長期允許最高溫度和短路最高允許溫度工作正常短路熱穩(wěn)定請你判斷請你判斷請你判斷t0：短路開始時(shí)刻tk：短路電流持續(xù)時(shí)間2、導(dǎo)體短路最高溫度θk計(jì)算這是導(dǎo)體受到的短路能量的極限熱沖擊，是一個(gè)熱力學(xué)參數(shù)，按熱力學(xué)方法計(jì)算。計(jì)算的一些假定和依據(jù)如下：

#絕熱過程假設(shè)，短路電流發(fā)熱全部用于導(dǎo)體溫升，這是一個(gè)偏于保守的假設(shè)。

#導(dǎo)體電阻、比熱均是溫度的函數(shù)。以0℃電阻率ρ0和比熱C0為起點(diǎn)計(jì)算，計(jì)算公式為：

#導(dǎo)體為長度l的棒形，底面積s，密度ρm，質(zhì)量m為1）計(jì)算從熱平衡方程開始。上式左邊是電流發(fā)熱量，右邊是導(dǎo)體溫升吸收的熱量。將各參量表達(dá)式代入，有：對上式兩邊積分，有：注意：未知量是θk。上式右邊是電氣參量和導(dǎo)體幾何參數(shù)，左面是材料參數(shù)，為變上限積分。令積分的原函數(shù)為A（θ），有：則：也即：θN是已知的（若不知，可取為θN·max），理論上，短路電流積分是可求出的，因此可求出A（θk），繼而求出θk。但問題在于短路電流積分實(shí)際上很難求出。2）求短路路電流熱脈脈沖不管怎樣，，熱平衡方方程已經(jīng)將將求溫度θk的問題轉(zhuǎn)化化成了求短短路電流積積分的問題題，即將熱熱力學(xué)參數(shù)數(shù)計(jì)算轉(zhuǎn)化化成了電氣氣參量計(jì)算算。定義這這個(gè)積分為為熱脈沖Q，即：短路熱脈沖沖的物理意義義為：短路路電流在短短路持續(xù)時(shí)時(shí)間內(nèi)在1Ω恒定電阻上上產(chǎn)生的熱熱量。求短路熱脈脈沖的工程程方法有假假想時(shí)間法法、假想電電流法、數(shù)數(shù)值積分法法等，根據(jù)據(jù)工程現(xiàn)狀狀，下面介介紹假想時(shí)時(shí)間法。（1）假想想時(shí)間。假假設(shè)短路全全電流有效效值Ik(t)一直等于穩(wěn)穩(wěn)態(tài)短路電電流，要產(chǎn)產(chǎn)生與實(shí)際際短路熱脈脈沖相等的的熱脈沖所所需要的時(shí)時(shí)間，叫做做假想時(shí)間間，記作tim。即SFDEO=I∞2tim=Q22SFDEO=I∞2tim=Q（2）遠(yuǎn)端短短路假想時(shí)間間計(jì)算遠(yuǎn)端短路電流流由恒定的周周期分量和衰衰減的非周期期分量組成（（近端短路還還要加上一個(gè)個(gè)衰減的周期期分量），根根據(jù)諧波理論論，短路電流流有效值為各各次諧波的方方均根，即分別稱tim·np、tim·p為短路電流非非周期分量和和周期分量的的假想時(shí)間,則a）tim·p計(jì)算。由于遠(yuǎn)遠(yuǎn)端短路I∞=Ip（t），故b）tim·np計(jì)算。①當(dāng)tk≥1s時(shí)，導(dǎo)體發(fā)熱熱主要由周期期分量決定，，可不計(jì)入非非周期分量的的影響，此時(shí)時(shí)tim·np=0②當(dāng)tk<1s時(shí)，因，，有有于是有因Ta一般為0.05s，當(dāng)tk≥0.1s時(shí)，，指數(shù)項(xiàng)已過過4倍時(shí)間常數(shù)，而tk通?？偸谴笥谟?.1s的的，因此：c）綜上所述述，對遠(yuǎn)端短短路3）用假想時(shí)時(shí)間計(jì)算導(dǎo)體體短路最高溫溫度θk根據(jù)公式：用假想時(shí)間計(jì)計(jì)算上式積分分，有據(jù)此可計(jì)算出出θk。4）短路電流流持續(xù)時(shí)間tk計(jì)算tk=top+tQF式中tk—短路電流持持續(xù)時(shí)間；top—保護(hù)動作時(shí)時(shí)間；tQF—斷路器開斷斷時(shí)間，含固固有分閘時(shí)間間和燃弧持續(xù)續(xù)時(shí)間。保護(hù)動作時(shí)間間為保護(hù)裝置置起動機(jī)構(gòu)、、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和和延時(shí)機(jī)構(gòu)動動作時(shí)間總和和。前兩者一一般取0.02~0.05s。7.1.2短短路電流電電動力效應(yīng)相鄰載流流導(dǎo)體在在對方產(chǎn)產(chǎn)生的磁磁場中受受到的機(jī)機(jī)械作用用力，叫叫做電動動力。敷設(shè)在同同一平面面上的三三相平行行導(dǎo)體，，中間相相受力最最大，其其短路最最大電動動力為式中：Ksh為導(dǎo)體形形狀系數(shù)數(shù)，通過過（D-b）/（h+b）查得；l為平行導(dǎo)導(dǎo)體長度度，D為導(dǎo)體中中心距；；b為導(dǎo)體厚厚度，h為導(dǎo)體高高度。Dbh第2節(jié)電電氣設(shè)設(shè)備選擇擇的一般般性問題題7.2.1電電氣設(shè)備備選擇的的基本原原則（1）正正常工作作條件下下，應(yīng)符符合使用用要求并并保證工工作壽命命。符合使用用要求：：設(shè)備功功能與工工作任務(wù)務(wù)相適應(yīng)應(yīng)，設(shè)備備參數(shù)與與系統(tǒng)參參數(shù)相匹匹配，以以及與其其他相關(guān)關(guān)設(shè)備在在參數(shù)、、功能及及工藝過過程等方方面相協(xié)協(xié)調(diào)。保證工作作壽命：：安裝處處實(shí)際工工況符合合設(shè)計(jì)工工況。（2）故故障條件件下，應(yīng)應(yīng)盡可能能保證設(shè)設(shè)備不致致?lián)p壞，，并盡量量不擴(kuò)大大故障影影響范圍圍。7.2.2電電氣設(shè)備備選擇一一般方法法1、按正正常工作作條件選選擇設(shè)備備參數(shù)1）額定定電壓選選擇。式中，Umax為設(shè)備最最高電壓壓（見第第1章““標(biāo)準(zhǔn)電電壓”））；Uop·max為設(shè)備安安裝處最最高運(yùn)行行電壓，，考慮電電壓調(diào)整整等因素素，一般般高于系系統(tǒng)標(biāo)稱稱電壓UN10％左左右。2）額定定電流選選擇。式中：IC·max不僅要考考慮正常常運(yùn)行，，還要考考慮故障障切換換等等運(yùn)行情情況，取取各種運(yùn)運(yùn)行方式式下的最最大者；；Ir要考慮環(huán)環(huán)境溫度度的影響響。2、按按短路動動、熱穩(wěn)穩(wěn)定校驗(yàn)驗(yàn)設(shè)備參參數(shù)。動、熱穩(wěn)穩(wěn)定校驗(yàn)驗(yàn)是對設(shè)設(shè)備短路路承受力力的考核核。動穩(wěn)穩(wěn)定意味味著能承承受短路路電動力力沖擊，，否則就就是動不不穩(wěn)定的的；熱穩(wěn)穩(wěn)定意味味著短路路最高溫溫度未超超過短路路最高允允許溫度度，否則則就是熱熱不穩(wěn)定定的。短路電流電電動力效應(yīng)應(yīng)和熱效應(yīng)應(yīng)計(jì)算原理理已如前述述，但工程程上，對電電氣設(shè)備和和導(dǎo)體，動動、熱穩(wěn)定定性的校驗(yàn)驗(yàn)方法有所所不同，下下面分別介介紹。1）電氣設(shè)設(shè)備的動、、熱穩(wěn)定性性校驗(yàn)（1）電氣氣設(shè)備的動動穩(wěn)定性校校驗(yàn)。由7.1.2可知，當(dāng)當(dāng)設(shè)備結(jié)構(gòu)確定的情況下，，設(shè)備所受受短路電流流電動力唯一取決于短路路電流大小小，它們之之間呈單調(diào)調(diào)的正相關(guān)關(guān)性。據(jù)此此，工程體體系規(guī)定：：設(shè)備制造廠廠家必須給給出與設(shè)備備能承受的的最大電動動力所對應(yīng)應(yīng)的電流值值ims（movablestable），，動穩(wěn)定以以設(shè)備安裝裝處實(shí)際最最大短路電電流瞬時(shí)值值ish校驗(yàn)，要求求：實(shí)際承承受沖擊≤最大承受力力，即ish≤ims這一規(guī)定規(guī)規(guī)避了力學(xué)學(xué)計(jì)算，方方便了設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)算，體體現(xiàn)了工程程體系配合合所產(chǎn)生的的效率。（2）電氣氣設(shè)備的熱熱穩(wěn)定性校校驗(yàn)由于短路溫溫升與短路路熱脈沖呈呈單調(diào)的正正相關(guān)性，，工程體系系規(guī)定：設(shè)備廠家應(yīng)應(yīng)給出與設(shè)設(shè)備能承受受的最大短短路溫升相相對應(yīng)的短短路熱脈沖沖，熱穩(wěn)定定以設(shè)備安安裝處實(shí)際際承受的短短路熱脈沖沖校驗(yàn)。廠家給出熱熱脈沖的型型式：tth秒的熱穩(wěn)定定電流為Ith，初始溫度度默認(rèn)為設(shè)設(shè)備長期允允許最高工工作溫度。。于是，設(shè)備備的熱穩(wěn)定定校驗(yàn)公式式為：2）導(dǎo)體的的動、熱穩(wěn)穩(wěn)定校驗(yàn)（1）導(dǎo)體體的動穩(wěn)定定性校驗(yàn)。。式中：σc——短路時(shí)時(shí)母線可能能承受的最最大應(yīng)力；；σmax——母線最最大允許應(yīng)應(yīng)力，硬鋁鋁69Mpa，硬銅銅為137Mpa。。兩跨以上σc的計(jì)算：式中，β為共振系數(shù)數(shù)，取1.0～1.4；W為母線截面面系數(shù)，平平放時(shí)為0.167bh2，立放時(shí)為為0.167hb2，b、h分別為母線線厚度和寬寬度。其他他參數(shù)同前前。（2）導(dǎo)體體的熱穩(wěn)定定性校驗(yàn)。。前面推導(dǎo)導(dǎo)有式中θk·max為導(dǎo)體短路路最高允許許溫度，θN為短路前導(dǎo)導(dǎo)體工作溫溫度，按最最不利情況況考慮為θN·max。于是，不不等式右側(cè)側(cè)均為常量量。不等式式左側(cè)短路路熱脈沖的的上限值也也為常量。。不等式能能否成立，，取決于導(dǎo)導(dǎo)體截面積積是否足夠夠大。因此此，導(dǎo)體熱熱穩(wěn)定校驗(yàn)驗(yàn)的工程方方法為校驗(yàn)驗(yàn)導(dǎo)體截面面積，即：：稱C為熱穩(wěn)定系系數(shù)，取決決于導(dǎo)體和和絕緣，可可查表。3、按環(huán)境境條件校驗(yàn)驗(yàn)參數(shù)1）環(huán)境溫溫度。主要要對額定電電流產(chǎn)生影影響。環(huán)境境溫度高于于設(shè)備標(biāo)稱稱環(huán)境溫度度，額定電電流降低，，工程上應(yīng)應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)應(yīng)的修正。。2）海拔高高度影響。。影響額定定電流與耐耐壓兩個(gè)參參數(shù)。海拔高，空空氣稀薄，，散熱能力力降低，但但環(huán)境溫度度也低，相相互抵消，，在海拔4000m以下時(shí)，，可不修正正載流量。。高海拔會降降低電器設(shè)設(shè)備的外絕絕緣性能。。在海拔1～4km范圍，按按1%/100m降低外外絕緣耐壓壓。3）其他環(huán)環(huán)境條件。。略。思考性小結(jié)結(jié)。1、電器選選擇基本原原則與一般般方法有對對應(yīng)關(guān)系。。你能否明明確表述這這些對應(yīng)關(guān)關(guān)系？2、短路動動、熱穩(wěn)定定性校驗(yàn)為為什么分““電器”和和“導(dǎo)體””而采用不不同的方法法？（技術(shù)術(shù)原理與工工程方法之之間的異同同，對“工工程體系””的體會））3、既然電電器的動穩(wěn)穩(wěn)定性校驗(yàn)驗(yàn)直接用短短路電流最最大瞬時(shí)值值ish，那么短路路熱穩(wěn)定性性校驗(yàn)為什什么不直接接用短路電電流最大有有效值Ish，而要用熱熱脈沖？（（多因素關(guān)關(guān)聯(lián)性的分分析理解））第3節(jié)配配電斷路器器選擇7.3.1電弧簡簡介1、電弧的的產(chǎn)生與維維持2、電弧的的熄滅游離>去游離離——電弧弧產(chǎn)生游離=去去游離———電弧維維持游離<去去游離———電弧熄熄滅去游離：弧弧柱中帶電電粒子不斷斷減少的過過程，主要要有復(fù)合和和擴(kuò)散兩種種途徑。介質(zhì)的燃弧弧與熄弧電電壓。前者者總是大于于后者。熄弧后介質(zhì)質(zhì)的絕緣強(qiáng)強(qiáng)度有一個(gè)個(gè)恢復(fù)過程程，其恢復(fù)復(fù)速度應(yīng)大大于外加電電壓的上升升速度，否否則電弧會會重燃。近極效應(yīng)：：弧電流過過零后的0.1~1s內(nèi)，近近陰極介質(zhì)質(zhì)絕緣強(qiáng)度度急劇上升升到150～250V。3、電器的的滅弧方法法吹弧方式（（1-電弧?。?-觸頭）a)橫橫吹b)縱吹電動力吹弧弧磁力吹弧1-磁吹線線圈；2-滅弧觸頭頭；3-電電弧1）吹弧滅滅弧拉長、冷卻卻電弧，增增強(qiáng)去游離離。2）短弧及及多斷口滅滅弧主要利用近近極效應(yīng)，每段段短弧都有有150～250V恢恢復(fù)強(qiáng)度。。絕緣滅弧柵柵對電弧的的作用（1-絕緣緣滅弧片；；2-電電??；3-觸頭））金屬滅弧柵對電電弧的作用用（1-鋼柵柵片；2-電?。?；3-觸觸頭）3）狹縫滅滅弧拉長、冷卻卻電?。浑婋娀》纸鈻艝牌a(chǎn)生氣氣體吹弧。。7.3.2斷路器器簡介1、功能：：開關(guān)電器器。能開合合負(fù)荷電流流，開斷短短路電流。。2、分類1）按開關(guān)關(guān)的對象分分：發(fā)電機(jī)機(jī)用、輸電電用、配電電用、控制制用等。本本節(jié)討論3～35kV的配電電斷路器。。2）按滅弧弧介質(zhì)分：：油、真空空、氣體、、磁吹斷路路器等。3、結(jié)構(gòu)：：觸頭、滅滅弧室、機(jī)機(jī)械機(jī)構(gòu)、、外殼、支支柱等。機(jī)機(jī)械機(jī)構(gòu)中中斷路彈簧簧在斷路器器閉合時(shí)為為儲能狀態(tài)態(tài)，可在脫脫扣器失扣扣時(shí)分?jǐn)嘤|觸頭。1-鋁鋁帽帽2-油油氣氣分分離離器器3-上上接接線線端端子子4-油油標(biāo)標(biāo)5-插插座座式式靜靜觸觸頭頭6-滅滅弧弧室室7-動動觸觸頭頭（（導(dǎo)導(dǎo)電電桿桿））8-中中間間滾滾動動觸觸頭頭9-下下接接線線端端子子10-轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸軸11-拐拐臂臂（（曲曲柄柄））12-基基座座13-下下支支柱柱瓷瓷瓶瓶14-上上支支柱柱瓷瓷瓶瓶15-斷斷路路彈彈簧簧16-絕絕緣緣筒筒17-逆逆止止閥閥18-絕絕緣緣油油4、、斷斷路路器器操操動動機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)控制制斷斷路路器器主主觸觸頭頭狀狀態(tài)態(tài)、、且且在在斷斷路路器器本本體體以以外外的的完完整整獨(dú)獨(dú)立立的的動動力力與與機(jī)機(jī)械械機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)，，稱稱為為斷斷路路器器的的操操動動機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)。。操動動機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)功功能能：：合合閘閘、、維維持持合合閘閘狀狀態(tài)態(tài)、、分分閘閘。。操操動動機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)分分閘閘一一般般是是對對維維持持?jǐn)鄶嗦仿菲髌鏖]閉合合狀狀態(tài)態(tài)的的鎖鎖扣扣機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)解解扣扣，，觸觸頭頭分分開開是是靠靠斷斷路路器器本本身身的的分分閘閘彈彈簧簧實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)的的，，分分閘閘彈彈簧簧還還維維持持?jǐn)鄶嗦仿菲髌鞣址珠l閘狀狀態(tài)態(tài)。。按操操動動動動力力的的分分類類：：手手力力、、彈彈簧簧、、電電磁磁、、壓壓縮縮空空氣氣、、液液壓壓等等各各類類操操動動機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)。。多數(shù)數(shù)操操動動機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)是是獨(dú)獨(dú)立立的的產(chǎn)產(chǎn)品品，，與與某某些些斷斷路路器器配配套套，，也也有有少少數(shù)數(shù)與與斷斷路路器器結(jié)結(jié)為為一一體體。。某型型斷斷路路器器及其其操操動動機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)7.3.3斷斷路路器器參參數(shù)數(shù)及及選選擇擇1、、常常規(guī)規(guī)參參數(shù)數(shù)選選擇擇額定定電電壓壓、、電電流流，，短短路路動動、、熱熱穩(wěn)穩(wěn)定定參參數(shù)數(shù)等等。。2、、短短路路開開、、合合電電流流及及選選擇擇1））短短路路開開斷斷電電流流。。開開斷斷短短路路電電流流，，是是斷斷路路器器的的特特別別任任務(wù)務(wù)。。其其開開斷斷電電流流的的大大小小主主要要取取決決于于滅滅弧弧能能力力。。額定定開開斷斷電電流流Icr與最最大大開開斷斷電電流流Icmax：前前者者指指開開斷斷后后能能繼繼續(xù)續(xù)工工作作，，后后者者指指雖雖能能開開斷斷，，但但開開斷斷后后斷斷路路器器已已受受實(shí)實(shí)質(zhì)質(zhì)性性損損壞壞。。一一般般以以前前者者校校驗(yàn)驗(yàn)，，要要求求：：Icr≥Ik·max2）短路關(guān)合合電流。預(yù)伏故障概念念。短路關(guān)合電流流指斷路器能能關(guān)合的最大大短路電流瞬瞬時(shí)值isp。要求：isp≥ish超過關(guān)合能力力的后果：有有預(yù)伏故障時(shí)時(shí)，觸頭關(guān)合合前瞬間起弧弧，電弧電動動排斥力使觸觸頭合不到底底，電弧持續(xù)續(xù)存在，產(chǎn)生生燒毀觸頭或或爆炸等嚴(yán)重重后果。因此此，短路關(guān)合合電流是一個(gè)個(gè)與受力相關(guān)關(guān)的參數(shù)。通常短路關(guān)合合電流與斷路路器動穩(wěn)定電電流相等。3）短路開/合電流與斷斷路器操作順順序的關(guān)系運(yùn)行中，斷路路器可能出現(xiàn)現(xiàn)短時(shí)多次開開合的情況，，如重合閘等等，這種情況況下斷路器的的開斷能力比比單次開斷時(shí)時(shí)要降低。因因此，產(chǎn)品標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了一一些標(biāo)準(zhǔn)的試試驗(yàn)操作順序序，開斷能力力與操作順序序相對應(yīng)。O—t—CO，O——t—CO—t'—COO——分閘；；C——合閘閘；CO———合閘后無延延時(shí)分閘；t、t'——分、合合閘間間隔時(shí)時(shí)間。如O—o.3s—CO—180s—CO3、開合特定定空載、負(fù)載載電流主要是開、合合時(shí)會碰到過過電壓和（或或）涌流問題題。這些情況況下開、合電電流比額定電電流小很多。。4、參數(shù)示例例以ZN28-10I-1250真空斷斷路器為例。額定電壓：10kV；；額定電流：1250A；最高工作電壓壓：12kV。。動穩(wěn)定電流：50kA（（峰值）；4s熱穩(wěn)定電流：20kA（（有效值）。。額定短路開斷斷電流：20kA（（有效值）；；額定短路關(guān)合合電流：50kA（（峰值）；額定操作順序序：O—o.3s—CO—180s—CO額定開合電容容器組電流：630A；；額定異相接地地故障開斷電電流：17.3A。合閘時(shí)間：<0.1s；分閘時(shí)間間：<0.06s。小結(jié)1、將斷路器器作為開關(guān)電電器的典型進(jìn)進(jìn)行介紹，其其他開關(guān)電器器類似。2、應(yīng)非常重重視開關(guān)電器器的電弧現(xiàn)象象。3、第一步是是讀懂參數(shù)，，第二步是會會選擇參數(shù)。。4、注意開合合特定負(fù)載與與開合一般負(fù)負(fù)載的差別，，并應(yīng)進(jìn)一步步探討這種差差別背后的本本質(zhì)原因。第4節(jié)熔斷斷器及其選擇擇7.4.1結(jié)結(jié)構(gòu)與工作作原理1、結(jié)構(gòu)由熔體、熔管管和熔斷器座座等組成。石英沙熔斷撞針金屬熔體纏繞在內(nèi)瓷管上瓷熔管剖面2、工作原理理根據(jù)熔體受熱熱所產(chǎn)生的物物態(tài)變化，可可分為四個(gè)階階段。1）固態(tài)溫升升。電流在熔熔體電阻上的的損耗使熔體體溫度上升到到金屬熔化溫溫度。2）定溫熔化化。從熔體開開始熔化到全全部熔化。3）液態(tài)溫升升。熔融金屬屬液體溫度上上升至汽化。。4）燃弧熄弧弧。熔體汽化化出現(xiàn)斷點(diǎn)，，產(chǎn)生電弧，，并最終熄弧弧。熔斷與熔化：：熔體一旦““熔化”，便便不可逆回，，但須“熔斷斷”，保護(hù)才才實(shí)現(xiàn)。熔化并不一定定帶來熔斷。。使熔體熔化化的最小電流流稱為熔化電電流，使熔體體熔斷的電流流稱為熔斷電電流?；∏皶r(shí)間與燃燃弧時(shí)間：通通電至起弧稱稱為弧前時(shí)間間，即t1～t3；起弧至熄弧弧稱為燃狐時(shí)時(shí)間，即t3～t4。7.4.2保保護(hù)特性1、弧前時(shí)間間-電流特性性。系反時(shí)限特性性，有分散性，又稱安安秒特性。解釋分散性。。2、I2t特性對極短時(shí)間熔熔斷的情況，，安秒特性失失效。因可視視為絕熱過程程，熔體是否否熔斷完全取取決于發(fā)熱大大小，即I2t。該特性以數(shù)數(shù)據(jù)形式給出出。某型熔斷器的的I2t特性因極短時(shí)間熔熔斷，熔化與與起弧幾乎同同時(shí)出現(xiàn)，因因此熔化I2t與弧前I2t系同一特性。。為什么取最大為什么取最小7.4.3熔斷器類型簡簡介（1）按最大大開斷能力分分：非限流型型（開斷能力力低）與限流流型（開斷能能力高）。（2）按用途途分：T型———保護(hù)變壓壓器；M型———保護(hù)電動動機(jī)；P型———保護(hù)電壓壓互感器；C型——保護(hù)護(hù)電容器；G型——不指指定保護(hù)對象象。（3）按保護(hù)護(hù)范圍分（指限流型熔熔斷器）：分為后備、、通用和全范范圍三類。三三類熔斷器的的額定開斷電電流并無差異異，但額定最最小開斷電流流有較大不同同。全范范圍圍型型額額定定最最小小開開斷斷電電流流為為熔熔化化電電流流，，通通用用型型略略大大于于熔熔化化電電流流，，均均可可考考慮慮用用于于過過負(fù)負(fù)荷荷保保護(hù)護(hù)；；后后備備型型額額定定最最小小開開斷斷電電流流較較高高，，只能能用用于于短短路路保保護(hù)護(hù)。熔斷斷器器熔熔化化電電流流也也比比熔熔體體額額定定電電流流大大，，因因此此對對于于輕輕度度過過負(fù)負(fù)荷荷，，熔熔斷斷器器是是不不能能有有效效保保護(hù)護(hù)的的。。7.4.4主要要參參數(shù)數(shù)及及選選擇擇不需需要要校校驗(yàn)驗(yàn)短短路路動動、、熱熱穩(wěn)穩(wěn)定定，，按按保保護(hù)護(hù)要要求求和和開開斷斷能能力力選選擇擇。。1、、熔熔體體額額定定電電流流選選擇擇（多多方方案案））按躲躲過過正正常常工工作作電電流流選選擇擇（（不不誤誤動動））。。Ir··FU———熔熔斷斷器器熔熔體體額額定定電電流流；；IN———被被保保護(hù)護(hù)元元件件工工作作電電流流。。對對于于變變壓壓器器，，取取最最大大工工作作電電流流；；對對電電容容器器（（組組）），，取取額額定定電電流流；；K———系系數(shù)數(shù)。。變變壓壓器器無無電電動動機(jī)機(jī)自自起起動動時(shí)時(shí)，，取取1.1～～1.3，，有有電電動動機(jī)機(jī)自自起起動動時(shí)時(shí)取取1.5～～2.0；；電電容容器器考考慮慮到到自自身身容容量量偏偏差差和和運(yùn)運(yùn)行行電電壓壓偏偏差差，，以以及及合合閘閘涌涌流流沖沖擊擊，，單單臺臺時(shí)時(shí)取取1.5～～2.0，，成成組組時(shí)時(shí)取取1.43～～1.55。。2、、保保護(hù)護(hù)選選擇擇性性配配合合校校驗(yàn)驗(yàn)要求求：：下下級級被被保保護(hù)護(hù)元元件件故故障障，，下下級級熔熔斷斷器器熔熔斷斷時(shí)時(shí)，，上上級級熔熔斷斷器器尚尚未未開開始始熔熔化化。。對熔熔斷斷時(shí)時(shí)間間大大于于0.1s的的熔熔斷斷器器，，原原理理上上可可通通過過安安－－秒秒特特性性曲曲線線上上上上級級最最小小熔熔化化特特性性與與下下級級最最大大熔熔斷斷特特性性是是否否重重合合或或交交叉叉來來判判斷斷，，但但工工程程實(shí)實(shí)際際中中更更多多的的是是使使用用一一個(gè)個(gè)叫叫““配配合合比比””的的參參數(shù)數(shù)來來判判斷斷。。若若上上、、下下級級熔熔體體額額定定電電流流之之比比大大于于配配合合比比，，可可認(rèn)認(rèn)為為滿滿足足選選擇擇性性要要求求。。配合合比比由由制制造造廠廠家家給給出出。。對0.01s內(nèi)內(nèi)熔熔斷斷的的情情況況，，以以I2t特性性校校驗(yàn)驗(yàn)。。對0.01~0.1s間間熔熔斷斷，，視視具具體體產(chǎn)產(chǎn)品品而而定定。。3、、開開斷斷能能力力校校驗(yàn)驗(yàn)限流流型型熔斷斷器器特特殊殊特特性性：：不不僅僅電電流流過過大大不不能能開開斷斷，，電電流流過過小小也也可能能不能能開開斷斷。。因此此，，在在開開斷斷能能力力校校驗(yàn)驗(yàn)時(shí)時(shí)，，不不僅僅要要校校驗(yàn)驗(yàn)最最大大開開斷斷能能力力，，對后后備備式式還要要校校驗(yàn)驗(yàn)最最小小開開斷斷能能力力。。后備備式式熔熔斷斷器器額定定最最小小開開斷斷電電流流一一般般為為熔熔體體額額定定電電流流的的4～～6倍倍，，不能能用用于于過過負(fù)負(fù)荷荷保保護(hù)護(hù)。。開斷斷電電流流上上限限稱稱為為額定定開開斷斷電電流流，記記作作Icr；開開斷斷電電流流下下限限稱稱為為額定定最最小小開開斷斷電電流流，，記作作Icr·min。第5節(jié)節(jié)負(fù)負(fù)荷荷開開關(guān)關(guān)－－熔熔斷斷器器組組合合及及選選擇擇這是是一一個(gè)個(gè)開開關(guān)關(guān)電電器器與與保保護(hù)護(hù)電電器器的的組組合合。。以此此為為例例介介紹紹組組合合電電器器選選擇擇的的一一些些特特殊殊問問題題，，以以達(dá)達(dá)舉舉一一反反三三、、觸觸類類旁旁通通之之效效。。這種種組組合合在在中中壓壓系系統(tǒng)統(tǒng)中中應(yīng)應(yīng)用用廣廣泛泛，，有有較較好好的的技技術(shù)術(shù)經(jīng)經(jīng)濟(jì)濟(jì)性性，，但但常常因因設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)選選擇擇技技術(shù)術(shù)論論證證不不夠夠充充分分，，而而導(dǎo)導(dǎo)致致運(yùn)運(yùn)行行中中出出現(xiàn)現(xiàn)問問題題。。通通過過本本節(jié)節(jié)學(xué)學(xué)習(xí)習(xí)，，可可探探知知論論證證不不充充分分的的緣緣由由，，領(lǐng)領(lǐng)會會系系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)的的重重要要性性。。7.5.1組組合合簡簡介介負(fù)荷荷開開關(guān)關(guān)可可開開合合正正常常負(fù)負(fù)荷荷電電流流，，并并可可在在保保護(hù)護(hù)元元件件的的配配合合下下開開斷斷一一定定程程度度的的過過負(fù)負(fù)荷荷電電流流。。熔斷斷器器用用于于開開斷斷短短路路故故障障電電流流。。為防防止止熔熔斷斷器器單單相相熔熔斷斷后后造造成成系系統(tǒng)統(tǒng)缺缺相相運(yùn)運(yùn)行行，，熔熔斷斷器器與與負(fù)負(fù)荷荷開開關(guān)關(guān)間間設(shè)設(shè)置置了了機(jī)機(jī)械械聯(lián)聯(lián)動動裝裝置置，，只只要要任任何何一一相相熔熔斷斷器器熔熔斷斷，，立立刻刻聯(lián)聯(lián)動動斷斷開開負(fù)負(fù)荷荷開開關(guān)關(guān)。。負(fù)荷荷開開關(guān)關(guān)的的參參數(shù)數(shù)選選擇擇與與斷斷路路器器類類同同，，但但不不需需要要校驗(yàn)驗(yàn)短路路開開斷斷能能力力。。該組組合合電電器器應(yīng)應(yīng)校校驗(yàn)驗(yàn)的的特特殊殊參參數(shù)數(shù)為為轉(zhuǎn)移移電電流流與交接接電電流流。高壓壓真真空空負(fù)負(fù)荷荷開開關(guān)關(guān)熔熔斷斷器器組組合合電電器器限流流熔斷斷器器7.5.2轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移移電電流流概概念念與與應(yīng)應(yīng)用用1、、電電流流轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移移現(xiàn)現(xiàn)象象三相短路時(shí)，，總有一相熔熔斷器會先于于其他兩相熔熔斷（稱為首首開相），熔熔斷后負(fù)荷開開關(guān)與另兩相相熔斷器的行行為為：負(fù)荷開關(guān)會在在機(jī)械聯(lián)動裝裝置作用下開開斷。另兩相熔斷器器在剩余的兩兩相短路電流流作用下繼續(xù)續(xù)向熔斷狀態(tài)態(tài)發(fā)展，至另另一相熔斷器器熔斷（稱為為次開相），，短路即被切切斷。首開相熔斷后后，若次開相相的熔斷時(shí)間間大于機(jī)械聯(lián)聯(lián)動裝置開斷斷負(fù)荷開關(guān)的的時(shí)間，則剩剩余的兩相短短路電流由負(fù)負(fù)荷開關(guān)開斷斷，此即電流流轉(zhuǎn)移現(xiàn)象。2、轉(zhuǎn)移電流流Itrs電流轉(zhuǎn)移現(xiàn)象象指本應(yīng)由熔熔斷器開斷的的短路電流，，被轉(zhuǎn)移到由由負(fù)荷開關(guān)開開斷。這種現(xiàn)現(xiàn)象是否發(fā)生生，取決于次次開相的熔斷時(shí)間與機(jī)械聯(lián)動裝裝置的聯(lián)動時(shí)間之間的相對快快慢。熔斷時(shí)間<聯(lián)動時(shí)間，電電流轉(zhuǎn)移不會會發(fā)生。熔斷時(shí)間>聯(lián)動時(shí)間，電電流轉(zhuǎn)移定會會發(fā)生。熔斷時(shí)間與電電流大小反相相關(guān)。稱剛好好使熔斷時(shí)間間與聯(lián)動時(shí)間間相等所對應(yīng)應(yīng)的三相電流流，為電器組組合的轉(zhuǎn)移電流，記作Itrs。該電流是由由電器組合自自身的特性決決定的，為本本構(gòu)參數(shù)。以上熔斷時(shí)間間均指從首開開相開斷后起起算。3、轉(zhuǎn)移電流流校驗(yàn)1）當(dāng)實(shí)際短短路電流>電器組合轉(zhuǎn)移移電流時(shí)，短短路電流全部部被熔斷器開開斷，因此熔熔斷器的額定定最小開斷電電流不應(yīng)大于于實(shí)際轉(zhuǎn)移電電流。即Icr·min·FU≤0.87Itrs2）當(dāng)實(shí)際短路電電流<電器組合轉(zhuǎn)移移電流時(shí)，有有兩相短路電電流須由負(fù)荷荷開關(guān)開斷，，因此負(fù)荷開開關(guān)的額定轉(zhuǎn)移電流不應(yīng)小于實(shí)際際轉(zhuǎn)移電流。。即Icr·trs·QL≥0.87Itrs負(fù)荷開關(guān)的額定轉(zhuǎn)移電流是一個(gè)開斷電電流參數(shù)，指指其能開斷的的最大轉(zhuǎn)移電電流（折合成成三相短路電電流值）。以上校驗(yàn)涉及及多對象、多參量和多過程程間的邏輯關(guān)關(guān)系，容易混混亂。抓本質(zhì)：電氣組合的轉(zhuǎn)移電流分別別為熔斷器和和負(fù)荷開關(guān)可可能開斷的電電流的下限與與上限值。本質(zhì)的應(yīng)用：：*實(shí)際短路電流流小于轉(zhuǎn)移電電流時(shí)，負(fù)荷荷開關(guān)能開斷斷否？*實(shí)際短路電流流大于轉(zhuǎn)移電電流時(shí)，次開開相熔斷器能能開斷否？易混淆參數(shù)辨辨別：Itrs：負(fù)荷開關(guān)———熔斷器組組合（實(shí)際））轉(zhuǎn)移電流，，由FU與QL共同確定定，系組合的的本構(gòu)參數(shù)，，以三相電流流標(biāo)稱。Icr·trs·QL：負(fù)荷開關(guān)額額定轉(zhuǎn)移電流流，QL固有有特性，本構(gòu)構(gòu)參數(shù)，系每每相觸頭可分分?jǐn)嗟淖畲筠D(zhuǎn)轉(zhuǎn)移電流值，，該轉(zhuǎn)移電流流為兩相短路路電流。Ik：實(shí)際三相短短路電流。當(dāng)Ik<Itrs時(shí)，三相短路路電流先被一一只熔斷器開開斷為兩相短短路電流，兩兩相短路電流流需QL開斷斷。Icr·trs·QL就是QL能開開斷的這個(gè)電電流的最大值值。7.5.3交交接電流概概念與應(yīng)用1、負(fù)荷開關(guān)關(guān)的過負(fù)荷保保護(hù)由于熔斷器不不能對輕、中中度過負(fù)荷情情況進(jìn)行有效效保護(hù)，一般般須另設(shè)熱脫脫扣器，按反反時(shí)限特性驅(qū)驅(qū)動負(fù)荷開關(guān)關(guān)跳閘來進(jìn)行行輕、中度過過負(fù)荷保護(hù)。。2、交接電流流Ito過負(fù)荷電流較較小時(shí)，熱脫脫扣器先動作作，負(fù)荷開關(guān)關(guān)開斷；過負(fù)負(fù)荷電流較大大時(shí)，熔斷器器先動作開斷斷。兩者交界界點(diǎn)所對應(yīng)的的電流即為交交接電流。由于熱脫扣器器和熔斷器的的保護(hù)特性都都具有分散性性，因此交接接電流有一個(gè)個(gè)變動范圍，，其限值分別別稱為最大與與最小交接電電流。最大交接電流流：Ito·max最小交接電流流：Ito·min在特性重合區(qū)區(qū)域，保護(hù)動動作的先后是是不確定的，，應(yīng)用時(shí)應(yīng)避避開這一區(qū)域域。限值的應(yīng)用原原則：按最不不利情況確定定。3、交接電流流校驗(yàn)（1）最大交交接電流以下下的過電流都都有可能由負(fù)負(fù)荷開關(guān)開斷斷，因此負(fù)荷荷開關(guān)的額定定開斷電流應(yīng)應(yīng)大于最大交交接電流。即即Icr·QL≥Ito·max（2）最小交交接電流以上上的過電流都都有可能由熔熔斷器開斷，，因此熔斷器器的額定最小小開斷電流應(yīng)應(yīng)小于最小交交接電流。Icr·min·FU≤Ito·min第6節(jié)互互感器及其其選擇互感器屬于于測量電器器，測量一一次系統(tǒng)的的電壓和電電流，有電電壓互感器器（PT））和電流互互感器（CT）兩種種。使用互感器器的理由：：（1）將高高電壓、大大電流變換換為低電壓壓、小電流流進(jìn)行測量量。要點(diǎn)：：變換必須須是可逆的的。（2）電氣氣隔離一、、二次系統(tǒng)統(tǒng)，有利安安全。（3）測量量范圍標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)化。PT二次以100V為為典型值，，CT二次次以5A為為典型值。。為安全計(jì)，，互感器二二次繞組必必須接地??！7.6.1電流互互感器（CT）電流互感器器用于測量量一次系統(tǒng)統(tǒng)電流，二二次額定電電流一般為為5A，也也有1A的的額定電流流。1、工作原原理母線式CT繞組式CT一次接線端子二次接線端子鐵心一次繞組二次繞組LQJ-10繞組式電流流互感器BH-0.66系列母線式式電流互感器器二次接線端子二次繞組及鐵心一次母線穿孔LMZJ-0.4系列母線式電流互感器（1）一次次繞組串聯(lián)聯(lián)接入一次次系統(tǒng)，匝匝數(shù)少、阻阻抗?。ū缺戎谝淮未蜗到y(tǒng)線路路阻抗和負(fù)負(fù)載阻抗）），接入以以后對一次次電流的擾擾動可忽略略（即一次次系統(tǒng)電流流保持原有有值不變））。（2）二次次繞組匝數(shù)數(shù)多、阻抗抗很大。二二次負(fù)載阻阻抗很小，，串聯(lián)接入入二次繞組組。（3）一、、二次電流流之比近似似為繞組匝匝數(shù)比，此此即測量依依據(jù)。即I1＝KiI2因此，電流流互感器相相當(dāng)于一臺臺接近于短短路運(yùn)行的的變流器。。電流互感器器二次繞組組嚴(yán)禁開路路！2、測量誤誤差1）誤差的的一般介紹紹。測量誤差＝＝測量值－－真實(shí)值（（準(zhǔn)確值））誤差計(jì)算的的邏輯悖論論與解決辦辦法（舉例例）2）電流互互感器的測測量誤差定定義。被測量對象象：一次系系統(tǒng)電流。。真實(shí)值：I1。測量值：KiI2。相對誤差定定義：式中：3）誤差來來源分析兩個(gè)誤差來來源：（1）一次電電流大小；；（2）二二次負(fù)載大大小。誤差來源機(jī)機(jī)理：二次次繞組非理理想的受控控電流源，，它有內(nèi)阻阻抗分流，，且分流阻阻抗非線性性。實(shí)際上上，分流內(nèi)內(nèi)阻抗是勵(lì)勵(lì)磁電流、、漏磁通、、鐵損銅損損等因素的的綜合體現(xiàn)現(xiàn)，其非線線性性是鐵鐵心非線性性性的體現(xiàn)現(xiàn)。CT傳變特特性CT等效電電路3、電流互互感器的準(zhǔn)準(zhǔn)確度等級級根據(jù)誤差的的大小，將將電流互感感器按精確確度要求分分成若干等等級，分別別為：0.2級：：精密測量量0.5級：：計(jì)量1級：變配配電所測量量儀表3級：指示示儀表等供供電B級：繼電電保護(hù)用除B級外，，其他準(zhǔn)確確度等級數(shù)數(shù)字與一次次繞組通過過額定電流流時(shí)的允許許測量誤差差相等。B級CT在在任何情況況下的允許許測量誤差差不得超過過10％。。4、B級電電流互感器器的10%誤差曲線線這是因果倒倒置定義的的一個(gè)互感感器特性。。短路電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于負(fù)荷荷電流，因因此保護(hù)用用CT測量量誤差與一一次電流和和二次阻抗抗都關(guān)系很很大。規(guī)定保護(hù)用用CT的最最大允許誤誤差為10％，以此此為依據(jù)倒倒推對兩個(gè)個(gè)誤差來源源（即一次次電流大小小與二次阻阻抗大?。┑淖畲笤试试S值。兩個(gè)誤差來來源對測量量誤差的影影響是相互互關(guān)聯(lián)的，，因此定義義B級CT的10％％誤差曲線線如下：電流互感器器測量誤差差正好等于于10％時(shí)時(shí)，其一次次電流與二二次負(fù)載取取值組合所形成的曲曲線，叫做做保護(hù)用電電流互感器器的10％％誤差曲線線。解釋實(shí)驗(yàn)做做法。10％誤差差曲線的測測量與結(jié)果果見上圖。。一次電流倍倍數(shù)n定義為：5、電流互互感器的接接線方式問題由來：：用若干臺臺單相互感感器測量三三相系統(tǒng)電電流時(shí)，各各臺互感器器間的連接接方式，即即為電流互互感器的接接線方式問問題。單臺測量一相電電流兩臺V型接接線測量三相電電流三臺Y型接接線測量三相電電流6、電流互互感器二次次繞組開路路的后果（1）鐵心心劇烈發(fā)熱熱，燒毀互互感器；（2）二次次繞組開口口處產(chǎn)生很很高的脈沖沖電壓，危危及安全。。7.6.2電壓互互感器與電流互感感器對偶，，電壓互感感器用于測測量一次系系統(tǒng)電壓，，二次繞組組額定電壓壓為100V、100/3V或V。1、工作原原理（1）一次次繞組并聯(lián)聯(lián)在一次系系統(tǒng)上，繞繞組匝數(shù)多多、阻抗很很大（比之之于并聯(lián)在在系統(tǒng)上的的負(fù)載阻抗抗），并入入后對一次次系統(tǒng)電壓壓的擾動可可略而不計(jì)計(jì)。一次接線端子二次接線端子鐵心一二次繞組JDZ(J)-10電壓互感器器實(shí)物圖片（2）二次次繞組匝數(shù)數(shù)少、阻抗抗很小。二二次負(fù)載阻阻抗很大，，并聯(lián)接入入二次繞組組。（3）一、、二次電壓壓之比近似似為繞組匝匝數(shù)比，此此即測量依依據(jù)。即U1＝KuU2因此，電壓壓互感器相相當(dāng)于一臺臺接近于開開路運(yùn)行的的變壓器。。為切斷電壓壓互感器二二次繞組短短路故障，，其二次回回路一般需需要設(shè)置熔熔斷器作為為短路保護(hù)護(hù)。2、測量誤誤差式中：3、電壓互互感器的準(zhǔn)準(zhǔn)確度等級級測量和保護(hù)護(hù)用電壓互互感器準(zhǔn)確確度等級定定義與電流流互感器相相同。沒有B級電電壓互感器器，因?yàn)檫^過電壓保護(hù)護(hù)不需要通通過PT測測量電壓實(shí)實(shí)現(xiàn)。4、電壓互互感器的接接線方式單臺兩臺V型接接線三臺Y型接接線5、接地絕絕緣監(jiān)測專專用Yn,yn,d開口電電壓互感器器1）互感器器結(jié)構(gòu)與用用途。有三三個(gè)繞組，，一個(gè)一次次繞組，一一個(gè)二次