高低壓電氣設(shè)備的選擇

電氣設(shè)備的選擇第一頁，共五十七頁。1電氣設(shè)備的選擇1電氣設(shè)備選擇的一般原則2高壓開關(guān)設(shè)備的選擇3低壓開關(guān)電器選擇4母線、支柱絕緣子和穿墻套管選擇5互感器的選擇第二頁，共五十七頁。2按正常工作條件下選擇額定電流、額定電壓及型號等，按短路情況下校驗開關(guān)的開斷能力、短路熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。電氣設(shè)備選擇的一般原則第三頁，共五十七頁。3電氣設(shè)備選擇的一般原則1.1按正常工作條件選擇電氣設(shè)備

1．電氣設(shè)備的額定電壓電氣設(shè)備的額定電壓不得低于所接電網(wǎng)的最高運行電壓。2．電氣設(shè)備的額定電流電氣設(shè)備的額定電流不小于該回路的最大持續(xù)工作電流或計算電流。3.選擇電氣設(shè)備時還應(yīng)考慮設(shè)備的安裝地點、環(huán)境及工作條件，合理地選擇設(shè)備的類型，如戶內(nèi)戶外、海拔高度、環(huán)境溫度及防塵、防腐、防爆等。第四頁，共五十七頁。41.2按短路情況進(jìn)行校驗1．短路熱穩(wěn)定校驗當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路，有短路電流通過電氣設(shè)備時，導(dǎo)體和電器各部件溫度(或熱量)不應(yīng)超過允許值，即滿足熱穩(wěn)定的條件

式中：I∞—短路電流的穩(wěn)態(tài)值；tima—短路電流的假想時間；It—設(shè)備在t秒內(nèi)允許通過的短時熱穩(wěn)定電流；t—設(shè)備的熱穩(wěn)定時間。電氣設(shè)備選擇的一般原則第五頁，共五十七頁。5電氣設(shè)備選擇的一般原則2．短路動穩(wěn)定校驗

當(dāng)短路電流通過電氣設(shè)備時，短路電流產(chǎn)生的電動力應(yīng)不超過設(shè)備的允許應(yīng)力，即滿足動穩(wěn)定的條件

或式中：ish，Ish——短路電流的沖擊值和沖擊有效值;imax，Imax——設(shè)備允許的通過的極限電流峰值和有效值。第六頁，共五十七頁。6電氣設(shè)備選擇的一般原則3．開關(guān)設(shè)備斷流能力校驗對要求能開斷短路電流的開關(guān)設(shè)備，如斷路器、熔斷器，其斷流容量不小于安裝處的最大三相短路容量，即：

或

式中：，—三相最大短路電流與最大短路容量；，—斷路器的開斷電流與開斷容量。第七頁，共五十七頁。7電氣設(shè)備選擇的一般原則1.3常用電氣設(shè)備的選擇及校驗項目

供配電系統(tǒng)中的各種電氣設(shè)備由于工作原理和特性不同，選擇及校驗的項目也有所不同，常用高低壓設(shè)備選擇校驗項目如下：第八頁，共五十七頁。8電氣設(shè)備選擇的一般原則設(shè)備名稱選擇項目校驗項目額定電壓(kV)額定電流(A)裝置類型(戶內(nèi)/戶外)準(zhǔn)確度級短路電流開斷能力(kA)二次容量熱穩(wěn)定動穩(wěn)定高壓斷路器√√√√√√高壓負(fù)荷開關(guān)√√√√√√高壓隔離開關(guān)√√√√√高壓熔斷器√√√√電流互感器√√√√√√√電壓互感器√√√√母線√√√√電纜√√√支柱絕緣子√√√穿墻套管√√√√√第九頁，共五十七頁。9電氣設(shè)備選擇的一般原則設(shè)備名稱額定電壓(V)額定電流(A)短路電流開斷能力(kA)熱穩(wěn)定動穩(wěn)定低壓斷路器√√（√）（√）√低壓負(fù)荷開關(guān)√√（√）（√）√低壓刀開關(guān)√√（√）（√）√低壓熔斷器√√√返回第十頁，共五十七頁。10高壓開關(guān)設(shè)備的選擇

高壓斷路器、負(fù)荷開關(guān)、隔離開關(guān)和熔斷器的選擇條件基本相同，除了按電壓、電流、裝置類型選擇，校驗熱、動穩(wěn)定性外，對高壓斷路器、負(fù)荷開關(guān)和熔斷器還應(yīng)校驗其開斷能力。第十一頁，共五十七頁。11高壓開關(guān)設(shè)備的選擇2.1高壓斷路器的選擇1.斷路器的種類和類型

高壓斷路器應(yīng)根據(jù)設(shè)備安裝的條件，環(huán)境等來選擇斷路器的類型和種類。常用的斷路器類型主要有少油斷路器、真空斷路器、SF6斷路器，由于真空斷路器、SF6斷路器技術(shù)特性比較好，少油斷路器已經(jīng)逐漸被它們代替。第十二頁，共五十七頁。12高壓開關(guān)設(shè)備的選擇2.開斷電流選擇

高壓斷路器運行時應(yīng)可以開斷短路電流，所以斷路器的額定開斷電流應(yīng)不小于短路電流周期分量的有效值，實際計算中我們一般根據(jù)次暫態(tài)電流來進(jìn)行選擇，即：≥或≥式中：，——短路電流與短路容量的次暫態(tài)值；，——斷路器的開斷電流與開斷容量。第十三頁，共五十七頁。13高壓開關(guān)設(shè)備的選擇3.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)合電流需滿足：

式中：—斷路器的額定關(guān)合電流（kA）。第十四頁，共五十七頁。14高壓開關(guān)設(shè)備的選擇2.2高壓隔離開關(guān)的選擇例：試選擇如圖所示變壓器10.5kV側(cè)高壓斷路器QF和高壓隔離開關(guān)QS。已知圖中K點短路時I’’=I∞=4.8kA,繼電保護動作時間tp=1S。擬采用快速開斷的高壓斷路器，其固有分閘的時間ttr=0.1S,采用彈簧操作機構(gòu)。第十五頁，共五十七頁。15高壓開關(guān)設(shè)備的選擇斷路器及隔離開關(guān)的選擇結(jié)果計算數(shù)據(jù)ZN12-10I型斷路器GN6-10型隔離開關(guān)工作電壓10kV最大工作電流439.9A短路電流4.8kA短路電流沖擊電流12.24kA熱穩(wěn)定性校驗I∞2timar=4.82×1.1=25.34A2s額定電壓UN=10kV額定電流IN=630A額定開斷電流IOFF=25kA極限過電流峰值imax=80kA熱穩(wěn)定值It2t=252×3=1875A2sUN=10kVIN=630A----imax=50kAIt2t=142×5=980A2s第十六頁，共五十七頁。16高壓開關(guān)設(shè)備的選擇2.3高壓熔斷器的選擇1．額定電壓選擇

對于—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。對于充填石英砂具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(dá)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。第十七頁，共五十七頁。17高壓開關(guān)設(shè)備的選擇2．熔斷器熔體額定電流選擇：

熔斷器額定電流應(yīng)大于或等于所裝熔體額定電流，即

式中：——熔斷器額定電流（A）;——熔體額定電流（A）。第十八頁，共五十七頁。18高壓開關(guān)設(shè)備的選擇選擇時還應(yīng)必須滿足以下幾個條件：（1）正常工作時熔斷器的熔體不應(yīng)熔斷，要求熔體額定電流大于或等于通過熔體的最大工作電流。（2）在電動機啟動時，熔斷器的熔體在尖峰電流的作用下不應(yīng)熔斷。（3）對于6~10kV變壓器，凡容量在1000kVA及以下者，可采用熔斷器作為變壓器的短路及過載保護，其熔體額定電流可取為變壓器一次側(cè)額定電流的1.4～2倍。第十九頁，共五十七頁。19高壓開關(guān)設(shè)備的選擇（4）低壓網(wǎng)絡(luò)中用熔斷器作為保護時，為了保證熔斷器保護動作的選擇性，一般要求上級熔斷器的熔體額定電流比下級熔斷器的熔體額定電流大兩級以上。（5）應(yīng)保證線路在過載或短路時，熔斷器熔體未熔斷前，導(dǎo)線或電纜不至于過熱而損壞。第二十頁，共五十七頁。20高壓開關(guān)設(shè)備的選擇3．熔斷器極限熔斷電流或極限熔斷容量的校驗（1）對有限流作用的熔斷器，由于它們會在短路電流到達(dá)沖擊值之前熔斷，因此可按下式校驗斷流能力：≥或≥式中：、——熔斷器極限熔斷電流和容量；、——熔斷器安裝處三相短路次暫態(tài)有效值和短路容量；第二十一頁，共五十七頁。21高壓開關(guān)設(shè)備的選擇（2）對無限流作用的熔斷器，由于它們會在短路電流到達(dá)沖擊值之后時熔斷，因此可按下式校驗斷流能力≥≥

式中：、—熔斷器安裝處三相短路沖擊電流有效值和短路容量；第二十二頁，共五十七頁。22高壓開關(guān)設(shè)備的選擇（3）對有斷流容量上、下限值的熔斷器，其斷流容量的上限值按式(6.2.11)進(jìn)行校驗；其斷流容量的下限值，在小電流接地系統(tǒng)中按下式校驗：≤或≤式中：、—熔斷器的斷流電流和容量的下限值；、—最小運行方式下熔斷器所保護線路末端兩相短路電流的有效值和容量。第二十三頁，共五十七頁。23高壓開關(guān)設(shè)備的選擇4．熔斷器保護靈敏度的校驗為了保證熔斷器在其保護范圍內(nèi)發(fā)生短路故障時能可靠地熔斷，因此要求滿足：≥(4～7)

式中：——熔斷器保護范圍末端短路故障時流過熔斷器最小短路電流。返回第二十四頁，共五十七頁。24低壓開關(guān)電器選擇3.1低壓斷路器的選擇1.低壓斷路器的種類和類型按用途常分為：①配電用斷路器；②電動機保護用斷路器;③照明用斷路器;④漏電保護用斷路器。按結(jié)構(gòu)型式分有塑殼式和框架式兩大類。第二十五頁，共五十七頁。25低壓開關(guān)電器選擇2.低壓斷路器脫扣電流的整定（1)低壓斷路器過流脫扣器額定電流的選擇過流脫扣器額定電流應(yīng)大于或等于線路的計算電流，即：

式中：—過流脫扣器額定電流；—線路的計算電流。第二十六頁，共五十七頁。26低壓開關(guān)電器選擇

（2）

瞬時和短延時脫扣器的動作電流的整定瞬時和短延時脫扣器的動作電流應(yīng)躲過線路的尖峰電流—瞬時和短延時脫扣器的動作電流整定值；—線路的尖峰電流；—可靠系數(shù)。第二十七頁，共五十七頁。27低壓開關(guān)電器選擇（3）長延時脫扣器的動作電流的整定長延時脫扣器的動作電流應(yīng)大于或等于線路的計算電流

式中：—長延時脫扣器的動作電流整定值；—可靠系數(shù)，取1.1。第二十八頁，共五十七頁。28低壓開關(guān)電器選擇（4）過電流脫扣器與導(dǎo)線允許電流的配合過電流脫扣器的整定電流與導(dǎo)線或電纜的允許電流（修正值）應(yīng)按下式配合：式中：—導(dǎo)線或電纜的允許載流量；—導(dǎo)線或電纜允許短時過負(fù)荷系數(shù)第二十九頁，共五十七頁。29低壓開關(guān)電器選擇3.低壓斷路器保護靈敏度和斷流能力的校驗（1）低壓斷路器保護靈敏度校驗≥1.5～2

≥1.5～2式中：,—在最小運行方式下線路末端發(fā)生兩相或單相短路時的短路電流；—兩相短路時的靈敏度,一般取2;—單相短路時的靈敏度,對于框架開關(guān)一般取2,對于塑殼開關(guān)一般取1.5。第三十頁，共五十七頁。30低壓開關(guān)電器選擇（2）低壓斷路器斷流能力的校驗對于動作時間在0.02S以上的框架斷路器，其極限分?jǐn)嚯娏鲬?yīng)不小于通過它的最大三相短路電流的周期分量有效值：式中：—框架斷路器其極限分?jǐn)嚯娏?；—三相短路電流的周期分量有效值。第三十一頁，共五十七頁?1低壓開關(guān)電器選擇

對于動作時間在0.02S以下的塑殼斷路器，其極限分?jǐn)嚯娏鲬?yīng)不小于通過它的最大三相短路電流沖擊值。

或式中：、—塑殼斷路器極限分?jǐn)嚯娏鞣逯怠⑿е?；、—三相短路電流沖擊值、沖擊有效值。第三十二頁，共五十七頁。32低壓開關(guān)電器選擇3.2低壓刀開關(guān)的選擇

低壓刀開關(guān)選擇和校驗選擇時還應(yīng)注意考慮到以下幾點：（1）極數(shù)和類型（2）開斷能力返回第三十三頁，共五十七頁。334母線、支柱絕緣子和穿墻套管選擇

1母線的選擇1．母線材料和類型選擇

母線的材料有銅和鋁。母線的截面形狀有矩形、槽形和管形。三相母線有水平布置和垂直布置兩種布置方式，有立放和平放放置方式。第三十四頁，共五十七頁。34母線、支柱絕緣子和穿墻套管選擇2．母線截面的選擇（1）一般匯流母線按長期允許發(fā)熱條件選擇截面式中：—母線允許載流量（A）；—通過母線的計算電流（A）。第三十五頁，共五十七頁。35母線、支柱絕緣子和穿墻套管選擇（2）當(dāng)母線較長或傳輸容量較大時，按經(jīng)濟電流密度選擇母線截面式中：—經(jīng)濟截面（mm2）；—通過母線的計算電流（A）；—經(jīng)濟電流密度（A/mm2）。第三十六頁，共五十七頁。36母線、支柱絕緣子和穿墻套管選擇3．母線熱穩(wěn)定性校驗

當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路時，母線上最高溫度不應(yīng)超過母線短時允許最高溫度。

式中：，—母線截面積及最小允許截面(mm2)；

—熱穩(wěn)定系數(shù)?！搪冯娏鞯募傧霑r間(S)；—短路電流的穩(wěn)態(tài)值(A)。第三十七頁，共五十七頁。37母線、支柱絕緣子和穿墻套管選擇4．母線動穩(wěn)定校驗

當(dāng)短路沖擊電流通過母線時，母線將承受很大電動力。要求每跨母線中產(chǎn)生的最大應(yīng)力計算值不大于母線材料允許的抗彎應(yīng)力,即：式中：—短路時每跨母線中的最大計算應(yīng)力(Pa);—母線允許抗彎應(yīng)力(Pa)。第三十八頁，共五十七頁。38母線、支柱絕緣子和穿墻套管選擇

根據(jù)材料力學(xué)的原理，母線在彎曲時最大相間計算應(yīng)力為

式中：W—母線對垂直于作用力方向軸的截面系數(shù)，又稱抗彎矩(m3)。與母線截面形狀，布置方式有關(guān)。M—最大彎矩（Nm）。第三十九頁，共五十七頁。39母線、支柱絕緣子和穿墻套管選擇當(dāng)母線只有兩段跨距時，最大彎矩M為

當(dāng)母線跨距數(shù)目在兩個以上時,最大彎矩M為式中：F—一跨距長度母線所受電動力(N)；l—母線跨距長度(m)。第四十頁，共五十七頁。40母線、支柱絕緣子和穿墻套管選擇

校驗?zāi)妇€動穩(wěn)定時，也可根據(jù)母線允許應(yīng)力計算出最大允許跨距，與實際跨距值比較，即要求：

式中：F1—單位長度母線上所受電動力(N/m)。第四十一頁，共五十七頁。41母線、支柱絕緣子和穿墻套管選擇

校驗時，如果不滿足要求，則必須采取措施以減小母線計算應(yīng)力，具體方法有：①降低短路電流，但需增加電抗器；②增大母線相間距離，但需增加配電裝置尺寸；③增大母線截面，但需增加投資；④減小母線跨距尺寸，但需增加絕緣子；⑤將立放的母線改為平放，但散熱效果變差。第四十二頁，共五十七頁。42母線、支柱絕緣子和穿墻套管選擇支柱絕緣子與穿墻套管的選擇

支柱絕緣子與穿墻套管的選擇方法分別為：（1）對支柱絕緣子，按額定電壓條件選擇，校驗短路時動穩(wěn)定性。（2）穿墻套管按額定電壓和額定電流條件選擇，校驗短路時熱穩(wěn)定性和動穩(wěn)定性。（3）母線型穿墻套管不需按額定電流條件選擇，只需保證套管與母線的尺寸相配合。第四十三頁，共五十七頁。43母線、支柱絕緣子和穿墻套管選擇校驗支柱絕緣子和穿墻套管的動穩(wěn)定計算如下：

式中：—在短路時作用于絕緣子的計算力（N）；—絕緣子允許的抗彎強度(N);

其中K—受力折算系數(shù)，對6～10kV的絕緣子，當(dāng)為水平布置且母線立放K=1.4；其他情況為1。F—母線承受的電動力值（N）。第四十四頁，共五十七頁。44母線、支柱絕緣子和穿墻套管選擇穿墻套管熱穩(wěn)定校驗方法為：

式中：I∞—短路電流的穩(wěn)態(tài)值（kA）；tima—短路電流的假想時間（s）；It—設(shè)備在t秒內(nèi)允許通過的短時熱穩(wěn)定電流（kA）；t—設(shè)備的熱穩(wěn)定時間（s）。返回第四十五頁，共五十七頁。455互感器的選擇第四十六頁，共五十七頁。465互感器的選擇1電流互感器的選擇電流互感器按以下條件選擇：(1)選擇額定電壓和額定電流(2)確定裝置類別和結(jié)構(gòu)(3)確定準(zhǔn)確度級(4)校驗二次負(fù)荷或容量第四十七頁，共五十七頁。47互感器的選擇

電流互感器二次側(cè)所接實際負(fù)荷Z2或容量S2不超過該準(zhǔn)確度級下的最大允許負(fù)荷ZN2或容量SN2，即：或式中：ZN2、SN2——電流互感器某一準(zhǔn)確度級的允許負(fù)荷和容量。Z2、S2——電流互感器二次側(cè)所接實際負(fù)荷和容量。

第四十八頁，共五十七頁。48互感器的選擇(5)電流互感器動穩(wěn)定校驗電流互感器的動穩(wěn)定性倍數(shù)Kes是指電流互感器允許短時極限通過電流峰值與電流互感器一次側(cè)額定電流峰值之比，即：

電流互感器的動穩(wěn)定性校驗條件為：

第四十九頁，共五十七頁。49互感器的選擇(6)電流互感器熱穩(wěn)定性校驗電流互感器的熱穩(wěn)定倍數(shù)Kt是指在規(guī)定時間(通常取1s)內(nèi)所允許通過電流互感器的熱穩(wěn)定電流與其一次側(cè)額定電流之比，即：

電流互感器的熱穩(wěn)定條件應(yīng)為：

第五十頁，共五十七頁。505