第4章 電氣設(shè)備的選擇

第四章電氣設(shè)備選擇4.1電氣設(shè)備選擇普通條件4.1.1按正常任務(wù)條件選擇1〕額定電壓

在選擇設(shè)備時(shí)普通按照導(dǎo)體和電器的額定電壓Ue不低于安裝地點(diǎn)電網(wǎng)額定電壓Uew的條件選擇，即

Ue≥Uew2〕額定電流在規(guī)定的周圍環(huán)境溫度下，導(dǎo)體和電器的額定電流Ie應(yīng)不小于流過設(shè)備的最大繼續(xù)任務(wù)電流Igmax，即

Ie≥Igmax回路名稱最大持續(xù)工作電流的計(jì)算原則發(fā)電機(jī)或調(diào)相機(jī)回路變壓器回路同時(shí)考慮變壓器的正常的過負(fù)荷倍數(shù)母線分段或母聯(lián)斷路器回路一般為該母線上最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)或變壓器的持續(xù)工作電流主母線按潮流分布計(jì)算饋線帶出線電抗器按電抗器的額定電流計(jì)算，因其過載能力很小單回線路包括原有負(fù)荷,線路損耗及事故時(shí)轉(zhuǎn)移過來的負(fù)荷三方面之和雙回線路取(1.2~2)倍一回路的正常的最大負(fù)荷3〕自然環(huán)境條件選擇導(dǎo)體和電器時(shí)，應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核它們的根本運(yùn)用條件。當(dāng)溫度和濕度、污穢等級(jí)、海拔高度、地震烈度、覆冰厚度等環(huán)境條件超出普通電器的規(guī)定運(yùn)用條件時(shí)，應(yīng)向制造部門提出補(bǔ)充要求或采取相應(yīng)的防護(hù)措施。確定是選戶內(nèi)型還是戶外型；選用普通型還是防污型；選用裝配式還是成套式；選用適宜有人值班的還是滿足無人值班要求等。普通非高原型的電氣設(shè)備運(yùn)用環(huán)境海波高度不超越1000m。當(dāng)海拔在1000~3500m范圍內(nèi)，如制造廠家規(guī)定值每升高100m，那么電氣設(shè)備允許最高任務(wù)電壓要下降1%。對(duì)于110kV及以下電氣設(shè)備，由于外絕緣裕度大，可在海拔2000m以下運(yùn)用。按<交流高壓電器的長(zhǎng)期任務(wù)時(shí)的發(fā)熱>的規(guī)定，斷路器、隔分開關(guān)、電抗器等電器設(shè)備在環(huán)境最高溫度為+40時(shí)，允許按額定電流繼續(xù)任務(wù)。當(dāng)安裝地點(diǎn)環(huán)境的溫度膏腴+40而低于+60時(shí)，每增高1，建議額定電流減少1.8%；當(dāng)?shù)陀?40時(shí)，每降低1，建議額定電流添加0.5%，但總的添加值不得超越額定電流的20%。4.1.2按短路條件校驗(yàn)1〕熱穩(wěn)定校驗(yàn)

It2t≥Qk2〕動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)

imax≥ish設(shè)備名稱選擇項(xiàng)目校驗(yàn)項(xiàng)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(jí)短路電流開斷能力(kA)二次容量熱穩(wěn)定動(dòng)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√√√√√4.2電氣設(shè)備的選擇(1)型式和種類；(2)額定電壓；(3)額定電流；(4)開斷電流；(5)動(dòng)穩(wěn)定；(6)熱穩(wěn)定。1〕按種類和型式選擇

電壓6～600千伏的電網(wǎng)可選用真空斷路器和六氟化硫斷路器；110～500千伏電網(wǎng)普通采用六氟化硫斷路器。采用封鎖母線的大容量機(jī)組，當(dāng)需求裝設(shè)斷路器時(shí)，應(yīng)選用發(fā)電機(jī)公用斷路器。4.2.1斷路器的選擇與校驗(yàn)2〕按額定電壓選擇高壓斷路器的額定電壓Ue應(yīng)大于或等于所在電網(wǎng)的額定電壓Uew，即Ue≥Uew3〕按額定電流選擇高壓斷路器的額定電流Ie應(yīng)大于或等于流過它的最大繼續(xù)任務(wù)電流Igmax，即Ie≥Igmax4〕校核開斷電流高壓斷路器的額定電壓Ue應(yīng)大于或等于所在電網(wǎng)的額定電壓Uew，即Ibr≥It=開斷時(shí)辰Ibr——斷路器的額定開斷電流；Ift=開斷時(shí)辰——開斷時(shí)辰的短路全電流，普通用I〞替代。5〕動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)

高壓斷路器的額定峰值耐受電流idw應(yīng)不小于三相短路時(shí)經(jīng)過斷路器的短路沖擊電流幅值ishm，即idw≥ishm6〕熱穩(wěn)定校驗(yàn)

高壓斷路器的額定短時(shí)耐受熱量Ir2tr應(yīng)不小于短路期內(nèi)短路電流熱效應(yīng)Qk，即Ir2tr≥Qk4.2.2隔分開關(guān)的選擇與校驗(yàn)(1)型式和種類；(2)額定電壓；(3)額定電流；(4)動(dòng)穩(wěn)定；(5)熱穩(wěn)定。隔分開關(guān)的型式和種類的選擇應(yīng)根據(jù)配電安裝的布置特點(diǎn)和運(yùn)用條件等要素，進(jìn)展綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。其它四項(xiàng)技術(shù)條件與高壓斷路器一樣。試選擇以下圖所示變壓器10.5kV側(cè)斷路器QF和高壓隔分開關(guān)QS。知圖中K點(diǎn)短路時(shí)I’’=I∞=4.8kA，繼電維護(hù)動(dòng)作時(shí)間tac=1s。擬采用快速開斷的高壓斷路器，其固有分閘的時(shí)間ttr=0.1s?；ジ衅鲗儆谡闪侩娖?，丈量一次系統(tǒng)的電壓和電流，有電壓互感器〔TV〕和電流互感器〔TA〕兩種。運(yùn)用互感器的理由：〔1〕將高電壓、大電流變換為低電壓、小電流進(jìn)展丈量。要點(diǎn)：變換必需是可逆的。〔2〕電氣隔離一、二次系統(tǒng)，有利平安?！?〕丈量范圍規(guī)范化。PT二次以100V為典型值，CT二次以5A為典型值。為平安計(jì)，互感器二次繞組必需接地！互感器4.2.3電流互感器

電流互感器用于丈量一次系統(tǒng)電流，二次額定電流普通為5A，也有1A的額定電流。母線式CT繞組式CT〔1〕一次繞組串聯(lián)接入一次系統(tǒng)，匝數(shù)少、阻抗小〔比之于一次系統(tǒng)線路阻抗和負(fù)載阻抗〕，接入以后對(duì)一次電流的擾動(dòng)可忽略〔即一次系統(tǒng)電流堅(jiān)持原有值不變〕。〔2〕二次繞組匝數(shù)多、阻抗很大。二次負(fù)載阻抗很小，串聯(lián)接入二次繞組?！?〕一、二次電流之比近似為繞組匝數(shù)比，此即丈量根據(jù)。即I1＝KiI2因此，電流互感器相當(dāng)于一臺(tái)接近于短路運(yùn)轉(zhuǎn)的變流器。電流互感器二次繞組嚴(yán)禁開路！丈量誤差1〕誤差的普通引見。丈量誤差＝丈量值－真實(shí)值〔準(zhǔn)確值〕誤差計(jì)算的邏輯悖論與處理方法〔舉例〕2〕電流互感器的丈量誤差定義。被丈量對(duì)象：一次系統(tǒng)電流。真實(shí)值：I1。丈量值：KiI2。相對(duì)誤差定義：式中：3〕誤差來源分析兩個(gè)誤差來源：〔1〕一次電流大小；〔2〕二次負(fù)載大小。誤差來源機(jī)理：二次繞組非理想的受控電流源，它有內(nèi)阻抗分流，且分流阻抗非線性。實(shí)踐上，分流內(nèi)阻抗是勵(lì)磁電流、漏磁通、鐵損銅損等要素的綜合表達(dá)，其非線性性是鐵心非線性性的表達(dá)。CT傳變特性CT等效電路電流互感器的準(zhǔn)確度等級(jí)根據(jù)誤差的大小，將電流互感器按準(zhǔn)確度要求分成假設(shè)干等級(jí)，分別為：0.2級(jí)：精細(xì)丈量0.5級(jí)：計(jì)量1級(jí)：變配電所丈量?jī)x表3級(jí)：指示儀表等供電B級(jí)：繼電維護(hù)用除B級(jí)外，其他準(zhǔn)確度等級(jí)數(shù)字與一次繞組經(jīng)過額定電流時(shí)的允許丈量誤差相等。B級(jí)CT在任何情況下的允許丈量誤差不得超越10％。B級(jí)電流互感器的10%誤差曲線這是因果倒置定義的一個(gè)互感器特性。短路電流遠(yuǎn)大于負(fù)荷電流，因此維護(hù)用CT丈量誤差與一次電流和二次阻抗都關(guān)系很大。規(guī)定維護(hù)用CT的最大允許誤差為10％，以此為根據(jù)倒推對(duì)兩個(gè)誤差來源〔即一次電流大小與二次阻抗大小〕的最大允許值。兩個(gè)誤差來源對(duì)丈量誤差的影響是相互關(guān)聯(lián)的，因此定義B級(jí)CT的10％誤差曲線如下：電流互感器丈量誤差正好等于10％時(shí)，其一次電流與二次負(fù)載取值組合所構(gòu)成的曲線，叫做維護(hù)用電流互感器的10％誤差曲線。解釋實(shí)驗(yàn)做法。10％誤差曲線的丈量與結(jié)果見上圖。一次電流倍數(shù)n定義為：電流互感器的接線方式

單臺(tái)丈量一相電流兩臺(tái)V型接線丈量三相電流三臺(tái)Y型接線丈量三相電流電流互感器二次繞組開路的后果〔1〕鐵心猛烈發(fā)熱，燒毀互感器；〔2〕二次繞組開口處產(chǎn)生很高的脈沖電壓，危及平安。.電流互感器的選擇1〕按設(shè)備種類和型式選擇對(duì)于6～20千伏屋內(nèi)配電安裝，可采用瓷絕緣構(gòu)造或樹脂澆注絕緣構(gòu)造的電流互感器。對(duì)于35千伏及以上配電安裝，宜采用油浸瓷箱式絕緣構(gòu)造的獨(dú)立式電流互感器。有條件時(shí)，應(yīng)盡量采用套管式電流互感器。2〕按額定電壓、電流選擇為了丈量?jī)x表的最正確任務(wù)形狀，并且在過負(fù)荷時(shí)使儀表有適當(dāng)?shù)闹甘?，?dāng)TC用于丈量時(shí)，其一次額定電流應(yīng)盡量選擇得比回路中正常任務(wù)電流大1/3。3〕按準(zhǔn)確度級(jí)和額定容量選擇為了保證丈量?jī)x表的準(zhǔn)確度，電流互感器的準(zhǔn)確級(jí)不得低于所供丈量?jī)x表的準(zhǔn)確級(jí)。裝于重要回路（如發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)、變壓器、廠用饋線、出現(xiàn)中）不應(yīng)低于0.5級(jí)對(duì)于測(cè)量精度要求較高的大容量發(fā)電機(jī)、變壓器系統(tǒng)干線和500kV級(jí)宜用0.2級(jí)對(duì)供運(yùn)行監(jiān)控、估算電能的電能表和控制盤上儀表的電流互感器0.5~1級(jí)供只需測(cè)量計(jì)電參數(shù)儀表的電流互感器可用3級(jí)當(dāng)所供儀表要求不同的準(zhǔn)確級(jí)時(shí)，應(yīng)按相應(yīng)最高級(jí)別來確定電流互感器的準(zhǔn)確級(jí)4〕熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)熱穩(wěn)定校驗(yàn)內(nèi)部動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)外部動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)5〕電流互感器的配置凡裝有斷路器的回路均應(yīng)裝設(shè)電流互感器，其數(shù)量應(yīng)滿足丈量?jī)x表、維護(hù)和自動(dòng)安裝的要求。在未設(shè)斷路器的以下地點(diǎn)也應(yīng)裝設(shè)電流互感器，如發(fā)電機(jī)和變壓器的中性點(diǎn)、發(fā)電機(jī)和變壓器的出口、橋形接線的跨條上等。對(duì)直接接地系統(tǒng)，普通按三相配置。對(duì)非直接接地系統(tǒng)，依詳細(xì)技術(shù)要求按兩相或三相配置，為了監(jiān)視三相電流的平衡和差動(dòng)維護(hù)的需求，該處的電流互感器必需采用三相配置。4.2.4電壓互感器

〔1〕一次繞組并聯(lián)在一次系統(tǒng)上，繞組匝數(shù)多、阻抗很大〔比之于并聯(lián)在系統(tǒng)上的負(fù)載阻抗〕，并入后對(duì)一次系統(tǒng)電壓的擾動(dòng)可略而不計(jì)?！?〕二次繞組匝數(shù)少、阻抗很小。二次負(fù)載阻抗很大，并聯(lián)接入二次繞組?！?〕一、二次電壓之比近似為繞組匝數(shù)比，此即丈量根據(jù)。即U1＝KuU2因此，電壓互感器相當(dāng)于一臺(tái)接近于開路運(yùn)轉(zhuǎn)的變壓器。為切斷電壓互感器二次繞組短路缺點(diǎn)，其二次回路普通需求設(shè)置熔斷器作為短路維護(hù)。丈量誤差電壓互感器的準(zhǔn)確度等級(jí)丈量和維護(hù)用電壓互感器準(zhǔn)確度等級(jí)定義與電流互感器一樣。沒有B級(jí)電壓互感器，由于過電壓維護(hù)不需求經(jīng)過PT丈量電壓實(shí)現(xiàn)。電壓互感器的接線方式單臺(tái)兩臺(tái)V型接線三臺(tái)Y型接線接地絕緣監(jiān)測(cè)公用Yn,yn,d開口電壓互感器普通用三臺(tái)這樣的單相互感器構(gòu)成三相丈量系統(tǒng)，也有專門的三相接地絕緣監(jiān)測(cè)互感器。該互感器除了做通常的電壓丈量以外，其輔助繞組接成的開口三角形，其開口電壓可靈敏反映小接地系統(tǒng)單相接地缺點(diǎn)。絕緣——小接地系統(tǒng)相對(duì)地絕緣2〕丈量原理。W相接地時(shí)，輔助繞組電壓為開口電壓為分析根據(jù)1KVL分析根據(jù)2輔助繞組電壓大小獨(dú)一取決于一次繞組于是，開口電壓大小為：正常時(shí)，開口電壓為0，分析見相量圖。3〕小接地系統(tǒng)單相接地維護(hù)的再認(rèn)識(shí)。〔1〕Yn,yn,d開口電壓互感器普通接在變配電所母線上，系統(tǒng)恣意一處接地時(shí)均有反映，且可知道那一相發(fā)生了接地，但不能區(qū)分是哪一個(gè)回路發(fā)生了接地。〔2〕零序電流互感器接在每一個(gè)回路上，可以發(fā)現(xiàn)本回路所發(fā)生的接地，但不能判別是哪一相發(fā)生了接地，對(duì)其他回路的接地?zé)o反響。因此，將電壓互感器對(duì)地絕緣監(jiān)測(cè)叫做無選擇性的單相接地維護(hù)，將零序電流維護(hù)叫做選擇性單相接地維護(hù)。電壓互感器的選擇1〕種類和型式的選擇在6～35kV屋內(nèi)配電安裝中，普通采用油浸式或澆注式電壓互感器；10～220kV配電安裝，特別是母線上裝設(shè)的電壓互感器，通常采用串級(jí)式電磁式電壓互感器；當(dāng)容量和準(zhǔn)確級(jí)滿足要求時(shí)，通常多在出線上采用電容式電壓互感器。在500kV配電安裝中，配置有雙套主維護(hù)，并思索到后備維護(hù)與自動(dòng)安裝和丈量的要求，電壓互感器應(yīng)具有三個(gè)二次繞組，即兩個(gè)主二次繞組和一個(gè)輔助二次繞組。三相式電壓互感器投資省，但僅在20kV以下才有三相式產(chǎn)品。三相五柱式電壓互感器廣泛用于3～15kV系統(tǒng)。,三只單相三繞組PT,三只單相三繞組PT,一只三相五柱式PT2〕按額定電壓選擇為保證丈量的準(zhǔn)確性，電壓互感器一次額定電壓應(yīng)在所安裝電網(wǎng)額定電壓的90％～110％之間。電壓互感器二次繞組額定電壓應(yīng)滿足丈量、繼電維護(hù)和自動(dòng)安裝的要求。通常，一次繞組接于電網(wǎng)線電壓時(shí)，二次繞組額定電壓選為100V；一次繞組接于電網(wǎng)相電壓時(shí)，二次繞組額定電壓選為V。當(dāng)電網(wǎng)為中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)時(shí)，互感器輔助副繞組額定電壓選為V；當(dāng)電網(wǎng)為中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)時(shí)，互感器輔助副繞組額定電壓為100/3V。3〕按容量和準(zhǔn)確度級(jí)選擇4〕互感器的配置原那么電壓互感器的數(shù)量和配置與主接線方式有關(guān)，并滿足監(jiān)視、丈量、維護(hù)、同期和自動(dòng)安裝的要求。電壓互感器的配置應(yīng)能保證在主接線的運(yùn)轉(zhuǎn)方式改動(dòng)時(shí)，維護(hù)安裝不得失壓，同期點(diǎn)的兩側(cè)都能提取到電壓。6～220kV電壓等級(jí)的每組主母線的三相上應(yīng)裝設(shè)電壓互感器。旁路母線上能否需求裝設(shè)電壓互感器，應(yīng)視各回出線外側(cè)裝設(shè)電壓互感器的情款和需求確定。當(dāng)需求監(jiān)視和檢測(cè)線路側(cè)有無電壓時(shí)，出線側(cè)的一相上應(yīng)裝設(shè)電壓互感器。假設(shè)電流互感器絕緣套管末屏能抽取電壓，那么可省去。發(fā)電機(jī)出口普通裝設(shè)兩組電壓互感器，供丈量、維護(hù)和自動(dòng)電壓調(diào)整安裝需求。當(dāng)發(fā)電機(jī)配有雙套自動(dòng)電壓調(diào)整安裝，且采用零序電壓式匝間維護(hù)時(shí)，可在增設(shè)一組電壓互感器。熔斷器的文字符號(hào)為FU，廣泛運(yùn)用于過負(fù)荷和短路維護(hù)。與隔分開關(guān)相比它的構(gòu)造極為簡(jiǎn)單，而且本身同時(shí)具有繼電器和斷路器的功能。但是，它無法同時(shí)切斷三相，而且每次斷開以后需求改換新的熔斷器，在維護(hù)方式上也難以和其他維護(hù)電器協(xié)調(diào)。選擇時(shí)應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的大小，重要程度，短路電流大小，運(yùn)用環(huán)境及安裝條件等綜合思索決議，并且一定要仔細(xì)思索它與其它維護(hù)電器的協(xié)調(diào)才干。4.2.5熔斷器的選擇

1〕額定電壓選擇對(duì)于普通的熔斷器，其額定電壓必需大于或等于電網(wǎng)的額定電壓。對(duì)于充填石英砂，具有限流作用的熔斷器，那么只能用在等于其額定電壓的電網(wǎng)中，由于這種類型的熔斷器能在電流達(dá)最大值之前就將電流截?cái)?，致使熔斷器熔斷時(shí)產(chǎn)生過電壓。2〕熔斷器熔體額定電流選擇熔斷器〔熔管〕額定電流應(yīng)大于或等于所裝熔體額定電流，即

不同的場(chǎng)所運(yùn)用不同.〔1〕維護(hù)電力線路熔斷器熔體的額定電流正常任務(wù)時(shí)熔斷器的熔體不應(yīng)熔斷，因此，要求熔體額定電流大于或等于經(jīng)過熔體的最大任務(wù)電流，即

在回路中有電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，熔斷器的熔體在尖峰電流Ipk的作用下不應(yīng)熔斷K計(jì)算系數(shù)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間<3s時(shí)，取=0.25～0.4；當(dāng)=3～8s時(shí)，取=0.35～0.5；當(dāng)>8s或者電動(dòng)機(jī)為頻繁啟動(dòng)、反接制動(dòng)時(shí)，取=0.5～0.6〔2〕維護(hù)變壓器時(shí)，熔體額定電流的選擇

熔體額定電流應(yīng)躲過變壓器允許的正常過負(fù)荷電流；也應(yīng)躲過變壓器載合間時(shí)的勵(lì)磁涌流；還應(yīng)躲過由變壓器低壓側(cè)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)所引起的尖峰電流〔3〕維護(hù)電壓互感器時(shí)，熔體額定電流的選擇電壓互感器二次側(cè)的負(fù)荷很小，近似空載，因此維護(hù)電壓互感器的熔斷器熔體額定電流普通選0.5A〔4〕維護(hù)并聯(lián)電容器時(shí)，熔體額定電流的選擇式中K系數(shù)，對(duì)高壓限流式熔斷器，維護(hù)一臺(tái)電容器時(shí)取1.5～2，維護(hù)一組電容器時(shí)取1.3～1.8；對(duì)高壓跌落式熔斷器，取1.2～1.3?！?〕熔斷器之間維護(hù)選擇性配合

低壓網(wǎng)絡(luò)中用熔斷器作為維護(hù)時(shí)，為了保證熔斷器維護(hù)動(dòng)作的選擇性，普通要求上級(jí)熔斷器的熔體額定電流比下級(jí)熔斷器的熔體額定電流大兩級(jí)以上。〔6〕熔斷器熔體額定電流與導(dǎo)線或電纜之間的配合為了保證線路在過載或短路時(shí)，熔斷器熔體未熔斷前，導(dǎo)線或電纜不至于過熱而損壞，普通要求滿足假設(shè)熔斷器僅作為短路維護(hù)，且導(dǎo)線是明敷設(shè)，取KOL=1.5；假設(shè)導(dǎo)線為穿管敷設(shè)或?yàn)殡娎|時(shí)，取KOL=2.5；假設(shè)熔斷器既作為短路維護(hù)又作為過負(fù)荷維護(hù)時(shí)，取KOL=0.8~13．熔斷器極限熔斷電流或極限熔斷容量的校驗(yàn)〔1〕對(duì)有限流作用的熔斷器，由于它們會(huì)在短路電流到達(dá)沖擊值之前熔斷，因此可按下式校驗(yàn)斷流才干：〔2〕對(duì)無限流作用的熔斷器由于它們會(huì)在短路電流到達(dá)沖擊值之后時(shí)熔斷，因此可按下式校驗(yàn)斷流才干〔3〕對(duì)有斷流容量上、下限值的熔斷器，其斷流容量的上限值按式斷流容量的上限值按斷流容量的下限值按4．熔斷器維護(hù)靈敏度的校驗(yàn)