供配電技術(shù) 課件 第3-5章 短路電流計(jì)算、變配電系統(tǒng)的電氣設(shè)備及選擇、變配電所的電氣主接線及結(jié)構(gòu)

第3章

短路電流及其計(jì)算供配電系統(tǒng)在設(shè)計(jì)和運(yùn)行中，不僅要考慮系統(tǒng)正常的運(yùn)行狀態(tài)，還要考慮系統(tǒng)不正常和故障的情況。負(fù)荷計(jì)算討論的是供配電系統(tǒng)在正常運(yùn)行狀況下的計(jì)算問(wèn)題，短路電流及其計(jì)算是討論供配電系統(tǒng)在短路故障狀態(tài)下情況，三相短路電流的計(jì)算以及短路電流產(chǎn)生的效應(yīng)是本章的重點(diǎn)。主要內(nèi)容短路的原因、后果和形式無(wú)限大容量供電系統(tǒng)三相短路分析無(wú)限大容量供電系統(tǒng)三相短路電流的計(jì)算兩相和單相短路電流的計(jì)算短路電流的效應(yīng)

3.1

短路的原因、后果和形式定義：電力系統(tǒng)中一切不正常的相與相之間或相與地之間直接金屬性連接或經(jīng)小阻抗連接的情況。正常的電力系統(tǒng)中，除中性點(diǎn)之外，相與相和相與地之間是絕緣的，不論由于何種原因使絕緣遭到破壞,不同電位的導(dǎo)電部分之間的低阻抗短接而構(gòu)成通路，即所謂電力系統(tǒng)發(fā)生了短路故障。原因：1）電氣絕緣損壞2）誤操作3）自然災(zāi)害（大風(fēng)、雨雪、地震、鳥(niǎo)獸害等）

3.1

短路概述種類(lèi)：1）三相短路：供配電系統(tǒng)三相導(dǎo)體間的短路；對(duì)稱(chēng)短路，其他均為非對(duì)稱(chēng)短路。2）兩相短路：三相供配電系統(tǒng)中任意兩相導(dǎo)體間的短路；

3.1

短路概述種類(lèi)：3）單相短路：供配電系統(tǒng)中任一相經(jīng)大地與中性點(diǎn)或與中線發(fā)生的短路。4）兩相接地短路：中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，任意兩相發(fā)生單相接地而產(chǎn)生的短路。

3.1

短路概述種類(lèi)：

3.1

短路概述后果：

（1）短路的電動(dòng)效應(yīng)和熱效應(yīng)

（2）電壓驟降

（3）造成停電事故

（4）影響系統(tǒng)穩(wěn)定

（5）產(chǎn)生電磁干擾

3.1

短路概述短路電流計(jì)算目的：

（1）選擇和校驗(yàn)電氣設(shè)備

（2）繼電保護(hù)裝置的整定計(jì)算

（3）設(shè)計(jì)時(shí)不同方案的技術(shù)比較電力系統(tǒng)中，發(fā)生在中性點(diǎn)接地系統(tǒng)中的單相短路電流有可能最大，而在中性點(diǎn)接地系統(tǒng)中都采取了限制單相短路電流的措施，因此，單相短路電流不可能最大。一般企業(yè)電網(wǎng)都是中性點(diǎn)不接地的6~35kV電網(wǎng)，距電源較遠(yuǎn)，因而實(shí)際上三相短路電流最大，造成危害也最重，所以短路電流計(jì)算的重點(diǎn)是三相短路電流計(jì)算。3.2

無(wú)限大容量供電系統(tǒng)三相短路分析3.2.1無(wú)限大容量供電系統(tǒng)的概念

無(wú)限大容量電力系統(tǒng)，就是端電壓保持穩(wěn)定，沒(méi)有內(nèi)部阻抗和容量無(wú)限大（相對(duì)于用戶(hù)內(nèi)部供配電系統(tǒng)容量大）的電力系統(tǒng)，以致用戶(hù)的負(fù)荷不論如何變動(dòng)甚至發(fā)生短路時(shí)，電力系統(tǒng)變電所饋電母線的電壓能基本維持不變。 在發(fā)生短路時(shí)，發(fā)電機(jī)發(fā)生的電磁暫態(tài)變化過(guò)程復(fù)雜，為簡(jiǎn)化分析，假設(shè)發(fā)生在無(wú)限大容量系統(tǒng)中。

目的：簡(jiǎn)化短路計(jì)算SS=∞ZS=0US=const

合理性：①ST<<SS

②誤差在允許范圍

在實(shí)際用戶(hù)供電設(shè)計(jì)中，當(dāng)電力系統(tǒng)總阻值不超過(guò)短路電路總阻值的5%-10%，或電力系統(tǒng)容量超過(guò)用戶(hù)供配電系統(tǒng)容量的50倍時(shí)，可將電力系統(tǒng)視為“無(wú)限大容量電源”。

對(duì)一般企業(yè)供配電系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，由于企業(yè)供配電系統(tǒng)的容量遠(yuǎn)比電力系統(tǒng)總?cè)萘啃。渥杩褂州^電力系統(tǒng)大得多，因此企業(yè)供配電系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生短路時(shí)，電力系統(tǒng)變電所饋電母線上的電壓幾乎維持不變，也就是說(shuō)，可將電力系統(tǒng)看作無(wú)限大容量的電源。3.2.1無(wú)限大容量供電系統(tǒng)的概念①ST<<SS

②誤差在允許范圍

③偏保守?zé)o限大容量系統(tǒng)發(fā)生三相短路3.2.2

無(wú)限大容量供電系統(tǒng)三相短路暫態(tài)過(guò)程

發(fā)生短路后，由于負(fù)荷阻抗和部分線路阻抗被短路，所以電路電流要突然增大；但由于電路中存在電感，電流不能突變，引起一個(gè)過(guò)渡過(guò)程。由于暫態(tài)過(guò)程中的短路電流比起穩(wěn)態(tài)值要大很多，所以暫態(tài)過(guò)程雖然時(shí)間很短，但它對(duì)電器設(shè)備的危害卻遠(yuǎn)比穩(wěn)態(tài)短路電流要嚴(yán)重得多。3.2.2

無(wú)限大容量供電系統(tǒng)三相短路暫態(tài)過(guò)程1）正常運(yùn)行：電源相電壓：運(yùn)行電流：阻抗角電流幅值：等效成單相電路分析3.2.2

無(wú)限大容量供電系統(tǒng)三相短路暫態(tài)過(guò)程2）三相短路分析：k點(diǎn)右側(cè)，沒(méi)有電源，電流衰減到零；k點(diǎn)左側(cè)有電源，阻抗突變Z↓,I↑；I不突變，出現(xiàn)非周期分量電流，不斷衰減（暫態(tài)過(guò)渡過(guò)程），最終達(dá)到穩(wěn)定值。

定性分析

定量分析非齊次一階微分方程該方程式的解就是短路的全電流，它由兩部分組成：第一部分是方程式的特解，代表短路電流的周期分量；第二部分是對(duì)應(yīng)齊次方程的一般解，代表短路電流的非周期分量。

短路電流周期分量幅值；短路回路阻抗角；短路回路時(shí)間常數(shù)；短路電流非周期分量初始值由初始條件決定，即在短路瞬間t=0時(shí)，短路前工作電流與短路后工作電流相等。非周期分量，自由分量，按指數(shù)衰減，最終為0周期分量，穩(wěn)態(tài)分量3.2.2

無(wú)限大容量供電系統(tǒng)三相短路暫態(tài)過(guò)程3.2.2

無(wú)限大容量供電系統(tǒng)三相短路暫態(tài)過(guò)程3）最嚴(yán)重三相短路時(shí)的短路電流：短路地點(diǎn)：距離電源越近，則短路電流越大；短路回路純電感，即。在短路瞬間t=0時(shí)，A相電壓過(guò)零；短路前，電路空載或；3.2.3

三相短路的有關(guān)物理量1）短路電流周期分量有效值：短路點(diǎn)的短路計(jì)算電壓（或稱(chēng)平均額定電壓），由于線路首端短路時(shí)其短路最為嚴(yán)重，因此按線路首端電壓考慮，即短路計(jì)算電壓取為比線路額定電壓高5%，按我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)有0.4,0.69,3.15,6.3,10.5,37,69,……短路電流非周期分量最大值：3.2.3

三相短路的有關(guān)物理量2）次暫態(tài)短路電流：短路電流周期分量在短路后第一個(gè)周期的有效值。3）短路全電流有效值：指以時(shí)間t為中心的一個(gè)周期內(nèi)，短路全電流瞬時(shí)值的均方根值。無(wú)限大容量系統(tǒng)發(fā)生三相短路時(shí)，短路電流周期分量有效值保持不變。3.2.3

三相短路的有關(guān)物理量4）短路沖擊電流和沖擊電流有效值：最嚴(yán)重三相短路時(shí)短路全電流最大瞬時(shí)值發(fā)生時(shí)刻3.2.3

三相短路的有關(guān)物理量4）短路沖擊電流和沖擊電流有效值：短路沖擊電流：短路全電流的最大瞬時(shí)值出現(xiàn)在短路后半個(gè)周期，t=0.01s短路電流沖擊系數(shù)；對(duì)于純電阻電路，取1；對(duì)于純電感性電路，取2；因此，介于1和2之間。沖擊電流有效值：短路后第一個(gè)周期的短路全電流有效值。3.2.3

三相短路的有關(guān)物理量6）三相短路容量：選擇斷路器時(shí)，校驗(yàn)其斷路能力的依據(jù)5）穩(wěn)態(tài)短路電流有效值：短路電流非周期分量衰減后的短路電流有效值無(wú)限大容量系統(tǒng)發(fā)生三相短路時(shí)，短路電流周期分量有效值保持不變。3.3

無(wú)限大容量供電系統(tǒng)三相短路電流的計(jì)算短路電流計(jì)算步驟短路計(jì)算電路圖短路等效電路圖3.3

無(wú)限大容量供電系統(tǒng)三相短路電流的計(jì)算短路電流計(jì)算方法

（1）有名單位制法——?dú)W姆法注意：在計(jì)算短路電路的阻抗時(shí)，假如電路內(nèi)含有電力變壓器，則電路內(nèi)各元件的阻抗都應(yīng)統(tǒng)一換算到短路點(diǎn)的短路計(jì)算電壓去。阻抗等效換算的條件是元件的功率損耗不變。短路計(jì)算中，電氣設(shè)備各元件的阻抗及其電氣參數(shù)用有名單位（歐、安、伏）來(lái)計(jì)算

（2）相對(duì)單位制法——標(biāo)幺值法需考慮變壓器變比和電氣設(shè)備參數(shù)的歸算問(wèn)題，不方便3.3.1

標(biāo)幺制概念：用相對(duì)值表示元件的物理量步驟選定基準(zhǔn)值基準(zhǔn)容量、基準(zhǔn)電壓、基準(zhǔn)電流、基準(zhǔn)阻抗通常選定、計(jì)算標(biāo)幺值注：標(biāo)幺值是一個(gè)沒(méi)有單位的相對(duì)值，通常用帶*的上標(biāo)以示區(qū)別。換算到短路點(diǎn)電壓等級(jí)的等效電抗換算到短路點(diǎn)電壓等級(jí)的等效電抗標(biāo)幺值用基準(zhǔn)容量和元件所在電壓等級(jí)的基準(zhǔn)電壓計(jì)算的阻抗標(biāo)幺值，和將元件阻抗換到短路點(diǎn)所在的電壓等級(jí)，再用基準(zhǔn)容量和短路點(diǎn)所在電壓等級(jí)基準(zhǔn)電壓計(jì)算的阻抗標(biāo)幺值相同3.3.2

短路回路元件的標(biāo)幺值阻抗1、線路的電阻標(biāo)幺值和電抗標(biāo)幺值電力線路阻抗有名值：給定參數(shù)：電力線路長(zhǎng)度、單位長(zhǎng)度電阻和電抗3.3.2

短路回路元件的標(biāo)幺值阻抗2、變壓器的電抗標(biāo)幺值變壓器阻抗有名值：電阻很小，可以忽略不計(jì)給定參數(shù)：額定容量和阻抗電壓換算到變壓器一次側(cè)的等值阻抗3.3.2

短路回路元件的標(biāo)幺值阻抗3、電抗器的電抗標(biāo)幺值給定參數(shù)：電抗器的額定電壓、額定電流、電抗百分?jǐn)?shù)用來(lái)限制短路電流的電感線圈電抗器電抗有名值為：

注意：安裝電抗器的網(wǎng)路電壓不一定和電抗器的額定電壓相等。3.3.2

短路回路元件的標(biāo)幺值阻抗4、電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值1）給定參數(shù)：電力系統(tǒng)電抗有名值Xs2）給定參數(shù)：電力系統(tǒng)出口斷路器斷流容量3）給定參數(shù)：電力系統(tǒng)出口處的短路容量若電力部門(mén)提供相關(guān)參數(shù)，則考慮3.3.2

短路回路元件的標(biāo)幺值阻抗5、短路回路的總阻抗標(biāo)幺值給定參數(shù)：總電阻標(biāo)幺值和總電抗標(biāo)幺值高壓系統(tǒng)：只計(jì)及電抗而忽略電阻；若，可忽略電阻，即。低壓系統(tǒng)：往往需計(jì)及電阻；3.3.3

三相短路電流的計(jì)算三相短路電流周期分量有效值總阻抗標(biāo)幺值3.3.3

三相短路電流的計(jì)算沖擊短路電流高壓系統(tǒng)：低壓系統(tǒng)：三相短路容量⑤由短路回路總阻抗標(biāo)幺值計(jì)算短路電流標(biāo)幺值，再計(jì)算短路各量，即短路電流、沖擊短路電流和三相短路容量。短路電流具體計(jì)算步驟：①畫(huà)出短路電流計(jì)算系統(tǒng)圖；包含所有與短路計(jì)算有關(guān)的元件，并標(biāo)出各元件的參數(shù)和短路點(diǎn)；②畫(huà)出等效電路圖；每個(gè)元件用一個(gè)阻抗表示，電源用一個(gè)小圓表示，并標(biāo)出短路點(diǎn)，同時(shí)標(biāo)出元件的序號(hào)和阻抗值，一般分子標(biāo)序號(hào)，分母標(biāo)阻抗值；③選取基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓，計(jì)算各元件的阻抗標(biāo)幺值；④等效電路化簡(jiǎn)，求出短路回路總阻抗的標(biāo)幺值；例題：已知電力系統(tǒng)出口斷路器為SN10-10Ⅱ型。試求企業(yè)變電所高壓10KV母線上k-1點(diǎn)短路和低壓380V母線上k-2點(diǎn)短路的三相短路電流和短路容量。解（1）繪制計(jì)算電路圖三相繪成單相電路各元件額定參數(shù)加以標(biāo)明（3）確定基準(zhǔn)值（2）繪制等效電路圖只繪出短路電流通過(guò)的元件阻抗，順序編號(hào)，作為分子。解（4）計(jì)算短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值由附錄表A-4可查得SN10-10Ⅱ型斷路器的斷流容量SOC=500MVA架空線路電抗標(biāo)幺值6~10kv架空線路每相單位長(zhǎng)度電抗電力變壓器電抗標(biāo)幺值由附錄表A-3可查得解（5）k-1點(diǎn)總電抗標(biāo)幺值三相短路電流周期分量有效值其他三相短路電流三相短路容量解（6）k-2點(diǎn)總電抗標(biāo)幺值三相短路電流周期分量有效值其他三相短路電流三相短路容量

異步電動(dòng)機(jī)是供電系統(tǒng)中最主要的負(fù)荷之一。當(dāng)供電系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，短路點(diǎn)的電壓為零，而接在短路點(diǎn)附近的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速又不能立即降至零，其反電勢(shì)大于機(jī)端殘壓，此時(shí)電動(dòng)機(jī)就會(huì)像發(fā)電機(jī)一樣，向短路點(diǎn)饋送電流。當(dāng)電動(dòng)機(jī)容量較大時(shí)，這一反饋電流數(shù)值較大，不能忽略。由于該反饋電流使電動(dòng)機(jī)迅速制動(dòng)，其值也快速衰減，所以只需考慮對(duì)短路電流沖擊值的影響。3.3.4

大型電動(dòng)機(jī)對(duì)三相短路電流的影響——電動(dòng)機(jī)額定電流；——電動(dòng)機(jī)次暫態(tài)電勢(shì)和次暫態(tài)電抗的標(biāo)幺值；電動(dòng)機(jī)發(fā)出的短路沖擊電流可按下式計(jì)算：式中：、——電動(dòng)機(jī)反饋電流沖擊系數(shù)，高壓電動(dòng)機(jī)一般取1.4～1.6，低壓電動(dòng)機(jī)一般取1.0。3.3.4

大型電動(dòng)機(jī)對(duì)三相短路電流的影響一般取0.9和0.173.4

兩相和單相短路電流的計(jì)算兩相短路電流在無(wú)限大容量系統(tǒng)中發(fā)生兩相短路時(shí)，其兩相短路電流周期分量有效值（簡(jiǎn)稱(chēng)“兩相短路電流”）為：因此無(wú)限大容量系統(tǒng)中的兩相短路電流，可在求出三相短路電流后直接求得若只計(jì)電抗3.4

兩相和單相短路電流的計(jì)算單相短路電流在遠(yuǎn)離發(fā)電機(jī)的無(wú)限大容量系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，單相短路電流較三相短路電流小。選擇電氣設(shè)備和導(dǎo)體的短路穩(wěn)定度校驗(yàn)的短路電流，應(yīng)該采取三相短路電流。兩相短路電流主要用于相間短路保護(hù)的靈敏度校驗(yàn)，而單相短路電流主要用于單相短路保護(hù)的整定及單相短路熱穩(wěn)定度的校驗(yàn)。變壓器單相等效電阻和電抗、相線與大地或中線的電阻和電抗在大接地電流系統(tǒng)或三相四線制系統(tǒng)中發(fā)生單相短路時(shí)，單相短路電流可用下式計(jì)算：3.5

短路電流的效應(yīng)

1）短路電流的電動(dòng)力效應(yīng)導(dǎo)體通過(guò)電流時(shí)相互間電磁作用產(chǎn)生的力，稱(chēng)為電動(dòng)力；正常工作時(shí)，電動(dòng)力不大；短路時(shí)，電動(dòng)力較大；短路沖擊電流流過(guò)瞬間，電動(dòng)力最大；電動(dòng)力

2）短路的熱效應(yīng)3.5.1

短路電流的電動(dòng)力效應(yīng)

（1）兩平行載流導(dǎo)體間的電動(dòng)力由《電工基礎(chǔ)》知，處于空氣中的兩平行直導(dǎo)體分別通過(guò)電流i1、i2（A），而導(dǎo)體間軸線距離為a，導(dǎo)體的兩支持點(diǎn)距離（檔距）為l,則導(dǎo)體間所產(chǎn)生的電磁互作用力即電動(dòng)力F（N）為：形狀系數(shù)，圓形、管形導(dǎo)體為1；適用于實(shí)心或空心圓截面導(dǎo)體，也適用于導(dǎo)體間的凈空距離大于導(dǎo)體截面周長(zhǎng)的矩形截面導(dǎo)體。3.5.1

短路電流的電動(dòng)力效應(yīng)

（2）三相平行載流導(dǎo)體間的電動(dòng)力中相導(dǎo)體受到的電動(dòng)力最大：3.5.1

短路電流的電動(dòng)力效應(yīng)

（3）短路電流的電動(dòng)力三相短路產(chǎn)生的最大電動(dòng)力兩相短路產(chǎn)生的最大電動(dòng)力校驗(yàn)電氣設(shè)備或?qū)w的動(dòng)穩(wěn)定時(shí)，應(yīng)采用三相短路沖擊電流或沖擊電流有效值。3.5.2

短路電流的熱效應(yīng)

（1）短路發(fā)熱的特點(diǎn) t1時(shí)刻：線路發(fā)生短路時(shí)，

短路電流將使導(dǎo)體溫度迅速升高。 t2時(shí)刻后：導(dǎo)體無(wú)電流流過(guò)，不再產(chǎn)生熱量，向周?chē)橘|(zhì)散熱，溫度下降。 t1時(shí)刻前：導(dǎo)體在短路前正常負(fù)荷時(shí)溫度為 t2時(shí)刻：線路的保護(hù)裝置動(dòng)作，切除短路故障，這時(shí)導(dǎo)體溫度達(dá)到。由于短路電流通過(guò)導(dǎo)體的時(shí)間很短，通常不會(huì)超過(guò)2-3s。所以在短路過(guò)程中，可不考慮導(dǎo)體周?chē)橘|(zhì)的散熱，也就是可近似地認(rèn)為在短路時(shí)間內(nèi)導(dǎo)體與周?chē)橘|(zhì)是絕熱的,短路電流在導(dǎo)體中產(chǎn)生的熱量，完全用來(lái)使導(dǎo)體溫度升高。 圖3-10短路前后導(dǎo)體的溫度變化3.5.2

短路電流的熱效應(yīng)

（2）短路產(chǎn)生的熱量短路發(fā)熱假想時(shí)間：假設(shè)在此時(shí)間內(nèi)以恒定的短路穩(wěn)定電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量，恰好與實(shí)際短路電流在實(shí)際短路時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體所產(chǎn)生的熱量相等。在無(wú)限大容量系統(tǒng)中發(fā)生短路繼電器保護(hù)動(dòng)作時(shí)間斷路器斷路時(shí)間圖3-11導(dǎo)體發(fā)熱假想時(shí)間3.5.2

短路電流的熱效應(yīng)

（3）導(dǎo)體短路發(fā)熱溫度利用導(dǎo)體發(fā)熱系數(shù)與導(dǎo)體溫度的關(guān)系曲線（圖3-16）來(lái)確定。由導(dǎo)體正常運(yùn)行時(shí)溫度從曲線查出導(dǎo)體正常發(fā)熱系數(shù)為計(jì)算導(dǎo)體短路發(fā)熱系數(shù)為由從曲線查得短路發(fā)熱溫度3.5.2

短路電流的熱效應(yīng)

（4）短路熱穩(wěn)定最小截面利用導(dǎo)體發(fā)熱系數(shù)與導(dǎo)體溫度的關(guān)系曲線（圖3-16）來(lái)確定。由和，從曲線分別查出導(dǎo)體發(fā)熱系數(shù)和由式

一般電器的動(dòng)穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度校驗(yàn)

一般電器的動(dòng)穩(wěn)定度校驗(yàn)條件一般電器的短路熱穩(wěn)定度校驗(yàn)電器的熱穩(wěn)定電流電器的熱穩(wěn)定試驗(yàn)時(shí)間為電器極限通過(guò)電流的峰值和有效值、

Amin導(dǎo)體的最小熱穩(wěn)定截面C為導(dǎo)體的短路熱穩(wěn)定系數(shù)對(duì)于母線及絕緣導(dǎo)線和電纜等導(dǎo)體。熱穩(wěn)定度校驗(yàn)的條件是[例]試校驗(yàn)例3-3所示工廠變電所380V側(cè)硬鋁母線的短路熱穩(wěn)定度。已知短路保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間為0.5s，低壓斷路器的斷路時(shí)間為0.05s。

解：由例3-1知，該母線的三相短路電流穩(wěn)態(tài)值為36.50kA，查附表14得C=87,短路發(fā)熱假想時(shí)間為：

tima=tk+0.05s=top+toc+0.05s=0.5+0.05+0.05=0.6s

導(dǎo)體的最小熱穩(wěn)定截面為

由于母線的實(shí)際截面為A=80×10=800mm2，大于325mm2，因此該母線滿(mǎn)足短路熱穩(wěn)定度的要求。mm21、短路電流的形式：電力系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，系統(tǒng)的總阻抗顯著減少，短路所產(chǎn)生的電流隨之劇烈增加。在三相供電系統(tǒng)中，短路的形式有三相短路、兩相短路、單相短路和兩相接地短路等；2、無(wú)限大容量系統(tǒng)：在工程計(jì)算中常把電力系統(tǒng)的電源總阻抗小于短路回路總阻抗的10%，或電力系統(tǒng)的容量超過(guò)用戶(hù)供配電系統(tǒng)容量的50倍的電源，視為無(wú)限大容量系統(tǒng).3、電路電流分量：iP為短路電流周期分量；inP為短路電流非周期分量；ik為短路全電流；ish為短路沖擊電流；4、短路電流計(jì)算的方法：常用的有歐姆法和標(biāo)幺制法，高壓系統(tǒng)常壓標(biāo)幺值法。5、當(dāng)電流通過(guò)電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體時(shí)，會(huì)有熱穩(wěn)定性動(dòng)穩(wěn)定性。選擇和效驗(yàn)設(shè)備時(shí)要考慮動(dòng)、熱穩(wěn)定性。小結(jié)第4章

供配電系統(tǒng)的電氣設(shè)備及選擇電氣設(shè)備是構(gòu)成供配電系統(tǒng)的基本要素，其性能和結(jié)構(gòu)直接影響系統(tǒng)的運(yùn)行。本章首先概述供配電系統(tǒng)電氣設(shè)備的分類(lèi)，然后分別講述電力變壓器和互感器、高低壓開(kāi)關(guān)電器、熔斷器和避雷器、無(wú)功補(bǔ)償?shù)仍O(shè)備的功用、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、主要性能及使用注意事項(xiàng)，最后介紹高低壓成套配電裝置的類(lèi)型和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等。主要內(nèi)容電氣設(shè)備概述電力變壓器互感器高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備成套配電裝置高壓開(kāi)關(guān)電器的選擇互感器的選擇及校驗(yàn)低壓開(kāi)關(guān)電器的選擇4.1電氣設(shè)備概述

4.1.1電氣一次設(shè)備及其分類(lèi)

供配電系統(tǒng)中擔(dān)負(fù)輸送和分配電能任務(wù)的電路，稱(chēng)為一次電路，也稱(chēng)主電路。一次電路中的所有電氣設(shè)備，稱(chēng)為一次設(shè)備按功能一次設(shè)備分以下幾類(lèi)：(1)變換設(shè)備(2)控制設(shè)備(3)保護(hù)設(shè)備

(4)無(wú)功補(bǔ)償(5)成套配電裝置

。主要一次設(shè)備的圖形符號(hào)和文字符號(hào)4.1.2電氣設(shè)備運(yùn)行中的電弧問(wèn)題與滅弧方法1.電弧的危害

引起弧光短路，嚴(yán)重時(shí)造成爆炸事故。2開(kāi)關(guān)電器中常用的滅弧方法觸頭間的電弧延長(zhǎng)了短路電流持續(xù)的時(shí)間；高溫可使開(kāi)關(guān)觸頭變形、熔化，從而接觸不良甚至損壞；高溫可能造成人員灼傷甚至直接或間接的死亡；

(1)速拉滅弧法；(2)冷卻滅弧法；(3)吹弧或吸弧滅弧法；(4)長(zhǎng)弧切短滅弧法；(5)粗弧分細(xì)滅弧法；(6)狹溝滅弧法；(7)真空滅弧法；(8)六氟化硫(SP6)滅弧法圖4-6絕緣滅弧柵對(duì)電弧的作用1－絕緣柵片2－電弧3－觸頭圖4-5剛滅弧柵對(duì)電弧的作用1－剛柵片2－電弧3－觸頭

真空滅弧室可以迅速恢復(fù)間隙絕緣能力以及耐受系統(tǒng)瞬態(tài)恢復(fù)電壓的能力，最終將電弧熄滅。

交流電弧每一個(gè)周期要暫時(shí)熄滅兩次。4.2

變壓器的選擇分類(lèi)

功能升壓變壓器和降壓變壓器；

相數(shù)單相變壓器和三相變壓器；

繞組導(dǎo)體的材質(zhì)銅繞組變壓器和鋁繞組變壓器；

冷卻方式和繞組絕緣油浸式變壓器和干式變壓器；功能：升高或降低電壓。

用途普通變壓器和特種變壓器；

調(diào)壓方式無(wú)載調(diào)壓變壓器和有載調(diào)壓變壓器；4.2.1

變壓器型號(hào)選擇型號(hào)表示及含義1：相數(shù)S：三相；D：?jiǎn)蜗?：絕緣方式C：成型固體；G：干式空氣自冷；無(wú)：油浸式3：冷卻方式4：調(diào)壓方式5：繞組導(dǎo)線材質(zhì)6：設(shè)計(jì)序號(hào)F：風(fēng)冷式；P：強(qiáng)迫油循環(huán)；無(wú)：自冷式Z：有載調(diào)壓；無(wú)：無(wú)載調(diào)壓L：鋁；無(wú)：銅7/8：額定容量（kVA）/高壓繞組額定電壓（kV）

10kV級(jí)SG10型10kV級(jí)SC10型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(shù)脂澆注

鐵心無(wú)載分接開(kāi)關(guān)35kV級(jí)S9型4.2.1

變壓器型號(hào)選擇常用變壓器容量系列如：100kVA、125kVA、160kVA、200kVA、250kVA、315kVA、500kVA、630kVA、800kVA、1000kVA、1250kVA、1600kVA等。我國(guó)目前的變壓器產(chǎn)品容量系列為R10系列，即變壓器容量等級(jí)是按為倍數(shù)確定的，《變壓器實(shí)用技術(shù)大全》4.2.2

變壓器臺(tái)數(shù)和容量的選擇1）總降壓變電所主變壓器臺(tái)數(shù)和容量的選擇臺(tái)數(shù)（1）滿(mǎn)足用電負(fù)荷對(duì)可靠性的要求；一、二級(jí)負(fù)荷：選擇兩臺(tái)主變壓器；負(fù)荷較大時(shí)，也可多于兩臺(tái)；二、三級(jí)負(fù)荷：可選一臺(tái)變壓器，但低壓側(cè)敷設(shè)與其它變電所相連的聯(lián)絡(luò)線作為備用電源；三級(jí)負(fù)荷：選擇一臺(tái)主變壓器；負(fù)荷較大時(shí)，也可選擇兩臺(tái)；（2）季節(jié)性負(fù)荷或晝夜負(fù)荷變化較大時(shí)，技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理時(shí)，可選擇兩臺(tái)變壓器；4.2.2

變壓器臺(tái)數(shù)和容量的選擇1）總降壓變電所主變壓器臺(tái)數(shù)和容量的選擇容量（1）單臺(tái)變壓器：（2）兩臺(tái)變壓器：

明備用：一臺(tái)工作，另一臺(tái)停止

暗備用：兩臺(tái)同時(shí)投入運(yùn)行4.2.2

變壓器臺(tái)數(shù)和容量的選擇2）車(chē)間變電所變壓器臺(tái)數(shù)和容量的選擇臺(tái)數(shù)滿(mǎn)足用電負(fù)荷對(duì)可靠性的要求；一、二級(jí)負(fù)荷較大：設(shè)置兩臺(tái)變壓器；二、三級(jí)負(fù)荷：設(shè)置一臺(tái)主變壓器；從其他車(chē)間低壓線路取得備用電源；車(chē)間內(nèi)負(fù)荷分散：設(shè)置兩個(gè)各有一臺(tái)變壓器的變電所。容量（1）單臺(tái)變壓器（2）兩臺(tái)變壓器：?jiǎn)闻_(tái)變壓器容量不宜超過(guò)1000KVA4.2.2

變壓器臺(tái)數(shù)和容量的選擇補(bǔ)充：變壓器并列運(yùn)行將兩臺(tái)或多臺(tái)變壓器的一次側(cè)以及二次側(cè)同極性的端子之間，通過(guò)同一母線分別互相連接，這種運(yùn)行方式就是變壓器的并列運(yùn)行。（1）概念（2）優(yōu)點(diǎn)提高變壓器運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性；提高供電可靠性；4.2.3

變壓器臺(tái)數(shù)和容量的選擇

兩臺(tái)或多臺(tái)變壓器并列運(yùn)行時(shí)，必須滿(mǎn)足以下三個(gè)基本條件：（1）所有并列變壓器的額定一次電壓和二次電壓必須對(duì)應(yīng)相等（2）所有并列變壓器的阻抗電壓必須相等（3）所有并列變壓器的聯(lián)結(jié)組別必須相同此外，并列運(yùn)行的變壓器容量應(yīng)盡量相同或相近，其最大容量與最小容量之比，一般不宜超過(guò)3∶1。（3）變壓器并列運(yùn)行的條件補(bǔ)充：變壓器并列運(yùn)行4.2.2

變壓器臺(tái)數(shù)和容量的選擇［例4-1］某工廠企業(yè)擬建造一座10／0.4kV變電所，所址設(shè)在廠房建筑內(nèi)。已知總算負(fù)荷為1400kⅤ.A，其中一、二級(jí)負(fù)荷為730kⅤ.A，cosφ=0.8。試選擇其變壓器的型式、臺(tái)數(shù)和容量。解:（1）選擇變壓器的型式考慮到變壓器在廠房建筑內(nèi)，故選用低損耗的SCB10型10/0.4kⅤ三相干式雙繞組電力變壓器。變壓器采用無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓方式，分接頭為±5%，聯(lián)接組別為Dyn11，帶風(fēng)機(jī)冷并配置溫控儀自動(dòng)控制。（2）選擇變壓器的臺(tái)數(shù)因有較多的一、二級(jí)負(fù)荷，故選擇兩臺(tái)主變壓器。無(wú)功功率補(bǔ)償后的總計(jì)算負(fù)荷S30=1400kV.A×0.8/0.92=1217kV?A，其中一、二級(jí)負(fù)荷S30(I+Ⅱ)=730kV.A×0.8/0.92=635kV?A。每臺(tái)變壓器容量SN.T≈0.7×1217kⅤ?A≈852kⅤ.A，且SN.T≥635kⅤ?A選擇變壓器容量為1000kⅤ?A。

（3）選擇每臺(tái)變壓器的容量采取低壓無(wú)功功率補(bǔ)償方式將功率因數(shù)提高到0.92，以使高壓側(cè)功率因數(shù)達(dá)到0.9。4.2.3

變壓器的容量和過(guò)負(fù)荷能力1）變壓器的實(shí)際容量額定容量在規(guī)定的環(huán)境溫度條件下，室外安裝時(shí)，在規(guī)定的使用年限（一般為20年）內(nèi)所能連續(xù)輸出的最大視在功率。實(shí)際容量

我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB1094-1996《電力變壓器》規(guī)定，變壓器正常使用的最高年平均氣溫為+20攝氏度。如果變壓器安裝地點(diǎn)的年平均溫度不等于20，則每升高1攝氏度，變壓器的容量就減少1%。戶(hù)內(nèi)變壓器：氣象部門(mén)提供的環(huán)境溫度是指室外溫度，而室內(nèi)溫度，對(duì)變壓器室來(lái)說(shuō)，由于變壓器運(yùn)行發(fā)熱的影響而有所升高，一般室內(nèi)溫度比室外溫度高8攝氏度。4.2.3

變壓器的容量和過(guò)負(fù)荷能力2）變壓器的正常過(guò)負(fù)荷能力（1）晝夜負(fù)荷不均衡：因晝夜負(fù)荷不均衡而允許的過(guò)負(fù)荷系數(shù)KoL，可根據(jù)日負(fù)荷率和最大負(fù)荷持續(xù)時(shí)間t去查相關(guān)曲線求得。（2）季節(jié)性負(fù)載差異：如果夏季的平均日負(fù)載曲線中的最大負(fù)荷Sm低于變壓器的實(shí)際容量St時(shí)，則每低1%，可在冬季過(guò)負(fù)荷1%。但此項(xiàng)過(guò)負(fù)荷不得超過(guò)15%，這稱(chēng)之為“百分之一規(guī)則”。其允許的過(guò)負(fù)荷系數(shù)為K’oL。但是油浸式電力變壓器總的正常過(guò)負(fù)荷系數(shù)不得超過(guò)20%（戶(hù)內(nèi)變壓器）~30%（戶(hù)外變壓器），即變壓器的正常過(guò)負(fù)載能力（最大出力）可達(dá)：指它在較短時(shí)間內(nèi)所能輸出的最大容量。對(duì)油浸式變壓器，其允許過(guò)負(fù)荷包括：4.2.3

變壓器的容量和過(guò)負(fù)荷能力3）變壓器的事故過(guò)負(fù)荷能力事故情況下，可允許短時(shí)間較大幅度的過(guò)負(fù)荷運(yùn)行。油浸自冷式變壓器過(guò)負(fù)荷百分值（%）30456075100200過(guò)負(fù)荷時(shí)間/min120804520101.5干式變壓器過(guò)負(fù)荷百分值（%）102030405060過(guò)負(fù)荷時(shí)間/min75604532165變壓器過(guò)負(fù)荷限值表4-3油浸式變壓器的負(fù)載電流和溫度限值負(fù)載類(lèi)型配電變壓器中型電力變壓器大型電力變壓器正常周期性負(fù)載負(fù)載電流標(biāo)么值1.51.51.3熱點(diǎn)溫度與絕緣材料接觸的金屬部件溫度140℃140℃120℃頂層油溫105℃105℃105℃長(zhǎng)期急救周期性負(fù)載負(fù)載電流標(biāo)么值1.81.51.3熱點(diǎn)溫度與絕緣材料接觸的金屬部件溫度150℃140℃130℃頂層油溫115℃115℃115℃短期急救負(fù)載負(fù)載電流標(biāo)么值2.01.81.5熱點(diǎn)溫度與絕緣材料接觸的金屬部件溫度注2160℃160℃頂層油溫115℃115℃注：1.表中溫度與電流限值不同時(shí)適用。電流可比表中限值低一些，以滿(mǎn)足溫度限制的要求；相反地，溫度可比表中限值低一些，以滿(mǎn)足電流限制的要求。

2.表中未規(guī)定短期急救負(fù)載的頂層油溫和熱點(diǎn)溫度，是因?yàn)樵谂潆娮儔浩魃峡刂萍本蓉?fù)載的持續(xù)時(shí)間，通常是不現(xiàn)實(shí)的。應(yīng)當(dāng)注意到：當(dāng)熱點(diǎn)溫度超過(guò)140℃時(shí)，可能產(chǎn)生氣泡，從而使變壓器的絕緣強(qiáng)度下降。GB/T1094.7－2008《電力變壓器第7部分：油浸式電力變壓器負(fù)載導(dǎo)則》

對(duì)正常周期性負(fù)載，干式電力變壓器負(fù)載電流不超過(guò)1.5倍的額定值。熱點(diǎn)溫度限制到各自絕緣系統(tǒng)等級(jí)所規(guī)定的值，見(jiàn)表3-2。絕緣系統(tǒng)的溫度等級(jí)℃繞組熱點(diǎn)溫度/℃額定電流下繞組平均溫升的限值/K額定值最高允許值120（E）130（B）155（F）180（H）220（C）1101201451752101401651902202507580100125150表3-2干式變壓器的溫度限值GB／T17211-1998《干式電力變壓器負(fù)載導(dǎo)則》功能4.3

互感器電流互感器CT和電壓互感器PT將高電壓變換為低電壓，大電流變換為小電流，供測(cè)量?jī)x表及繼電器的線圈；可使測(cè)量?jī)x表、繼電器等二次設(shè)備與一次主電路隔離，保證測(cè)量?jī)x表、繼電器和工作人員的安全；可使測(cè)量?jī)x表、繼電器標(biāo)準(zhǔn)化。1)工作原理4.3.1

電流互感器一次繞組匝數(shù)很少，有的電流互感器還沒(méi)有一次繞組，而是利用穿過(guò)其鐵心的一次電路導(dǎo)線作為一次繞組，一次繞組導(dǎo)體相當(dāng)粗。而二次繞組匝數(shù)很多，導(dǎo)體較細(xì)。工作時(shí)，一次繞組串聯(lián)在一次電路中二次繞組與儀表，繼電器等的電流線圈串聯(lián)，形成一閉合回路，由于這些電流線圈的阻抗很小，因此電流互感器工作時(shí)二次回路接近于短路狀態(tài)。TATA圖形符號(hào)2)接線方式4.3.1

電流互感器(1)一相式接線通常用于三相負(fù)荷平衡的電路中（如低壓動(dòng)力線路），供測(cè)量電流和接過(guò)負(fù)荷保護(hù)裝置之用；(2)兩相式接線稱(chēng)為兩相不完全星形接線。在中性點(diǎn)不接地的三相三線制電路中（例如6~10KV高壓電路中），廣泛用于測(cè)量三相電流，電能及作過(guò)電流繼電保護(hù)之用。2)接線方式4.3.1

電流互感器(3)兩相電流差接線也稱(chēng)為兩相一繼電器接線，這種接線適用于中性點(diǎn)不接地的三相三線制電路中（例如6~10KV高壓電路中）供作過(guò)電流繼電保護(hù)之用。(4)三相星形接線這種接線中的三個(gè)電流線圈，正好反應(yīng)各相的電流，廣泛用在負(fù)荷一般不平衡的三相四線制系統(tǒng)，也用在負(fù)荷可能不平衡的三相三線制系統(tǒng)中，做三相電流、電能測(cè)量及過(guò)電流繼電保護(hù)之用。3)類(lèi)型4.3.1

電流互感器按一次繞組的匝數(shù)分為單匝式和多匝式；按一次電壓分，有高壓和低壓兩大類(lèi)。按用途分，有測(cè)量用和保護(hù)用兩大類(lèi)。按準(zhǔn)確等級(jí)分，有0.1，0.2，0.5，1，3，5等級(jí)。戶(hù)內(nèi)低壓LMZJ-0.5型電流互感器的外形圖。1-銘牌；2-一次母線穿孔；3-鐵心，外繞二次繞組；4-安裝板；5-二次接線端子；它不含一次繞組，穿過(guò)其鐵心的母線就是其一次繞組（相當(dāng)于1匝），它用于500V及以下的低壓配電裝置中。4)型號(hào)(P86)4.3.1

電流互感器

一次接線端子

二次接線端子

鐵心

一次繞組

二次繞組LQJ-10高壓電流互感器實(shí)物圖片低壓電流互感器實(shí)物圖片二次接線端子

二次繞組及鐵心一次母線穿孔一次母線穿孔5)使用注意事項(xiàng)4.3.1

電流互感器1、電流互感器在工作時(shí)二次側(cè)不得開(kāi)路2、電流互感器的二次側(cè)必須有一端接地3、電流互感器連接時(shí)必須注意其端子極性1)工作原理4.3.2

電壓互感器一次繞組匝數(shù)較多，二次繞組匝數(shù)較少，相當(dāng)于降壓變壓器。工作時(shí)，一次繞組并聯(lián)在一次電路中二次回路中，儀表，繼電器等的電壓線圈與二次繞組并聯(lián)，形成一閉合回路。由于這些電壓線圈的阻抗很大，因此工作時(shí)二次回路接近于開(kāi)路狀態(tài)。TVTV圖形符號(hào)2)接線方式4.3.2

電壓互感器(1)一相式接線供儀表、繼電器接于三相電路的一個(gè)線電壓。(2)兩相式接線兩個(gè)單相電壓互感器接成v/v形，供儀表、繼電器接于三相三線制電路的各個(gè)線電壓，廣泛應(yīng)用在企業(yè)變配電所6~10kv高壓配電裝置中。2)接線方式4.3.2

電壓互感器(3)三個(gè)單相電壓互感器結(jié)成Y0/Y0形

供電給要求線電壓的儀表、繼電器，并供電給接相電壓的絕緣監(jiān)視電壓表。絕緣監(jiān)視電壓表不能接入按相電壓選擇的電壓表，而要按線電壓選擇其量程，否則在一次系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，電壓表可能被燒壞。2)接線方式4.3.2

電壓互感器(4)采用三個(gè)單相三繞組電壓互感器接成Y0/Y0/△

（開(kāi)口三角）形

其接成Yo的二次繞組，供電給需線電壓的儀表、繼電器及接相電壓的絕緣監(jiān)視用電壓表。其接成（開(kāi)口三角）形的輔助二次繞組，接電壓繼電器。通過(guò)判斷開(kāi)口三角形兩端電壓，控制電壓繼電器動(dòng)作，發(fā)出接地故障信號(hào)。3)類(lèi)型4.3.2

電壓互感器電壓互感器按相數(shù)分，有單相和三相兩大類(lèi)；按絕緣和冷卻方式分，有油浸式和干式兩大類(lèi)；4)型號(hào)（P89）5)使用注意事項(xiàng)1、電壓互感器在工作時(shí)一、二次側(cè)不得短路2、電壓互感器的二次側(cè)必須有一端接地3、電壓互感器在連接時(shí)也必須注意其極性

一次接線端子

二次接線端子

鐵心

一二次繞組JDZ(J)-10電壓互感器實(shí)物圖片4.4

高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備高壓斷路器高壓隔離開(kāi)關(guān)高壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)避雷器高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備4.4.1

高壓斷路器功能：不僅能通斷正常負(fù)荷電流，而且能通斷一定的短路電流，并能在保護(hù)裝置作用下自動(dòng)跳閘，切除短路故障。符號(hào)：特點(diǎn)：高壓斷路器有相當(dāng)完善的滅弧結(jié)構(gòu)。QF電弧的概念4.4.1

高壓斷路器電弧的概念電弧是電氣設(shè)備運(yùn)行中經(jīng)常發(fā)生的一種物理現(xiàn)象，其特點(diǎn)是光亮很強(qiáng)和溫度很高。產(chǎn)生原因主要影響內(nèi)因：觸頭本身及觸頭周?chē)橘|(zhì)含有大量可被游離的電子。外因：當(dāng)分?jǐn)嗟挠|頭間存在足夠大的外施電壓的條件下，而且電路電流也達(dá)到最小生弧電流，其間的介質(zhì)就會(huì)強(qiáng)烈游離形成電弧。延長(zhǎng)了電路的開(kāi)斷時(shí)間。電弧高溫?zé)龎拈_(kāi)關(guān)的觸頭。電弧的概念4.4.1

高壓斷路器分類(lèi)：按所采用的滅弧介質(zhì)分： 油斷路器、六氟化硫（ＳＦ６）斷路器、真空斷路器以及壓縮空氣斷路器、磁吹斷路器等。

油斷路器按其油量多少和油的功能，又分為多油斷路器和少油斷路器兩類(lèi)。企業(yè)變配電所中的高壓斷路器多為少油斷路器，六氟化硫斷路器和真空斷路器的應(yīng)用也日益廣泛。4.4.1

高壓斷路器型號(hào)：4.3.1

高壓斷路器1）SN10-10型高壓少油斷路器我國(guó)統(tǒng)一設(shè)計(jì)、推廣應(yīng)用一種少油斷路器。按其斷流容量分，有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型（分別為300MVA、500MVA、750MVA）。(1)多油斷路器：開(kāi)關(guān)觸頭在絕緣油中閉合和斷開(kāi)。油兼有滅弧和絕緣功能，油量多，有易燃易爆危險(xiǎn)。體積大，維護(hù)麻煩。可頻繁通斷負(fù)荷。趨于淘汰。(2)少油斷路器：開(kāi)關(guān)觸頭在絕緣油中閉合和斷開(kāi)。油只作滅弧功能，油量少，易燃易爆危險(xiǎn)性較小。體積小，價(jià)廉，維護(hù)方便。不能頻繁操作。6～10kv多用。

4.4.1

高壓斷路器2）高壓真空斷路器

利用“真空”滅弧的一種斷路器，其觸頭裝在真空滅弧室內(nèi)。由于真空中不存在氣體游離的問(wèn)題，所以這種斷路器的觸頭斷開(kāi)時(shí)很難發(fā)生大的電弧。

但是這“真空”不能是絕對(duì)的真空，實(shí)際上也不可能是絕對(duì)的真空，因此在觸頭斷開(kāi)時(shí)，因高電場(chǎng)發(fā)射和熱電發(fā)射而產(chǎn)生一點(diǎn)電弧，這電弧稱(chēng)為”真空電弧“。它能在交流電流第一次過(guò)零時(shí)熄滅。絕緣套筒內(nèi)有真空滅弧室及觸頭上接線端子下接線端子手車(chē)式框架二次接線插頭ZN63A-12(VS1)戶(hù)內(nèi)交流高壓真空斷路器ZN28A-12系列戶(hù)內(nèi)交流高壓真空斷路器4.4.1

高壓斷路器3）高壓六氟化硫斷路器

利用SF6氣體作滅弧和絕緣介質(zhì)的一種斷路器。開(kāi)關(guān)觸頭在SF6氣體中閉合和斷開(kāi)。滅弧能力強(qiáng)，屬高速斷路器。斷流容量大，電絕緣性能好，檢修周期長(zhǎng)?？深l繁操作。無(wú)燃燒爆炸危險(xiǎn)，體積小，維護(hù)要求嚴(yán)格，價(jià)貴。在全封閉組合電器中多采用。不適于高寒地區(qū)。LW8-40.5型戶(hù)外交流高壓六氟化硫斷路器SF6斷路器的結(jié)構(gòu)LW36-126型戶(hù)外自能式高壓SF6斷路器HD4/R戶(hù)內(nèi)六氟化硫斷路器三種高壓斷路器的特點(diǎn)1）高壓少油斷路器2）高壓真空斷路器重量輕、體積小、節(jié)約油和鋼材、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)；但不能頻繁操作，用于6~35KV的室內(nèi)配電裝置；

不爆炸、噪聲低、體積小、重量輕、壽命長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無(wú)污染、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)； 但價(jià)格昂貴； 用于35KV及以下電壓等級(jí)中處主導(dǎo)地位；3）高壓六氟化硫斷路器斷流能力強(qiáng)、滅弧速度快、電絕緣性能好、檢修周期長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)；但要求加工精度高，對(duì)其密封性能要求更嚴(yán)，價(jià)格昂貴；適用于需頻繁操作及有易燃易爆危險(xiǎn)的場(chǎng)所。符號(hào)：4.4.2

高壓隔離開(kāi)關(guān)功能：主要是用來(lái)隔離高壓電源，以保證其他設(shè)備和線路的安全檢修。特點(diǎn)：斷開(kāi)后有明顯可見(jiàn)的斷開(kāi)間隙，而且斷開(kāi)間隙的絕緣及相間絕緣都是足夠可靠的，能充分保障人身和設(shè)備的安全。但是隔離開(kāi)關(guān)沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的滅弧裝置，因此它不允許帶負(fù)荷操作，都是和高壓斷路器配合使用。（和斷路器配合使用時(shí)，要嚴(yán)格遵守操作順序，即停電時(shí)，應(yīng)先使斷路器跳閘，后拉開(kāi)隔離開(kāi)關(guān)；送電時(shí)，應(yīng)先合隔離開(kāi)關(guān)，再閉合斷路器）?？捎脕?lái)通斷一定的小電流。QS隔離閘刀上接線端子

下接線端子

傳動(dòng)機(jī)構(gòu)GN19-12/400～1250型戶(hù)內(nèi)高壓隔離開(kāi)關(guān)配用CS6-1G手力操動(dòng)機(jī)構(gòu)雙柱式水平開(kāi)啟式110kV隔離開(kāi)關(guān)單柱式水平開(kāi)啟式35kV隔離開(kāi)關(guān)4.4.2

高壓隔離開(kāi)關(guān)分類(lèi)：高壓隔離開(kāi)關(guān)按安裝地點(diǎn)：戶(hù)內(nèi)式和戶(hù)外式兩大類(lèi)。隔離開(kāi)關(guān)的型號(hào)如GN19-10C/400，由六部分組成。從左至右：第一位，代表該設(shè)備的名稱(chēng)，G代表隔離開(kāi)關(guān)。第二位，代表該設(shè)備的使用環(huán)境，W代表戶(hù)外，N代表戶(hù)內(nèi)。第三位，設(shè)計(jì)序號(hào)，有6，8，19等。第四位，代表工作電壓等級(jí)，以KV為單位，工作電壓等級(jí)用數(shù)字表示。第五位，表示其他特征，G改進(jìn)型，T統(tǒng)一設(shè)計(jì)，D帶接地刀閘，K快分式，C瓷套管出線。第六位，額定電流，以A為單位。型號(hào)：符號(hào)：4.4.3

高壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)功能：高壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)按安裝地點(diǎn)，分戶(hù)內(nèi)式和戶(hù)外式兩大類(lèi)。1.具有簡(jiǎn)單滅弧裝置，能通斷一定的負(fù)荷電流和過(guò)負(fù)荷電流，不能切斷短路電流故障。2.必須與高壓熔斷器串聯(lián)，借助于熔斷器切除短路電流。3.與隔離開(kāi)關(guān)一樣，具有明顯的斷開(kāi)間隙，也具有隔離電源，保證安全檢修的功能。分類(lèi)：QL高壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)－限流熔斷器組合電器實(shí)物圖片

限流熔斷器真空負(fù)荷開(kāi)關(guān)上接線端子下接線端子彈簧脫扣機(jī)構(gòu)NAL/F系列戶(hù)內(nèi)高壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)狀態(tài)開(kāi)關(guān)合閘中開(kāi)關(guān)閉合狀態(tài)開(kāi)關(guān)分閘中功能4.4.4

避雷器避雷器是用于保護(hù)電力系統(tǒng)中電氣設(shè)備的絕緣免受沿線路傳來(lái)的雷電過(guò)電壓或由操作引起的內(nèi)部過(guò)電壓損壞的設(shè)備。避雷器應(yīng)與被保護(hù)設(shè)備并聯(lián)，裝在被保護(hù)設(shè)備的電源側(cè)。避雷器按結(jié)構(gòu)型式分有保護(hù)間隙、管型避雷器、閥式避雷器和氧化鋅避雷器等。分類(lèi)具有良好的非線性、動(dòng)作迅速、殘壓低、通流容量大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、耐污能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)4.5

高壓熔斷器符號(hào)：功能：保護(hù)特性：也稱(chēng)時(shí)間——電流特性一種應(yīng)用極廣的過(guò)電流保護(hù)電器。其主要功能是對(duì)電路及電路設(shè)備進(jìn)行短路保護(hù)，但有的也具有過(guò)負(fù)荷保護(hù)的功能。FU熔斷器時(shí)間電流特性具有反時(shí)限特點(diǎn)原理：當(dāng)所在電路電流超過(guò)規(guī)定值并經(jīng)一定時(shí)間后，熔體熔化→汽化生弧→滅弧(電路分?jǐn)?限流特性：在短路電流尚未達(dá)到?jīng)_擊值之前就切斷電路

續(xù)上頁(yè)高壓限流熔斷器實(shí)物圖片

接線端子

絕緣子安裝卡座金屬管帽

瓷熔管內(nèi)有金屬熔體與石英沙熔斷器底座石英沙熔斷撞針金屬熔體纏繞在內(nèi)瓷管上瓷熔管剖面圖類(lèi)型：戶(hù)內(nèi)、戶(hù)外高壓限流熔斷器4.5

高壓熔斷器結(jié)構(gòu)基本相同，都是瓷質(zhì)熔管內(nèi)充石英砂填料的密閉管式熔斷器。RN1型主要用作高壓線路和設(shè)備的短路保護(hù)，也能起過(guò)負(fù)荷保護(hù)的作用，其熔體在正常情況下要通過(guò)主電路的負(fù)荷電流，因此其結(jié)構(gòu)尺寸較大。RN2型只用作電壓互感器一次側(cè)的短路保護(hù)，其熔體額定電流一般為0.5A，因此其結(jié)構(gòu)尺寸較小。1)RN1和RN2型戶(hù)內(nèi)高壓熔斷器跌開(kāi)式熔斷器又稱(chēng)跌落式熔斷器，廣泛用于環(huán)境正常的室外場(chǎng)所，其功能是既可作6—10KV配電變壓器和電力線路的短路保護(hù)和過(guò)負(fù)荷保護(hù)。2)RW4和RW10（F）型戶(hù)外高壓跌開(kāi)式熔斷器跌落式熔斷器戶(hù)外跌開(kāi)式熔斷器結(jié)構(gòu)（噴射式熔斷器）功能4.6

高壓開(kāi)關(guān)柜高壓成套設(shè)備，按一定的線路方案將有關(guān)一次設(shè)備和二次設(shè)備組裝在柜內(nèi)，節(jié)約空間，方便安裝，可靠供電，美化環(huán)境。按結(jié)構(gòu)分：固定式、移開(kāi)式。按功能分：饋線柜、電壓互感器柜、高壓電容器柜、電能計(jì)量柜、高壓環(huán)網(wǎng)柜。分類(lèi)高壓斷路器等主要電氣設(shè)備裝在可拉出和推入開(kāi)關(guān)柜的手車(chē)上。高壓金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備

高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備——高壓開(kāi)關(guān)與控制、測(cè)量、保護(hù)、調(diào)節(jié)裝置以及輔件、外殼和支持件等部件及其電氣和機(jī)械的聯(lián)結(jié)組成的總稱(chēng)。

金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備則是除進(jìn)出線外，其余完全被接地金屬外殼封閉的開(kāi)關(guān)設(shè)備。安裝方式移開(kāi)式：采用手車(chē)結(jié)構(gòu)，手車(chē)落地或裝于開(kāi)關(guān)柜中部（中置式）；

固定式：高壓開(kāi)關(guān)固定安裝于柜內(nèi)。結(jié)構(gòu)類(lèi)型鎧裝式：間隔式：箱式：充氣柜主要組成部件分別裝在接地的用金屬隔板隔開(kāi)的隔室中。其某些元件也分裝于單獨(dú)的隔室內(nèi)，但具有一個(gè)或多個(gè)符合一定防護(hù)等級(jí)的非金屬隔板；具有金屬外殼，但間隔的數(shù)目少于鎧裝式和間隔式，隔板防護(hù)等級(jí)低或無(wú)隔板；金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備的隔室具有可控的、或封閉的、或密封的壓力系統(tǒng)來(lái)保持氣體壓力。氣體絕緣金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備

氣體絕緣金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備（GIS）是一種至少有一部分常用高于大氣壓的氣體（SF6氣體）作為絕緣介質(zhì)的金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備。占地面積小；占用空間少；不受外界環(huán)境條件的影響；不產(chǎn)生噪聲和無(wú)線電干擾；運(yùn)行安全可靠；維護(hù)工作量少。GIS既封閉又組合，因而：①防止誤拉、合斷路器；②防止帶負(fù)荷拉、合隔離開(kāi)關(guān)；③防止帶接地開(kāi)關(guān)（或接地線）送電；④防止帶電合接地開(kāi)關(guān)（或接地線）；⑤防止人員誤入帶電間隔。高壓開(kāi)關(guān)柜應(yīng)具備五防功能：10kV中置式真空斷路器手車(chē)柜實(shí)物圖片（多臺(tái)組合）10kV負(fù)荷開(kāi)關(guān)柜實(shí)物圖片（一臺(tái)）GIS4.7

低壓電器設(shè)備按一定的線路方案將有關(guān)低壓設(shè)備組裝在一起的成套配電裝置。1）低壓開(kāi)關(guān)柜1000V或1200V及以下的設(shè)備

GGD型固定式開(kāi)關(guān)柜實(shí)物圖片

進(jìn)線柜

出線柜

固定柜柜體

出線柜MCCGCS型抽屜式開(kāi)關(guān)柜實(shí)物圖片

進(jìn)線柜

出線柜PC

抽屜柜柜體4.7

低壓電器設(shè)備用于低壓系統(tǒng)中設(shè)備及線路的過(guò)載和短路保護(hù)。低壓熔斷器的類(lèi)型很多，如插入式(RC)、螺旋式(RL)、無(wú)填料密封管式(RM)、有填料密封管式(RT)以及引進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的有填料管式gF、aM系列、高分?jǐn)嗄芰Φ腘T型等。2）低壓熔斷器低壓熔斷器實(shí)物圖片

刀型觸頭熔斷體

瓷熔管內(nèi)有金屬熔體與石英沙熔斷器底座

接線端子安裝卡座圓筒帽式熔斷體

螺旋式熔斷器4.7

低壓電器設(shè)備3）低壓斷路器低壓斷路器又稱(chēng)“低壓自動(dòng)開(kāi)關(guān)”。低壓斷路器既能帶負(fù)荷通斷電路，又能在短路、過(guò)負(fù)荷和低電壓（或失壓）時(shí)自動(dòng)跳閘，其功能與高壓斷路器類(lèi)似。按其滅弧介質(zhì)分有空氣斷路器和真空斷路器等；按其用途分有配電用斷路器、電動(dòng)機(jī)保護(hù)用斷路器、照明用斷路器和漏電保護(hù)斷路器等；按保護(hù)性能分有非選擇型斷路器、選擇型斷路器和智能型斷路器；按結(jié)構(gòu)型式分有萬(wàn)能式斷路器和塑料外殼式斷路器兩大類(lèi)。分類(lèi)功能4.7

低壓電器設(shè)備3）低壓斷路器熱脫扣器：用于線路或設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間過(guò)載保護(hù)，當(dāng)線路電流出現(xiàn)較長(zhǎng)時(shí)間過(guò)載時(shí)，金屬片受熱變形，使斷路器跳閘；脫扣器過(guò)流脫扣器：用于短路、過(guò)負(fù)荷保護(hù)，當(dāng)線路電流大于動(dòng)作電流時(shí)，過(guò)流脫扣器動(dòng)作，自動(dòng)斷開(kāi)斷路器；分勵(lì)脫扣器：用于遠(yuǎn)距離跳閘；通過(guò)按下脫扣按鈕實(shí)現(xiàn)。欠壓或失壓脫扣器：用于欠壓或失壓保護(hù)，當(dāng)電源電壓低于定值時(shí)自動(dòng)斷開(kāi)斷路器；型號(hào)（P94）由觸頭、滅弧裝置、轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、脫扣器等部分構(gòu)成萬(wàn)能式斷路器實(shí)物圖片萬(wàn)能式斷路器萬(wàn)能式斷路器（又稱(chēng)框架式斷路器）一般有一個(gè)有絕緣襯墊的鋼制框架，所有部件敞開(kāi)地安裝在框架底座內(nèi)。智能控制器手動(dòng)儲(chǔ)能手柄

分閘按鈕

合閘按鈕

抽屜框架

二次接線端子

分合閘指示

儲(chǔ)能指示

萬(wàn)能式斷路器主要安裝在低壓配電柜中作為進(jìn)線開(kāi)關(guān)、母聯(lián)開(kāi)關(guān)和大電流出線開(kāi)關(guān)，用于控制和保護(hù)低壓配電網(wǎng)絡(luò)。裝設(shè)地點(diǎn)靈活，保護(hù)方案、操作方案較多塑殼式斷路器塑料外殼式低壓斷路器（原稱(chēng)裝置式斷路器）的主要特征是有一個(gè)采用聚酯絕緣材料模壓而成的外殼，所有部件都裝在這個(gè)封閉外殼中，僅在殼蓋中央露出操作手柄。塑殼式斷路器實(shí)物圖片手動(dòng)操作手柄

上接線端子

分勵(lì)脫扣按鈕

下接線端子

塑殼式斷路器通常裝設(shè)在低壓配電裝置之中，作為配電線路或電動(dòng)機(jī)回路的控制與保護(hù)開(kāi)關(guān)

模數(shù)化微型斷路器

4.8

高壓開(kāi)關(guān)電器的選擇1）按工作環(huán)境及正常工作條件選擇電氣設(shè)備；（1）電氣設(shè)備所處位置、使用環(huán)境、工作條件選擇型號(hào)；（2）按工作電壓選擇電氣設(shè)備的額定電壓；（3）按最大負(fù)荷電流選擇電氣設(shè)備的額定電流。電氣設(shè)備選擇的一般原則2）按短路條件校驗(yàn)電氣設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定；保證電氣設(shè)備在短路故障時(shí)不至于損壞

短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)

當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路，有短路電流通過(guò)電氣設(shè)備時(shí)，導(dǎo)體和電器各部件溫度(或熱量)不應(yīng)超過(guò)允許值，即滿(mǎn)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(shí)間；

It—

設(shè)備在t秒內(nèi)允許通過(guò)的短時(shí)熱穩(wěn)定電流；

t—

設(shè)備的熱穩(wěn)定時(shí)間。

4.8

高壓開(kāi)關(guān)電器的選擇2）按短路條件校驗(yàn)電氣設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定；

短路動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)

當(dāng)短路電流通過(guò)電氣設(shè)備時(shí)，短路電流產(chǎn)生的電動(dòng)力應(yīng)不超過(guò)設(shè)備的允許應(yīng)力，即滿(mǎn)足動(dòng)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(guò)的極限電流峰值和有效值。

4.8

高壓開(kāi)關(guān)電器的選擇3）開(kāi)關(guān)電器斷流能力校驗(yàn)；斷流容量不小于安裝地點(diǎn)最大三相短路容量

對(duì)要求能開(kāi)斷短路電流的開(kāi)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(kāi)斷電流與開(kāi)斷容量。

4.8

高壓開(kāi)關(guān)電器的選擇

電氣設(shè)備選擇的一般原則設(shè)備名稱(chēng)選擇項(xiàng)目校驗(yàn)項(xiàng)目額定電壓(kV)額定電流

(A)裝置類(lèi)型(戶(hù)內(nèi)/戶(hù)外)準(zhǔn)確度級(jí)

短路電流開(kāi)斷能力(kA)熱穩(wěn)定動(dòng)穩(wěn)定高壓斷路器√√√√√√高壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)√√√√√√高壓隔離開(kāi)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√√√√√

4.8.1

高壓開(kāi)關(guān)電器的選擇高壓斷路器、高壓熔斷器、高壓隔離開(kāi)關(guān)和高壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)1）根據(jù)使用環(huán)境和安裝條件選擇設(shè)備型號(hào)；2）正常工作條件下，選擇設(shè)備額定電壓和額定電流；3）按最大可能的短路電流校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性；4）開(kāi)關(guān)電器斷流能力校驗(yàn)；4.8.2

高壓斷路器的選擇大多選擇戶(hù)內(nèi)型，少油斷路器、真空斷路器和SF6斷路器：例5-1

：試選擇某35KV戶(hù)內(nèi)型變電所主變壓器二次側(cè)高壓開(kāi)關(guān)柜的高壓斷路器，已知變壓器35/10.5KV，5000KVA，三相最大短路電流3.35KA，沖擊短路電流8.54KA，三相短路容量60.9MVA，繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間1.1S。解：1）變壓器工作環(huán)境選擇類(lèi)型：戶(hù)內(nèi)，故選擇戶(hù)內(nèi)少油斷路器；2）二次側(cè)線路電壓選擇斷路器額定電壓，變壓器二次側(cè)的額定電流來(lái)選擇斷路器額定電流；4.8.2

高壓斷路器的選擇大多選擇戶(hù)內(nèi)型，少油斷路器、真空斷路器和SF6斷路器：解：3）高壓斷路器動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定性校驗(yàn)；4）利用最大開(kāi)斷電流校驗(yàn)高壓斷路器斷流能力；例5-1

：試選擇某35KV戶(hù)內(nèi)型變電所主變壓器二次側(cè)高壓開(kāi)關(guān)柜的高壓斷路器，已知變壓器35/10.5KV，5000KVA，三相最大短路電流3.35KA，沖擊短路電流8.54KA，三相短路容量60.9MVA，繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間1.1S?？焖贁嗦菲鞯臄嗦窌r(shí)間4.8.3

高壓隔離開(kāi)關(guān)的選擇只用于電氣隔離而不能分?jǐn)嗾Ｘ?fù)荷電流和短路電流，不需校驗(yàn)其斷流能力。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(kāi)關(guān)QS。已知圖中K點(diǎn)短路時(shí)I’’=I∞=4.8kA,繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間tp=1S。擬采用快速開(kāi)斷的高壓斷路器，其固有分閘的時(shí)間ttr=0.1S。斷路器及隔離開(kāi)關(guān)的選擇結(jié)果

計(jì)算數(shù)據(jù)ZN12-10I型斷路器GN19-10型隔離開(kāi)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10.8kA熱穩(wěn)定性校驗(yàn)I∞2timar=4.82×1.1=25.34A2s額定電壓UN=10kV額定電流IN=630A額定開(kāi)斷電流IOFF=25kA極限過(guò)電流峰值imax=80kA熱穩(wěn)定值It2t=252×3=1875A2sUN=10kVIN=630A----imax=50kAIt2t=142×5=980A2s4.8.4

高壓熔斷器的選擇熔斷器沒(méi)有觸頭，分?jǐn)喽搪冯娏骱笕垠w熔斷，不必校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定；僅需校驗(yàn)斷流能力：1）熔斷器的類(lèi)型應(yīng)符合安裝條件（戶(hù)內(nèi)或戶(hù)外）2）熔斷器額定電壓應(yīng)與線路額定電壓相同，不得降低電壓使用；戶(hù)內(nèi)型 RN1主要用于高壓電路和設(shè)備的短路保護(hù)；

RN2用于電壓互感器的短路保護(hù)；4.9.3

高壓熔斷器的選擇3）熔斷器的額定電流應(yīng)不小于它所裝熔體的額定電流；（1）保護(hù)線路的熔斷器熔體電流的選擇應(yīng)不小于電路計(jì)算電流；熔斷器的額定電流是可以更換的最大熔體額定電流。（2）保護(hù)電壓互感器的熔斷器熔體電流的選擇由于電壓互感器二次側(cè)電流很小，因此保護(hù)電壓互感器一次側(cè)的RN2型熔斷器的熔體額定電流一般為0.5A4.8.4

高壓熔斷器的選擇3）熔斷器的額定電流應(yīng)不小于它所裝熔體的額定電流；（3）保護(hù)電力變壓器（高壓側(cè)）的熔斷器熔體電流的選擇A、熔體電流要躲過(guò)變壓器允許的正常過(guò)負(fù)荷電流；B、熔體電流要躲過(guò)來(lái)自變壓器低壓側(cè)的電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)引起的尖峰電流；C、熔體電流要躲過(guò)變壓器空載合閘時(shí)的勵(lì)磁涌流；4.8.4

高壓熔斷器的選擇4）熔斷器斷流能力的校驗(yàn)；對(duì)限流式熔斷器，斷流能力：對(duì)非限流式熔斷器，斷流能力：能在短路電流達(dá)到?jīng)_擊值之前完全熔斷并熄滅電弧，切除短路；不能在短路電流達(dá)到?jīng)_擊值之前完全熄滅電弧，切除短路；對(duì)具有斷流能力上下限的熔斷器，斷流能力：（4）高壓熔斷器的保護(hù)選擇性配合

選擇熔體電流時(shí)，應(yīng)保證前后兩級(jí)熔斷器之間、熔斷器與電源側(cè)繼電保護(hù)之間，以及熔斷器與負(fù)荷側(cè)繼電保護(hù)之間動(dòng)作的選擇性。1.上、下級(jí)均選用限流型熔斷器之間的配合示例2.限流熔斷器與其他上級(jí)或下級(jí)保護(hù)裝置之間的配合示例4.9

互感器的選擇1電流互感器的選擇1）電流互感器的主要性能；計(jì)量用：0.1、0.2、0.5、1、3、5（電流誤差）保護(hù)用：5P、10P（電流誤差1%、3%；復(fù)合誤差5%、10%）；（1）電流互感器的準(zhǔn)確級(jí)：（2）線圈鐵心特性：在額定頻率下，二次負(fù)荷為額定負(fù)荷的25%~100%，功率因數(shù)為0.8時(shí)，各準(zhǔn)確級(jí)的電流誤差和相位誤差不超過(guò)規(guī)定限值。計(jì)量用：在一次電路短路時(shí)易于飽和，以限制二次電流的增長(zhǎng)倍數(shù)；保護(hù)用：在一次電路短路時(shí)不應(yīng)飽和，二次電流與一次電流成比例增長(zhǎng)，保證靈敏度要求。4.9

互感器的選擇1電流互感器的選擇1）電流互感器的主要性能；一次側(cè)額定電流有多種規(guī)格可供用戶(hù)選擇；（3）電流互感器變流比與二次側(cè)額定負(fù)荷電流互感器的準(zhǔn)確度與二次負(fù)荷容量有關(guān)，互感器二次側(cè)負(fù)荷不得大于其準(zhǔn)確級(jí)所限定的額定二次負(fù)荷。20，30，40，50，75，100，150，200，300，400，600，800，1000，1200，1500，2000（A）(1)一相式接線(2)兩相式接線二次回路中儀表、繼電器線圈的阻抗二次回路中所有接頭、觸點(diǎn)接觸電阻(3)星型接線二次回路中導(dǎo)線電阻4.

9互感器的選擇1電流互感器的選擇2）電流互感器的選擇與校驗(yàn)（1）型號(hào)的選擇：根據(jù)安裝地點(diǎn)和工作要求；（2）額定電壓的選擇：不應(yīng)低于裝設(shè)點(diǎn)線路的額定電壓；（3）變比的選擇：二次側(cè)額定電流均為5A，一次側(cè)有多種規(guī)格；一次額定電流應(yīng)不小于線路計(jì)算電流；4.9

互感器的選擇1電流互感器的選擇2）電流互感器的選擇與校驗(yàn)（4）準(zhǔn)確度的選擇：（5）動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定的校驗(yàn)：計(jì)量用：0.2~0.5級(jí)；測(cè)量用：1.0~3.0級(jí)；保護(hù)用：10P級(jí)；動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)：電流互感器允許短時(shí)極限通過(guò)電流峰值與電流互感器一次側(cè)額定電流峰值之比熱穩(wěn)定倍數(shù)和熱穩(wěn)定時(shí)間P120例5-3例5-3

按例5-1電氣條件，選擇柜內(nèi)電流互感器。已知電流互感器采用兩相式接線，如圖所示，其中0.5級(jí)二次繞組用于測(cè)量，接有三相有功電度表和三相無(wú)功電度表各一只，每一電流線圈消耗功率0.5VA，電流表一只，消耗功率3VA。電流互感器二次回路采用BV-500-1×2.5mm2的銅芯塑料線,互感器距儀表的單向長(zhǎng)度為2m。

解：型號(hào)、額定電壓、額定電流選擇：根據(jù)變壓器10kV額定電流275A，查附錄表A-7，選變比為400/5A的LQJ-10型電流互感器，Kes=160，Kt=75，t=1s，0.5級(jí)二次繞組的Z2N=0.4Ω。

(1)準(zhǔn)確度校驗(yàn)

故滿(mǎn)足準(zhǔn)確度要求。

(2)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)

滿(mǎn)足動(dòng)穩(wěn)定要求。滿(mǎn)足熱穩(wěn)定要求。

所以選擇LQJ-10400/5A型電流互感器滿(mǎn)足要求。

解：根據(jù)變壓器10kV額定電流275A，查附錄表A-7，選變比為400/5A的LQJ-10型電流互感器，Kes=160，Kt=75，t=1s，0.5級(jí)二次繞組的Z2N=0.4Ω。

(3)熱穩(wěn)定校驗(yàn)

4.9

互感器的選擇2）電壓互感器的選擇1）型號(hào)的選擇：根據(jù)安裝地點(diǎn)和工作要求；2）額定電壓的選擇；不應(yīng)低于裝設(shè)點(diǎn)線路的額定電壓；3）準(zhǔn)確度的選擇：按電壓儀表對(duì)電壓互感器準(zhǔn)確度要求。計(jì)量用：0.5級(jí)以上；測(cè)量用：1.0或3.0級(jí)；保護(hù)用：3P和6P級(jí)；4）變壓器一二次側(cè)都有熔斷器保護(hù)，不需檢驗(yàn)短路動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。4.10

低壓熔斷器的選擇1）選擇（1）型號(hào)選擇：根據(jù)工作環(huán)境條件；（2）額定電壓選擇：不低于保護(hù)線路的額定電壓；（3）額定電流選擇：應(yīng)不低于其熔體的額定電流；4.10

低壓熔斷器的選擇2）熔體的額定電流不小于線路的計(jì)算電流躲過(guò)尖峰電流在被保護(hù)線路過(guò)負(fù)荷或短路時(shí)得到可靠保護(hù)K為小于1的計(jì)算系數(shù)，當(dāng)熔斷器用作單臺(tái)電動(dòng)機(jī)保護(hù)時(shí)，K的取值與熔斷器特性及電動(dòng)機(jī)起動(dòng)情況有關(guān)，K的取值見(jiàn)表5-6。

Ial為絕緣導(dǎo)線和電纜最大允許載流量，KoL為絕緣導(dǎo)線和電纜允許短時(shí)過(guò)負(fù)荷系數(shù)。4.10

低壓熔斷器的選擇3）熔斷器斷流能力校驗(yàn)（1）對(duì)限流式熔斷器；（2）對(duì)非限流式熔斷器：低壓線路中，熔斷器較多，前后級(jí)間的熔斷器在選擇性上必須配合，以使靠近故障點(diǎn)的熔斷器最先熔斷。

4）前后級(jí)熔斷器的配合4.10

低壓熔斷器的選擇4）前后級(jí)熔斷器的配合4.10

低壓熔斷器的選擇為保證選擇性配合：前級(jí)熔斷器實(shí)際熔斷時(shí)間本級(jí)熔斷器實(shí)際熔斷時(shí)間一般前級(jí)熔斷器熔體額定電流比后級(jí)熔斷器的熔體額定電流大2~3級(jí)。4）前后級(jí)熔斷器的配合例：有一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，其額定電壓380V，額定功率18.5KW，額定電流35.5A，起動(dòng)電流倍數(shù)7。該電動(dòng)機(jī)采用RT0型熔斷器做短路保護(hù)，短路電流最大值可達(dá)13KA。試選擇其熔體額定電流。選擇熔體及熔斷器額定電流由附表A-11查得RT0-100：斷流能力校驗(yàn)：滿(mǎn)足要求。例5-6：有一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，其UN=380V，PN=17KW，IC=42.3A，屬重載啟動(dòng)，起動(dòng)電流為188A，啟動(dòng)時(shí)間3~8s。采用BLV型導(dǎo)線穿鋼管敷設(shè)線路，導(dǎo)線截面為10mm2。該電動(dòng)機(jī)采用RT0型熔斷器做短路保護(hù)，線路最大短路為21kA。試選擇熔斷器及其熔體額定電流，并進(jìn)行校驗(yàn)。（1）選擇熔體及熔斷器額定電流有附表A-11查得RT0-100：（2）斷流能力校驗(yàn)斷流能力滿(mǎn)足要求。（3）導(dǎo)線與熔斷器的配合熔斷器做短路保護(hù)，導(dǎo)線為絕緣導(dǎo)線時(shí)：查表A-13-2得：滿(mǎn)足要求。4.11

低壓斷路器的選擇低壓斷路器在低壓配電系統(tǒng)中的應(yīng)用（1）單獨(dú)接QF或QF-QS的方式；（2）QF與FU配合的方式4.11.1

低壓斷路器選擇的一般原則1）型號(hào)及操作機(jī)構(gòu)形式應(yīng)符合工作環(huán)境、保護(hù)性能等方面的要求；2）額定電壓應(yīng)不低于裝設(shè)地點(diǎn)線路額定電壓；3）額定電流應(yīng)不小于它所能安裝的最大脫扣器的額定電流；4）短路斷流能力應(yīng)不小于線路中最大三相短路電流；（1）對(duì)萬(wàn)能式斷路器，其分?jǐn)鄷r(shí)間在0.02s以上；（2）對(duì)塑殼式斷路器，其分?jǐn)鄷r(shí)間在0.02s以下：低壓保護(hù)電器的初步選擇類(lèi)別選擇A類(lèi)為非選擇型，一般配置熱－電磁式過(guò)電流脫扣器，保護(hù)特性二段保護(hù)功能。

A類(lèi)斷路器在短路情況下，沒(méi)有用于選擇性的人為短延時(shí)特性。低壓斷路器的保護(hù)特性曲線——非選擇型B類(lèi)為選擇型，一般配置電子式過(guò)電流脫扣器或智能式控制器，保護(hù)特性具有二段保護(hù)、三段保護(hù)或四段保護(hù)功能。低壓斷路器的保護(hù)特性曲線——選擇型4.11.2低壓斷路器脫扣器的選擇和整定1）過(guò)電流脫扣器的選擇和整定；（1）額定電流的選擇（2）動(dòng)作電流的整定瞬時(shí)過(guò)電流脫扣器動(dòng)作電流的整定短延時(shí)過(guò)電流脫扣器動(dòng)作電流和動(dòng)作時(shí)間的整定長(zhǎng)延時(shí)過(guò)電流脫扣器動(dòng)作電流和動(dòng)作時(shí)間的整定過(guò)電流脫扣器與配電線路的配合要求短延時(shí)過(guò)電流脫扣器動(dòng)作電流和動(dòng)作時(shí)間的整定動(dòng)作電流應(yīng)躲過(guò)線路的尖峰電流可靠系數(shù)，取1.2；動(dòng)作時(shí)間一般不超過(guò)1s，通常為0.2s、0.4s、0.6s3級(jí)；產(chǎn)品不同，延時(shí)時(shí)間有所不同。長(zhǎng)延時(shí)過(guò)電流脫扣器動(dòng)作電流和動(dòng)作時(shí)間的整定動(dòng)作電流只需躲過(guò)線路的計(jì)算電流可靠系數(shù)，取1.1；動(dòng)作時(shí)間一般1~2h；用于過(guò)負(fù)荷保護(hù)，動(dòng)作時(shí)間為反時(shí)限特性。瞬時(shí)過(guò)電流脫扣器動(dòng)作電流的整定應(yīng)躲過(guò)線路的尖峰電流可靠系數(shù)；對(duì)動(dòng)作時(shí)間在0.02s以上的斷路器，如DW、ME型，取1.35；對(duì)動(dòng)作時(shí)間在0.02s以下的斷路器，如DZ型等，取2~2.5；過(guò)電流脫扣器與配電線路的配合要求防止被保護(hù)線路因過(guò)負(fù)荷或斷路故障引起導(dǎo)線或電纜過(guò)熱導(dǎo)線或電纜允許的短時(shí)過(guò)負(fù)荷系數(shù)。對(duì)瞬時(shí)和短延時(shí)過(guò)電流脫扣器，取4.5；對(duì)長(zhǎng)延時(shí)過(guò)電流脫扣器，取1；對(duì)有爆炸氣體區(qū)域內(nèi)的配電線路過(guò)電流脫扣器取0.8整定倍數(shù)過(guò)電流脫扣器的動(dòng)作電流，按照其額定電流的倍數(shù)來(lái)整定，即選擇過(guò)電流脫扣器的整定倍數(shù)K。過(guò)電流脫扣器的動(dòng)作電流，應(yīng)不大于整定倍數(shù)×過(guò)電流脫扣器額定電流。各種型號(hào)斷路器的脫扣器動(dòng)作電流整定倍數(shù)不一樣。4.11.2低壓斷路器脫扣器的選擇和整定2）熱脫扣器的選擇和整定；（1）額定電流的選擇（2）動(dòng)作電流的整定可靠系數(shù)，取1.1；并應(yīng)在實(shí)際運(yùn)行時(shí)調(diào)試3）欠電壓脫扣器的選擇和分勵(lì)脫扣器的選擇；欠電壓脫扣其主要用于欠壓或失壓保護(hù)，當(dāng)電壓下降低于（0.35~0.7）UN時(shí)便能動(dòng)作；分勵(lì)脫扣器用于斷路器的分閘操作，在（0.8~1.1）UN時(shí)便能可靠動(dòng)作。4.11.3前后級(jí)斷路器選擇性的配合1）動(dòng)作電流選擇性配合上：2）動(dòng)作時(shí)間選擇性配合上：如果后一級(jí)（靠近負(fù)載）采用瞬時(shí)過(guò)電流脫扣器，則前一級(jí)（靠近電源）要求采用短延時(shí)過(guò)電流脫扣器；如果前后級(jí)都采用短延時(shí)過(guò)電流脫扣器，則前一級(jí)短延時(shí)時(shí)間應(yīng)至少比后一級(jí)短延時(shí)時(shí)間大一級(jí)。由于低壓斷路器保護(hù)特性時(shí)間誤差為+20%~+30%，防止誤動(dòng)作，應(yīng)把前一級(jí)動(dòng)作時(shí)間計(jì)入負(fù)誤差（提前動(dòng)作），后一級(jí)動(dòng)作時(shí)間計(jì)入正誤差（滯后動(dòng)作），在這種情況下，仍要保證前一級(jí)動(dòng)作時(shí)間大于后一級(jí)動(dòng)作時(shí)間，才能保證前后級(jí)斷路器的選擇性配合。4.11.4低壓斷路器靈敏度的配合短路保護(hù)靈敏度應(yīng)滿(mǎn)足：瞬時(shí)或短延時(shí)過(guò)電流脫扣器的動(dòng)作電流整定值。保護(hù)線路末端的最小短路電流。例：某380V動(dòng)力線路，采用低壓斷路器保護(hù)，線路計(jì)算電流為125A，尖峰電流為390A，線路首端最大三相短路電流為7.6KA，末端最小單相短路電流為2.5KA，線路允許載流量為168A，試選擇低壓斷路器。解：低壓斷路器用于配電線路保護(hù)，選擇DW15系列斷路器，查附錄表A-10-4、A-10-5，確定配置瞬時(shí)和長(zhǎng)延時(shí)過(guò)流脫扣器。

①

Iop（0）≥KrelIpk=1.35×390A=527A根據(jù)上表中的整定倍數(shù)，選擇3倍整定倍數(shù)的瞬時(shí)脫扣器，則動(dòng)作電流整定值為：3×200=600＞527A

②與保護(hù)線路的配合Iop（0）=60