《電氣工程基礎(chǔ)》課件第5章

第5章電氣設(shè)備的選擇5.1電氣設(shè)備選擇的一般條件5.2母線和電纜的選擇5.3高壓斷路器、隔離開(kāi)關(guān)及高壓熔斷器的選擇5.4限流電抗器的選擇5.5互感器的選擇思考題

電氣設(shè)備的選擇是發(fā)電廠和變電所電氣部分設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容之一。如何正確地選擇電氣設(shè)備，將直接影響電氣主接線和配電裝置的安全及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。因此，在進(jìn)行設(shè)備選擇時(shí)，

必須執(zhí)行國(guó)家的有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，在保證安全、可靠的前提下，力爭(zhēng)做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、運(yùn)行方便和留有適當(dāng)?shù)陌l(fā)展余地，以滿足電力系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的需要。

學(xué)習(xí)本章時(shí)應(yīng)注意把基本理論與工程實(shí)踐結(jié)合起來(lái)，在熟悉各種電氣設(shè)備性能的基礎(chǔ)上，通過(guò)實(shí)例來(lái)掌握各種電氣設(shè)備的選擇方法。

5.1電氣設(shè)備選擇的一般條件

由于電力系統(tǒng)中各電氣設(shè)備的用途和工作條件不同，它們的選擇方法也不盡相同，但其基本要求卻是相同的。即，電氣設(shè)備要能可靠地工作，必須按正常工作條件進(jìn)行選擇，按短路條件校驗(yàn)其動(dòng)、熱穩(wěn)定性。

一、按正常工作條件選擇

導(dǎo)體和電器的正常工作條件包括額定電壓、額定電流和自然環(huán)境條件等三個(gè)方面。

1.額定電壓

一定額定電壓的高壓電器，其絕緣部分應(yīng)能長(zhǎng)期承受相應(yīng)的最高工作電壓。由于電網(wǎng)調(diào)壓或負(fù)荷的變化，使電網(wǎng)的運(yùn)行電壓常高于電網(wǎng)的額定電壓。因此，所選導(dǎo)體和電器的

允許最高工作電壓應(yīng)不低于所連接電網(wǎng)的最高運(yùn)行電壓。

當(dāng)導(dǎo)體和電器的額定電壓為UN

時(shí)，導(dǎo)體和電器的最高工作電壓一般為(1.1~1.15)UN

；而實(shí)際電網(wǎng)的最高運(yùn)行電壓一般不超過(guò)1.1UN。因此，在選擇設(shè)備時(shí)一般按照導(dǎo)體和電器的額定電壓UN

不低于安裝地點(diǎn)電網(wǎng)額定電壓UNS

的條件進(jìn)行選擇，即

2.額定電流

在規(guī)定的周?chē)h(huán)境溫度下，導(dǎo)體和電器的額定電流IN

應(yīng)不小于流過(guò)設(shè)備的最大持續(xù)工作電流Imax

，即

由于發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)和變壓器在電壓降低5%時(shí)出力保持不變，其相應(yīng)回路的最大持續(xù)工作電流Imax

=1.05IN

(IN為發(fā)電機(jī)的額定電流)；母聯(lián)斷路器和母線分段斷路器回路的最大持續(xù)工作電流Imax

，一般取該母線上最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)或一組變壓器的Imax

；母線分段電抗器回路的Imax

，按母線上事故切除最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)時(shí)，這臺(tái)發(fā)電機(jī)額定電流的50%~80%計(jì)算；饋電線回路的Imax

，除考慮線路正常負(fù)荷電流外，還應(yīng)包括線路損耗和事故時(shí)轉(zhuǎn)移過(guò)來(lái)的負(fù)荷。

此外，還應(yīng)根據(jù)裝置地點(diǎn)、使用條件、檢修和運(yùn)行等要求，對(duì)導(dǎo)體和電器進(jìn)行型式選擇。

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)境條件校核它們的基本使用條件。當(dāng)氣溫、風(fēng)速、濕度、污穢等級(jí)、海拔高度、地震烈度、覆冰厚度等環(huán)境條件超出一般電器的規(guī)定使用條件時(shí)，應(yīng)向制造部門(mén)提出補(bǔ)充要求或采取相應(yīng)的防護(hù)措施。例如，當(dāng)電氣設(shè)備布置在制造部門(mén)規(guī)定的海拔高度以上地區(qū)時(shí)，由于環(huán)境條件變化的影響，引起電氣設(shè)備所允許的最高工作電壓下降，需要進(jìn)行校正。一般地，若海拔范圍在1000~3500m以內(nèi)，則每當(dāng)海拔高度比廠家規(guī)定值升高100m時(shí)，最高工作電壓下降1%。因此，在海拔高度超過(guò)1000m的地區(qū)，應(yīng)選用高原型產(chǎn)品或選用外絕緣提高一級(jí)的產(chǎn)品。目前，

110kV及以下電器的外絕緣普遍具有一定裕度，故可使用在海拔2000m以下的地區(qū)。

當(dāng)周?chē)橘|(zhì)溫度θ0

和導(dǎo)體(或電器)額定環(huán)境溫度θ0N

不同時(shí)。導(dǎo)體(或電器)的額定電流

IN

可按式(5－3)進(jìn)行修正，即

式中，為周?chē)橘|(zhì)溫度修正系數(shù)；I'N

為對(duì)應(yīng)于導(dǎo)體(或電器)正常最高容許溫度θ0N

和實(shí)際周?chē)橘|(zhì)溫度θ0

的容許電流A；θN

為導(dǎo)體(或電器)的正常最高容許溫度。

目前我國(guó)生產(chǎn)電器的額定環(huán)境溫度(θ0N)為+40℃。當(dāng)這些電器使用在環(huán)境溫度高于+40℃(但不高于+60℃)的地區(qū)時(shí)，該地區(qū)的環(huán)境溫度每增加1℃，電器的額定電流減少

1.8%；當(dāng)使用在環(huán)境溫度低于+40℃時(shí)，該地區(qū)的環(huán)境溫度每降低1℃，電器的額定電流增加0.5%，但最大不得超過(guò)額定電流的20%。

我國(guó)生產(chǎn)的裸導(dǎo)體在空氣中的額定環(huán)境溫度(θ0N

)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)體的額定載流量可按式(5－3)修正。

二、按短路條件校驗(yàn)

1.按短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)

短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)就是要求所選擇的導(dǎo)體和電器，當(dāng)短路電流通過(guò)時(shí)其最高溫度不超過(guò)導(dǎo)體和電器的短時(shí)發(fā)熱最高允許溫度，即

或

式中，

Qd

為短路電流熱效應(yīng)；

Qr為導(dǎo)體和電器允許的短時(shí)熱效應(yīng)；Ir

為tr

時(shí)間內(nèi)導(dǎo)體和電器允許通過(guò)的熱穩(wěn)定電流；tr

為導(dǎo)體和電器的熱穩(wěn)定時(shí)間。

2.短路動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)

動(dòng)穩(wěn)定是指導(dǎo)體和電器承受短路電流機(jī)械效應(yīng)的能力，滿足動(dòng)穩(wěn)定的條件為

或

式中，ish

、Ish

為短路沖擊電流幅值及有效值；

ies

、Ies

為導(dǎo)體和電器允許通過(guò)的動(dòng)穩(wěn)定電流的幅值及有效值。

3.短路電流的計(jì)算條件

為使所選導(dǎo)體和電器具有足夠的可靠性、經(jīng)濟(jì)性和合理性，并在一定的時(shí)期內(nèi)適應(yīng)電力系統(tǒng)的發(fā)展需要，對(duì)導(dǎo)體和電器進(jìn)行校驗(yàn)用的短路電流應(yīng)滿足以下條件：

(1)計(jì)算時(shí)應(yīng)按本工程設(shè)計(jì)的規(guī)劃容量計(jì)算，并考慮電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃(一般考慮本工程建成后5~10年)。所用接線方式，應(yīng)按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，

而不應(yīng)按僅在切換過(guò)程中可能并列運(yùn)行的接線方式。

(2)短路的種類(lèi)可按三相短路考慮。若發(fā)電機(jī)出口的短路，或中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)及自耦變壓器等回路中的單相、兩相接地短路較三相短路嚴(yán)重時(shí)，則應(yīng)按嚴(yán)重情況驗(yàn)算。

(3)短路計(jì)算點(diǎn)應(yīng)選擇在正常接線方式下，通過(guò)導(dǎo)體或電器的短路電流為最大的地點(diǎn)。但對(duì)于帶電抗器的6~10kV出線及廠用分支線回路，在選擇母線至母線隔離開(kāi)關(guān)之間的

引線、套管時(shí)，計(jì)算短路點(diǎn)應(yīng)該取在電抗器前。選擇其余的導(dǎo)體和電器時(shí)，計(jì)算短路點(diǎn)一般取在電抗器后。

以圖5－1為例說(shuō)明短路計(jì)算點(diǎn)的選擇方法。

(1)發(fā)電機(jī)、變壓器回路的斷路器。應(yīng)把斷路器前或后短路時(shí)通過(guò)斷路器的電流值進(jìn)行比較，取其較大者為短路計(jì)算點(diǎn)。例如，要選擇發(fā)電機(jī)斷路器QF1，當(dāng)k4點(diǎn)短路時(shí)，流過(guò)QF1的電流為G1供給的短路電流；當(dāng)k1短路時(shí)，流過(guò)QF1的電流為G2供給的短路電流及系統(tǒng)經(jīng)T1、T2供給的短路電流之和。若兩臺(tái)發(fā)電機(jī)的容量相等，則后者大于前者，故應(yīng)選k1為QF1的短路計(jì)算點(diǎn)。

(2)母聯(lián)斷路器QF3。當(dāng)用QF3向備用母線充電時(shí)，如遇到備用母線故障，即k3點(diǎn)短路，則此時(shí)流過(guò)QF3的電流為G1、G2及系統(tǒng)供給的全部短路電流(情況最嚴(yán)重)。故選k3為QF3的短路計(jì)算點(diǎn)。同樣，在校驗(yàn)發(fā)電機(jī)電壓母線的動(dòng)、熱穩(wěn)定時(shí)也應(yīng)選k3為短路計(jì)算點(diǎn)。

(3)分段斷路器QF4。應(yīng)選k4為短路計(jì)算點(diǎn)，并假設(shè)T1切除，這時(shí)流過(guò)QF4的電流為G2供給的短路電流及系統(tǒng)經(jīng)T2供給的短路電流之和。如果不切除T1，則系統(tǒng)供給的短路電流有部分經(jīng)T1分流，而不流經(jīng)QF4(情況沒(méi)有(2)嚴(yán)重)。

(4)變壓器回路斷路器QF5和QF6?？紤]原則與QF4相似。對(duì)低壓側(cè)QF5，應(yīng)選k5為短路計(jì)算點(diǎn)，并假設(shè)QF6斷開(kāi)，流過(guò)QF5的電流為G1、G2供給的短路電流及系統(tǒng)經(jīng)T2供給的短路電流之和；對(duì)高壓側(cè)斷路器QF6，應(yīng)選k6為短路計(jì)算點(diǎn)，并假設(shè)QF5斷開(kāi)，流過(guò)QF6的電流為G1、G2經(jīng)T2供給的短路電流及系統(tǒng)直接供給的短路電流之和。

(5)帶電抗器的出線回路斷路器QF7。顯然，

k2短路時(shí)比k7短路時(shí)流過(guò)QF7的電流大。但運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證明，干式電抗器的工作可靠性高，且斷路器和電抗器之間的連線很短，k2發(fā)生短路的可能性很小，因此選擇k7為QF7的短路計(jì)算點(diǎn)，這樣出線可選用輕型斷路器。

(6)廠用變壓器回路斷路器QF8，一般QF8至廠用變壓器之間的連線多為較長(zhǎng)電纜，存在短路的可能性，因此，選k8為QF8的短路計(jì)算點(diǎn)。圖5－1短路計(jì)算點(diǎn)的選擇

4.短路計(jì)算時(shí)間

校驗(yàn)短路熱穩(wěn)定和開(kāi)斷電流時(shí)，還必須合理地確定短路計(jì)算時(shí)間tk

。短路計(jì)算時(shí)間tk為繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間tpr和相應(yīng)斷路器的全分閘時(shí)間tab

之和，即

式中，

tab為斷路器的固有分閘時(shí)間和燃弧時(shí)間之和。

在驗(yàn)算裸導(dǎo)體的短路熱效應(yīng)時(shí)，宜采用主保護(hù)動(dòng)作時(shí)間。若主保持有死區(qū)，則應(yīng)采用能對(duì)該死區(qū)起作用的后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間，并采用相應(yīng)處的短路電流值。在驗(yàn)算電器的短路

熱效應(yīng)時(shí)，宜采用后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間。

對(duì)于開(kāi)斷電器(如斷路器、熔斷器等)，應(yīng)能在最嚴(yán)重的情況下開(kāi)斷短路電流。故電器的開(kāi)斷計(jì)算時(shí)tab是從短路瞬間開(kāi)始到斷路器滅弧觸頭分離的時(shí)間。其中包括主保護(hù)動(dòng)作

時(shí)間tpr1

和斷路器固有分閘時(shí)間tin

之和，即

5.2母線和電纜的選擇

5.2.1母線的選擇配電裝置中的母線，應(yīng)根據(jù)具體使用情況按下列條件選擇和校驗(yàn)：

①母線材料、截面形狀和布置方式；

②母線截面尺寸；

③電暈；

④熱穩(wěn)定；⑤動(dòng)穩(wěn)定；

⑥共振頻率。

一、母線材料、截面形狀和布置方式選擇

母線一般由導(dǎo)電率高的鋁、銅型材制成。由于鋁的成本低，現(xiàn)在除持續(xù)工作電流較大且位置特別狹窄的發(fā)電機(jī)、變壓器出線端部，或采用硬鋁導(dǎo)體穿墻套管有困難以及對(duì)鋁有

較嚴(yán)重腐蝕的場(chǎng)所采用銅母線外，其他普遍使用鋁母線。

常用的硬母線截面形狀為矩形、槽形和管形。矩形截面的優(yōu)點(diǎn)是散熱面大，并且便于固定和連接，但電流的集膚效應(yīng)強(qiáng)烈。我國(guó)最大的單片矩形母線承載的工作電流約為2kA。當(dāng)工作電流較大時(shí)，可采用2~4片組成的多條矩形母線。但是受鄰近效應(yīng)的影響，

4片矩形母線的載流能力一般不超過(guò)6kA。因此，矩形母線常被用于容量為50MW及以下的發(fā)電機(jī)或容量為60MV·A及以下的降壓變壓器10.5kV側(cè)的引出線及其配電裝置。槽形截面母線具有機(jī)械強(qiáng)度好、載流量大、集膚效應(yīng)小的特點(diǎn)。當(dāng)回路正常工作電流在4~8kA時(shí)，一般選用槽形母線。管形母線同樣具有機(jī)械強(qiáng)度高、集膚效應(yīng)小的優(yōu)點(diǎn)，且其電暈放電電壓較高，管內(nèi)可通風(fēng)或通水進(jìn)行冷卻，從而使載流量增大。因此，管形母線可用于8kA以上的大電流母線和110kV及以上的配電裝置母線。

母線的散熱條件和機(jī)械強(qiáng)度與母線的布置方式有關(guān)。母線按照其布置方式可分為支持式和懸掛式。支持式是用適合母線工作電壓的支持絕緣子把母線固定在鋼構(gòu)架或墻板等建

筑物上。常見(jiàn)的布置方式有水平布置、垂直布置和三角形布置。懸掛式是用懸垂絕緣子把母線吊掛在建筑物上。常見(jiàn)的布置方式為三相垂直排列、水平排列和等邊三角形排列。圖

5－2為矩形母線的布置方式。其中圖(a)和圖(b)相比，圖(a)散熱條件好、載流量大，但機(jī)械強(qiáng)度差；而圖(b)則相反。圖(c)兼顧了圖(a)和圖(b)的優(yōu)點(diǎn)，但增加了配電裝置的高度。因此，母線的布置方式應(yīng)綜合考慮載流量的大小、短路電流的大小和配電裝置的具體情況確定。圖5－2矩形母線的布置方式

二、母線截面尺寸選擇

(1)為了保證母線的長(zhǎng)期安全運(yùn)行，母線導(dǎo)體在額定環(huán)境溫度θ0N

和導(dǎo)體正常發(fā)熱允許最高溫度θN

下的允許電流IN

，經(jīng)過(guò)修正后的數(shù)值應(yīng)大于或等于流過(guò)導(dǎo)體的最大持續(xù)工作電流Imax

，即

式中，

K為綜合修正系數(shù)(K值與海拔高度、環(huán)境溫度和鄰近效應(yīng)等因素有關(guān)，可查閱有關(guān)手冊(cè))。

(2)為了考慮母線長(zhǎng)期運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，除了配電裝置的匯流母線以及斷續(xù)運(yùn)行或長(zhǎng)度在20m以下的母線外，一般均應(yīng)按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)體的截面，這樣可使年計(jì)算費(fèi)用最低。經(jīng)濟(jì)電流密度的大小與導(dǎo)體的種類(lèi)和最大負(fù)荷年利用小時(shí)數(shù)Tmax有關(guān)。按照我國(guó)現(xiàn)行規(guī)定，經(jīng)濟(jì)電流密度如表5－1所示。導(dǎo)體的經(jīng)濟(jì)截面Sj

計(jì)算公式為

式中，

I′max

為正常工作時(shí)的最大持續(xù)工作電流，單位為A；

j

為經(jīng)濟(jì)電流密度，單位為A/mm2。

由于按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇的截面積是在總費(fèi)用的最低點(diǎn)，在該點(diǎn)附近總費(fèi)用隨截面積變化不明顯。因此，選擇時(shí)如果導(dǎo)體截面積無(wú)合適的數(shù)值時(shí)，允許選用略小于按經(jīng)濟(jì)電流密度求得的截面積。

三、電暈電壓校驗(yàn)

電暈放電會(huì)造成電暈損耗、無(wú)線電干擾、噪音和金屬腐蝕等許多危害。因此，110~220kV裸母線晴天不發(fā)生可見(jiàn)電暈的條件是：電暈臨界電壓Ucr

應(yīng)大于最高工作電壓Umax

，即

對(duì)于330~500kV的超高壓配電裝置，電暈是選擇導(dǎo)線的控制條件。要求在1.1倍最高工作相電壓下，晴天夜晚不應(yīng)出現(xiàn)可見(jiàn)電暈。選擇母線時(shí)應(yīng)綜合考慮導(dǎo)體直徑、分裂間距和相間距離等條件，經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確定最佳方案。

四、熱穩(wěn)定校驗(yàn)

選擇導(dǎo)體截面S后，還應(yīng)校驗(yàn)其在短路條件下的熱穩(wěn)定。裸導(dǎo)體熱穩(wěn)定校驗(yàn)公式為

式中，

S為所選導(dǎo)體截面，

mm2

；Smin為根據(jù)熱穩(wěn)定條件決定的導(dǎo)體最小允許截面，mm2

；Qk為短路電流熱效應(yīng)；

Ks

為集膚效應(yīng)系數(shù)；

C為熱穩(wěn)定系數(shù)，其值與材料及發(fā)熱溫度有關(guān)，如表5－

2所示。

五、動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)

由于硬母線都安裝在支持絕緣子上，當(dāng)短路沖擊電流通過(guò)母線時(shí)，電動(dòng)力將使母線產(chǎn)生彎曲應(yīng)力。因此，母線應(yīng)進(jìn)行短路機(jī)械強(qiáng)度計(jì)算。

單條母線應(yīng)力計(jì)算的方法如下。

按照母線與絕緣子、金具的連接特點(diǎn)，母線的每個(gè)支持點(diǎn)都屬于簡(jiǎn)支。在跨數(shù)很多、母線所受載荷是同向均勻分布電動(dòng)力的情況下，可以把母線作為自由支承在絕緣子上的多跨距、載荷均勻分布的連續(xù)梁來(lái)考慮。在電動(dòng)力的作用下，當(dāng)跨距數(shù)大于2時(shí)，母線所受的最大彎矩為

計(jì)算得到的Lmax

可能較大，為了避免水平放置的母線因自重而過(guò)分彎曲，所選擇的跨距一般不超過(guò)1.5~2m。為便于安裝絕緣子支座及引下線，最好選取跨距等于配電裝置的間隔寬度。

當(dāng)每相為多條導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體除受到相間作用力外，還受到同相條間的作用力。

(1)相間應(yīng)力σph的計(jì)算。相間應(yīng)力σph

仍按式(5－18)計(jì)算，但式中的Wph為相應(yīng)條數(shù)和布置方式的截面系數(shù)。

(2)同相條間應(yīng)力σb

的計(jì)算。由于同相的條間距離很近，

σb

通常很大。為了減小σb

，在同相各條導(dǎo)體間每隔0~50cm設(shè)一襯墊，如圖5－3所示。同相中，邊條導(dǎo)體所受的條間作用力最大。邊條導(dǎo)體所受的最大彎矩為

式中，

fb

為單位長(zhǎng)度導(dǎo)體上所受到的條間電動(dòng)力，

N/m；

Lb

為襯墊跨距(相鄰兩襯墊間的距離)，

m。fb按式(4－29)計(jì)算，式中的a

取條間距離。由于條間距離很小，計(jì)算fb時(shí)應(yīng)考慮電流在條間的分配及形狀系數(shù)Kf

。圖5－3一相有兩條導(dǎo)體時(shí)襯墊的裝設(shè)

六、母線共振的校驗(yàn)

如果母線的固有振動(dòng)頻率與短路電動(dòng)力交流分量的頻率相近以至發(fā)生共振，則母線導(dǎo)體的動(dòng)態(tài)應(yīng)力將比不發(fā)生共振時(shí)的應(yīng)力大得多，這可能使得母線導(dǎo)體以及支持結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

和選擇發(fā)生困難。此外，正常運(yùn)行時(shí)若發(fā)生共振，會(huì)引起過(guò)大的噪音，干擾運(yùn)行。因此，母線應(yīng)盡量避免共振。為了避開(kāi)共振和校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度，對(duì)于重要回路(如發(fā)電機(jī)、變壓器及匯流母線等)的母線應(yīng)進(jìn)行共振校驗(yàn)。

母線的一階固有頻率為

式中，

L為母線絕緣子之間的跨距，單位為m；E為導(dǎo)體材料的彈性模量，單位為N/m2

；I為導(dǎo)體截面的慣性矩，單位為m4；m為單位長(zhǎng)度母線導(dǎo)體的質(zhì)量，單位為kg/m；

Nf為頻率系數(shù)，與母線的連接跨數(shù)和支承方式有關(guān)，可由表5－4查得。

為了避免導(dǎo)體產(chǎn)生危險(xiǎn)的共振，對(duì)于重要回路的母線，應(yīng)使其固有振動(dòng)頻率在下述范圍以外：

(1)單條母線及母線組中各單條母線:35~150Hz。

(2)對(duì)于多條母線組及帶引下線的單條母線:35~155Hz。

(3)對(duì)于槽形母線和管形母線:30~160Hz

當(dāng)母線固有振動(dòng)頻率無(wú)法限制在共振頻率范圍之外時(shí)，母線受力計(jì)算必須乘以振動(dòng)系數(shù)β

，β

值可由圖4－11查得。

若已知母線的材料形狀、布置方式和應(yīng)避開(kāi)共振的固有振動(dòng)頻率f0(一般f0

=200Hz)，則可由式(5－28)算出母線不發(fā)生共振時(shí)絕緣子間的最大允許跨距，即

注意，如選擇的絕緣子跨距小于Lmax

，則β=1。

5.2.2電纜的選擇與校驗(yàn)

一、按結(jié)構(gòu)類(lèi)型選擇電力電纜

根據(jù)電力電纜的用途、敷設(shè)方法和使用場(chǎng)所，選擇電力電纜的芯數(shù)、芯線的材料、絕緣的種類(lèi)、保護(hù)層的結(jié)構(gòu)以及電纜的其他特征，最后確定電力電纜的型號(hào)。

二、按電壓選擇

要求電力電纜的額定電壓UN

不小于安裝地點(diǎn)的最大工作電壓Umax

，即

三、按最大持續(xù)工作電流選擇電纜截面

在正常工作時(shí)，電纜的長(zhǎng)期允許發(fā)熱溫度氏決定子電纜芯線的絕緣、電纜的電壓和結(jié)構(gòu)等。如果電纜的長(zhǎng)期發(fā)熱溫度超過(guò)久時(shí)，電纜的絕緣強(qiáng)度將很快降低，可能引起芯線與金屬外皮之間的絕緣擊穿。電纜的長(zhǎng)期允許電流IN就是根據(jù)這一長(zhǎng)期允許發(fā)熱溫度和周?chē)橘|(zhì)的計(jì)算溫度θ0N

來(lái)決定的。

要使電纜的正常發(fā)熱溫度不超過(guò)其長(zhǎng)期允許發(fā)熱溫度

θN

，必須滿足下列條件：

式中，

Imax為電纜電路中長(zhǎng)期通過(guò)的最大工作電流；IN

為電纜的長(zhǎng)期允許電流；

k

為綜合修正系數(shù)，與環(huán)境溫度、敷設(shè)方式及土壤熱阻有關(guān)。

四、按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇電纜截面

對(duì)于發(fā)電機(jī)、變壓器回路，當(dāng)其最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)超過(guò)5000h/年，且長(zhǎng)度超過(guò)20m時(shí)，應(yīng)按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇電纜截面，并按最大長(zhǎng)期工作電流進(jìn)行校驗(yàn)。電纜的經(jīng)濟(jì)電流密度見(jiàn)表5－1。

按經(jīng)濟(jì)電流密度選出的電纜，還應(yīng)確定經(jīng)濟(jì)合理的電纜根數(shù)。一般情況下，電纜截面在150mm2以下時(shí)，其經(jīng)濟(jì)根數(shù)為一根。當(dāng)截面S大于150mm2時(shí)。其經(jīng)濟(jì)根數(shù)可按S/150決定。若電纜截面比一根150mm2的電纜大，但又比兩根150mm2的電纜小時(shí)，通常宜采用兩根120mm2的電纜。

五、按短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)電纜截面

滿足熱穩(wěn)定要求的最小電纜截面為

式中，

Qk

為短路電流熱效應(yīng)，

A2·s；C為熱穩(wěn)定系數(shù)，它與電纜類(lèi)型、額定電壓及短路允許最高溫度有關(guān)，見(jiàn)表5－6。

六、電壓損失校驗(yàn)

當(dāng)電纜用于遠(yuǎn)距離輸電時(shí)，還應(yīng)對(duì)其進(jìn)行允許電壓損失校驗(yàn)。電纜電壓損失的校驗(yàn)公式為

式中，ρ

為電纜導(dǎo)體的電阻率，

Ω·mm2/m；L為電纜長(zhǎng)度，

m；UN

為電纜額定電壓，

V；S為電纜截面，mm2

；Imax為電纜的最大長(zhǎng)期工作電流，

A。

例5－2如圖5－4所示，請(qǐng)選擇其出線電纜。在變電所的兩段母線上各接有一臺(tái)3.15MV·A變壓器，正常時(shí)母線分段運(yùn)行。當(dāng)一條線路故障時(shí)，要求另一條線路能供兩臺(tái)變壓器滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)功率的70%。最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)Tmax

=4500h。變電所距電廠500m，在250m處電纜有中間接頭，該接頭處發(fā)生三相短路時(shí)的短路電流熱效應(yīng)Qk

=125×106A2

·S，電纜直埋地下，間距取200mm，土壤溫度θ0

=20℃，熱阻系數(shù)g=80℃·cm/W。圖5－4選擇出線電纜接線圖

5.3高壓斷路器、隔離開(kāi)關(guān)及高壓熔斷器的選擇

一、高壓斷路器的選擇高壓斷路器按下列項(xiàng)目選擇和校驗(yàn)：

①型式和種類(lèi)；②額定電壓；

③額定電流；④開(kāi)斷電流；

⑤額定關(guān)合電流；

⑥動(dòng)穩(wěn)定；

⑦熱穩(wěn)定。

1.按種類(lèi)和型式選擇

高壓斷路器的種類(lèi)和型式的選擇，除滿足各項(xiàng)技術(shù)條件和環(huán)境條件外，還應(yīng)考慮便于安裝調(diào)試和運(yùn)行維護(hù)的問(wèn)題，然后經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后才能確定。根據(jù)我國(guó)當(dāng)前生產(chǎn)制造情

況。電壓6~220kV的電網(wǎng)可選用少油斷路器、真空斷路器和六氟化硫斷路器；330~500kV電網(wǎng)一般采用六氟化硫斷路器。采用封閉母線的大容量機(jī)組，當(dāng)需要裝設(shè)斷路器時(shí)，

應(yīng)選用發(fā)電機(jī)專用斷路器。

2.按額定電壓選擇

高壓斷路器的額定電壓UN

應(yīng)大于或等于所在電網(wǎng)的額定電壓

UNS

，即

3.按額定電流選擇

高壓斷路器的額定電流IN

應(yīng)大于或等于流過(guò)它的最大持續(xù)工作電流Imax

，即

當(dāng)斷路器使用的環(huán)境溫度不等于設(shè)備最高允許環(huán)境溫度時(shí)，應(yīng)對(duì)斷路器的額定電流進(jìn)行修正。

4.按額定短路開(kāi)斷電流選擇

在給定的電網(wǎng)電壓下，高壓斷路器的額定短路開(kāi)斷電流INbr應(yīng)滿足

式中，

Izt

為斷路器實(shí)際開(kāi)斷時(shí)間tk

的短路電流周期分量有效值。

斷路器的實(shí)際開(kāi)斷時(shí)間tk

等于繼電保護(hù)主保護(hù)動(dòng)作時(shí)間與斷路器的固有分閘時(shí)間之和。

對(duì)于設(shè)有快速保護(hù)的高速斷路器，其開(kāi)斷時(shí)間小于0.

1s

，當(dāng)在電源附近短路時(shí)，短路電流的非周期分量可能超過(guò)周期分量幅值的20%，因此，其開(kāi)斷電流應(yīng)計(jì)及非周期分量的影響，取短路全電流有效值Ik

進(jìn)行校驗(yàn)。

裝有自動(dòng)重合閘裝置的斷路器，應(yīng)考慮重合閘對(duì)額定開(kāi)斷電流的影響。

5.按額定短路關(guān)合電流選擇

在斷路器合閘之前，若線路上已存在短路故障，則在斷路器合閘過(guò)程中，觸頭間在未接觸時(shí)即有很大的短路電流通過(guò)(預(yù)擊穿)，更易發(fā)生觸頭熔焊和遭受電動(dòng)力的破壞。且斷

路器在關(guān)合短路電流時(shí)，不可避免地在接通后又自動(dòng)跳閘，此時(shí)要求能切斷短路電流。為了保證斷路器在關(guān)合短路時(shí)的安全，斷路器的額定短路關(guān)合電流iNcl

應(yīng)不小于短路沖擊電流幅值ish

，即

6.動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)

高壓斷路器的額定峰值耐受電流

ies應(yīng)不小于三相短路時(shí)通過(guò)斷路器的短路沖擊電流幅值ish

，即

7.熱穩(wěn)定校驗(yàn)

高壓斷路器的額定短時(shí)耐受熱量I2t

t

應(yīng)不小于短路期內(nèi)短路電流熱效應(yīng)Qk

，即

二、隔離開(kāi)關(guān)的選擇

隔離開(kāi)關(guān)應(yīng)根據(jù)下列條件選擇：①型式和種類(lèi)；

②額定電壓；③額定電流；④動(dòng)穩(wěn)定；⑤熱穩(wěn)定。

隔離開(kāi)關(guān)的型式和種類(lèi)的選擇應(yīng)根據(jù)配電裝置的布置特點(diǎn)和使用條件等因素，進(jìn)行綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。其他四項(xiàng)技術(shù)條件與高壓斷路器相同，此處不再贅述。

三、高壓熔斷器的選擇

高壓熔斷器應(yīng)根據(jù)下列條件選擇：

①額定電壓；

②額定電流；

③開(kāi)斷電流；

④保護(hù)熔斷特性。

1.按額定電壓選擇

熔斷器的額定電壓應(yīng)不小于所在電網(wǎng)的額定電壓。但對(duì)于限流式高壓熔斷器，則只能用在等于其額定電壓的電網(wǎng)中。這是因?yàn)橄蘖魇饺蹟嗥魅蹟鄷r(shí)有過(guò)電壓發(fā)生。如果將它用

在低于其額定電壓的電網(wǎng)中，則過(guò)電壓可能達(dá)到3.5~4倍的電網(wǎng)相電壓，從而超過(guò)電網(wǎng)的絕緣水平造成危險(xiǎn)。

2.按額定電流選擇

要求熔斷器必須符合下列條件，即

INRg≥INRr≥Imax

(5－39)

式中，

INRg

為熔斷器熔管的額定電流；INRr

為熔斷器熔件的額定電流；

Imax

為流過(guò)熔斷器的最大長(zhǎng)期工作電流。

熔件的額定電流還應(yīng)按高壓熔斷器的保護(hù)熔斷特性選擇，即達(dá)到選擇性熔斷的要求。同時(shí)，還應(yīng)考慮熔斷器在運(yùn)行中可能通過(guò)的沖擊電流(如變壓器勵(lì)磁涌流，保護(hù)范圍以外的

短路電流、電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)電流及補(bǔ)償電容器組的涌流電流等)作用下，不致誤熔斷。

3.按開(kāi)斷電流校驗(yàn)

按開(kāi)斷電流選擇時(shí)，要求熔斷器的額定開(kāi)斷電流INbr

應(yīng)不小干三相短路沖擊電流的有

效值Ish

(或I″)，即

INbr≥Ish

(I″)

(5－40)

對(duì)于非限流式熔斷器，選擇時(shí)用沖擊電流有效值Ish

進(jìn)行校驗(yàn)；對(duì)于限流式熔斷器，由于在電流通過(guò)最大值之前電路已截?cái)?，故可采用三相短路次暫態(tài)電流有效值I″進(jìn)行校驗(yàn)。

4.按保護(hù)熔斷特性校驗(yàn)

根據(jù)保護(hù)動(dòng)作選擇性的要求校驗(yàn)熔件的額定電流，使其保證前后兩級(jí)熔斷器之間或熔斷器與電源側(cè)(或負(fù)荷側(cè))繼電保護(hù)之間動(dòng)作的選擇性。各種熔件的熔斷時(shí)間與通過(guò)熔件的

短路電流的關(guān)系曲線，由制造廠提供。此外，保護(hù)電壓互感器用的熔斷器，只需按額定電壓和開(kāi)斷電流選擇。

例5－3選擇圖中發(fā)電機(jī)G1的出口斷路器QF1。發(fā)電機(jī)參數(shù)和系統(tǒng)阻抗如圖55所示。主保護(hù)動(dòng)作時(shí)間tb1

=0.

05s，后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間tb2

=4s。圖5－510.5kV屋內(nèi)配電裝置示意圖

斷路器的選擇結(jié)果表如表5－7所示。

5.4限流電抗器的選擇

電力系統(tǒng)中使用的電抗器，分為普通電抗器和分裂電抗器兩種。普通型電抗器一般裝設(shè)在發(fā)電廠饋電線路或發(fā)電機(jī)電壓母線的分段上。分裂電抗器常裝設(shè)在負(fù)荷平衡的雙回饋電線、變壓器的低壓側(cè)以及發(fā)電機(jī)回路上。兩者的選擇方法原則上是相同的。一般按下列項(xiàng)目選擇和校驗(yàn)：

①額定電壓；

②額定電流；

③電抗百分?jǐn)?shù)；④動(dòng)穩(wěn)定；

⑤熱穩(wěn)定。

一、按額定電壓選擇

電抗器的額定電壓UN

應(yīng)大于或等于所在電網(wǎng)的額定電壓UNS

，即

二、按額定電流選擇

電抗器的額定電流IN

應(yīng)大于或等于通過(guò)它的最大持續(xù)工作電流Imax

，即

對(duì)于母線分段電抗器的最大持續(xù)工作電流，應(yīng)根據(jù)母線上事故切除最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)時(shí)，可能通過(guò)電抗器的電流選擇，一般取該臺(tái)發(fā)電機(jī)額定電流的50%~80%。

對(duì)于分裂電抗器，當(dāng)用于發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)或主變壓器回路時(shí)，其最大工作電流一般按發(fā)電機(jī)或主變壓器額定電流的70%選擇；當(dāng)用于變電所主變壓器回路時(shí)，應(yīng)按負(fù)荷電流大的一臂中通過(guò)的最大負(fù)荷電流選擇。當(dāng)無(wú)負(fù)荷資料時(shí)，可按主變壓器額定電流的70%選擇。

三、按電抗百分?jǐn)?shù)選擇

1.普通電抗器電抗百分?jǐn)?shù)的選擇

(1)按將短路電流限制到要求值選擇。

設(shè)要求將短路電流限制到I″

，則短路回路總電抗的標(biāo)么值X*∑為

式中，

IB

為基準(zhǔn)電流，

kA；I″為次暫態(tài)短路電流周期分量有效值，

kA。

所需電抗器的基準(zhǔn)電抗標(biāo)么值應(yīng)為

式中，

X′*Σ為電源至電抗器前的系統(tǒng)電抗標(biāo)么值；X*Σ為電源至電抗器后的系統(tǒng)電抗標(biāo)么值。

電抗器在額定參數(shù)條件下的百分比電抗為

式中，

UB

為基準(zhǔn)電壓，單位為kV。

(2)按電壓損失校驗(yàn)。

普通電抗器在正常工作時(shí)，其電壓損失不得大于母線額定電壓的5%。對(duì)于出線電抗器尚應(yīng)計(jì)及出線上的電壓損失，即

式中，?為負(fù)荷功率因數(shù)角，為方便計(jì)算，一般cos?取0.

8。

(3)按母線殘余電壓校驗(yàn)。

當(dāng)出線電抗器未設(shè)置無(wú)時(shí)限繼電保護(hù)時(shí)，應(yīng)按在電抗器后發(fā)生短路，母線殘余電壓不低于額定值的60%~70%校驗(yàn)。即

2.分裂電抗器電抗百分?jǐn)?shù)的選擇

分裂電抗器的電抗百分?jǐn)?shù)XR%可按式(5－46)計(jì)算，但由于分裂電抗器的技術(shù)數(shù)據(jù)中只給出了單臂自感電抗XL%，所以還應(yīng)進(jìn)行換算。XL%和XR%之間的關(guān)系與電源連接方式及短路點(diǎn)的選擇有關(guān)。分裂電抗器的接線如圖5－6所示。圖5－6分裂電抗器接線圖

(1)當(dāng)3側(cè)有電源，

1側(cè)和2側(cè)無(wú)電源，而在1或2側(cè)短路時(shí)，

XL%=XR%。

(2)當(dāng)3側(cè)無(wú)電源，

1側(cè)和2側(cè)有電源，

1(或2)側(cè)短路時(shí)，

XR%=2(1+f)XL%。

(3)當(dāng)1側(cè)和2側(cè)有電源，在3側(cè)短路，或者三側(cè)均有電源，而3側(cè)短路時(shí)，

XR

%=2(1-f)XL%/2。

其中f

為分裂電抗器的互感系數(shù)，當(dāng)無(wú)制造部門(mén)資料時(shí)，一般取0.5。在正常運(yùn)行條件下，分裂電抗器的電壓損失很小，但兩臂負(fù)荷變化所引起的電壓波動(dòng)卻很大，故要求正常工作時(shí)兩臂母線電壓波動(dòng)不大于母線額定電壓的5%?？紤]到電抗器的電阻很小，而且電壓降是由電流的無(wú)功分量在電抗器的電抗中產(chǎn)生的，故母線Ⅰ上的電壓為

四、動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定校驗(yàn)

電抗器的熱穩(wěn)定校驗(yàn)應(yīng)滿足

式中，

Qd

為電抗器后短路時(shí)短路電流的熱效應(yīng)；Ir

為電抗器tr

(s)的熱穩(wěn)定電流；tr

為電抗器的熱穩(wěn)定時(shí)間。

電抗器的動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)應(yīng)滿足

式中，ish為電抗器后短路沖擊電流；

Ies為電抗器的動(dòng)穩(wěn)定電流。

此外，由于分裂電抗器在兩臂同時(shí)流過(guò)反向短路電流時(shí)的動(dòng)穩(wěn)定較弱，故對(duì)分裂電抗器應(yīng)分別對(duì)單臂流過(guò)短路電流和兩臂同時(shí)流過(guò)反向短路電流兩種情況進(jìn)行動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)。在

選擇分裂電抗器時(shí)，還應(yīng)考慮電抗器布置方式和進(jìn)出線端子角度的選擇。

例5－4如圖5－7所示，已知10.5kV出線擬使用SN810型斷路器，其允許開(kāi)斷電流INbr=11kA，斷路器QF全開(kāi)斷時(shí)間tab=0.1s，出線保護(hù)動(dòng)作時(shí)間tpr=1s，線路最大

持續(xù)工作電流為360A，試選擇出線電抗器。圖5－7選擇出線電抗器接線圖

5.5互感器的選擇

一、電流互感器的選擇

1.一次回路額定電壓和電流的選擇一次回路額定電壓和電流應(yīng)滿足電壓、電流要求，即式中，

K為溫度修正系數(shù)；IN1

為電流互感器一次額定電流，單位為A。

2.額定二次電流的選擇

額定二次電流IN2有5A和1A兩種，一般弱電系統(tǒng)用1A，強(qiáng)電系統(tǒng)用5A。當(dāng)配電裝置距離控制室較遠(yuǎn)時(shí)，為使電流互感器能多帶二次負(fù)荷或減小電纜截面，提高準(zhǔn)確度，

應(yīng)盡量采用1A。

3.種類(lèi)和型式選擇

應(yīng)根據(jù)安裝地點(diǎn)(如屋內(nèi)、屋外)、安裝方式(如穿墻式、支持式、裝入式等)及產(chǎn)品情況來(lái)選擇電流互感器的種類(lèi)和型式。

6~20kV屋內(nèi)配電裝置和高壓開(kāi)關(guān)柜，一般用LA、LDZ、LFZ型；發(fā)電機(jī)回路和2000A以上回路一般用LMZ、LAJ、LBJ型等；

35kV及以上配電裝置一般用油浸瓷箱式結(jié)構(gòu)的獨(dú)立式電流互感器，常用LCW系列，在有條件，如回路中有變壓器套管、穿墻套管時(shí)，應(yīng)優(yōu)先采用套管電流互感器，以節(jié)約投資和占地。選擇母線式電流互感器時(shí)，應(yīng)校核其窗口允許穿過(guò)的母線尺寸。當(dāng)繼電保護(hù)有特殊要求時(shí)，應(yīng)采用專用的電流互感器。

4.準(zhǔn)確級(jí)選擇

準(zhǔn)確級(jí)是根據(jù)所供儀表和繼電器的用途考慮?；ジ衅鞯臏?zhǔn)確級(jí)不得低于所供儀表的準(zhǔn)確級(jí)；當(dāng)所供儀表要求不同準(zhǔn)確級(jí)時(shí)，應(yīng)按其中要求準(zhǔn)確級(jí)最高的儀表來(lái)確定電流互感器

的準(zhǔn)確級(jí)。

(1)用于測(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電壓級(jí)的電流互感器，宜用0.2級(jí)。

(2)供重要回路(如發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)、變壓器、廠用饋線、出線等)中的電能表和所有計(jì)費(fèi)用的電能表的電流互感器，不應(yīng)低于0.5級(jí)。

(3)供運(yùn)行監(jiān)視的電流表功率表、電能表的電流互感器，用0.5~1級(jí)。

(4)供估計(jì)被測(cè)數(shù)值的儀表的電流互感器，可用3級(jí)。

(5)供繼電保護(hù)用的電流互感器，應(yīng)用D級(jí)或B級(jí)(或新型號(hào)P級(jí)、TPY級(jí))。

至此，可初選出電流互感器的型號(hào)，由產(chǎn)品目錄或手冊(cè)查得其在相應(yīng)準(zhǔn)確級(jí)下的二次負(fù)荷額定阻抗ZN2

、熱穩(wěn)定倍數(shù)Kt

和動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)Kes。

5.按二次側(cè)負(fù)荷選擇

作出電流互感器回路的接線圖，列表統(tǒng)計(jì)其二次側(cè)每相儀表和繼電器負(fù)荷，確定最大相負(fù)荷。設(shè)最大相總負(fù)荷為S2

(包括儀表、繼電器、連接導(dǎo)線和接觸電阻)，

S2

應(yīng)不大于互感器在該準(zhǔn)確級(jí)所規(guī)定的額定容量SN2

，即

由于儀表和繼電器的電流線圈及連接導(dǎo)線的電抗很小，可以忽略，只需計(jì)算電阻，即

式中，

Z21

為二次總負(fù)荷阻抗；rar

為二次側(cè)負(fù)荷最大相的儀表和繼電器電流線圈的電阻，可由其功率Pmax

求得，即rar=Pmax/I2N2

，其單位為Ω；

rl為儀表和繼電器至互感器連接導(dǎo)線的電阻，單位為Ω；

rc為接觸電阻，由于不能準(zhǔn)確測(cè)量，一般取0.1Ω。

將式(5－57)代入式(5－56)，得

6.熱穩(wěn)定校驗(yàn)

熱穩(wěn)定校驗(yàn)只需對(duì)本身帶有一次回路導(dǎo)體的電流互感器進(jìn)行。電流互感器的熱穩(wěn)定能力，常以1s允許通過(guò)的熱穩(wěn)定電流It

或It

對(duì)一次額定電流

IN1的倍數(shù)Kt(Kt=It/IN1)表示，故其校驗(yàn)式為

7.動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)

短路電流流過(guò)電流互感器內(nèi)部繞組時(shí)，在其內(nèi)部產(chǎn)生電動(dòng)力；同時(shí)，由于鄰相之間短路流的相互作用，使電流互感器的絕緣瓷帽上受到外部作用力。因此，對(duì)各型電流互感器

均應(yīng)校驗(yàn)內(nèi)部動(dòng)穩(wěn)定，對(duì)瓷絕緣型電流互感器增加校驗(yàn)外部動(dòng)穩(wěn)定。

①當(dāng)產(chǎn)品目錄給出瓷絕緣型電流互感器瓷帽端部的允許力Fal時(shí)，其校驗(yàn)方法與穿墻套管類(lèi)似，即

式中，

Lc

為電流互感器的計(jì)算跨距，

m。L1

為電流互感器出線端至最近一個(gè)母線支柱絕緣子之間的跨距，

m。L2

為電流互感器兩端瓷帽的距離，對(duì)非母線型電流互感器。L2

=0；對(duì)母線型電流互感器

L2為其長(zhǎng)度，如圖5－8所示，m。圖5－8瓷絕緣母線式電流互感器的接線方式

②有的產(chǎn)品目錄未標(biāo)明F

al

，只給出K

es。K

es

一般是在相間距離a=0.4m、計(jì)算跨距L

c=0.5m的條件下取得的。所以，當(dāng)未標(biāo)明F

al時(shí)，可按式(555)校驗(yàn)，即

例5－6選擇10kV出線的測(cè)量用電流互感器。已知該饋線裝有電流表、有功功率表、有功電能表各一只，相間距離a=0.4m，電流互感器至最近一個(gè)絕緣子的距離L1=1m，

至測(cè)量?jī)x表的路徑長(zhǎng)度為l=30m，當(dāng)?shù)刈顭嵩缕骄罡邷囟葹?0℃。

解

(1)根據(jù)電流互感器安裝處電網(wǎng)的額定電壓UNs=10kV，線路Imax=380A，用途及安裝地點(diǎn)，查附表225，選擇LFZ110屋內(nèi)型電流互感器，變比為400/5，準(zhǔn)確級(jí)0.5，額定阻抗ZN2=0.4Ω，熱穩(wěn)定倍數(shù)Kt=80，動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)Kes=140。

(2)作電流互感器回路接線圖，列表統(tǒng)計(jì)二次負(fù)荷，如圖5－9及表5－8所示。圖－9電流互感器回路接線圖

(4)熱穩(wěn)定校驗(yàn)。由式(5－61)得

(5)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)。由于LFZ1－10型互感器為澆注式絕緣，故只需校驗(yàn)內(nèi)部動(dòng)穩(wěn)定。由式(5－62)得

二、電壓互感器的選擇

1.額定電壓的選擇

電壓互感器的一次繞組的額定電壓必須與實(shí)際承受的電壓相符，由于電壓互感器接入電網(wǎng)方式的不同，在同一電壓等級(jí)中，電壓互感器一次繞組的額定電壓也不盡相同；電壓

互感器二次繞組的額定電壓應(yīng)能使所接表計(jì)承受100V電壓，根據(jù)測(cè)量目的的不同，其二次側(cè)額定電壓也不相同。三相式電壓互感器(用于3~15kV系統(tǒng))，其一、二次繞組均接成

星形，一次繞組三個(gè)引出端跨接于電網(wǎng)線電壓上，額定電壓均以線電壓表示，分別為UNs和100V。

單相式電壓互感器，其一、二次繞組的額定電壓的表示有兩種情況：

①單臺(tái)使用或兩臺(tái)接成不完全星形，一次繞組兩個(gè)引出端跨接于電網(wǎng)線電壓上(用于3~35kV系統(tǒng))，一、

二次繞組額定電壓均以線電壓表示，分別為UNS和100V;②三臺(tái)單相互感器的一、二次繞組分別接成星形(用于3kV及以上系統(tǒng))，每臺(tái)一次繞組接于電網(wǎng)相電壓上，單臺(tái)的一、二次繞組的額定電壓均以相電壓表示，分別為UNS/3和100/3V。第三繞組(又稱輔助繞組或剩余電壓繞組)的額定電壓，對(duì)中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)為100/3V，對(duì)中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)為100V。

電網(wǎng)電壓UNS對(duì)電壓互感器的誤差有影響，但Us

的波動(dòng)一般不超過(guò)±10%，故實(shí)際一次電壓選擇時(shí)，只要互感器的UN1

與上述情況相符即可。據(jù)上述，互感器各側(cè)額定電壓的選擇可按表5－9進(jìn)行。

2.種類(lèi)和型式選擇

電壓互感器的種類(lèi)和型式應(yīng)根據(jù)安裝地點(diǎn)(如屋內(nèi)、屋外)和使用技術(shù)條件來(lái)選擇。

(1)3~20kV屋內(nèi)配電裝置，宜采用油浸絕緣結(jié)構(gòu)，也可采用樹(shù)脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)的電磁式電壓互感器。

(2)35kV配電裝置，宜采用油浸絕緣結(jié)構(gòu)的電磁式電壓互感器。

(3)110~220kV配電裝置，用電容式或串級(jí)電磁式電壓互感器。為避免鐵磁諧振，當(dāng)容量和準(zhǔn)確度級(jí)滿足要求時(shí)，宜優(yōu)先采用電容式電壓互感器。

(4)330kV及以上配電裝置，宜采用電容式電壓互感器。

(5)SF6

全封閉組合電器應(yīng)采用電磁式電壓互感器。

3.準(zhǔn)確級(jí)選擇

電壓互感器準(zhǔn)確級(jí)的選擇原則，可參照電流互感器準(zhǔn)確級(jí)選擇。用于繼電保護(hù)的電壓互感器不應(yīng)低于3級(jí)。

至此，可初選出電壓互感器的型號(hào)，由產(chǎn)品目錄或手冊(cè)查得其在相應(yīng)準(zhǔn)確級(jí)下的額定二次容量。

4.按二次側(cè)負(fù)荷選擇

(1)作出測(cè)量?jī)x表(或繼電器)與電壓互感器的三相接線圖，并盡可能將負(fù)荷均勻分配在各相上。

(2)列表統(tǒng)計(jì)其二次側(cè)“各相間(或相)負(fù)荷分配”。據(jù)各儀表(或繼電器)的技術(shù)數(shù)據(jù)(S0

、cos?0

)及接線情況，算出其在各相間(或相)的有功功率S0

cos?0和無(wú)功功率S0

sin

?0

，并求出各相間(或相)的總有功功率∑S0cos?0和總無(wú)功功率∑S0sin?0

，填于分配表中。

(3)求出各相間(或相)的總視在功率S

和功率因數(shù)角?

(4)將三相接線圖與表5－10對(duì)照(S、?相當(dāng)于求表中的S、?或SUV

、?UV

等)，然后用相應(yīng)公式計(jì)算出互感器每相繞組的有功、無(wú)功及視在功率。

(5)將最大相的視在功率S2

與互感器一相的額定容量SN2比較，若滿足

則所選擇的互感器滿足要求。

當(dāng)發(fā)電廠、變電所的同一電壓級(jí)有多段母線時(shí)，應(yīng)考慮到各段電壓互感器互為備用，即，當(dāng)某臺(tái)互感器因故退出時(shí)，運(yùn)行中的互感器應(yīng)能承擔(dān)(通過(guò)二次側(cè)并列)全部二次負(fù)荷。

例5－7選擇變電所10kV母線電壓互感器，該變電所要求電氣設(shè)備盡量無(wú)油化。已知：

10kV母線有兩個(gè)分段，每分段上有4回出線和一臺(tái)主變壓器，接有有功功