第4章 供配電系統(tǒng)電氣設(shè)備的選擇.ppt

1、第4章 供配電系統(tǒng)電氣設(shè)備的選擇,2,供配電系統(tǒng)的主要電氣設(shè)備： 斷路器、負(fù)荷開(kāi)關(guān)、隔離開(kāi)關(guān)、熔斷器、電抗 器、互感器、母線裝置及成套配電設(shè)備等。 高低壓設(shè)備： 根據(jù)設(shè)備的額定電壓不同，電氣設(shè)備又分為 高壓電器設(shè)備和低壓電器設(shè)備。,第4章 供配電系統(tǒng)電氣設(shè)備的選擇,3,第4章 供配電系統(tǒng)電氣設(shè)備的選擇,本章學(xué)習(xí)內(nèi)容： 電氣設(shè)備的基本概念； 電弧的產(chǎn)生及熄滅 各種開(kāi)關(guān)設(shè)備的作用及選擇； 熔斷器、限流電抗器、互感器、母線裝置及成套設(shè)備的選擇等 。,4,4.1 高壓電氣設(shè)備的選擇,4.1.1 開(kāi)關(guān)電弧的產(chǎn)生與熄滅,當(dāng)斷路器斷開(kāi)電路時(shí)，如果電路電壓在 10V20V，電流在80mA100mA以上時(shí)，在

2、觸頭間隙中會(huì)產(chǎn)生一團(tuán)溫度極高、發(fā)出強(qiáng) 光和能導(dǎo)電的近似于圓柱形的氣體，這就 是電弧。,熟悉開(kāi)關(guān)電弧產(chǎn)生與熄滅的基本規(guī)律，對(duì)研究各種開(kāi)關(guān) 的結(jié)構(gòu)和工作原理，正確地選用與維護(hù)，是十分必要的。,電弧是開(kāi)關(guān)設(shè)備在開(kāi)斷過(guò)程中的必然現(xiàn)象。,5,1. 電弧的產(chǎn)生,當(dāng)斷路器切斷電路瞬間，其動(dòng)、靜觸頭間形成間隙；在電 源電壓作用下，間隙中的介質(zhì)被擊穿，形成弧光放電，產(chǎn)生電 弧。,在高熱和強(qiáng)電場(chǎng)作用下，金屬內(nèi)部的自由電子從陰極表面逸 出，奔向陽(yáng)極；這些自由電子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，要撞擊中性氣 體分子，使之激勵(lì)或游離，產(chǎn)生正負(fù)離子或電子，而后者在強(qiáng) 電場(chǎng)作用下繼續(xù)向陽(yáng)極移動(dòng)時(shí)，還要撞擊其他中性分子。 如此反復(fù)，在觸頭間

3、隙中雪崩式地產(chǎn)生了大量的帶電子 正負(fù)離子和電子，終于使氣體導(dǎo)電形成了熾熱的電子流即電弧。,6,觸頭間電弧燃燒的區(qū)域稱(chēng)為弧隙。 弧隙中帶電質(zhì)點(diǎn)不斷增多的游離過(guò)程可以分 以下途徑： （1）強(qiáng)電場(chǎng)發(fā)射；（2）碰撞游離； （3）熱游離； （4）熱電子發(fā)射,7,開(kāi)關(guān)電弧的產(chǎn)生(1)強(qiáng)電場(chǎng)發(fā)射,在斷路器觸頭分開(kāi)的最初瞬間，觸頭電極的表面受到 外加電壓所形成的強(qiáng)電場(chǎng)的作用，金屬電極表面的電子就 會(huì)在電場(chǎng)力的作用下被拉出，即發(fā)生了所謂強(qiáng)電場(chǎng)發(fā)射。,金屬表面發(fā)射電子的數(shù)量決定于極間電場(chǎng)強(qiáng)度的高低。 當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度超過(guò)107V/cm時(shí)，即使金屬表面溫度不高，其電 子發(fā)射量也會(huì)顯著增加。,名義平面的相互接觸,在顯微鏡下

4、觀察都是 凹凸不平的,8,開(kāi)關(guān)電弧的產(chǎn)生(2)碰撞游離,當(dāng)有一定強(qiáng)動(dòng)能的電子撞擊到某種氣體的中性 質(zhì)點(diǎn)時(shí)，可使其間電子被釋放出來(lái)，游離成正離 子和新的自由電子。 被撞擊的電子和原來(lái)的電子又會(huì)在電場(chǎng)作用下 向陽(yáng)極作加速運(yùn)動(dòng)，獲得足夠動(dòng)能后，又將撞擊 其它中性質(zhì)點(diǎn)，產(chǎn)生更多的自由電子和正離子， 使帶電質(zhì)點(diǎn)濃度迅速增加。 這一游離過(guò)程即稱(chēng)為碰撞游離。,9,開(kāi)關(guān)電弧的產(chǎn)生(3)熱游離,在高溫下，氣體分子和原子熱運(yùn)動(dòng)加快，它們互相碰撞，在溫度足夠高時(shí)會(huì)撞擊產(chǎn)生離子和自由電子，這種現(xiàn)象稱(chēng)為熱游離。,10,開(kāi)關(guān)電弧的產(chǎn)生(4)熱電子發(fā)射,在弧光放電過(guò)程中，電極表面少數(shù)點(diǎn)上有局部較集中 的電流，同時(shí)因開(kāi)關(guān)觸頭

5、分離后，觸頭間接觸壓力及接觸 面積逐漸減小，接觸電阻也隨之增加，會(huì)使電極表面有相 應(yīng)高溫，從而造成其中的電子獲得很大的動(dòng)能后逸出到周 圍空間。 這種現(xiàn)象稱(chēng)為熱電子發(fā)射，其強(qiáng)弱程度與觸頭的材料 及表面溫度有關(guān)，是氣體介質(zhì)中帶電質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生的主要原因 之一。,11,開(kāi)關(guān)電弧的產(chǎn)生,隨著觸頭開(kāi)距的加大，觸頭間的電場(chǎng)強(qiáng)度逐漸減 少，失去了強(qiáng)電場(chǎng)發(fā)射條件，此后的弧隙自由電 子，則由陰極表面產(chǎn)生熱電發(fā)射來(lái)繼續(xù)提供。,因此，弧隙自由電子由強(qiáng)電場(chǎng)產(chǎn)生，熱電發(fā)射維持；電弧由碰撞游離產(chǎn)生，熱游離維持。,12,2. 電弧的熄滅,在電弧放電發(fā)生后，介質(zhì)中同時(shí)不但存在著中性質(zhì) 點(diǎn)的游離過(guò)程，同時(shí)還存在著去游離過(guò)程。游離與去

6、 游離是二個(gè)相反的過(guò)程。 在電弧中當(dāng)游離大于去游離時(shí)，電子與離子濃度增 加，電弧加強(qiáng)；相等時(shí)，電弧穩(wěn)定燃燒；當(dāng)游離小于 去游離時(shí)，電弧減小以至熄滅。 所以要促使電弧熄滅，就必須削弱電弧的游離作 用，加強(qiáng)其去游離作用。 去游離的方式主要有兩種： 1復(fù)合 2擴(kuò)散,13,2. 電弧的熄滅復(fù)合,復(fù)合就是異號(hào)帶電質(zhì)點(diǎn)彼此的中和。 是指帶異性電荷的質(zhì)點(diǎn)相互接觸，交換多余電荷而形成 中性質(zhì)點(diǎn)的現(xiàn)象。 帶電質(zhì)點(diǎn)濃度越大，復(fù)合率越高。 故斷路器采用小直徑的滅弧室，提高弧隙帶電質(zhì)點(diǎn)的濃度，增強(qiáng)其滅弧性能。 電弧溫度越低，復(fù)合就越容易。故加強(qiáng)電弧冷卻，能促進(jìn)復(fù)合。在交流電弧中，當(dāng)電流接近零時(shí)，弧隙溫度驟降，此時(shí)復(fù)合

7、特別強(qiáng)烈。 弧隙電場(chǎng)強(qiáng)度小，復(fù)合的可能性增大。故提高斷路器的開(kāi)斷速度，對(duì)復(fù)合有利。,14,2. 電弧的熄滅擴(kuò)散,擴(kuò)散是指帶電質(zhì)點(diǎn)逸出弧道的現(xiàn)象。 電弧中擴(kuò)散主要原因是： 弧區(qū)與周?chē)橘|(zhì)的溫差越大，擴(kuò)散越強(qiáng)烈。用冷卻介質(zhì)吹弧，或電弧在周?chē)橘|(zhì)中運(yùn)動(dòng)，都可增大弧區(qū)與周?chē)橘|(zhì)的溫差，加強(qiáng)擴(kuò)散作用。 弧區(qū)與周?chē)橘|(zhì)粒子的濃度相差越大，擴(kuò)散越強(qiáng)烈。電弧的表面積越大，擴(kuò)散就越快。,15,4.1.2滅弧的基本方法,交流開(kāi)關(guān)的電弧能否迅速熄滅，取決于弧隙介質(zhì)絕緣強(qiáng)度 的恢復(fù)和弧隙恢復(fù)電壓。 加強(qiáng)弧隙的去游離速度，降低弧隙電壓的恢復(fù)速度與最 大值，均能促使電弧熄滅。 目前開(kāi)關(guān)電器采用的滅弧方法主要有以下幾種：,

8、1）拉長(zhǎng)電弧 2）縱縫滅弧 3）金屬柵片滅弧 4）固體產(chǎn)氣滅弧 5）石英沙滅弧 6）流體介質(zhì)滅弧 7）真空滅弧室滅弧,16,1、利用氣體吹動(dòng)電弧,利用壓縮氣體來(lái)吹動(dòng)電弧的有空氣斷路器與六氟化硫斷路器。 利用電弧高溫，使固體有機(jī)物分解出氣體來(lái)吹動(dòng)電弧的有負(fù)荷開(kāi)關(guān)、自產(chǎn)氣開(kāi)關(guān)和熔斷器等。,豎吹,橫吹,氣吹滅弧是利用壓縮空氣來(lái)熄滅電弧的。 開(kāi)斷電路時(shí)，將預(yù)先儲(chǔ)備好的壓縮空氣用管道引向燃弧區(qū)猛烈吹弧。 壓縮空氣作用于電弧，一方面帶走大量熱量、降低弧區(qū)溫度，另一方面則吹散電離氣體用新鮮高壓氣體補(bǔ)充空間。,用六氟化硫（SF6）氣體來(lái)代替空氣進(jìn)行氣吹滅弧。 六氟化硫具有優(yōu)良的電絕緣性和滅弧特性，相同條件下，

9、其絕緣能力為空氣、氮?dú)獾?.5倍以上，滅弧能力為空氣的100倍。所以用SF6氣體吹弧時(shí)，可采用不太高的壓力和吹弧速度，就能在高電壓下斷開(kāi)相當(dāng)大的電流。 SF6氣體滅弧已廣泛用于高壓斷路器，同時(shí)SF6氣體還廣泛用于全封閉式高壓組合及成套設(shè)備中作為滅弧和絕緣的介質(zhì)。,油吹滅弧裝置是以變壓器油為介質(zhì)。 產(chǎn)生電弧后，電弧將油汽化、分解而形成油氣。油氣中主要成分是氫，在油中以氣泡的形式包圍電弧，使電弧在其中燃燒。 利用氫氣的高導(dǎo)熱性和低粘度加強(qiáng)對(duì)弧柱的冷卻作用，使電弧的熱量散發(fā)。另外，由于存在著溫度差，使氣泡產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，又進(jìn)一步加強(qiáng)了電弧的冷卻。 為提高其滅弧效果，油箱中加設(shè)一定機(jī)構(gòu)，使電弧定向運(yùn)動(dòng)，這就

10、是油吹滅弧。 油吹滅弧應(yīng)用于各種油斷路器中。,2. 利用油流吹動(dòng)電弧,19,電弧在電磁力作用下產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象，叫電磁 吹弧。,3電磁吹弧,當(dāng)電弧需要較大的電動(dòng)力吹入滅弧室時(shí)，就要采用專(zhuān)門(mén)的磁吹裝置 。,磁吹弧,磁力拉弧,電動(dòng)力吹弧,20,4使電弧在固體介質(zhì)的狹縫中運(yùn)動(dòng),用耐弧塑料（如陶土、石英、三聚氰胺和MP-1塑料）制造的具有縱縫的滅弧室來(lái)限制弧區(qū)擴(kuò)展并加速冷卻以削弱熱電離。,21,5將電弧分割成短?。ń饘贃牌瑴缁。?6采用多斷口滅弧 7弧隙并聯(lián)電阻,當(dāng)真空度為510 mm汞柱時(shí)，自由電子在弧隙中作定向運(yùn)動(dòng)時(shí)幾乎不會(huì)和氣體分子或原子相碰撞，也就不會(huì)發(fā)生撞擊電離或電場(chǎng)電離。,將觸頭置于真空中斷

11、開(kāi)時(shí)產(chǎn)生的電弧只能是由陰極發(fā)射電子和產(chǎn)生的金屬蒸氣形成的。 當(dāng)電弧電流接近零時(shí)，陰極發(fā)射的電子和金屬蒸氣減少，弧隙中殘留的金屬蒸氣和等離子體向周?chē)婵昭杆贁U(kuò)散，弧隙可以在數(shù)微秒之內(nèi)由導(dǎo)電狀態(tài)恢復(fù)到真空間隙的絕緣水平。,8、真空滅弧裝置,23,4.1.3 高壓電器選擇的基本原則,高壓電器的選擇是根據(jù)環(huán)境條件和供電要求 確定其型式和參數(shù)。保證設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)能安全 可靠，故障時(shí)不致?lián)p壞。 并在技術(shù)合理的情況下力求經(jīng)濟(jì)，還應(yīng)根據(jù)產(chǎn) 品生產(chǎn)情況與供應(yīng)能力統(tǒng)籌兼顧，條件允許時(shí)應(yīng) 優(yōu)先選用先進(jìn)設(shè)備。,24,為了保障高壓電氣設(shè)備的可靠運(yùn)行，高壓電氣設(shè)備選擇與校驗(yàn)的一般條件有：,按正常工作條件選擇，包括電壓、電

12、流、頻率、開(kāi)斷電流等；,按短路條件校驗(yàn)，包括動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定；,按環(huán)境工作條件選擇，如溫度、濕度、海拔等。,第一， 第二， 第三，,25,4.1.3 高壓電器選擇的基本原則,各種電氣設(shè)備的功能盡管不同，但都在供電 系統(tǒng)中工作，所以在選擇時(shí)必然有相同的基本要 求： 在正常工作時(shí)，必需保證工作安全可靠、運(yùn) 行維護(hù)方便。 在短路情況下，能滿足力穩(wěn)定和熱穩(wěn)定的要求。,26,電氣設(shè)備在制造上分戶內(nèi)、戶外兩大類(lèi)。 戶外設(shè)備的工作條件較惡劣，故各方面要求較高，成本 也高。 戶內(nèi)設(shè)備不能用于戶外；戶外設(shè)備雖可用于戶內(nèi)，但不 經(jīng)濟(jì)。 此外選擇電氣設(shè)備，還應(yīng)根據(jù)不同環(huán)境考慮防水、防火、 防腐、防塵、防爆以及高海拔區(qū)

13、與濕熱帶區(qū)等方面的要求。,按環(huán)境工作條件（工作環(huán)境）,1、按正常工作條件選擇：,27,高壓電氣設(shè)備可在高于(10%15%)的情況下長(zhǎng)期 安全運(yùn)行，故所選設(shè)備的額定電壓應(yīng)不小于裝設(shè)處電網(wǎng)的 額定電壓，即 我國(guó)普通電器額定電壓標(biāo)準(zhǔn)是按海拔1000m設(shè)計(jì)的。 如果使用在高海拔地區(qū)，應(yīng)選用高海拔產(chǎn)品，或采取某些 必要的措施增強(qiáng)電器的外絕緣，方可應(yīng)用。,按電網(wǎng)電壓選（工作電壓）,1、按正常工作條件選擇：,28,由產(chǎn)品生產(chǎn)廠家規(guī)定。我國(guó)普通電器的額定電流所規(guī)定的環(huán)境溫度為+40。,（環(huán)境溫度穩(wěn)定為 ）,1、按正常工作條件選擇：,按長(zhǎng)時(shí)工作電流選 （工作電流）,電氣設(shè)備的額定電流 ，是指周?chē)h(huán)境溫度為 時(shí)，

14、電氣設(shè)備長(zhǎng)期允許通過(guò)的最大電流。 它應(yīng)大于負(fù)載的長(zhǎng)時(shí)最大工作電流（即30min平均最大負(fù)荷電流，以 表示），即,29,如果設(shè)備周?chē)罡攮h(huán)境溫度與規(guī)定值不符時(shí)，應(yīng)對(duì)原有的額 定電流值進(jìn)行修正。, 當(dāng)環(huán)境最高溫度低于規(guī)定的時(shí)，每低1載流量可提高0.5%，但總提高量不得超過(guò)20%。 當(dāng)環(huán)境最高溫度高于 ，但不超過(guò)60時(shí)，長(zhǎng)時(shí)允許電流 按下式修正：,設(shè)備允許 最高溫度,設(shè)備長(zhǎng)期 允許電流,載流或設(shè)備工作環(huán)境最高溫度,產(chǎn)品生產(chǎn)廠家規(guī)定最高溫度,選擇設(shè)備時(shí)應(yīng)使修正后的長(zhǎng)時(shí)允許電流大于或等于通過(guò)設(shè)備的長(zhǎng)時(shí)最大工作電流（不包括起動(dòng)電流），即,30,4.1.3 高壓電器選擇的基本原則,2. 按故障情況進(jìn)行校驗(yàn)

15、按正常情況選擇的電器是否能經(jīng)受住短路電 流電動(dòng)力與熱效應(yīng)的考驗(yàn)，還必須進(jìn)行校驗(yàn)。 短路情況下的動(dòng)穩(wěn)定 以制造廠家的最大試驗(yàn)電流幅值 與短路電流 沖擊電流 相比較,或,31,4.1.3 高壓電器選擇的基本原則,短路情況下的熱穩(wěn)定 熱穩(wěn)定應(yīng)滿足式: 技術(shù)規(guī)范規(guī)定對(duì)下列情況不進(jìn)行動(dòng)、熱穩(wěn)定性 的校驗(yàn)。 （1） 用熔斷器保護(hù)的電器； （2） 用限流電阻保護(hù)的電器及導(dǎo)體； （3） 架空電力線路。,或,32,電氣設(shè)備選擇與校驗(yàn)項(xiàng)目表,33,4.1.4 高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的選擇,什么是開(kāi)關(guān)設(shè)備？按功能如何分分類(lèi)? 僅用于正常情況下斷開(kāi)或接通正常工作電流的開(kāi)關(guān)設(shè)備，如高壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)、低壓閘刀開(kāi)關(guān)、接觸器和磁力啟動(dòng)器等

16、； 僅在故障或過(guò)負(fù)荷情況下切斷或閉合故障電流和過(guò)載電流的開(kāi)關(guān)設(shè)備，如高、低壓熔斷器； 既能開(kāi)斷或閉合正常工作電流，又能開(kāi)斷、閉合故障電流的開(kāi)關(guān)設(shè)備，常見(jiàn)的有：高低壓斷路器和低壓空氣開(kāi)關(guān)； 用于檢修時(shí)隔離帶電部分的開(kāi)關(guān)電器，主要指隔離開(kāi)關(guān)。,34,4.1.4 高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的選擇,高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備包括斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、負(fù) 荷開(kāi)關(guān)、熔斷器等，它們?cè)陔娐分卸计渲油?或阻斷電流的作用。 但是由于其構(gòu)造的不同，所以安裝在線路中 的位置不同，起到的作用也不同。,35,36,4.1.4 高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的選擇斷路器(QF),斷路器的選擇 斷路器的主要功能： （1）在正常情況下能開(kāi)斷和關(guān)合電路。 （2）在電力系統(tǒng)發(fā)生

17、故障時(shí)應(yīng)以較短時(shí)間將故障部分從電力系統(tǒng)中切除，以減輕故障對(duì)設(shè)備的損害； （3）應(yīng)能配合自動(dòng)重合閘進(jìn)行多次關(guān)合和開(kāi)斷。,37,斷路器的基本類(lèi)型,按滅弧介質(zhì)的不同，斷路器可分為 （1）油斷路器。 （2）壓縮空氣斷路器。 （3）六氟化硫斷路器。 （4）真空斷路器。 （5）磁吹斷路器。 （6）固體產(chǎn)氣斷路器（簡(jiǎn)稱(chēng)自產(chǎn)氣斷路器）。,按斷路器安裝地點(diǎn)，又可將其分為 （1）屋內(nèi)式 （2）屋外式。,38,DW13-35型多油斷路器,SN10-10I少油斷路器,真空斷路器,動(dòng)導(dǎo)桿,絕緣外殼,靜觸頭,真空室,動(dòng)觸頭,靜導(dǎo)桿,6. 六氟化硫（SF6）斷路器（LN、LW型） （1）SF6氣體的特性 是種五色、無(wú)味、無(wú)

18、毒且不易燃的惰性氣體，兼有滅弧和絕緣功能 在150以下時(shí)，其化學(xué)性能相當(dāng)穩(wěn)定。 由于SF6中不含碳(C)元素，對(duì)于滅弧和絕緣介質(zhì)來(lái)說(shuō)，具有 極為優(yōu)越的特性，不需要象油斷路器那樣要經(jīng)常檢修。,SF6高壓斷路器滅弧室 1靜觸頭 2絕緣噴嘴 3動(dòng)觸頭 4汽缸 5壓氣活塞 6電弧,LN2-10高壓SF6斷路器 1上接線端子 2絕緣筒 3下接線端子 4操動(dòng)機(jī)構(gòu)箱 5小車(chē) 6斷路彈簧,42,43,室內(nèi)斷路器,44,室外斷路器,45,額定電壓UN（kV） （10，20，35，60，110，220，330， 500KV。） 額定電流IN （A） (200，400，600，（1000），1250，1600， （

19、1500），2000，3150，4000，5000， 6300，8000，10000，12500，16000及 20000A等）,斷路器基本技術(shù)參數(shù),46,額定開(kāi)斷電流INbr （kA） 在額定電壓下斷路器能開(kāi)斷而不致妨礙其繼續(xù) 工作的最大短路電流，單位為KA。 額定開(kāi)斷容量SNbr （MVA） 在額定電壓下斷路器能開(kāi)斷而不致妨礙其繼續(xù) 工作的最大短路容量，單位為MVA。,斷路器基本技術(shù)參數(shù),47,熱穩(wěn)定電流Ith（kA） 在某一規(guī)定的短時(shí)間t內(nèi)斷路器能耐受的短路電 流熱效應(yīng)所對(duì)應(yīng)的電流值，以KA為單位。 動(dòng)穩(wěn)定電流Ies（kA） 斷路器在關(guān)合位置時(shí)能允許通過(guò)而不致影響其 正常運(yùn)行的短路電流最

20、大瞬時(shí)值，以KA為單位。,斷路器基本技術(shù)參數(shù),48,斷路器基本技術(shù)參數(shù),開(kāi)斷時(shí)間tbr（s） 指斷路器的操動(dòng)機(jī)構(gòu)到分閘指令起到三相電弧完全熄滅為止的一段時(shí)間，它包括斷路器的分閘時(shí)間和燃弧時(shí)間兩部分。 合閘時(shí)間tcl（s） 處于分閘位置的斷路器從接到合閘信號(hào)瞬間起到斷路器三相觸頭全接通為止所經(jīng)歷的時(shí)間為合閘時(shí)間。,49,斷路器選擇步驟,（1）按工作環(huán)境選型： 根據(jù)使用地點(diǎn)的條件選擇，如戶內(nèi)式、戶外式，在井下及 具有爆炸危險(xiǎn)的地點(diǎn)要選防爆型的設(shè)備。 （2）按正常工作條件選擇額定電壓： 按正常工作條件選擇額定電流：,當(dāng)環(huán)境溫度與規(guī)定值 不符時(shí)應(yīng)該修正：,50, 動(dòng)穩(wěn)定性校驗(yàn) 斷路器的允許通過(guò)電流峰值

21、（或有效值）應(yīng)大于或等于 短路電流沖擊值（或短路沖擊電流有效值）。,或：,最大短路電流沖擊值,斷路器允許最大短路電流,（3）按短路電流校驗(yàn)動(dòng)、熱穩(wěn)定性,51, 熱穩(wěn)定性校驗(yàn)。 當(dāng)斷路器在通過(guò)最大短路電流時(shí)的最高溫度，不超過(guò) 斷路器允許得最高溫度。,其中：,斷路器允許 最大短路電流,斷路器允許的時(shí)間,短路電流通過(guò)的時(shí)間,最大短路電流有效值,斷路器分閘+燃弧時(shí)間,繼保動(dòng)作時(shí)間,52,斷路器能可靠地切除短路故障的關(guān)鍵參數(shù)是它的額定斷 流容量。 因此它所控制線路的最大短路容量應(yīng)小于或等于斷路器 額定斷流容量，否則斷路器將受到損壞；嚴(yán)重時(shí)電弧難于 熄滅，使事故繼續(xù)擴(kuò)大，影響系統(tǒng)的安全運(yùn)行。 斷路器的額定

22、斷流容量應(yīng)按下式進(jìn)行校驗(yàn)：,（4）斷流容量的校驗(yàn),斷路器額定 斷流容量,斷路器所在線路最大短路容量,53,如果斷路器安裝在較其額定電壓低的線路中，其 額定斷流容量也應(yīng)按下式相應(yīng)的減少:,（4）斷流容量的校驗(yàn),斷路器額定電壓,斷路器額定容量,斷路器所在線路的額定電壓,修正后的斷路器容量,產(chǎn)品名稱(chēng)： S-少油斷路器 D-多油斷路器 Z-真空斷路器 L-SF6斷路器,安裝場(chǎng)所： N-戶內(nèi)式 W-戶外式,設(shè)計(jì) 序號(hào),額定電壓(kV),其它標(biāo)志： G：改裝型 C：小車(chē)型 I、II、III斷流能力代號(hào),額定電流,開(kāi)斷電流 斷流容量,例：SW2-35G,例：SN-10/600,斷路器型號(hào),圖示變電所供電系統(tǒng)

23、，使用場(chǎng)合為室內(nèi)。其二次母線上的短路電流為I=I=5.5kA。高壓斷路器的定時(shí)限保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)限為1s，擬采用高速動(dòng)作的高壓斷路器，其固有開(kāi)斷時(shí)間為0.05s，滅弧時(shí)間為0.05s，斷路器全開(kāi)斷時(shí)間則為top=0.05+0.05=0.1s，試選擇高壓斷路器。,解： 1、按正常工作條件選擇斷路器型號(hào),因?yàn)閼魞?nèi)型，故選擇戶內(nèi)少油斷路器。,根據(jù)變壓器二次側(cè)額定電流選擇斷路器的額定電流：,按環(huán)境條件選擇斷路器型號(hào),按工作電壓選擇斷路器型號(hào),QF所在電網(wǎng)的額定電壓為10kV,故選擇10kV斷路器。,按工作電流選擇斷路器型號(hào),因?yàn)榄h(huán)境溫度符合設(shè)備要求，故不必修正,所選擇斷路器型號(hào)及參數(shù)：,2、按故障情況

24、校驗(yàn)斷路器,根據(jù)題意短路沖擊電流：,動(dòng)穩(wěn)定性校驗(yàn),滿足動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn),熱穩(wěn)定性校驗(yàn),即：繼電保護(hù)時(shí)間+斷路器斷開(kāi)時(shí)間,因定時(shí)限保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)限為1s，所以非周期分量的假想時(shí)間不計(jì)，短路電流熱效應(yīng)的假想時(shí)間為周期分量作用的時(shí)間 。,即,滿足熱穩(wěn)定校驗(yàn),或,59,3、斷路器斷流容量校驗(yàn),查得：SN10-10/600斷路器的額定斷流容量為350MVA,QF處的短路容量為：,滿足開(kāi)斷容量要求,選用室內(nèi)布置的SN10-10/600型滿足要求,60,4.1.4 高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的選擇隔離開(kāi)關(guān)（QS),2. 隔離開(kāi)關(guān)的選擇 隔離開(kāi)關(guān)是一種沒(méi)有滅弧裝置的開(kāi)關(guān)設(shè)備。 它需要與斷路器配合使用，由斷路器來(lái)完成關(guān)合、開(kāi)斷任

25、務(wù)。 它一般只用來(lái)關(guān)合和開(kāi)斷有電壓無(wú)負(fù)荷的線路， 而不能用以開(kāi)斷負(fù)荷電流和短路電流。 隔離開(kāi)關(guān)的主要作用是隔離電源，保證電氣設(shè)備 與線路在檢修時(shí)與電源有明顯的斷口。,61,4.1.4 高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的選擇隔離開(kāi)關(guān)（QS),隔離開(kāi)關(guān)的用途： 隔離電壓； 等電位操作倒閘操作 分合小電流避雷器、電壓互感器、空載變 壓器、空載線路等,62,電力設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范規(guī)定隔離開(kāi)關(guān)可用于下列 情況的小功率操作： (1)切、合電壓互感器及避雷器回路； (2)切、合勵(lì)磁電流不超過(guò)2A的空載線路； (3)切、合電容電流不超過(guò)5A的空載線路； (4)切、合電壓在10kV以下，負(fù)荷電流不超 過(guò)15A的線路； (5)切、合電壓在

26、10kV以下，環(huán)路均衡電流 不超過(guò)70A的線路。,63,4.1.4 高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的選擇隔離開(kāi)關(guān)（QS),隔離開(kāi)關(guān)的分類(lèi) 按安裝地點(diǎn)，可為戶內(nèi)、戶外兩種; 按絕緣支柱的數(shù)目，可分為單柱式、雙柱式和三 柱式三種； 按刀閘的運(yùn)行方式，可分為水平旋轉(zhuǎn)式、垂直旋 轉(zhuǎn)式、擺動(dòng)式和插入式四種； 按有無(wú)接地閘刀，可分為帶接地刀閘和不帶接地 刀閘兩種。,64,隔離開(kāi)關(guān)型號(hào),例：GN8-10/600,動(dòng)觸頭,下接線端,框架,轉(zhuǎn)軸,拐臂,支柱絕緣子,上接 線端,靜觸頭,套管絕緣子,升降絕緣子,67,68,4.1.4 高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的選擇隔離開(kāi)關(guān)（QS),隔離開(kāi)關(guān)的選擇 1）按工作條件選 工作環(huán)境、工作電壓、工作電流

27、2）按故障情況進(jìn)行校驗(yàn) 校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定性 校驗(yàn)熱穩(wěn)定性。,補(bǔ)充：電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式及最大、最小運(yùn)行方式,電力系統(tǒng)運(yùn)行時(shí),發(fā)電機(jī)、線路、母線、變壓器等元 件總是有時(shí)分列運(yùn)行和有時(shí)并列運(yùn)行的，這就是所謂 的運(yùn)行方式。 電力系統(tǒng)中，為使系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)、合理運(yùn)行，或 者滿足檢修工作的要求，需要經(jīng)常變更系統(tǒng)的運(yùn)行方 式，由此相應(yīng)地引起了系統(tǒng)參數(shù)的變化。 在設(shè)計(jì)變電站選擇開(kāi)關(guān)電器和確定繼電保護(hù)裝置整 定值時(shí)，往往需要根據(jù)電力系統(tǒng)不同運(yùn)行方式下的短路 電流值來(lái)計(jì)算和校驗(yàn)所選用電器的穩(wěn)定度和繼電保護(hù)裝 置的靈敏度。,什么是電力系統(tǒng)的最大、最小運(yùn)行方式？,最大運(yùn)行方式 系統(tǒng)在該方式下運(yùn)行時(shí)，具有最小的短路阻抗值，發(fā)

28、生 短路后產(chǎn)生的短路電流最大的一種運(yùn)行方式。 一般根據(jù)系統(tǒng)最大運(yùn)行方式的短路電流值來(lái)校驗(yàn)所選用 的開(kāi)關(guān)電器的穩(wěn)定性。 最小運(yùn)行方式 系統(tǒng)在該方式下運(yùn)行時(shí)，具有最大的短路阻抗值，發(fā)生 短路后產(chǎn)生的短路電流最小的一種運(yùn)行方式。 一般根據(jù)系統(tǒng)最小運(yùn)行方式的短路電流值來(lái)校驗(yàn)繼電保 護(hù)裝置的靈敏度。,例：4-1,某企業(yè)變電所的主接線系統(tǒng)如圖4-3所示，6kV側(cè)的 總負(fù)荷為12500kVA。 在正常情況下，變電所采取并聯(lián)運(yùn)行。 變電所35kV設(shè)備采用室外布置，進(jìn)線的繼電保護(hù)動(dòng)作 時(shí)間為2.5s。 6kV側(cè)的變壓器總開(kāi)關(guān)（QF6,QF7）不設(shè)保護(hù)，變電 所35kV與6kV母線的短路參數(shù)如表4-2所示。 試選

29、擇變壓器兩側(cè)的斷路器QF4,QF6(QF5,QF7) 及QF1兩側(cè)的隔離開(kāi)關(guān)。 已知上級(jí)變電所出線帶有過(guò)流及橫差功率方向保護(hù)。,某企業(yè)變電所的主接線系統(tǒng),STN=10000kVA,35kV,6kV,解(1) 斷路器的選擇,按環(huán)境條件、工作電壓、工作電流選擇斷路器型號(hào),因?yàn)椋?QF4斷路器在正常工作情況下只負(fù)擔(dān)全部總負(fù)荷的一半。 但當(dāng)1臺(tái)變壓器故障或斷路器檢修時(shí)， QF4長(zhǎng)時(shí)最大負(fù)荷等于 變壓器的額定容量 。,所以：QF4流過(guò)的最大的長(zhǎng)時(shí)電流,QF4的所在電網(wǎng)的額定電壓為35kV；,QF4布置在戶外，所處的工作環(huán)境、溫度等滿足一般產(chǎn)品要求。,QF6的所在電網(wǎng)的額定電壓為6kV；,同理：QF6斷路

30、器在正常工作情況下只負(fù)擔(dān)全部總負(fù)荷的一半。 但當(dāng)1臺(tái)變壓器故障或斷路器檢修時(shí)， QF6長(zhǎng)時(shí)最大負(fù)荷等于 變壓器的額定容量 。,所以：QF6流過(guò)的最大的長(zhǎng)時(shí)電流：,QF6布置在室內(nèi)，所處的工作環(huán)境、溫度等滿足一般產(chǎn)品要求。,75,所選斷路器及隔離開(kāi)關(guān)的參數(shù),76,根據(jù)短路電流，對(duì)斷路器的動(dòng)、熱穩(wěn)定性及其斷流容 量進(jìn)行校驗(yàn)。,在進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，應(yīng)根據(jù)接線系統(tǒng)找出該設(shè)備的最大運(yùn) 行方式，然后進(jìn)行校驗(yàn)。在本題中QF4的最大運(yùn)行方式是系 統(tǒng)并聯(lián)，QF6的最大運(yùn)行方式是分裂運(yùn)行。,77,動(dòng)穩(wěn)定性校驗(yàn),QF4按 點(diǎn)并聯(lián)運(yùn)行的最大沖擊電流校驗(yàn) 動(dòng)穩(wěn)定性符合要求。 QF6按 點(diǎn)分裂運(yùn)行的最大沖擊電流校驗(yàn) 動(dòng)穩(wěn)定性符

31、合要求。,78,在差動(dòng)保護(hù)范圍外短路時(shí)，繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為 ， 此時(shí)假想時(shí)間 。,即在差動(dòng)保護(hù)范圍內(nèi)短路時(shí)，繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為0s， 此時(shí)假想時(shí)間 。,對(duì)QF4熱穩(wěn)定的校驗(yàn)。 由于變壓器設(shè)有差動(dòng)保護(hù)，流過(guò)QF4的短路電流有不同的2種 時(shí)間。,熱穩(wěn)定性校驗(yàn),QF4的熱穩(wěn)定性符合要求,QF4的熱穩(wěn)定校驗(yàn),在 點(diǎn)短路，QF4的相當(dāng)于4s的熱穩(wěn)定電流為,在 點(diǎn)短路，QF4的相當(dāng)于4s的熱穩(wěn)定電流為,因QF4的過(guò)流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為2s（6kV側(cè)的變壓器總開(kāi)關(guān) 不設(shè)保護(hù)），在 點(diǎn)短路時(shí)流過(guò)QF6的短路電流時(shí)間是 2+0.2。計(jì)相當(dāng)于2s的熱穩(wěn)定電流為,QF6的熱穩(wěn)定性符合要求,QF6的熱穩(wěn)定校驗(yàn),在 點(diǎn)短路

32、，QF6的相當(dāng)于2s的熱穩(wěn)定電流為,81,斷路器斷流容量校驗(yàn),QF4的額定斷流容量為1500MVA QF4的斷流容量滿足要求 QF6在10kV時(shí)的額定斷流容量為300MVA QF6的斷流容量滿足要求,82,解(2) 隔離開(kāi)關(guān)的選擇,按環(huán)境條件、工作電壓、工作電流選擇隔離開(kāi)關(guān)型號(hào),因設(shè)備采用室外布置，選GW5-35G型,QS1的所在電網(wǎng)的額定電壓為35kV ，,QS1流過(guò)的最大的長(zhǎng)時(shí)電流 當(dāng)一條線路故障時(shí)，全礦負(fù)荷電流都通過(guò)QF1的隔離開(kāi) 關(guān)，故長(zhǎng)時(shí)最大工作電流為,因QS1處的最大運(yùn)行方式是分裂運(yùn)行，所以按 點(diǎn) 分裂運(yùn)行的最大沖擊電流校驗(yàn)。,動(dòng)穩(wěn)定性校驗(yàn),滿足要求。,熱穩(wěn)定性校驗(yàn),相當(dāng)于5s的熱

33、穩(wěn)定電流為,最嚴(yán)重的情況是線路分裂運(yùn)行，此時(shí)橫差保護(hù)不起作用，當(dāng)短路發(fā)生在QF1隔離開(kāi)關(guān)后，QF1斷路器前時(shí)，事故切除靠上一級(jí)變電所過(guò)流保護(hù)，繼電器動(dòng)作時(shí)間為,此時(shí)短路電流經(jīng)過(guò)隔離開(kāi)關(guān)的總時(shí)間為,滿足要求。,85,4.1.4 高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的選擇負(fù)荷開(kāi)關(guān)（QL),但不能作為電路中的保護(hù)開(kāi)關(guān)，因此它必須與具有開(kāi)斷短路電流能力的斷路器或熔斷器配合使用，一般將負(fù)荷開(kāi)關(guān)與高壓熔斷器相配合，故障電流的開(kāi)斷由熔斷器來(lái)完成，負(fù)荷開(kāi)關(guān)則負(fù)責(zé)完成正常負(fù)荷電流的分合操作。,負(fù)荷開(kāi)關(guān)的用途,用于配電系統(tǒng)中，關(guān)合/開(kāi)斷正常條件下的電流，并能通過(guò)規(guī)定的異常電流，即負(fù)荷開(kāi)關(guān)可以分、合正常的負(fù)荷電流和關(guān)合短路電流。,86,4

34、.1.4 高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的選擇負(fù)荷開(kāi)關(guān)（QL),負(fù)荷開(kāi)關(guān)有簡(jiǎn)單的滅弧裝置，可用來(lái)分、合負(fù) 荷電流。 負(fù)荷開(kāi)關(guān)的滅弧裝置簡(jiǎn)單，斷流容量小，不 能切斷短路電流，只有與熔斷器配合使用， 才能起到斷路器的作用。 負(fù)荷開(kāi)關(guān)與熔斷器配合可作為容量不大（400kVA以下）或不重要用戶的電源開(kāi)關(guān)，以 代替油斷路器。,87,4.1.4 高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的選擇負(fù)荷開(kāi)關(guān)（QL),負(fù)荷開(kāi)關(guān)能通斷一定的負(fù)荷電流及過(guò)負(fù)荷電流。但不 能切斷短路電流。因此它必須與高壓熔斷器串聯(lián)使用，依 靠高壓熔斷器來(lái)實(shí)現(xiàn)切斷短路電流。 選擇負(fù)荷開(kāi)關(guān)只需按照上述選擇電氣設(shè)備的一般條件進(jìn) 行，不需進(jìn)行力穩(wěn)定和熱穩(wěn)定校驗(yàn)。 負(fù)荷開(kāi)關(guān)配套的高壓熔斷器的選

35、擇原則與選擇高壓熔斷 器（FU）的原則相同。并需要校驗(yàn)它的斷流能力，即熔斷 器的容量。,88,(1) 根據(jù)所采用的滅弧介質(zhì)不同分 固體產(chǎn)氣式、壓氣式、油浸式、真空式和六氟化硫（SF6）等 (2) 按安裝場(chǎng)所分 戶內(nèi)式和戶外式兩種,高壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)的類(lèi)型：,高壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)全型號(hào)的表示及含義：,89,主要技術(shù)參數(shù),1上支架 2前支撐桿 3靜觸頭 4動(dòng)觸頭 5波紋管 6軟聯(lián)結(jié) 7下支架 8下結(jié)線端子 9接觸壓力彈簧和分閘彈簧 10操作桿 11下支持絕緣子 12后支撐桿 13陶瓷外殼 14上支持絕緣子 15上結(jié)線端子,a)外形圖,b)剖面圖,西門(mén)子公司12KV的真空負(fù)荷開(kāi)關(guān)的剖面圖,91,戶內(nèi)真空高壓負(fù)荷開(kāi)

36、關(guān),92,按工作條件選擇額定電壓及額定電流； 當(dāng)負(fù)荷開(kāi)關(guān)配有熔斷器時(shí)，應(yīng)校驗(yàn)熔斷器的斷流容量，這時(shí)的負(fù)荷開(kāi)關(guān)動(dòng)、熱穩(wěn)定性可不校驗(yàn)。 當(dāng)負(fù)荷開(kāi)關(guān)不配有熔斷器時(shí)，按短路條件校驗(yàn)其動(dòng)、熱穩(wěn)定性。,負(fù)荷開(kāi)關(guān)的選擇,93,1種類(lèi) （1）高壓熔斷器 （2）低壓熔斷器 2熔斷器的文字符號(hào)FU 功能： 用于過(guò)電流保護(hù)的最為簡(jiǎn)單和常用的電器。 熔體工作時(shí)串聯(lián)在被保護(hù)回路中，正常情況下工作電流 不應(yīng)使熔體熔斷，當(dāng)流過(guò)熔體的電流超過(guò)一定數(shù)值（如短 路電流或過(guò)負(fù)荷電流）時(shí)，熔體會(huì)因自身產(chǎn)生的熱量而自 行熔斷，從而達(dá)到切斷電路保護(hù)電網(wǎng)和設(shè)備的目的。,4.1.4 高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的選擇熔斷器（FU),94,3、 工作原理,熔

37、斷器主要元件是一種易于熔斷的熔斷體，簡(jiǎn)稱(chēng)熔體。 熔體或熔絲由熔點(diǎn)較低的金屬制成，當(dāng)通過(guò)的電流達(dá)到或 超過(guò)一定值時(shí)，熔體產(chǎn)生的熱量達(dá)到金屬的熔點(diǎn)時(shí)，熔斷切 斷電源，因而完成過(guò)載電流或短路電流的保護(hù)。,熔體從通過(guò)非正常電流到開(kāi)斷整個(gè)過(guò)程由三個(gè)階段構(gòu) 成：從短路電流開(kāi)始通過(guò)熔體至熔體熔斷所需的時(shí)間即熔 體熔化時(shí)間；從熔體熔斷到產(chǎn)生電弧所需的時(shí)間；從電弧 產(chǎn)生至電弧熄滅所需時(shí)間，即燃弧時(shí)間。,滅弧方式：一種是熔管內(nèi)壁為產(chǎn)氣材料，在電弧作用下分解 出大量的氣體，使熔管內(nèi)氣壓劇增，達(dá)到滅弧目的；或利用所 產(chǎn)氣體吹弧，達(dá)到熄弧目的。 一種是利用石英砂作為滅弧介質(zhì)，填充在熔管內(nèi)，熔件熔 斷后，電弧與石英砂緊密

38、接觸，弧電阻很大起到了限制短路電 流的作用。,熔體熔化時(shí)間與通過(guò)電流值的關(guān)系稱(chēng)為安秒特性。按照安秒特性進(jìn)行熔斷的選擇，就可以獲得熔斷器的動(dòng)作選擇。,安秒特性：,96,熔斷器結(jié)構(gòu),RW系列戶外高壓（10kV）跌開(kāi)式熔斷器，又稱(chēng)跌落式熔斷器,1上接線端子 2上靜觸頭 3上動(dòng)觸頭 4管帽 5操作環(huán) 6熔管 7銅熔絲 8下動(dòng)觸頭 9下靜觸頭 10下接線端子 11絕緣瓷瓶 12安裝板,結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) 1）該熔斷器的短路和過(guò)負(fù)荷保護(hù)功能與RN型相同。瓷質(zhì)熔管內(nèi)充有石英砂，熔體結(jié)構(gòu)和RN型的戶內(nèi)高壓熔斷器相似， 2）該熔斷器的熔管是固定在棒形支柱絕緣子上的，熔體熔斷后不能自動(dòng)跌開(kāi)，無(wú)明顯可見(jiàn)的斷開(kāi)間隙，不能作“

39、隔離開(kāi)關(guān)”用。,RW10-35型的戶外限流式熔斷器的外形結(jié)構(gòu)。,1棒形支柱絕緣子 2瓷質(zhì)熔管（內(nèi)裝特制熔體及石英砂）3銅管帽 4、6接線端子 5固定抱箍,熔斷器,熔斷器,部分RW型熔斷器規(guī)格表,101,熔斷器（FU)選擇：,所選熔斷器應(yīng)在長(zhǎng)時(shí)最大工作電流及起動(dòng)電流的作用下 不熔斷，在短路電流的作用下可靠熔斷； 要求熔斷器特性應(yīng)與上級(jí)保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)限相配合 （即要保證動(dòng)作的選擇性），以免保護(hù)裝置越級(jí)動(dòng)作，造 成停電面積的擴(kuò)大。,高壓熔斷器按工作環(huán)境條件、電網(wǎng)電壓、負(fù)荷電流 （對(duì)保護(hù)電壓互感器的熔斷器不考慮負(fù)荷電流）選擇型 號(hào)，還必須校驗(yàn)熔斷器的斷流容量 。,102,熔斷器（FU)選擇：,按工作

40、環(huán)境條件選擇：戶內(nèi)或戶外 按電網(wǎng)電壓選擇額定電壓： 按長(zhǎng)時(shí)最大工作電流選擇額定電流,熔斷器的額定電流選擇，包括熔管額定電流和熔體額定電流的選擇：,最大長(zhǎng)時(shí)工作電流,熔件 額定電流,熔管 額定電流,103,熔斷器（FU)選擇：,按短路條件校驗(yàn)其斷流容量: 保護(hù)選擇性 熔件在保證正常工作條件下（包括設(shè)備的起動(dòng)） 不熔斷外，還應(yīng)具有保護(hù)選擇性，即安-秒特性符合保護(hù)選 擇性的要求。,熔件通過(guò)的電流越大，其熔斷時(shí)間越短。 電流大小與熔斷時(shí)間的關(guān)系曲線叫熔件的安-秒特性曲線,6-35kV熔件的 安-秒特性曲線,105,4.1.5 成套開(kāi)關(guān)柜的接線方案與選擇,成套高壓配電柜是將控制設(shè)備、計(jì)量表計(jì)、保護(hù)裝置及

41、操動(dòng)機(jī)構(gòu)等組裝在一個(gè)柜內(nèi)，成為一套完整的配電裝置。,1母線，2母線側(cè)隔離開(kāi)關(guān)，3少油斷路器(QF)，4電流互感器(TA)，5線路側(cè)隔離開(kāi)關(guān)(QS)，6電纜頭， 7下檢修門(mén)，8端子箱門(mén)，9操作板，10斷路器的手動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)，11隔離開(kāi)關(guān)的操動(dòng)機(jī)構(gòu)手柄，12儀表繼電器屏，13上檢修門(mén)，14、15觀察窗口,107,1. 配電裝置的定義 按電氣主接線的要求，把一、二次電氣設(shè)備如開(kāi)關(guān)設(shè)備、 保護(hù)電器、監(jiān)測(cè)儀表、母線和必要的輔助設(shè)備組裝在一起構(gòu) 成的在供配電系統(tǒng)中進(jìn)行接受、分配和控制電能的總體裝置。,是制造廠成套供應(yīng)的設(shè)備，在制造廠按照一定的線路接線方案預(yù)先把電器組裝成柜再運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)安裝。,4.1.5 成套開(kāi)

42、關(guān)柜的接線方案與選擇,108, 高壓成套配電裝置(高壓開(kāi)關(guān)柜) 高壓開(kāi)關(guān)柜則有戶內(nèi)式和戶外式兩種。, 低壓成套配電裝置(低壓配電屏和配電箱) 低壓成套配電裝置通常只有戶內(nèi)式一種。,另外還有一些成套配電裝置，如高、低壓無(wú)功功率補(bǔ)償成套裝置，高壓綜合啟動(dòng)柜等也常使用。,2. 配電裝置的類(lèi)型,(1) 按安裝的地點(diǎn)分 戶內(nèi)配電裝置和戶外配電裝置。 （為了節(jié)約用地，一般35kV及以下配電裝置宜采用戶內(nèi)式。）,109,（1）按主要設(shè)備的安裝方式分為固定式和移開(kāi)式(手車(chē)式) （2）按開(kāi)關(guān)柜隔室的構(gòu)成形式分為鎧裝式、間隔式、箱型 、半封閉型等。 （3）按母線系統(tǒng)分為單母線型、單母線帶旁路母線型和雙 母線型。,

43、（4）根據(jù)一次電路安裝的主要元器件和用途分為斷路器柜、 負(fù)荷開(kāi)關(guān)柜、高壓電容器柜、電能計(jì)量柜、高壓環(huán)網(wǎng)柜、 熔斷器柜、電壓互感器柜、隔離開(kāi)關(guān)柜、避雷器柜等。,3. 高壓成套配電裝置的分類(lèi),110,XGN2-12(Z)箱型固定式交流金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備,111,KYN28A-12(Z)B型鎧裝移開(kāi)式交流金屬開(kāi)關(guān)設(shè)備,JYN系列戶內(nèi)手車(chē)式高壓開(kāi)關(guān)柜,113,K-鎧裝式 J-間隔式 X-箱型 H-環(huán)網(wǎng)式,結(jié)構(gòu)形式： G：固定式 Y：移開(kāi)式,安裝場(chǎng)所,設(shè)計(jì)序號(hào),額定電壓,一次線路方案,操作機(jī)構(gòu)： D-電磁式 T-彈簧式,4、新系列高壓開(kāi)關(guān)柜的型號(hào)表示和含義,例：,例：高壓開(kāi)關(guān)柜的技術(shù)參數(shù),116,5、 成

44、套開(kāi)關(guān)柜的接線方案與選擇,（1）接線： 配電柜一次回路由隔離開(kāi)關(guān)、負(fù)荷開(kāi)關(guān)、斷 路器、熔斷器、電流互感器、電壓互感器、避 雷器、電容器及所用變壓器等組成多種一次接 線方案。 配電柜的二次回路則根據(jù)計(jì)量、保護(hù)、控制、 自動(dòng)裝置與操動(dòng)機(jī)構(gòu)等各方面的不同要求也組 成多種二次接線方案。,117,5、 成套開(kāi)關(guān)柜的接線方案與選擇,（2）選擇： 選擇成套配電柜首先根據(jù)裝設(shè)地點(diǎn)選型，并按 系統(tǒng)電壓及一次接線來(lái)選一次編號(hào)。 在選擇二次接線編號(hào)時(shí)，首先應(yīng)確定是交流還 是直流控制，然后再根據(jù)柜的用途及計(jì)量、保護(hù)、 自動(dòng)裝置和動(dòng)機(jī)構(gòu)的要求，選擇二次接線方案編 號(hào)。 成套柜中的一次設(shè)備，還應(yīng)按高壓設(shè)備的要求 來(lái)選擇并

45、校驗(yàn)。,121,4.1.6 母線與絕緣子的選擇母線的選擇,定義：母線是匯集和分配電流的導(dǎo)體。 1、母線的選擇 （1）材料和形狀的選擇 常用的母線材料是銅、鋁、鋼。變電所的母線除因大電流用銅以外，一般采用鋁母線。 母線有硬母線和軟母線兩種。 硬母線的形狀有圓形、矩形、楔形、軟母線為多股絞線。 矩形硬母線是最常用的一種，也稱(chēng)為母排。 軟母線多用于室外。,122, 變電所匯流母線必須滿足持續(xù)工作電流的其求，其截面一般按長(zhǎng)時(shí)最大工作電流選，用短路條件校驗(yàn)其動(dòng)、熱穩(wěn)定性。 按長(zhǎng)時(shí)最大工作電流選： 母線的長(zhǎng)時(shí)最大允許電流是指環(huán)境最高溫度為25，導(dǎo)體最高發(fā)熱溫度為70時(shí)的長(zhǎng)時(shí)允許電流。 當(dāng)環(huán)境溫度不滿足條件

46、時(shí)，應(yīng)進(jìn)行修正。當(dāng)最高環(huán)境溫度為 ，其長(zhǎng)時(shí)允許電流：,（2）母線截面積的選擇,123,母線熱穩(wěn)定性按最小熱穩(wěn)定截面進(jìn)行校驗(yàn)：,硬母線還應(yīng)按短路條件進(jìn)行動(dòng)穩(wěn)定性校驗(yàn)。,母線 截面,最小熱穩(wěn)定截面,母線材料熱穩(wěn)定系數(shù),假想時(shí)間,按短路條件進(jìn)行熱穩(wěn)定性校驗(yàn)。,124,校驗(yàn)?zāi)妇€動(dòng)穩(wěn)定性，是校驗(yàn)?zāi)妇€在短路沖擊電流電動(dòng)力 作用下是否會(huì)產(chǎn)生永久性變形或斷裂，即是否超過(guò)母線材 料應(yīng)力的允許范圍。,當(dāng)母線跨距數(shù)小于或等于2時(shí) 當(dāng)母線跨距數(shù)大于2時(shí),短路時(shí)最大電動(dòng)力,按短路條件進(jìn)行動(dòng)穩(wěn)定性校驗(yàn)。,最大彎曲力矩,125,當(dāng)材料的允許彎曲應(yīng)力大于或等于計(jì)算應(yīng)力時(shí)，即 其動(dòng)穩(wěn)定性符合要求。,母線材料的計(jì)算彎曲應(yīng)力為,母

47、線的抗彎矩,按短路條件進(jìn)行動(dòng)穩(wěn)定性校驗(yàn)。,母線計(jì)算應(yīng)力,126,矩形母線的安裝形式影響熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定, 矩形母線平放時(shí)散熱較差，長(zhǎng)時(shí)允許電流下降。 當(dāng)母線寬度大于60mm時(shí)，電流降低8%；小于60mm時(shí)降低5%。,若母線的動(dòng)穩(wěn)定性不符合要求時(shí)可采取下列措施： 增大相間母線的距離；縮短母線跨距；將豎放的 母線改為平放；增大母線截面；更換應(yīng)力大的材料 等，都能增加動(dòng)穩(wěn)定性。,母線布置方式影響其散熱性能和機(jī)械性能。,小知識(shí) 為了區(qū)別三相母線的相別，我國(guó)部頒規(guī)范規(guī)定,中性線不接地時(shí)涂紫色；中性線接地時(shí)涂黑色。 直流母線： 正極線涂紅色 負(fù)極線涂藍(lán)色,129,2. 母線支柱絕緣子和套管絕緣子的選擇,支柱

48、絕緣子對(duì)母線起著支持、固定與絕緣等作用。 套管絕緣子當(dāng)母線穿過(guò)建筑物或其他物體時(shí)，用于絕緣。,絕緣子俗稱(chēng)絕緣瓷瓶，主要起支撐和絕緣的作用，因此必須具有足夠的電氣絕緣強(qiáng)度、機(jī)械強(qiáng)度、耐熱性和防潮性。,按安裝地點(diǎn)：戶內(nèi)式和戶外式。,按結(jié)構(gòu)用途：可分為支柱絕緣子和套管絕緣子。,130,動(dòng)穩(wěn)定性按最大允許力進(jìn)行校驗(yàn)：,支柱絕緣子按使用地點(diǎn)和電網(wǎng)電壓選擇，并按短路條件校驗(yàn)其動(dòng)穩(wěn)定性。,（1）支柱絕緣子的選擇,短路時(shí)最大電動(dòng)力,131,（2）套管絕緣子的選擇,按安裝地點(diǎn)分為戶內(nèi)式和戶外式兩種。,返上一級(jí),（1）選型,（2）額定電壓的選擇 絕緣子的額定電壓不低于安裝處電網(wǎng)額定電壓： UeUew,（3）額定電

49、流的選擇： 絕緣子額定電流不小于該回路最大持續(xù)工作電流： IyIgmax 當(dāng)環(huán)境溫度高于40度時(shí)，應(yīng)修正：,套管絕緣子按使用地點(diǎn)、電網(wǎng)電壓及通過(guò)的最大負(fù)荷電流 選擇型號(hào)及額定參數(shù)，并按短路條件檢驗(yàn)其動(dòng)、熱穩(wěn)定性。,134,（2）套管絕緣子的選擇,套管絕緣子按使用地點(diǎn)、電網(wǎng)電壓及通過(guò)的最大負(fù)荷 電流選擇型號(hào)及額定參數(shù)，并按短路條件檢驗(yàn)其動(dòng)、熱穩(wěn) 定性。,長(zhǎng)期最大允許電流：,動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 動(dòng)穩(wěn)定條件：0.6FdFjs 式中：Fd絕緣子的彎曲破壞力（用A、B、C、D、E分別表 示375、750、1250、2000、3000kg） Fjs折算到絕緣子頂面計(jì)算作用力 Fjs=KF 式中：Fmax每跨母線的

50、三相最大沖擊電動(dòng)力； K電動(dòng)力折算系數(shù)。母線平放時(shí)取K=1；母線立放時(shí)取K=1.4,熱穩(wěn)定校驗(yàn)：,銅導(dǎo)體：,鋁導(dǎo)體：,137,4.1.7 限流設(shè)備的選擇,短路電流的限制 電網(wǎng)短路電流過(guò)大，使設(shè)備選擇困難且不經(jīng)濟(jì)。 限制短路電流的措施是增加短路回路的總阻抗。 具體方法有： （1）改變電網(wǎng)的運(yùn)行方式 。 （2）在回路中串入限流電抗器來(lái)增加短路回路總 阻抗。,138,限流電抗器有普通型和分裂型兩種。 普通限流電抗器是一個(gè)空心線圈，三相電抗器有三個(gè)線圈組成。 分裂電抗器每相一個(gè)進(jìn)線、兩個(gè)出線，兩出線在電抗器上產(chǎn)生的磁勢(shì)相反，正常運(yùn)行時(shí)其電抗壓降很??；當(dāng)一路出線回路發(fā)生故障時(shí)，磁勢(shì)平衡受到破壞，電抗增大

51、，從而起到限流作用。,限流電抗器,電抗器做為限流設(shè)備串接在回路中，以增加短路回路總阻 抗，減少短路電流。 就限流而言希望電抗值越大越好，但普通型電抗器的電抗值越大，正常工作時(shí)電壓損失也越 大，不利于保證供電質(zhì)量。因此在回路正常負(fù)荷電流相差不大時(shí)，可選用分裂型電抗器。,140,電抗器三相線圈有水平、垂直、品形三種放置方式。,線路電抗器通常都作垂直布置。各電抗器及與地之間用支柱絕緣子絕緣；中間一相電抗器的繞線方向與上下兩邊相反。 母線電抗器作水平布置或品字形布置。,141,限流電抗器在中線路的連接,142,2.普通型電抗器的選擇,限流電抗器的參數(shù)有 額定電壓 額定電流 百分電抗 而百分電抗間接反應(yīng)

52、電抗值的大小，實(shí)用中該 值不可過(guò)大（否則會(huì)影響用戶的電能質(zhì)量），但 也不可過(guò)?。ǚ駝t會(huì)減弱限制短路電流的效果）。,限流電抗器的選擇內(nèi)容： 工作環(huán)境、工作電壓、長(zhǎng)時(shí)工作電流、電抗,143,（1）電抗器值的選擇,設(shè)：供電系統(tǒng)原有電抗為 ，為限制短路電流要求所需 的系統(tǒng)電抗 。 所需要電抗器的電抗為：,選擇電抗：,電抗器的額定電流應(yīng)大于或等于長(zhǎng)時(shí)最大工作電流 ：,144, 校驗(yàn)正常工作時(shí)的電壓損失：, 短路故障時(shí)母線殘壓的校驗(yàn)：,（2）電抗器的校驗(yàn),145,4.1.7 限流設(shè)備的選擇, 電抗器的動(dòng)、熱穩(wěn)定性校驗(yàn)。 動(dòng)穩(wěn)定性校驗(yàn)：,熱穩(wěn)定性校驗(yàn)：,1：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：N水泥柱式；F分裂式,K：電抗器,2：線

53、圈材料：L鋁線；銅線不表示,3：額定電壓（kV） 4：額定電流（A） 5：電抗百分?jǐn)?shù)（%）,電抗器 型號(hào),147,例：NKL-6-400-5,水泥電抗器,鋁芯,電抗器 型號(hào),例：4-2,某企業(yè)車(chē)間變電所6kV母線總負(fù)荷為5000kVA， 為了限制短路電流，企業(yè)總變電所采用分列運(yùn)行，每段母線 用兩條電纜向車(chē)間供電。 車(chē)間進(jìn)線配電柜的額定開(kāi)斷容量為50MVA，企業(yè)總變電所 的供電系統(tǒng)與短路參數(shù)同例4-1。,試選擇向車(chē)間供電回路的限流電抗器。 繼電保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間為1.5s,這原是例4-1的接線圖，再依據(jù)例4-2的條件，畫(huà)上出6kV母線向50MVA的車(chē)間供電線路。,150,車(chē)間總負(fù)荷電流：,通過(guò)電抗器

54、最大工作電流：,解：（1）確定電抗器型號(hào)及百分值,計(jì)算通過(guò)電抗器最大工作電流,計(jì)算限流要求所需的電抗值：,計(jì)算電抗器的百分電抗值 由于正常運(yùn)行時(shí)兩條電纜并聯(lián)運(yùn)行，其計(jì)算電抗值為:,因長(zhǎng)時(shí)最大工作電流為240.5A，選電抗器額定電流為 300A,其百分電抗為 :,計(jì)算系統(tǒng)原有的電抗值：,根據(jù)：計(jì)算長(zhǎng)時(shí)最大工作電流為240.5A 計(jì)算百分電抗 工作電壓6kV， 室內(nèi)工作,選：NKL-6-300-8型水泥電抗器。 額定電壓6kV，額定電流300A，值8%，動(dòng)穩(wěn)定 電流9.56kA，1s熱穩(wěn)定電流12.7kA。,選電抗器型號(hào),153,當(dāng)4條電纜同時(shí)工作且每條電纜負(fù)荷電流相同 時(shí)，電抗器上的電壓損失為：

55、,（2） 正常時(shí)的電壓損失,當(dāng)一條電纜承擔(dān)一半負(fù)荷時(shí)，電抗器上的電壓 損失也只有3.8%,仍小于4%的要求。故所選電抗器 正常電壓損失符合要求。,154,一段母線上兩條電纜同時(shí)工作，在電抗器出口處短路 母線上殘壓最低。電抗器的基準(zhǔn)電抗為,忽略電纜電抗，電抗器出口處短路，流經(jīng)電抗器的短 路電流為 ：,（3) 母線殘壓校驗(yàn),故母線最低殘壓為： 母線殘壓符合要求。 （4）動(dòng)、熱穩(wěn)定性的校驗(yàn) 當(dāng)一段母線上只有一條電纜時(shí)，電抗器出口處 短路通過(guò)電抗器的沖擊電流值最大：,動(dòng)穩(wěn)定性符合要求。,156,短路電流經(jīng)過(guò)電抗器的總時(shí)間為： 相當(dāng)于1s的熱穩(wěn)定電流為 熱穩(wěn)定性符合要求。,熱穩(wěn)定性的校驗(yàn),157,4.1

56、.8 儀用互感器,在供電用電的線路中電流電壓大小相差懸殊， 從幾安到幾萬(wàn)安都有。線路上的電壓也都比較高， 如直接測(cè)量是非常危險(xiǎn)的。 為便于二次儀表測(cè)量，需要轉(zhuǎn)換為比較小的統(tǒng) 一的電流電壓值。 儀用互感器是將一次回路的電壓、電流按比例 降低到某一標(biāo)準(zhǔn)值（如：100V, 5A或1A），供給二 次回路的測(cè)量?jī)x表、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置等。,158,1、定義 變換電壓、電流的設(shè)備。是聯(lián)絡(luò)一、二次系統(tǒng)的聯(lián)絡(luò)元件。 2、分類(lèi) 電壓互感器（TA）：將高電壓變?yōu)榈碗妷海?00V） 電流互感器（TV）：將大電流變?yōu)樾‰娏?。?A/1A）,159,4.1.8 儀用互感器 互感器的作用,互感器的作用： 將一次回路中的大

57、電流、高電壓 變?yōu)樾‰娏?、低電壓供二次設(shè)備使用 使測(cè)量?jī)x表標(biāo)準(zhǔn)化、小型化 使二次設(shè)備與一次側(cè)電氣隔離，保證設(shè)備和人身安全。,160,1. 電流互感器(TA),原理： 利用變壓器原、副邊電流成比例的特點(diǎn)制成。 其工作原理、等值電路也與一般變壓器相同，只 是其原邊繞組串聯(lián)在被測(cè)電路中，且匝數(shù)很少； 副邊繞組接電流表、繼電器電流線圈等低阻抗負(fù) 載，近似短路。,誤差： 由于磁路與電路的影響，互感器會(huì)產(chǎn)生誤差。 精度： 在規(guī)定范圍內(nèi)，誤差不超過(guò)其精度等級(jí)所規(guī)定的范圍（即副邊阻抗不應(yīng)超過(guò)其精度等級(jí)所規(guī)定的范圍）。 精度等級(jí)： 分0.2級(jí)、0.5級(jí)、1級(jí)、3級(jí)等。0.2級(jí)用于實(shí)驗(yàn)室的精密測(cè)量，0.5級(jí)用于收

58、費(fèi)計(jì)量，1級(jí)用于一般測(cè)量，3級(jí)通常用于繼電保護(hù),文字符號(hào)TA，是變換電流的設(shè)備。簡(jiǎn)稱(chēng)CT。 1基本原理 電流互感器的基本結(jié)構(gòu)和原理如圖示，,結(jié)構(gòu)： 電流互感器的結(jié)構(gòu)類(lèi)同一個(gè)雙繞組變壓器，但它一次側(cè)通常只有1匝。,工作過(guò)程： 一次側(cè)線圈直接與電力系統(tǒng)高壓線路串接，將一次 側(cè)的電流以一定的變比折算到二次側(cè)，再由接在二次 側(cè)的儀表將電流反映出來(lái)。,164,（1） 電流互感器的作用,電流互感器的額定變流比是原、付邊額定電流 之比。即：,165,在高壓電網(wǎng)中計(jì)且儀表的電流線圈(如電流表、功率表等)和繼電保護(hù)裝置中斷電器的電流線圈都是通過(guò)電流互感器供電的。 電流互感器的二次側(cè)的額定電流一般是5A。便于接二

59、次儀表及 繼電器。 用于測(cè)量和保護(hù) 精度等級(jí)： 測(cè)量用0.2級(jí)、0.5級(jí)、1級(jí)、3級(jí)、5級(jí) 保護(hù)用5p 、10p,166,電流互感器的二次側(cè)不能開(kāi)路的原因,電流互感器的二次側(cè)所接負(fù)載為儀表或繼電器的電流線圈，阻抗非常小。 正常運(yùn)行時(shí)，二次側(cè)電流產(chǎn)生的磁通和一次側(cè)電流產(chǎn)生的磁通方向相反，使鐵芯內(nèi)的磁通密度保持在較低的水平，通常在0.1T，此時(shí)二次側(cè)的電壓也很低。 如果二次側(cè)開(kāi)路，一次側(cè)電流就會(huì)全部變成勵(lì)磁電流，使鐵芯驟然飽和磁通密度可達(dá)1.8T。,167,電流互感器的二次側(cè)不能開(kāi)路的原因,互感器鐵芯中的磁化力方程為 后果：二次側(cè)產(chǎn)生高壓達(dá)數(shù)千伏，危害設(shè)備和人員安全。 鐵芯損耗增加，嚴(yán)重發(fā)熱，損壞絕緣。 產(chǎn)生剩磁，影響計(jì)量的正確性。 因此：電流互感器二次