第五節(jié)-高壓斷路器和隔離開關(guān)的選擇

第五節(jié) 高壓斷路器和隔離開關(guān)的選擇一、高壓斷路器選擇1.種類和型式高壓斷路器應(yīng)根據(jù)斷路器安裝地點(diǎn)、環(huán)境和使用條件等要求選擇其種類和型式。真空斷路器在35kV及以下電力系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用，有取代油斷路器的趨勢(shì)。SF6斷路器也已在1035kV的城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)和改造中得到應(yīng)用。 高壓斷路器的操動(dòng)機(jī)構(gòu)，大多數(shù)是由制造廠配套供應(yīng)，僅部分少油斷路器有電磁式、彈簧式或液壓式等幾種型式的操動(dòng)機(jī)構(gòu)可供選擇。一般電磁式操動(dòng)機(jī)構(gòu)需配專用的直流合閘電源，但其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠；彈簧式結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，調(diào)整要求較高；液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)加工精度要求較高。操動(dòng)機(jī)構(gòu)的型式，可根據(jù)安裝調(diào)試方便和運(yùn)行可靠性進(jìn)行選擇。 2.額定開斷電流在額定電壓下，斷路器能保證正常開斷的最大短路電流稱為額定開斷電流Nbr。在高壓斷路器中其值不應(yīng)小于實(shí)際開斷瞬間短路電流周期分量k ，即 我國(guó)生產(chǎn)的高壓斷路器在做型式試驗(yàn)時(shí)，僅計(jì)入了20%的非周期分量。一般中、慢速斷路器，由于開斷時(shí)間較長(zhǎng)(0.1s)，短路電流非周期分量衰減較多，能滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的非周期分量不超過(guò)周期分量幅值20%的要求。使用快速保護(hù)和高速斷路器時(shí)，其開斷時(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)周期分量的20%，因此需要進(jìn)行驗(yàn)算。3.短路關(guān)合電流在斷路器合閘之前，若線路上已存在短路故障，則在斷路器合閘過(guò)程中，動(dòng)、靜觸頭間在未接觸時(shí)即有巨大的短路電流通過(guò)（預(yù)擊穿），更容易發(fā)生觸頭熔焊和遭受電動(dòng)力的損壞。 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)還要求能夠切斷短路電流，因此，額定關(guān)合電流是斷路器的重要參數(shù)之一。為了保證斷路器在關(guān)合短路時(shí)的安全，斷路器的額定關(guān)合電流iNcl不應(yīng)小于短路電流最大沖擊值ich ， 即二、高壓隔離開關(guān)的選擇隔離開關(guān)選擇及校驗(yàn)條件除額定電壓、電流、動(dòng)熱穩(wěn)定校驗(yàn)外，還應(yīng)看其種類和形式的選擇，其型式應(yīng)根據(jù)配電裝置特點(diǎn)和要求及技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件來(lái)確定。表7-2為隔離開關(guān)選型參考表。例7-1 如圖7-1所示降壓變電所中一臺(tái)變壓器，容量為7500kVA，其短路電壓百分值為Ud%=7.5，二次母線電壓為10kV，變電所由無(wú)限大容量系統(tǒng)供電，二次母線上短路電流為 I“=I=5.5kA。作用于高壓斷路器的定時(shí)限保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)限為s，瞬時(shí)動(dòng)作的保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)限為0.05s，擬采用高速動(dòng)作的高壓斷路器，其固有開斷時(shí)間為0.05s，滅弧時(shí)間為0.05s，斷路器全開斷時(shí)間則為tOP=0.05+0.05=0.1s，試選擇高壓斷路器與隔離開關(guān)。解：所選斷路器工作電流為短路電流沖擊值為 ich=2.55“=14（kA）短路電流熱效應(yīng)的等值計(jì)算時(shí)間為 tk=t=tpop+top=1+0.1=1.1s1s，可忽略tk，則tdz= tk=1.1s根據(jù)上述計(jì)算選擇戶內(nèi)SN10-10I-600型的高壓斷路器和GN7-10-600型的隔離開關(guān)，經(jīng)短路穩(wěn)定性校驗(yàn)，均合格。并選取CD10與CS7-lT型操作機(jī)構(gòu)。第六節(jié) 高壓負(fù)荷開關(guān)和高壓熔斷器的選擇一、高壓負(fù)荷開關(guān)的選擇1.種類和型式的選擇根據(jù)用途、安裝地點(diǎn)、安裝方式、結(jié)構(gòu)類型和價(jià)格因素等綜合條件進(jìn)行合理選擇2.額定電壓選擇:UnUns3.額定電流選擇:InImax 4.斷路器的開斷電流選擇: INbrIap, INbr5.動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn):IesIk6.熱穩(wěn)定校驗(yàn): QK二、高壓熔斷器選擇1. 額定電壓選擇 對(duì)于一般的高壓熔斷器，其額定電壓Un必須大于或等于電網(wǎng)的額定電壓Uns。但是對(duì)于充填石英砂有限流作用的熔斷器，則不宜使用在低于熔斷器額定電壓的電網(wǎng)中，這是因?yàn)橄蘖魇饺蹟嗥鳒缁∧芰軓?qiáng)，在短路電流達(dá)到最大值之前就將電流截?cái)啵率谷垠w熔斷時(shí)因截流而產(chǎn)生過(guò)電壓，其過(guò)電壓倍數(shù)與電路參數(shù)及熔體長(zhǎng)度有關(guān)，一般在Uns=Un的電網(wǎng)中，過(guò)電壓倍數(shù)約22.5倍，不會(huì)超過(guò)電網(wǎng)中電氣設(shè)備的絕緣水平，但如在UnsUn的電網(wǎng)中，因熔體較長(zhǎng)，過(guò)電壓值可達(dá)3.54倍相電壓，可能損害電網(wǎng)中的電氣設(shè)備。2. 額定電流選擇 熔斷器的額定電流選擇，包括熔管的額定電流和熔體的額定電流的選擇。（1）熔管額定電流的選擇 為了保證熔斷器載流及接觸部分不致過(guò)熱和損壞，高壓熔斷器的熔管額定電流應(yīng)滿足下式的要求，即式中 INft熔管的額定電流 INfs熔體的額定電流（2）熔體額定電流選擇 為了防止熔體在通過(guò)變壓器勵(lì)磁涌流和保護(hù)范圍以外的短路及電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)等沖擊電流時(shí)誤動(dòng)作，保護(hù)35kV及以下電力變壓器的高壓熔斷器，其熔體的額定電流可按下式選擇，即式中 K可靠系數(shù)（不計(jì)電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)時(shí)K=1.11.3，考慮電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)時(shí)K=1.52.0）； Imax電力變壓器回路最大工作電流。用于保護(hù)電力電容器的高壓熔斷器的熔體，當(dāng)系統(tǒng)電壓升高或波形畸變引起回路電流增大或運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生涌流時(shí)不應(yīng)誤熔斷，其熔體按下式選擇，即式中K可靠系數(shù)(對(duì)限流式高壓熔斷器，當(dāng)一臺(tái)電力電容器時(shí)K=1.52.0，當(dāng)一組電力電容器時(shí)K=1.31.8)； Nc電力電容器回路的額定電流。3. 熔斷器開斷電流校驗(yàn)式中 Nbr熔斷器的額定開斷電流 對(duì)于沒(méi)有限流作用的熔斷器，選擇時(shí)用沖擊電流的有效值ch 進(jìn)行校驗(yàn)；對(duì)于有限流作用的熔斷器，在電流達(dá)最大值之前已截?cái)啵士刹挥?jì)非周期分量影響，而采用I“進(jìn)行校驗(yàn)。4. 熔斷器選擇性校驗(yàn) 為使前后兩級(jí)熔斷器之間或熔斷器與電源保護(hù)裝置之間動(dòng)作的選擇性，應(yīng)進(jìn)行熔體選擇性校驗(yàn)。如圖7-4為兩個(gè)不同熔體安秒特性曲線（Nfs1 Nfs2），同一電流同時(shí)通過(guò)此二熔體時(shí)，熔體1先熔斷。所以，為了保證動(dòng)作的選擇性，前一級(jí)熔體應(yīng)采用熔體1，后一級(jí)熔體應(yīng)采用熔體2。保護(hù)電壓互感器用的高壓熔斷器，只需按額定電壓及斷流容量?jī)身?xiàng)來(lái)選擇。 第七節(jié) 互感器的選擇一、電流互感器的選擇1.電流互感器一次側(cè)額定電壓和電流選擇 電流互感器一次回路額定電壓和電流選擇應(yīng)滿足：式中 U、N1電流互感器一次額定電壓和電流。 為了確保所供儀表的準(zhǔn)確度，互感器的一次側(cè)額定電流應(yīng)盡可能與最大工作電流接近。2. 二次額定電流的選擇 電流互感器的二次額定電流有5A和1A兩種。一般強(qiáng)電系統(tǒng)用5A， 弱電系統(tǒng)用1A。3. 電流互感器種類和型式的選擇 選擇互感器，應(yīng)根據(jù)安裝地點(diǎn)和安裝方式選擇相適應(yīng)的類別和型式。選用母線型電流互感器時(shí)，注意校核窗口尺寸。4. 準(zhǔn)確級(jí)的選擇 為保證測(cè)量?jī)x表的準(zhǔn)確度，互感器的準(zhǔn)確級(jí)不得低于所供測(cè)量?jī)x表的準(zhǔn)確級(jí)。如:裝于重要回路(如發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)、變壓器、廠用饋線、出線等)中的電能表和計(jì)費(fèi)的電能表一般采用0.51級(jí)表，相應(yīng)的互感器的準(zhǔn)確級(jí)不應(yīng)低于0.5級(jí)；對(duì)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)。供運(yùn)行監(jiān)視、估算電能的電能表和控制盤上儀表一般皆用11.5級(jí)的，相應(yīng)的電流互感器應(yīng)為0.51級(jí)。供只需估計(jì)電參數(shù)儀表的互感器可用3級(jí)的。5. 電流互感器二次容量或二次負(fù)載的校驗(yàn) 為了保證互感器的準(zhǔn)確級(jí)，互感器二次側(cè)所接實(shí)際負(fù)載Z2l或所消耗的實(shí)際容量荷S2應(yīng)不大于該準(zhǔn)確級(jí)所規(guī)定的額定負(fù)載ZN2或額定容量SN2，即 SN2S2= IN22 Z2l 或 ZN2 Z2lRwi+Rtou + Rm + Rr 式中 Rm ， Rr 電流互感器二次回路中所接儀表內(nèi)阻的總和與所接繼電器內(nèi)阻的總和，可由產(chǎn)品樣本或附錄9中查得。 Rwi 電流互感器二次聯(lián)接導(dǎo)線的電阻。 Rtou 電流互感器二次連線的接觸電阻，一般取為0.1。6. 熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)（1）電流互感器的熱穩(wěn)定校驗(yàn)只對(duì)本身帶有一次回路導(dǎo)體的電流互感器進(jìn)行。電流互感器熱穩(wěn)定能力常以1s允許通過(guò)的一次額定電流N1的倍數(shù)Kh來(lái)表示，故熱穩(wěn)定應(yīng)按下式校驗(yàn)式中 Kh，N1 由生產(chǎn)廠給出的電流互感器的熱穩(wěn)定倍數(shù)及一次側(cè)額定電流。 ，tdz 短路穩(wěn)態(tài)電流值及熱效應(yīng)等值計(jì)算時(shí)間。（2）電流互感器內(nèi)部動(dòng)穩(wěn)定能力，常以允許通過(guò)的一次額定電流最大值的倍數(shù)kmo一動(dòng)穩(wěn)定電流倍數(shù)表示，故內(nèi)部動(dòng)穩(wěn)定可用下式校驗(yàn)式中 Kmo，IN1 由生產(chǎn)廠給出的電流互感器的動(dòng)穩(wěn)定倍 數(shù)及一次側(cè)額定電流。 ich 故障時(shí)可能通過(guò)電流互感器的最大三相短路電流沖擊值。 由于鄰相之間電流的相互作用，使電流互感器絕緣瓷帽上受到外力的作用，因此，對(duì)于瓷絕緣型電流互感器應(yīng)校驗(yàn)瓷套管的機(jī)械強(qiáng)度。瓷套上的作用力可由一般電動(dòng)力公式計(jì)算，故外部動(dòng)穩(wěn)定應(yīng)滿足 式中 Fal作用于電流互感器瓷帽端部的允許力； l 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。 系數(shù)0.5表示互感器瓷套端部承受該跨上電動(dòng)力的一半。二、電壓互感器1. 電壓互感器一次回路額定電壓選擇 為了確保電壓互感器安全和在規(guī)定的準(zhǔn)確級(jí)下運(yùn)行，電壓互感器一次繞組所接電力網(wǎng)電壓應(yīng)在（1.10.9）UN1范圍內(nèi)變動(dòng)，即滿足下列條件式中 UN1 電壓互感器一次側(cè)額定電壓。選擇時(shí)，滿足UN1= UNs 即可。2. 電壓互感器二次側(cè)額定電壓的選擇 電壓互感器二次側(cè)額定線間電壓為100V。3. 電壓互感器種類和型式的選擇 電壓互感器的種類和型式應(yīng)根據(jù)裝設(shè)地點(diǎn)和使用條件進(jìn)行選擇，例如:在635kV屋內(nèi)配電裝置中，一般采用油浸式或澆注式； 110220kV配電裝置通常采用串級(jí)式電磁式電壓互感器；220kV及其以上配電裝置，當(dāng)容量和準(zhǔn)確級(jí)滿足要求時(shí)，也可采用電容式電壓互感器。4. 準(zhǔn)確級(jí)選擇 首先根據(jù)儀表和繼電器接線要求選擇電壓互感器接線方式，并盡可能將負(fù)荷均勻分布在各相上，然后計(jì)算各相負(fù)荷大小，按照所接儀表的準(zhǔn)確級(jí)和容量選擇互感器的準(zhǔn)確級(jí)額定容量。有關(guān)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。一般供功率測(cè)量、電能測(cè)量以及功率方向保護(hù)用的電壓互感器應(yīng)選擇0.5級(jí)或1級(jí)的，只供估計(jì)被測(cè)值的儀表和一般電壓繼電器的選用3級(jí)電壓互感器為宜。5. 按額定二次容量選擇 電壓互感器的額定二次容量（對(duì)應(yīng)于所要求的準(zhǔn)確級(jí)）SN2，應(yīng)不小于電壓互感器的二次負(fù)荷S2，即式中 S0、P0 、Q0各儀表的視在功率、有功功率和無(wú)功功率。 cos各儀表的功率因數(shù)。由于電壓互感器三相負(fù)荷常不相等，為了滿足準(zhǔn)確級(jí)要求，通常以最大相負(fù)荷進(jìn)行比較。計(jì)算電壓互感器各相的負(fù)荷時(shí)，必須注意互感器和負(fù)荷的接線方式。表7-4列出電壓互感器和負(fù)荷接線方式不一致時(shí)每相負(fù)荷的計(jì)算公式。 第八節(jié) 短路電流的限制及電抗器的應(yīng)用一、電抗器的分類（1）按相數(shù)分：?jiǎn)蜗?三相（2）按冷卻裝置種類分：干式 油浸（3）按結(jié)構(gòu)特征分：空心式 鐵心式（4）按安裝地點(diǎn)分：戶內(nèi)型 戶外型（5）按用途分1）并聯(lián)：無(wú)功補(bǔ)償作用 2）限流：限制短路電流的數(shù)值 3）濾波：限制高次諧波 4）消?。合^(guò)電壓 5）通信：阻擋載波信號(hào)，完成通信 6）電爐：限制變壓器的短路電流 7）起動(dòng)：限制電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流 二、限流電抗器的作用 限制短路電流（1）線路電抗器串接在線路或電纜饋線上，使出線能選用輕型斷路器以及減小饋線電纜的截面。（2）母線電抗器串接在發(fā)電機(jī)電壓母線的分段處或主變壓器的低壓側(cè)，用來(lái)限制廠內(nèi)、外短路時(shí)的短路電流，也稱為母線分段電抗器。當(dāng)線路上或一段母線上發(fā)生短路時(shí)，它能限制另一段母線提供的短路電流。（3）變壓器回路電抗器安裝在變壓器回路中，用于限制短路電流，以便變壓器回路能選用輕型斷路器。三、限流電抗器的結(jié)構(gòu)類型 （1）混凝土柱式限流電抗器 構(gòu)成：繞組、水泥支柱及支持絕緣子。 （2）分裂電抗器 分裂電抗器每相線圈有中間抽頭，