【精品實(shí)用】電氣一次部分設(shè)計(jì)指導(dǎo)書

電氣 一次部分設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 河北工程技術(shù)高等?？茖W(xué)校電氣工程系 供用電技術(shù)教研室 一、短路電流計(jì)算 （一）短路電流計(jì)算條件 為使所選電氣設(shè)備具有足夠的可靠性、經(jīng)濟(jì)性和合理性，并在一定時(shí)期內(nèi)適應(yīng)電力系統(tǒng)發(fā)展的需要，作校驗(yàn)用的短路電流應(yīng)按下列條件確定。 （ 1）容量和接線按本工程設(shè)計(jì)最終容量計(jì)算，并考慮電力系統(tǒng)遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃（一般為本工程建成后 5 10年）：其接線應(yīng)采用可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式 ，但不考慮在切換過(guò)程中可能短時(shí)并列的接線方式。 （如 切換廠用變壓器時(shí) 的并列 ） 。 （ 2）短路種類一般按三相短路驗(yàn)算 ， 若 其他種類短路 較 三 相 短路 嚴(yán)重時(shí) ， 即應(yīng)按最嚴(yán)重的情況驗(yàn)算。 （ 3）計(jì)算短路點(diǎn)選擇通過(guò)電器的短路電流為最大的那些點(diǎn)為短路計(jì)算點(diǎn)。 （二）短路電流計(jì)算方法 短路電流計(jì)算方法參見電力系統(tǒng)故障一書 ， 在本設(shè)計(jì)中 ， 電力系統(tǒng)可看作是無(wú)窮大系統(tǒng)。 （三）短路計(jì)算時(shí)間 當(dāng)短路持續(xù)時(shí)間大于 ， 校驗(yàn)熱穩(wěn)定的等值計(jì)算時(shí)間 即 而 中 斷路器全開斷時(shí)間； 后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間； 斷路器固有分閘時(shí)間 ， 可查附表 15； 斷路器開斷時(shí)電弧持續(xù)時(shí)間 ， 對(duì)少泊斷路器為 對(duì) 當(dāng)短路持續(xù)時(shí)間小于 ， 校驗(yàn)熱穩(wěn)定的等值計(jì)算時(shí)間還要計(jì)及短路電流非周期分量的影響 ， 參見 教材 第六章。開斷電器應(yīng)能在最嚴(yán)重的情況下開斷短路電流 ， 考慮到主保護(hù)拒動(dòng)等原因 ， 按最不利情況 ， 取后備保護(hù)的動(dòng)作 時(shí)間。一般建議 小于下列數(shù)據(jù) ： 3302s； 2203s； 6 1104s。 二、高壓電氣設(shè)備選擇的一般條件 電氣設(shè)備選擇是發(fā)電廠 和變電所設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一，在選擇時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際工作特點(diǎn)，按照 有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定，在保證供配電安全可靠的前提下，力爭(zhēng)做到技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理。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 ， 按正常工作條件包括 ： 電壓、電流、頻率、開斷電流等選擇 ； 按短路條件包括動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定校驗(yàn) ； 按環(huán)境工作條件如溫度、濕度、海拔等選擇。 由于各種高壓電氣設(shè)備具有不同的 性能特點(diǎn) ， 選擇與校驗(yàn)條件不盡相同 ， 高壓電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn)項(xiàng)目見表 1。 表 1 高壓電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn)項(xiàng)目 電氣設(shè) 備名稱 額定 電壓 額定 電流 開斷 能力 短路電流校驗(yàn) 環(huán)境 條件 其它 動(dòng)穩(wěn)定 熱穩(wěn)定 斷 路 器 操作性能 負(fù) 荷 開 關(guān) 操作性能 隔 離 開 關(guān) 操作性能 熔 斷 器 上、下級(jí)間配合 電流互感器 電壓互感器 二次負(fù)荷、準(zhǔn)確等級(jí) 支 柱絕緣字 二次負(fù)荷、準(zhǔn)確等級(jí) 穿墻套管 母 線 電 纜 注 ： 表中 為選擇項(xiàng)目 ， 為校驗(yàn)項(xiàng)目。 （一） 按正常工作條件選擇高壓電氣設(shè)備 1. 額定電壓和最高工作電壓 高壓電氣設(shè)備所在電網(wǎng)的運(yùn)行電壓因調(diào)壓或負(fù)荷的變化 ， 常高于電網(wǎng)的額定電壓 ， 故所選電氣設(shè)備允許最高工作電壓 般電氣設(shè)備允許 的最高工作電壓可達(dá) 而實(shí)際電網(wǎng)的最高運(yùn)行電壓 此在選擇電氣設(shè)備時(shí) ， 一般可按照電氣設(shè)備的額定電壓的額定電壓條件選擇 ，即 2. 額定電流 電氣設(shè)備的額定電流 指在額定環(huán)境溫度下，電氣設(shè)備的長(zhǎng)期允許通過(guò)電流。不小于該回路在各種合理運(yùn)行方式下的最大持續(xù)工作電流 計(jì)算時(shí)有以下幾個(gè)應(yīng)注意的問(wèn) 題： （ 1）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，故其相應(yīng)回路的 相機(jī)或變壓器的額定電流的 （ 2）若變壓器有過(guò)負(fù)荷運(yùn)行可能時(shí)， 2倍變壓器額定電流）； （ 3）母聯(lián)斷路器回路一般可取母線上最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)或變壓器的 （ 4）出線回路的 括線路損耗）外，還應(yīng)考慮事故時(shí)由其它回路轉(zhuǎn)移過(guò)來(lái)的負(fù)荷。 此外，還應(yīng)按電氣設(shè)備的裝置地點(diǎn)、使用條件、檢修和運(yùn)行等要求，對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行種類 (屋內(nèi)或屋外 )和型式 的選擇。 （二）按環(huán)境工作條件校驗(yàn) 在選擇電氣設(shè)備時(shí)，還應(yīng)考慮電氣設(shè)備安裝地點(diǎn)的環(huán)境 （ 尤須注意小環(huán)境 ） 條件，當(dāng)氣溫、風(fēng)速、溫度、污穢等級(jí)、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度等環(huán)境條件超過(guò)一般電氣設(shè)備使用條件時(shí)，應(yīng)采取措施。例如 ： 當(dāng)?shù)貐^(qū)海拔超過(guò)制造部門的規(guī)定值時(shí)，由于大氣壓力、空氣密度和濕度相應(yīng)減少，使空氣間隙和外絕緣的放電特性下降，一般當(dāng)海拔在 10003500m 范圍內(nèi)，若海拔比廠家規(guī)定值每升高 電氣設(shè)備允許最高工作電壓要下降 1%。當(dāng)最高工作電壓不能滿足要求時(shí)，應(yīng)采用高原型電氣設(shè)備，或采用外絕緣提高一級(jí) 的產(chǎn)品。對(duì)于 110以下電氣設(shè)備，由于外絕緣裕度較大，可在海拔 2000m 以下使用。 當(dāng)污穢等級(jí)超過(guò)使用規(guī)定時(shí)，可選用有利于防污的電瓷產(chǎn)品，當(dāng)經(jīng)濟(jì)上合理時(shí)可采用屋內(nèi)配電裝置。當(dāng)周圍環(huán)境溫度 0 和電氣設(shè)備額定環(huán)境溫度不等時(shí)，其長(zhǎng)期允許工作電流應(yīng)乘以修正系數(shù) K，即 m a a x （ ） 我國(guó)目前生產(chǎn)的電氣設(shè)備使用的額定環(huán)境溫度 N=40。如周圍環(huán)境溫度 0高于40 (但低于 60 )時(shí)，其允許電流一般可按每增高 1，額定電流減少 行修正，當(dāng)環(huán)境溫度低于 40時(shí)，環(huán)境溫度每降低 1，額定電流可增加 但其最大電流不得超過(guò)額定電流的 20%。 應(yīng)該指出，式（ ）也適用于求導(dǎo)體的在實(shí)際環(huán)境溫度下的長(zhǎng)期允許工作電流，此時(shí)公式中的 5。 （三）按短路條件校驗(yàn) 1. 短路熱穩(wěn)定校驗(yàn) 短路電流通過(guò)電氣設(shè)備時(shí)，電氣設(shè)備各部件溫度 （ 或發(fā)熱效應(yīng) ） 應(yīng)不超過(guò)允許值。滿足熱穩(wěn)定的條件為 I 2 式中 由生產(chǎn)廠給出的電氣設(shè)備在時(shí)間 t 秒內(nèi)的熱穩(wěn)定電流； I 短路穩(wěn)態(tài)電流值； t 與 對(duì)應(yīng)的時(shí)間； 短路電流熱效應(yīng)等值計(jì)算時(shí)間。 2. 電動(dòng)力穩(wěn)定校驗(yàn) 電動(dòng)力穩(wěn)定是電氣設(shè)備承受短路電流機(jī)械效應(yīng)的能力，也稱動(dòng)穩(wěn)定。滿足動(dòng)穩(wěn)定的條件為 或 式中 短路 沖擊電流幅值及其有效值； 電氣設(shè)備允許通過(guò)的動(dòng)穩(wěn)定電流的幅值及其有效值。 下列幾種情況可不校驗(yàn)熱穩(wěn)定或動(dòng)穩(wěn)定： （ 1） 用熔斷器保護(hù)的電器，其熱穩(wěn)定由熔斷時(shí)間保證，故可不校驗(yàn)熱穩(wěn)定。 （ 2） 采用限流熔斷器保護(hù)的設(shè)備，可不校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定。 （ 3） 裝設(shè)在電壓互感器回路中的裸導(dǎo)體和電氣設(shè)備可不校驗(yàn)動(dòng)、熱穩(wěn)定。 （三）高壓斷路器、隔離開關(guān)、重合器和分段器的選擇 （一）高壓斷路器的選擇 高壓斷路器選擇及校驗(yàn)條件除額定電壓、額定電流、熱穩(wěn)定、動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)外，還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 斷路器種類和型式的 選擇 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。由于少油斷路器制造簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、維護(hù)工作量較少，故在 3220統(tǒng)中應(yīng)用較廣，但近年來(lái)，真空斷路器在 35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)。 路器也已在向中壓 1035展，并在城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)和改造中獲得了應(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。 額定開斷電流選擇 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。高壓斷路器的額定開斷電流 應(yīng)小于實(shí)際開斷瞬間的短路電流周期分量 當(dāng)斷路器的 系統(tǒng)短路電流大很多時(shí)，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，也可用次暫態(tài)電流 I進(jìn)行選擇即 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) (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 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。短路全電流的計(jì)算方法可參考有關(guān)手冊(cè)，如計(jì)算結(jié)果非周期分量超過(guò) 20%以上時(shí)，訂貨時(shí)應(yīng)向制造部門提出要求。 裝有自動(dòng)重合閘裝置 的斷路器，當(dāng)操作循環(huán)符合廠家規(guī)定時(shí)，其額定開斷電流不變。 3. 短路關(guān)合電流的選擇 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，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。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)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 即 （二） 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、額定電流、熱穩(wěn)定、動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)外，還應(yīng)注意其種類和形式的選擇，尤其屋外式隔離開關(guān)的型式較多，對(duì)配電裝置的布置和占地面積影響很大，因此其型式應(yīng)根據(jù)配電裝置特點(diǎn)和要求以及技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件來(lái)確定。表 2 為隔離開關(guān)選型參考表。 表 2 隔離開關(guān)選型參考表 使用場(chǎng)合 特 點(diǎn) 參 考 型 號(hào) 屋 內(nèi) 屋內(nèi)配電裝置成套高壓開關(guān)柜 三級(jí)， 10下 電機(jī)回路、 大電流回路 單極，大電流 300013000A 級(jí)， 15200600A 級(jí)， 10電流 20003000A 極， 插入式結(jié)構(gòu)，帶封閉罩 20 大電流 1000013000A 外 220以下各型配電裝置 雙柱式， 220以下 型、 硬母線布置 V 型， 35110母線布置 單柱式， 220500 0以上中型配電裝置 三柱式， 220500 三）重合器和分段器的選擇 重合器的選擇 選用重合器時(shí)，要使其額定參數(shù)滿足安裝地點(diǎn)的系統(tǒng)條件，具體要求有： （）額定電壓 重合器的額定電壓應(yīng)等于或大于安裝地點(diǎn)的系統(tǒng)最高運(yùn)行電壓。 （）額定電流 重合器的額定電流應(yīng)大于安裝地點(diǎn)的預(yù)期長(zhǎng)遠(yuǎn)的最大負(fù)荷電流。除此，還應(yīng)注意重合器的額定電流是否滿足觸頭載流、溫升等因素而確定的參數(shù)。為滿足保護(hù)配合要求，還應(yīng)選擇好串聯(lián)線圈和電流互感器的額定電流。通常，選擇重合器額定電流時(shí)留有較大的裕度。選擇串聯(lián)線圈時(shí)應(yīng)以實(shí)際 預(yù)期負(fù)荷為準(zhǔn)。 （）確定安裝地點(diǎn)最大故障電流 重合器的額定短路開斷電流應(yīng)大于安裝地點(diǎn)的長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃最大故障電流。 （）確定保護(hù)區(qū)域未端最小故障電流 重合器的最小分閘電流應(yīng)小于保護(hù)區(qū)段最小故障電流。對(duì)液壓控制重合器，這主要涉及選擇串聯(lián)線圈額定電流問(wèn)題 ： 電流裕度大時(shí)，可適應(yīng)負(fù)荷的增加并可避免對(duì)涌流過(guò)于敏感 ;而電流裕度小時(shí)，可對(duì)小故障電流反應(yīng)敏感。有時(shí)，可將重合器保護(hù)區(qū)域的末端直接選在故障電流至少為重合器最小分閘電流的 處，以保證滿足該項(xiàng)要求。 （ 5）與線路其他保護(hù)設(shè)備配合 這主要是比較重合器的 電流 時(shí)間特性曲線，操作順序和復(fù)歸時(shí)間等特性，與線路上其他重合器、分段器、熔斷器的保護(hù)配合，以保證在重合器后備保護(hù)動(dòng)作或在其他線路元件發(fā)生損壞之前，重合器能夠及時(shí)分?jǐn)唷?2. 分段器的選擇 選用分段器時(shí)，應(yīng)注意以下問(wèn)題 ： （ 1）啟動(dòng)電流 分段器的額定啟動(dòng)電流應(yīng)為后備保護(hù)開關(guān)最小分閘電流的 80%。當(dāng)液壓控制分段器與液壓控制重合器配合使用時(shí)，分段器與重合器選用相同額定電流的串聯(lián)線圈即可。因?yàn)橐簤悍侄纹鞯膯?dòng)電流為其串聯(lián)線圈額定電流的 ，而液壓重合器的最小分閘電流為其串聯(lián)線圈額定電流的 2 倍。 電子控制分段器 的啟動(dòng)電流可根據(jù)其額定電流直接整定，但必須滿足上述 80%原則。電子重合器整定值為實(shí)際動(dòng)作值，應(yīng)考慮配合要求。 （ 2）記錄次數(shù) 分段器的計(jì)數(shù)次數(shù)應(yīng)比后備保護(hù)開關(guān)的重合次數(shù)少一次。當(dāng)數(shù)臺(tái)分段器串聯(lián)使用時(shí)，負(fù)荷側(cè)分段器應(yīng)依次比其電源側(cè)分段器的計(jì)數(shù)次數(shù)少一次。在這種情況下，液壓分段器通常不用降低其啟動(dòng)電流值的方法來(lái)達(dá)到各串聯(lián)分段器之間的配合，而是采用不同的計(jì)數(shù)次數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，以免因網(wǎng)絡(luò)中涌流造成分段器誤動(dòng)。 （ 3）記憶時(shí)間 必須保證分段器的記憶時(shí)間大于后備保護(hù)開關(guān)動(dòng)作的總累積時(shí)間，否則分段器可能部分地 忘記 故障 開斷的分閘次數(shù)，導(dǎo)致后備保護(hù)開關(guān)多次不必要的分閘或分段器與前級(jí)保護(hù)都進(jìn)入閉鎖狀態(tài)，使分段器起不到應(yīng)有的作用。 液壓控制分段器的記憶時(shí)間不可調(diào)節(jié)，它由分閘活塞的復(fù)位快慢所決定。復(fù)位快慢又與液壓機(jī)構(gòu)中油粘度有關(guān)。 四、 互感器的選擇 （一） 電流互感器的選擇 1. 電流互感器一次回路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 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 電流互感器二次額定電流有 5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 在選擇互感器時(shí)，應(yīng)根據(jù)安裝地點(diǎn) (如屋內(nèi)、屋外 )和安裝方式 (如穿墻式、支持式、裝入式等 )選擇相適應(yīng)的類別和型式。選用母線型電流互感器時(shí)，應(yīng)注意校核窗口尺寸。 4. 電流互感器準(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)。例如 :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 1 級(jí)表，相應(yīng)的互感器的準(zhǔn)確級(jí)不應(yīng)低于 ， 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 500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 1 的，相應(yīng)的電流互感器應(yīng)為 1 級(jí)。供只需估計(jì)電參數(shù)儀表的互感器可用 3 級(jí)的。當(dāng)所供儀表要求不同準(zhǔn)確級(jí)時(shí)，應(yīng)按相應(yīng) 最高級(jí)別來(lái)確定電流互感器的準(zhǔn)確級(jí)。 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 所消耗的實(shí)際容量荷 關(guān)手冊(cè) 查到），即 2l 或 式中 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 有關(guān)手冊(cè) 中查得； 電流互感器二次聯(lián)接導(dǎo)線的電阻； 電流互感器二次連線的接觸電阻，一般取為 整理得： 22 22 )( 因?yàn)?A=以 A)( 2 （ 2） 式中 A ， 電流互感器二次回路連接導(dǎo)線截面積（ 計(jì)算長(zhǎng)度（ 按規(guī)程要求聯(lián)接導(dǎo)線應(yīng)采用不得小于 1.5 銅線，實(shí)際工作中常取 截面選定之后，即可計(jì)算出聯(lián)接導(dǎo)線的電阻 時(shí)也可先初選電流互感器，在已知其二次側(cè)連接的儀表及繼電器型號(hào)的情況下，利用式（ 11）確定連接導(dǎo)線的截面積。但須指出，只用一只電流互感器時(shí)電阻的計(jì)算長(zhǎng)度應(yīng)取連接長(zhǎng)度 2 倍，如用三只電流互感器接成完全星形接線時(shí)，由于中線電流近于零，則只取連接長(zhǎng)度為電阻的計(jì)算長(zhǎng)度。若用兩只電流互感器接成不完全星形結(jié)線時(shí) ，其二次公用線中的電流為兩相電流之向量和，其值與相電流相等，但相位差為 60，故應(yīng)取連接長(zhǎng)度的 3倍為電阻的計(jì)算長(zhǎng)度。 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 倍數(shù) 熱穩(wěn)定應(yīng)按下式校驗(yàn) ( I 2 式中 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； I ， 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)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) 2 式中 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； 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 10) 式中 作用于電流互感器瓷帽端部的允許力； 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) 示互感器瓷套端部承受該跨上電動(dòng)力的一半。 （二）電壓互感器的選擇 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（ 圍內(nèi)變動(dòng)，即滿足下列條件 式中 電壓互感器一次側(cè)額定電壓。 選擇時(shí)，滿足 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，要和所接用的儀表或繼電器相適應(yīng)。 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 635一般采用油浸式或澆注式； 110220電裝置通常采用串級(jí)式電磁式電壓互感器； 220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 和電流互感器一樣，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 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. 按準(zhǔn)確級(jí)和額定二次容量選擇 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 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。 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)） 不小于電壓互感器的二次負(fù)荷 （ 3） 20202020 )()()s i n()c o s( 式中 各儀表的視在功率、有功功率和無(wú)功功率； 各儀表的功率因數(shù)。 如果 各儀表和繼電器的功率因數(shù)相近，或?yàn)榱撕?jiǎn)化計(jì)算起見，也可以將各儀表和繼電器的視在功率直接相加，得出大于 近似值，它若不超過(guò) 實(shí)際值更能滿足式 （） 的要求。 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 3 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。 表 3 電壓互感器二次繞組負(fù)荷計(jì)算公式 五、 高壓熔斷器的選擇 高壓熔斷器按額定電壓、額定電流、開斷電流和選擇性等項(xiàng)來(lái)選擇和校 驗(yàn)。 1. 額定電壓選擇 對(duì)于一般的高壓熔斷器，其額定電壓 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)?，致使熔體熔斷時(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 電壓倍數(shù)約 2 ，不會(huì)超過(guò)電網(wǎng)中電氣設(shè)備的絕緣水平，但如在 熔體較長(zhǎng)，過(guò)電壓值可達(dá) 4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)滿足式（ ）的要求，即 （ ） 式中 熔管的額定電流 ； 熔體的額定電流 。 3. 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) 35以下電力變壓器的高壓熔斷器，其熔體的額定電流可按式 (13)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=慮電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)時(shí)K= 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，其熔體按式 ( )選擇，即 ( ) 式中 對(duì)限流式高壓熔斷器，當(dāng)一臺(tái)電力電容器時(shí) K=一組電力電容器時(shí) K= 4. 熔斷器開斷電流校驗(yàn) I) （） 式中 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 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)?，故可不?jì)非周期分 量影響，而采用I進(jìn)行校驗(yàn)。 5. 熔斷器選擇性校驗(yàn) 為了保證前后兩級(jí)熔斷器之間或熔斷器與電源 (或負(fù)荷 )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)。各種型號(hào)熔斷器的熔體熔斷時(shí)間可由制造廠提供的安秒特性曲線上查出。如所示，為兩個(gè)不同熔體的安秒特性曲線（ 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。 圖 1 熔體的安秒（保護(hù)）特性曲線 1 熔體 1 的特性曲線； 2 熔體 2 的特性曲線 對(duì)于保護(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。 六、支柱絕緣子和穿墻套管的選擇 支柱絕緣子的作用是支撐母線，穿墻套管的作用是為了保證母線穿墻時(shí)絕緣。 支柱絕緣子和穿墻套管的選擇和校驗(yàn)項(xiàng)目見表 。 表 支持絕緣子與穿墻套管的選擇及其校驗(yàn)項(xiàng)目 項(xiàng)目 額定電壓 額定電流 熱穩(wěn)定 動(dòng)穩(wěn)定 支持絕緣子 I) 穿墻套管 I2柱絕緣子及穿墻套管的動(dòng)穩(wěn)定性應(yīng)滿足式（ ）的要求： （ ） 式中 支柱絕緣子或穿墻套管的允許荷重； 加于支柱絕緣子或穿墻套管上的最大計(jì)算力。 60%考慮，即 (N) 最嚴(yán)重短路情況下作用于支柱絕緣子或穿墻套管上的最大電動(dòng)力，由于母線電動(dòng)力是作用在母線截面中心線上，而支持絕緣子的抗彎破壞荷重是按作用在絕 緣子帽上給出的，如 所示，二者力臂不等，短路時(shí)作用于絕緣子帽上的最大計(jì)算力為： (N) 式中 最嚴(yán)重短路情況下作用于母線上的最大電動(dòng)力； 支柱絕緣子高度 ( H 從絕緣子底部至母線水平中心線的高度（ b 一母線支持片的厚度，一般豎放矩形母線 b=18平放矩形母線 b=12 布置在同一平面內(nèi)的三相母線 (如圖 3 所示 )，在發(fā)生短路時(shí)，支持絕緣子所受的力為 2 10 a 母線間距（ m） 。 計(jì)算跨距（ m）。對(duì)母線中間的支持絕緣子， 相鄰跨距之和的一半。對(duì)母線端頭的支持絕緣子， 相鄰跨距的一半，對(duì)穿墻套管，則取套管長(zhǎng)度與相鄰跨距之和的一半。 七、母線和電纜的選擇 （一）母線的選擇與校驗(yàn) 母線一般按母線材料、類型和布置方式 ； 導(dǎo)體截面 ;熱穩(wěn)定 ； 動(dòng)穩(wěn)定等項(xiàng)進(jìn)行選擇和校驗(yàn)；對(duì)于 110對(duì)重要回路的母線還要進(jìn)行共振頻率的校驗(yàn) 。本節(jié)僅對(duì)前四項(xiàng)加以介紹。 1. 母線材料、類型和布置方式 （ 1）配電裝置的母線常用導(dǎo)體材料有銅、鋁和鋼。銅的電阻率低，機(jī)械強(qiáng)度大，抗腐蝕性能好，是首選的母線材料。但是銅在工業(yè)和國(guó)防上的用途廣泛，還因儲(chǔ)量不多，價(jià)格較貴，所以一般情況下，盡可能以鋁代銅，只有在大電流裝置及有腐蝕性氣體的屋外配電裝置中，才考慮用銅作為母線材料。 （ 2）常用的硬母線截面有矩形、槽形和管形。矩形母線常用于 35流在 4000避免集膚效應(yīng)系數(shù)過(guò)大，單條矩形截面積最大不超過(guò) 1250工作電流超過(guò) 最大截面單條母線允許電流時(shí)，可用幾條矩形母線并列使用，但一般避免采用 4條及以上矩形母線并列。 槽形母線機(jī)械強(qiáng)度好，載流量較大，集膚效應(yīng)系數(shù)也較小，一般用于 4000 8000形母線集膚效應(yīng)系數(shù)小，機(jī)械強(qiáng)度高，管內(nèi)還可通風(fēng)和通水冷卻，因此，可用于 8000A 以上的大電流母線。另外，由于圓形表面光滑，電暈放電電壓高，因此可用于 110以上配電裝置。 2. 母線截面的選擇 除配電裝置的匯流母線及較短導(dǎo)體 (20按最大長(zhǎng)期工作電流選擇截面外，其余導(dǎo)體的截面一般按經(jīng)濟(jì)密度選擇。 （ 1）按最大 長(zhǎng)期工作電流選擇 母線長(zhǎng)期發(fā)熱的允許電流 不小于所在回路的最大長(zhǎng)期工作電流 （） 式中 環(huán)境溫度和導(dǎo)體連接方式等有關(guān)。 （ 2）按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇 按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇母線截面可使年綜合費(fèi)用最低，年綜合費(fèi)用包括電流通過(guò)導(dǎo)體所產(chǎn)生的年電能損耗費(fèi)、導(dǎo)體投資和折舊費(fèi)、利息等。從降低電能損耗角度看，母線截面越大越好， 而從降低投資、折舊費(fèi)和利息的角度，則希望截面越小越好。綜合這些因素，使年綜合費(fèi)用最小時(shí)所對(duì)應(yīng)的母線截面稱為母線的經(jīng)濟(jì)截面，對(duì)應(yīng)的電流密度稱為經(jīng)濟(jì)電流密度。表 5為我國(guó)目前仍然沿用的經(jīng)濟(jì)電流密度值。 表 5 經(jīng)濟(jì)電流密度值 導(dǎo)體材料 最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù) h) 3000以下 3000 5000 5000以上 裸銅導(dǎo)線和母線 鋁導(dǎo)線和母線（鋼芯） 芯電纜 芯電纜 線 經(jīng)濟(jì)電流密度選擇母線截面按下式計(jì)算 ( ) 式中 通過(guò)導(dǎo)體的最大工作電流 經(jīng)濟(jì)電流密度 在選擇母線截面時(shí)，應(yīng)盡量接近按式 ( )計(jì)算所得到的截面，當(dāng)無(wú)合適規(guī)格的導(dǎo)體時(shí)，為節(jié)約投資，允許選擇小于經(jīng)濟(jì)截面的導(dǎo)體。并要求同時(shí)滿足式（）的要求。 3. 母線熱穩(wěn)定校驗(yàn) 按正常電流及經(jīng)濟(jì)電流密度選出母線截面后，還應(yīng)按熱穩(wěn)定校驗(yàn)。按熱穩(wěn)定要求的導(dǎo)體最小截面為 m I 短路電流穩(wěn)態(tài)值 （ A） 集膚效應(yīng)系數(shù)，對(duì)于矩形母線截面在 100 熱穩(wěn)定計(jì)算時(shí)間 熱穩(wěn)定系數(shù) 線的 所示。 表 6 導(dǎo)體材料短時(shí)發(fā)熱最高允許溫度（和熱穩(wěn)定系數(shù) C 導(dǎo)體種類和材料 0C ) C 鋁 鋼（不和 電器直接連接時(shí)） 鋼（和電器直接連接時(shí)） 芯， 10鋁芯， 1020 3560 330芯 鋁芯 包括第 5項(xiàng)） 320 220 420 320 250 200 175 150 150 120 230 200 150 175 95 70 63 165 95 4. 母線的動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 各種形狀的母線通常都安裝在支持絕緣子上，當(dāng)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， 因此必須校驗(yàn)?zāi)妇€的動(dòng)穩(wěn)定性。 安裝在同一平面內(nèi)的三相母線，其中間相受力最大，即 10) 式中 母線形狀系數(shù)，當(dāng)母線相間距離遠(yuǎn)大于母線截面周長(zhǎng)時(shí)， 1。其他情況可由有關(guān)手冊(cè)查得。 l 母線跨距 (m) a 母 線相間距 (m) 母線通常每隔一定距離由絕緣瓷瓶自由支撐著。因此當(dāng)母線受電動(dòng)力作用時(shí)，可以將母線看成一個(gè)多跨距載荷均勻分布的梁，當(dāng)跨距段在兩段以上時(shí)，其最大彎曲力矩為 10若只有兩段跨距時(shí)，則 8式中 一個(gè)跨距長(zhǎng)度母線所受的電動(dòng)力（ N）。 母線材料在彎曲時(shí)最大相間計(jì)算應(yīng)力為 式中 稱抗彎矩（ 其值與母線截面形狀及布置方式有關(guān)，對(duì)常遇到的幾種情況的計(jì)算式列于圖 4中。 要想保證母線不致彎曲變形而遭到破壞，必須使母線的計(jì)算應(yīng)力不超過(guò)母線的允許應(yīng)力，即母線的動(dòng)穩(wěn)定性校驗(yàn)條件為 式中 母線材料的允許應(yīng)力。 對(duì)硬鋁母線民69硬銅母線137 如果在校驗(yàn)時(shí)， ，則必須采取措施減小母線的計(jì)算應(yīng)力 ，具體措施有：將母線由豎放改為平放；放大母線截面，但會(huì)使投資增加；限制短路電流值能使大減小，但須增設(shè)電抗器；增大相間距離 a；減小母線跨距 l 的尺寸，此時(shí)可以根據(jù)母線材料最大允許應(yīng)力來(lái)確定絕緣瓷瓶之間最大允許跨距，即 1m 式中 單位長(zhǎng)度母線上所受的電動(dòng)力（ N/m） 。 當(dāng)矩形母線水平放置時(shí)，為避免導(dǎo)體因自重而過(guò)分彎曲，所選取的跨距一般不超過(guò) m?？紤]到絕緣子支座及引下線安裝方便，常選取絕緣子跨距等于配電裝置間隔的寬度。 （二）電纜的 選擇與校驗(yàn) 電纜的基本結(jié)構(gòu)包括導(dǎo)電芯、絕緣層、鉛包（或鋁包）和保護(hù)層幾個(gè)部分。供配電系統(tǒng)中常用的電力電纜，按其纜芯材料分為銅芯和鋁芯兩大類。按其采用的絕緣介質(zhì)分油浸紙絕緣和塑料絕緣兩大類。 電纜制造成本高，投資大，但是具有運(yùn)行可靠、不易受外界影響、不需架設(shè)電桿、不占地面、不礙觀瞻等優(yōu)點(diǎn)。 電力電纜是根據(jù)其結(jié)構(gòu)類型、電壓等級(jí)和經(jīng)濟(jì)電流密度來(lái)選擇，并須校驗(yàn)以其最大長(zhǎng)期工作電流、正常運(yùn)行情況下的電壓損失以及短路時(shí)的熱穩(wěn)定進(jìn)行。短路時(shí)的動(dòng)穩(wěn)定可以不必校驗(yàn)。 1. 按結(jié)構(gòu)類型選擇電纜（即選擇電纜的型號(hào)） 根據(jù)電纜的用 途、電纜敷設(shè)的方法和場(chǎng)所，選擇電纜的芯數(shù)、芯線的材料、絕緣的種類、保護(hù)層的結(jié)構(gòu)以及電纜的其它特征，最后確定電纜的型號(hào)。常用的電力電纜有油浸紙絕緣電纜、塑料絕緣電纜和橡膠電纜等。隨著電纜工業(yè)的發(fā)展，塑料電纜發(fā)展很快，其中交聯(lián)聚乙烯電纜，