第5章電氣設(shè)備及其選擇1-精品課件

1、第5章電氣設(shè)備及其選擇第5章電氣設(shè)備及其選擇5.1 電弧的基本知識 5.2 導(dǎo)體和電器設(shè)備選擇的一般規(guī)定5.3 高壓開關(guān)電器5.4 母線、高壓絕緣子及穿墻套管5.5 互感器5.6 低壓開關(guān)電器5.7 導(dǎo)線選擇與電力線路5.1 電弧的基本知識一、電弧對電器設(shè)備有很大的危害電壓：電流：高溫區(qū)域：二、電弧的形成（1）強(qiáng)電場發(fā)射（2）熱電發(fā)射（3）碰撞游離（4）熱游離三、電弧的熄滅條件（1）去游離觸頭間自由電子和正離子不斷消失的現(xiàn)象稱為去游離 。（2）去游離方式復(fù)合、擴(kuò)散（3）熄滅電弧的條件四、熄滅電弧的條件1、吹弧2、采用多斷口3、利用有機(jī)固體介質(zhì)的狹縫滅弧5.2 導(dǎo)體和電器設(shè)備選擇的一般規(guī)定 正常

2、選擇；故障校驗；考慮環(huán)境因素1 按工作環(huán)境及正常工作條件選擇電氣設(shè)備（1）根據(jù)電氣裝置所處的位置（戶內(nèi)或戶外）、使用環(huán)境和工作條件，選擇電氣設(shè)備型號等。（2）按工作電壓選擇電氣設(shè)備的額定電壓UN Ug（3）按最大持續(xù)工作電流選擇電氣設(shè)備的額定電流IN Igmax根據(jù)發(fā)熱條件修正根據(jù)海拔修正(2)動穩(wěn)定校驗(1)熱穩(wěn)定校驗2按短路條件校驗電氣設(shè)備的動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定3開關(guān)電器斷流能力校驗對具有斷流能力的高壓開關(guān)設(shè)備需校驗其斷流能力，開關(guān)設(shè)備的斷流容量不小于安裝地點(diǎn)最大三相短路容量。或或電氣設(shè)備名稱額定電壓/kV額定電流/A短路電流校驗動穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度斷流能力/kA高壓斷路器高壓隔離開關(guān)高壓負(fù)荷開關(guān)高

3、壓熔斷器電流互感器電壓互感器支柱絕緣子套管絕緣子母線（硬）電 纜高壓電氣設(shè)備選擇和校驗項目 一、高壓斷路器1、作用：正常工作時斷開和接通負(fù)荷電流； 短路時斷開短路電流。5.3 高壓開關(guān)電器ZN12-12ZW6-12ZN68-123、種類和結(jié)構(gòu) 2、圖形符號：1）油斷路器 絕緣油作為滅弧介質(zhì)。 多油斷路器和少油斷路器 斷路器種類繁多，但主要結(jié)構(gòu)相近，主要包括：導(dǎo)電回路、滅弧室、外殼、絕緣支體、操作和傳動機(jī)構(gòu)3）SF6 斷路器2）空氣斷路器4）真空 斷路器壓縮空氣作為滅弧介質(zhì)。SF6作為滅弧介質(zhì)。利用稀薄空氣的高絕緣強(qiáng)度熄滅電弧。4、主要技術(shù)參數(shù) （1）額定電壓 Un 是保證長期工作時斷路器所耐受

4、的電壓值。（2）額定電流 In 是可以長期通過的最大電流。（3）額定開斷電流 Ink 是在額定電壓下能正常開斷的最大電流。（4）額定斷流容量 Snk 額定電壓與額定開斷電流的乘積。（5）額定關(guān)合電流 （6）熱穩(wěn)定電流 It能夠承受短路電流熱效應(yīng)的能力，通常以電流有效值表示。（7）動穩(wěn)定電流 idw能夠承受短路電流電動力作用的能力，通常以短路電流峰值表示。5、斷路器型號的表示和含義6、斷路器的選擇例5-1 試選擇某35KV變電所主變次總高壓開關(guān)柜的高壓斷路器，已知變壓器35/10.5kV,5000KVA, 三相最大短路電流為3.35kA，沖擊短路電流為8.54kA，三相短路容量為60.9MVA，

5、繼電保 護(hù)動作時間為1.1s。 解：因為戶內(nèi)型，故選擇戶內(nèi)真空斷路器。根據(jù)變壓器二次側(cè)額定電流選擇斷路器的額定電流。 查附錄表15，選擇zN10-10/630型真空斷路器，其有關(guān)技術(shù)參數(shù)及安裝地點(diǎn)電氣條件和計算選擇結(jié)果列于下表，可見斷路器的參數(shù)均大于裝設(shè)地點(diǎn)的電氣條件，選斷路器合格。 高壓斷路器選擇校驗表 序號SW10-10I/630選 擇要 求裝設(shè)地點(diǎn)電氣條件結(jié)論項 目數(shù) 據(jù)項 目數(shù) 據(jù)1UN10kVUWN10kV合格2IN630AIj275A合格3IOC16kAIk（3）3.35kA合格4imax40kAich(3)8.54kA合格5It2t1622=512KA2sI2tj3.352(1.

6、1+0.08+0.05)=13.8KA2s合格二、高壓隔離開關(guān) 1、作用：（1）隔離高壓電源；（2）倒閘操作；（3）接通或斷開較小電流2、圖形符號：3、類型和結(jié)構(gòu) 高壓隔離開關(guān)按安裝地點(diǎn)分為戶內(nèi)式和戶外式兩大類；按有無接地可分為不接地、單接地、雙接地三類4、高壓隔離開關(guān)型號的表示和含義5、隔離開關(guān)的選擇 只需要選擇額定電壓和額定電流，校驗動穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度。 隔離開關(guān)不得帶負(fù)荷拉合閘！例5-2 按例5-1所給的電氣條件，選擇柜內(nèi)隔離開關(guān)。 解：由于10kV出線控制采用成套開關(guān)柜，選擇GN 19-10/630高壓隔離開關(guān)。選擇計算結(jié)果列于下表。 序號GN19-10/630選擇要求安裝地點(diǎn)電氣條件

7、結(jié)論項目數(shù)據(jù)項目計算數(shù)據(jù)1UN10kVUWN10kV合格2IN630AIj275A合格3imax50kAich(3)8.54kA合格4It2t 31.522=1984.5KA2sI2tj3.352(1.1+0.08+0.05)=13.8KA2s合格三、高壓負(fù)荷開關(guān)1、作用：通斷負(fù)荷電流和過負(fù)荷電流。 FN12-12GFW-12（高壓隔離負(fù)荷開關(guān)） 2、圖形符號3、類型與結(jié)構(gòu) 高壓負(fù)荷開關(guān)主要有產(chǎn)氣式、壓氣式、真空式和SF6等結(jié)構(gòu)類型，主要用于10kV等級電網(wǎng)。負(fù)荷開關(guān)有戶內(nèi)式和戶外式兩大類。1主軸 2上絕緣子兼氣缸 3連桿 4下絕緣子5框架 6RN1型熔斷器 7下觸座 8閘刀 9弧動觸頭 10

8、絕緣噴嘴（內(nèi)有弧靜觸頭） 11主靜觸頭 12上觸座 13斷路彈簧 14絕緣拉桿 15熱脫扣器 4、高壓負(fù)荷開關(guān)型號的表示和含義5、適用場合：適用于無油化、不檢修、要求頻繁操作的場所，可配用CS6-1操動機(jī)構(gòu)也可配用CJ系列電動操動機(jī)構(gòu)。6、負(fù)荷開關(guān)的選擇負(fù)荷開關(guān)不能切斷短路電流！四、高壓熔斷器1、作用：對電路及其設(shè)備進(jìn)行短路保護(hù)RW11、RW10 RN2 2、圖形符號：（1）RN系列高壓熔斷器3、類型與結(jié)構(gòu)由熔管、觸頭座、動作指示器、絕緣子和底板構(gòu)成。（2）RW系列高壓跌落式熔斷器“逐級排氣”結(jié)構(gòu)4、高壓熔斷器型號的表示和含義5、高壓熔斷器的選擇A. 保護(hù)線路的熔斷器的選擇(1)熔斷器的額定電

9、壓UNFU應(yīng)等于線路的額定電壓UNUNFU=UN (2)熔體額定電流INFE不小于線路計算電流Ij，即 INFEIj (3)熔斷器額定電流INFU不小于熔體的額定電流INFE。 INFU INFE (4)熔斷器斷流能力校驗限流式熔斷器（如RN1型）I I (3)非限流式熔斷器(RW型)I Ich(3) 對斷流能力有下限值的熔斷器(RW型) Imin IK(2) 式中，Imin為熔斷器分?jǐn)嚯娏飨孪拗?；Ik(2)為線路末端兩相短路電流。 B.保護(hù)電力變壓器（高壓側(cè)）的熔斷器的選擇 （1）熔斷器型號的選擇 戶內(nèi)RN1型,戶外RW型（2）熔體額定電流INFE的選擇 INFE = (1.52.0)I1N

10、T INFE - 熔斷器熔體額定電流； I1NT - 變壓器一次繞組額定電流。C.保護(hù)電壓互感器的熔斷器的選擇 RN2型專用熔斷器作電壓互感器短路保護(hù)，其熔體額定電流為0.5A 五、高壓開關(guān)柜1、功能 由制造廠按一定接線方式將同一回路的開關(guān)電器、母線、測量儀表、保護(hù)電器和輔助設(shè)備裝配在封閉的金屬柜中2、平面布置3、類型與結(jié)構(gòu)固定式、手車式KYN28AGG-1AJYN1-35型 號型 號 含 義JYN-10、35J-“間”隔式金屬封閉；Y-“移”開式；N-戶“內(nèi)”；2-設(shè)計序號；10、35-額定電壓kV（下同）GFC-7B（F）G-“固” 定式；F-“封”閉式；C-手“車”式；7B-設(shè)計序號；（

11、F）-防誤型KYN-10、35K-金屬“鎧”裝；Y-“移”開式；N-戶“內(nèi)”（下同）； -（內(nèi)填）設(shè)計序號（下同）KGN-10K-金屬“鎧”裝；G-固定式；其它同上XGN2-10X-“箱”型開關(guān)柜；G-“固”定式；HXGN-12ZH-“環(huán)”網(wǎng)柜；其它含義同上；12-表示最高工作電壓為12kV；Z-帶真空負(fù)荷開關(guān)GR-1G-高壓固定式開關(guān)柜；R-電“容”器；1-設(shè)計序號PJ1PJ-電能計量柜（全國統(tǒng)一設(shè)計）；1-（整體式）儀表安裝方式主要高壓開關(guān)柜型號及含義 4、高壓開關(guān)柜的選擇A.選擇開關(guān)的型號 主要根據(jù)負(fù)荷等級選擇開關(guān)柜型號，一般一、二級負(fù)荷選擇移開式開關(guān)柜，如KYN2 -10、JYN2-1

12、0、JYN1-35型開關(guān)柜，三級負(fù)荷選固定式開關(guān)柜，如KGN-10型開關(guān)柜。B.選擇開關(guān)柜回路方案號 每種型號的開關(guān)柜主要有電纜進(jìn)出線柜、架空線進(jìn)出線柜、聯(lián)絡(luò)柜、避雷器及電壓互感器柜、所用變柜等，但各型號開關(guān)柜的方案號可能不同。5.4 母線、高壓絕緣子及穿墻套管母線槽穿墻套管絕緣子5.4 母線、支柱絕緣子和穿墻套管選擇一、 母線選擇 母線用支柱絕緣子固定在開關(guān)柜上，因而無電壓要求，其選擇條件如下： 1.型號選擇 母線的種類有矩形母線和管形母線，母線的材料有銅、鋁。 硬鋁矩形母線（LMY）,硬銅母線（TMY）2.母線截面選擇 (1)對一般匯流母線按計算電流選擇母線截面 Ial Ij式中，Ial為

13、匯流母線允許的載流量(A)；Ij為匯集到母線上的計算電流(A)(2)對年平均負(fù)荷、傳輸容量較大時，宜按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇母線截面 Sec = Ij / j ec式中，j ec為經(jīng)濟(jì)電流密度，Sec為母線經(jīng)濟(jì)截面。式中， 為母線最大允許應(yīng)力(Pa)， 為母線短路時沖擊電流ich(3)產(chǎn)生的最大應(yīng)力。3.硬母線動穩(wěn)定校驗K為系數(shù)，母線擋數(shù)為12時，K=8;擋數(shù)2時， K=10LMY TMY 注： 4.母線熱穩(wěn)定校驗 式中，I(3)為三相短路穩(wěn)態(tài)電流(A)，tj為假想時間(s)；C為導(dǎo)體的熱穩(wěn)定計算系數(shù)。 二、支柱絕緣子的選擇1、按使用場所（戶內(nèi)、戶外）選擇型號2、選擇額定電壓3、校驗動穩(wěn)定 Fux為

14、支柱絕緣子最大允許機(jī)械破壞負(fù)荷；按彎曲破壞負(fù)荷計算，K=0.6，按拉伸破壞負(fù)荷計算，K=1；Fjs為短路時沖擊電流作用在絕緣子上的計算力，母線在絕緣子上平放時，按Fjs = F（3）計算，母線豎放時，則Fjs =1.4 F（3）。產(chǎn)品型號額定電壓(kV)機(jī)械破壞負(fù)荷（kN）（不小于）總高度H(mm)瓷件最大公稱直徑(mm)膠裝方式彎曲拉伸ZNA-10MM ZN-10/8103.753.7512082內(nèi)膠裝（N）MM為上下附件為特殊螺母ZA-10YZB-10TZC-10F103.753.7519090外膠裝（不表示）A、B、C、D表示機(jī)械破壞負(fù)荷等級Y、T、F表示園、橢圓、方形底座ZL-10/1

15、6ZL-35/81035168168185400120120聯(lián)合膠裝（L）戶內(nèi)支柱絕緣子 三、穿墻套管的選擇1使用場所選擇結(jié)構(gòu)型式2選擇額定電壓3選擇額定電流按使用場所來分有戶內(nèi)普通型、戶外-戶內(nèi)普通型、戶外-戶內(nèi)耐污型、戶外-戶內(nèi)高原型及戶外-戶內(nèi)高原耐污型按結(jié)構(gòu)形式分有銅導(dǎo)體、鋁導(dǎo)體和不帶導(dǎo)體(母線式)套管按電壓等級分有6、10、20及35kV等電壓等級。 產(chǎn)品型號額定電壓(kV)額定電流(A)抗彎破壞負(fù)荷(kN)總長L(mm)安裝處直徑D(mm)說 明CA-6/200CB-10/600CWB-35/400610352006004003.757.57.537545098070100220C

16、表示套管型式“瓷”；第二字母A、B、C、D表示抗彎破負(fù)荷等級；銅導(dǎo)體不表示。W表示戶外-戶內(nèi)型CWL-10/600CWWL-10/40010106004007.57.5560520114115L表示鋁導(dǎo)體第二個W表示耐污型5. 熱穩(wěn)定校驗4. 動穩(wěn)定校驗 例5-5 選擇例5-1總降變電所 10kV室內(nèi)母線，已知鋁母線的經(jīng)濟(jì)電流密度為1.15，假想時間為1.2s，母線水平放置在支柱絕緣子上，型號為ZA-10Y，跨距為1.1m,母線中心距為0.3m，變壓器10KV套管引入配電室穿墻套管型號為CWL-10/600，相間距離為0.22m，與最近一個支柱絕緣子間的距離為1.8m，試校驗?zāi)妇€、支柱絕緣子、

17、穿墻套管是否滿足動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定的要求。解：（1）選擇LMY硬鋁母線，其按經(jīng)濟(jì)截面選擇：查附錄表9，選擇LMY-3（505）。 （2）母線動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定校驗 母線動穩(wěn)定校驗 三相短路電動力彎曲力矩按大于2檔計算 (m3) 計算應(yīng)力為 母線滿足動穩(wěn)定要求 母線熱穩(wěn)定校驗 熱穩(wěn)定最小截面為母線實際截面為S=505=250(mm2) =50.3(mm2) 母線滿足熱穩(wěn)定要求(3)支柱絕緣子動穩(wěn)定校驗查表最大允許的機(jī)械破壞負(fù)荷(彎曲)為3.75kN KFux=0.63.75103=2250(N) Fc(3)KFal故支柱絕緣子滿足動穩(wěn)定要求(4)穿墻套管動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定校驗 動穩(wěn)定度校驗：查表 Fal=7

18、.5kN，l2=0.56m；l1=1.8m，a=0.22m, 則: = 0.6 Fal=0.67.5103=4500(N) Fc0.6 Fal 穿墻套管滿足動穩(wěn)定要求熱穩(wěn)定校驗: 額定電流為600A的穿墻套管5秒熱短時電流有效值為12kA1.3 靈敏度滿足要求。所選低壓斷路器為DW15-200或DW15-400Y，脫扣器額定電流為200A。二、 刀閘開關(guān)、作用能手動接通或斷開低壓電路中較小的正常工作電流。3、種類和結(jié)構(gòu) 2、圖形符號：按極數(shù)：單極、雙極、三極按操作方式：單投、雙投三、低壓熔斷器、作用：主要是用于低壓系統(tǒng)中設(shè)備及線路的過載和短路保護(hù)。3、種類和結(jié)構(gòu) 2、圖形符號：主 要 類 型主

19、 要 型 號用 途無填料密閉管式RM10、RM7(無限流特性)用于低壓電網(wǎng)、配電設(shè)備中，作短路保護(hù)和防止連續(xù)過載之用。有填料封閉管式RL系列如RL6、RL7、RL96(有限流特性)用于500V以下導(dǎo)線和電纜及電動機(jī)控制線路。RLS2為快速式。RT系列如RTO、RT11、RT14等系列(有限流特性)用于要求較高的導(dǎo)線和電纜及電氣設(shè)備的過載和短路保護(hù)RS0、RS3系列快速熔斷器(有較強(qiáng)的限流特性)RSO適用于750V、480A以下線路晶閘管元件及成套裝置短路保護(hù)。RS3適用于1000V、700A以下線路晶閘管及成套裝置的短路保護(hù)。自復(fù)式RZ1型與斷路器配合使用低壓熔斷器的分類及用途 、低壓熔斷器選

20、擇1. 低壓熔斷器的選擇根據(jù)工作環(huán)境條件要求選擇熔斷器的型號；熔斷器額定電壓應(yīng)不低于保護(hù)線路的額定電壓；熔斷器的額定電流應(yīng)不小于其熔體的額定電流，即2. 熔體額定電流的選擇不小于線路的計算電流IjINFEIj滿足尖峰電流的要求 INFEKIjf 式中，K為小于1的計算系數(shù)，當(dāng)熔斷器用作單臺電動機(jī)保護(hù)時，K的取值與熔斷器特性及電動機(jī)起動情況有關(guān)，K的取值見表。線路情況起 動 時 間K值單臺電動機(jī)3s以下0.250.3538s（重載起動）0.350.58s以上及頻繁起動、反接制動0.50.6多臺電動機(jī)按最大一臺電動機(jī)起動情況0.51Ic與Ijf較接近時1與被保護(hù)線路的配合在被保護(hù)線路過負(fù)荷或短路時能得到可靠的保護(hù)INFEKoLIal 式中Ial為絕緣導(dǎo)線和電纜最大允許載流量，KoL為絕緣導(dǎo)線和電纜允許短時過負(fù)荷系數(shù)。當(dāng)熔斷器作短路保護(hù)時，絕緣導(dǎo)線和電纜的過負(fù)荷系數(shù)取2.5，明敷導(dǎo)線取1.5 ；當(dāng)熔斷器作過負(fù)荷保護(hù)時，各類導(dǎo)線的過負(fù)荷系數(shù)取0.81，對有爆炸危險場所的導(dǎo)線過負(fù)荷系數(shù)取下限值0.8。熔體額定電流，應(yīng)同時滿足上述三個條件3. 熔斷器斷流能力校驗 對限流式熔斷器，（如RT系列）需滿足條件I I(3）對非限流式熔斷器應(yīng)滿足條件I