第六章 導(dǎo)體和電氣設(shè)備的原理及選擇

第一節(jié)電氣設(shè)備選擇的一般條件第六章導(dǎo)體和電氣設(shè)備的原理與選擇一、按正常工作條件選擇電氣設(shè)備電氣設(shè)備所在電網(wǎng)的運(yùn)行電壓因調(diào)壓或負(fù)荷的變化，有時(shí)會(huì)高于電網(wǎng)的額定電壓，故所選電氣設(shè)備允許的最高工作電壓不得低于所接電網(wǎng)的最高運(yùn)行電壓。通常，規(guī)定一般電氣設(shè)備允許的最高工作電壓為設(shè)備額定電壓的1.1～1.15倍，而電網(wǎng)運(yùn)行電壓的波動(dòng)范圍，一般不超過電網(wǎng)額定電壓的1.15倍。1.額定電壓因此，在選擇電氣設(shè)備時(shí)，一般可按照電氣設(shè)備的額定電壓不低于裝置地點(diǎn)電網(wǎng)額定電壓的條件選擇，即（6-1）電器的額定電流IN是指在一定周圍環(huán)境溫度下，長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)電器所能允許通過的電流。選擇電器時(shí)，應(yīng)使所選電器額定電流IN不低于所工作回路在各種可能運(yùn)行方式下的最大持續(xù)工作電流Imax。即（6-2）2.額定電流電器工作的回路不同，其最大持續(xù)工作電流Imax不同。發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)和變壓器在電壓降低5%時(shí)，出力可保持不變，故其相應(yīng)回路的應(yīng)為發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)或變壓器的額定電流的1.05倍；變壓器有過負(fù)荷運(yùn)行可能時(shí)，應(yīng)按過負(fù)荷確定（1.3～2倍變壓器額定電流）；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；母線分段電抗器的應(yīng)為母線上最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)跳閘時(shí)，保證該段母線負(fù)荷所需的電流，或最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)額定電流的50%～80%；出線回路的除考慮正常負(fù)荷電流外，還應(yīng)考慮事故時(shí)由其它回路轉(zhuǎn)移過來的負(fù)荷。海拔高度：通常非高原型的電氣設(shè)備使用環(huán)境的海拔高度不超過1000m，當(dāng)?shù)貐^(qū)海拔超過制造廠家的規(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1000～3500m范圍內(nèi)，若海拔比廠家規(guī)定值每升高100m，則電氣設(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，或采用外絕緣高一電壓等級(jí)的產(chǎn)品。對(duì)于110kV及以下電氣設(shè)備，由于外絕緣裕度較大，可在海拔2000m以下使用。3.環(huán)境條件對(duì)設(shè)備選擇的影響

溫度：我國(guó)生產(chǎn)的電氣設(shè)備一般使用的額定環(huán)境溫度=+40℃，如周圍環(huán)境溫度高于+40℃（但≤+60℃）時(shí)，其允許電流一般可按每增高1℃，額定電流減少1.8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0.5%但其最大電流不得超過額定電流的20%。在工程設(shè)計(jì)時(shí)，正確選擇環(huán)境最高溫度，對(duì)電氣設(shè)備運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性至關(guān)重要。選擇導(dǎo)體及電氣設(shè)備的環(huán)境最高溫度宜采用表6-1所列數(shù)據(jù)。表6-1選擇導(dǎo)體和電氣設(shè)備的環(huán)境最高溫度裸導(dǎo)體屋外安裝最熱月平均最高溫度（最熱月每日最高溫度的月平均值；取多年平均值）屋內(nèi)安裝該處通風(fēng)設(shè)計(jì)溫度。當(dāng)無資料時(shí)，取最熱月平均最高溫度加5℃電氣設(shè)備屋外安裝年最高溫度（一年中所測(cè)量的最高溫度的多年平均值）屋內(nèi)電抗器該處通風(fēng)設(shè)計(jì)最高排風(fēng)溫度屋內(nèi)其他該處通風(fēng)設(shè)計(jì)溫度。當(dāng)無資料時(shí)，取最熱月平均最高溫度加5℃二、按短路狀態(tài)校驗(yàn)短路電流通過電氣設(shè)備時(shí)，電氣設(shè)備各部件溫度（或發(fā)熱效應(yīng)）應(yīng)不超過允許值。滿足熱穩(wěn)定的條件為（6-3）

Qk為短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)；

It、t分別為電氣設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)定電流和時(shí)間。1.短路熱穩(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，亦稱動(dòng)穩(wěn)定。滿足動(dòng)穩(wěn)定的條件為

或

（6-4）

ish

、Ish分別為短路沖擊電流幅值及其有效值；ies

、Ies

分別為電氣設(shè)備允許通過的動(dòng)穩(wěn)定電流的幅值及其有效值。2.電動(dòng)力穩(wěn)定校驗(yàn)同時(shí)，應(yīng)按電氣設(shè)備在特定的工程安裝使用條件，對(duì)電氣設(shè)備的機(jī)械負(fù)荷能力進(jìn)行校驗(yàn)，即電氣設(shè)備的端子允許荷載應(yīng)大于設(shè)備引線在短路時(shí)的最大電動(dòng)力。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)的電氣設(shè)備，其熱穩(wěn)定由熔斷時(shí)間保證，故可不驗(yàn)算熱穩(wěn)定。（2）采用有限流電阻的熔斷器保護(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)備可不驗(yàn)算動(dòng)、熱穩(wěn)定。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，作驗(yàn)算用的短路電流應(yīng)按下列條件確定：按工程設(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）。

3.短路電流計(jì)算條件（1）容量和接線。（2）短路種類。

一般按三相短路驗(yàn)算，若其它種類短路較三相短路嚴(yán)重時(shí)，則應(yīng)按最嚴(yán)重的情況驗(yàn)算。（3）計(jì)算短路點(diǎn)。

在計(jì)算電路圖中，同電位的各短路點(diǎn)的短路電流值均相等，但通過各支路的短路電流將隨著短路點(diǎn)的不同位置而不同。在校驗(yàn)電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體時(shí)，必須確定出電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體處于最嚴(yán)重情況的短路點(diǎn)，使通過的短路電流校驗(yàn)值為最大。例如：1）兩側(cè)均有電源的斷路器，如發(fā)電廠與系統(tǒng)相聯(lián)系的出線斷路器和發(fā)電機(jī)、變壓器回路的斷路器，應(yīng)比較斷路器前后短路時(shí)通過斷路器的電流值，擇其大者為短路計(jì)算點(diǎn)。2）母聯(lián)斷路器應(yīng)考慮當(dāng)采用母聯(lián)斷路器向備用母線充電時(shí)，備用母線故障，流過該備用母線的全部短路電流。

3）帶電抗器的出線回路由于干式電抗器工作可靠性較高，且斷路器與電抗器間的連線很短，故障幾率小，一般可選電抗器后為計(jì)算短路點(diǎn)，這樣出線可選用輕型斷路器，以節(jié)約投資。（1）熱穩(wěn)定短路計(jì)算時(shí)間tk。

該時(shí)間用于檢驗(yàn)電氣設(shè)備在短路狀態(tài)下的熱穩(wěn)定，其值為繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間tpr和相應(yīng)斷路器的全開斷時(shí)間tbr之和，即（6-5）4.短路計(jì)算時(shí)間繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間tpr，按我國(guó)電氣設(shè)計(jì)有關(guān)規(guī)定，驗(yàn)算電氣設(shè)備時(shí)宜采用后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間；驗(yàn)算裸導(dǎo)體宜采用主保護(hù)動(dòng)作時(shí)間，如主保護(hù)有死區(qū)時(shí)，則采用能對(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；驗(yàn)算電纜時(shí)，對(duì)電動(dòng)機(jī)等直饋線應(yīng)取主保護(hù)動(dòng)作時(shí)間，其余宜按后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間。斷路器全開斷時(shí)間tbr是指給斷路器的分閘脈沖傳送到斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)的跳閘線圈時(shí)起，到各相觸頭分離后電弧完全熄滅為止的時(shí)間段。顯然，tbr包括兩個(gè)部分，即

（6-6）

tin為斷路器固有分閘時(shí)間，它是由斷路器接到分閘命令（分閘電路接通）起，到滅弧觸頭剛分離的一段時(shí)間，此值可在相應(yīng)手冊(cè)中查出；

ta為斷路器開斷時(shí)電弧持續(xù)時(shí)間，它是指由第一個(gè)滅弧觸頭分離瞬間起，到最后一極電弧熄滅為止的一段時(shí)間。

對(duì)少油斷路器為0.04～0.06s，SF6和壓縮空氣斷路器約為0.02～0.04s，真空斷路器約為0.015s。通常，用全開斷時(shí)間tbr來衡量高壓斷路器分閘速度的快慢，分為高、中、低速三類，在采用無延時(shí)保護(hù)時(shí)，短路計(jì)算時(shí)間tk可取表6-2所示的數(shù)據(jù)。表中tk已經(jīng)計(jì)入了繼保裝置啟動(dòng)及執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作時(shí)間。若繼電保護(hù)裝置有延時(shí)整定時(shí)，則按表中數(shù)據(jù)加上相應(yīng)的繼電保護(hù)整定時(shí)間。表6-2無延時(shí)保護(hù)時(shí)校驗(yàn)熱穩(wěn)定的短路計(jì)算時(shí)間斷路器開斷速度斷路器全開斷時(shí)間tbr/s短路計(jì)算時(shí)間tk/s高速斷路器＜0.080.08~0.12＞0.120.10.150.2中速斷路器低速斷路器（2）短路開斷計(jì)算時(shí)間

。

斷路器不僅在電路中作為操作開關(guān)，而且在短路時(shí)要作為保護(hù)電器，能迅速可靠地切斷短路電流。為此，斷路器應(yīng)能在動(dòng)靜觸頭剛分離時(shí)刻，可靠開斷短路電流，該短路開斷計(jì)算時(shí)間

應(yīng)為主保護(hù)時(shí)間tpr1和斷路器固有分閘時(shí)間tin之和，即

（6-7）對(duì)于無延時(shí)保護(hù)，tpr1為保護(hù)啟動(dòng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)間之和，傳統(tǒng)的電磁式保護(hù)裝置一般為0.05～0.06s，微機(jī)保護(hù)裝置一般為0.016～0.03s。

高壓斷路器和隔離開關(guān)是發(fā)電廠與變電站中主系統(tǒng)的重要開關(guān)電器。高壓斷路器主要功能是：正常運(yùn)行時(shí)倒換運(yùn)行方式，把設(shè)備或線路接入電路或退出運(yùn)行，起著控制作用；當(dāng)設(shè)備或線路發(fā)生故障時(shí)，能快速切除故障回路、保證無故障部分正常運(yùn)行，能起保護(hù)作用。高壓斷路器最大特點(diǎn)：能斷開電氣設(shè)備中負(fù)荷電流和短路電流。

高壓隔離開關(guān)的主要功能：保證高壓電氣設(shè)備及裝置在檢修工作時(shí)的安全，不能用于切斷、投入負(fù)荷電流或開斷短路電流，僅可允許用于不產(chǎn)生強(qiáng)大電弧的某些切換操作。第二節(jié)高壓斷路器和隔離開關(guān)的選擇一、高壓斷路器選擇(一）斷路器種類和型式的選擇（1）

SF6斷路器。采用SF6氣體作滅弧介質(zhì)，具有優(yōu)良的開斷性能。

SF6斷路器運(yùn)行可靠性高，維護(hù)工作量少，故適用于各電壓等級(jí)，特別在220kV及以上配電裝置中得到最廣泛的運(yùn)用。但是，SF6

斷路器在35kV及以下屋內(nèi)配電裝置中使用較少，這是因?yàn)?/p>

氣體雖無毒，但分解物有毒性，而且

比重較空氣大5.1倍，所以將

斷路器布置在屋內(nèi)，需良好的通風(fēng)、排風(fēng)和可靠的檢漏與檢測(cè)設(shè)備，以防人員（特別是電纜溝內(nèi)工作人員）中毒及窒息。（2）真空斷路器。

利用真空的高介質(zhì)強(qiáng)度滅弧，具有滅弧時(shí)間快、低噪聲、高壽命及可頻繁操作的優(yōu)點(diǎn)，已在35kV及以下配電裝置中獲得最廣泛的采用。真空斷路器切斷短路電流及分合電動(dòng)機(jī)負(fù)荷時(shí)，會(huì)產(chǎn)生截流過電壓，需采用氧化鋅避雷器等過電壓保護(hù)措施。

UN、USN分別為斷路器和電網(wǎng)的額定電壓（kV）；IN、Imax分別為斷路器的額定電流和電網(wǎng)的最大負(fù)荷電流（A）。2.額定電壓和電流選擇3.開斷電流選擇高壓斷路器的額定開斷電流INbr是指在額定電壓下能保證正常開斷的最大短路電流，它是表征高壓斷路器開斷能力的重要參數(shù)。高壓斷路器在低于額定電壓下，開斷電流可以提高，但由于滅弧裝置機(jī)械強(qiáng)度的限制，故開斷電流仍有一極限值，該極限值稱為極限開斷電流，即高壓斷路器開斷電流不能超過極限開斷電流。額定開斷電流應(yīng)包括短路電流周期分量和非周期分量，而高壓斷路器的INbr是以周期分量有效值表示，并計(jì)入了20%的非周期分量。一般中小型發(fā)電廠和變電站采用中、慢速斷路器，開斷時(shí)間較長(zhǎng)（≥0.1s），短路電流非周期分量衰減較多，可不計(jì)非周期分量影響，采用起始次暫態(tài)電流

校驗(yàn)，即(6-8)在中大型發(fā)電廠（125MW及以上機(jī)組）和樞紐變電站使用快速保護(hù)和高速斷路器，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周期分量的20%，需要用短路開斷計(jì)算時(shí)間

，對(duì)應(yīng)的短路全電流

進(jìn)行校驗(yàn)，即（6-9）

Ipt為開斷瞬間短路電流周期分量有效值，當(dāng)開斷時(shí)間小于0.1s時(shí)，Ipt≈I″（A）；

Ta為非周期分量衰減時(shí)間常數(shù)，Ta=x∑/r∑（rad），其中的x∑，r∑分別為電源至短路點(diǎn)的等效總電抗和總電阻。4.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（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，斷路器的額定短路關(guān)合電流iNcl不應(yīng)小于短路電流最大沖擊值ish，即5.短路熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)校驗(yàn)式為6.發(fā)電機(jī)斷路器的特殊要求（1）額定值方面的要求。發(fā)電機(jī)斷路器要求承載的額定電流特別高，而且開斷的短路電流特別大，這都遠(yuǎn)超出相同電壓等級(jí)的輸配電斷路器。（2）開斷性能方面的要求。發(fā)電機(jī)斷路器應(yīng)具有開斷非對(duì)稱短路電流的能力，其直流分量衰減時(shí)間可達(dá)133ms，還應(yīng)具有關(guān)合額定短路電流的能力，該電流峰值為額定短路開斷電流有效值的2.74倍，以及要具有開斷失步電流等能力等。（3）固有恢復(fù)電壓方面的要求。因?yàn)榘l(fā)電機(jī)的瞬態(tài)恢復(fù)電壓是由發(fā)電機(jī)和升壓變壓器參數(shù)決定的，而不是由系統(tǒng)決定的，所以其瞬態(tài)恢復(fù)電壓上升率取決于發(fā)電機(jī)和變壓器的容量等級(jí)，等級(jí)越高，瞬態(tài)恢復(fù)電壓上升得越快。隔離開關(guān)一般配有電動(dòng)及手動(dòng)操作機(jī)構(gòu)，單相或三相操作，它需與斷路器配套使用。但隔離開關(guān)無滅弧裝置，不能用來接通和切斷負(fù)荷電流和短路電流。二、隔離開關(guān)的選擇隔離開關(guān)與斷路器相比，在額定電壓、電流的選擇及短路動(dòng)、熱穩(wěn)定校驗(yàn)的項(xiàng)目相同。但由于隔離開關(guān)不用來接通和切除短路電流，故無需進(jìn)行開斷電流和短路關(guān)合電流的校驗(yàn)。隔離開關(guān)的型式較多，按安裝地點(diǎn)不同，可分為屋內(nèi)式和屋外式，按絕緣支柱數(shù)目又可分為單柱式、雙柱式和三柱式，此外還有V形隔離開關(guān)。隔離開關(guān)的工作特點(diǎn)是在有電壓、無負(fù)荷電流情況下，分、合線路。其主要功能為：（1）隔離電壓。在檢修電氣設(shè)備時(shí)，用隔離開關(guān)將被檢修的設(shè)備與電源電壓隔離，以確保檢修的安全。（2）倒閘操作。投入備用母線或旁路母線以及改變運(yùn)行方式時(shí)，常用隔離開關(guān)配合斷路器，協(xié)同操作完成。（3）分、合小電流。因隔離開關(guān)具有一定的分、合小電感電流和電容電流的能力，故一般可用來進(jìn)行以下操作：分、合避雷器、電壓互感器和空載母線；分、合勵(lì)磁電流不超過2A的空載變壓器；關(guān)合電容電流不超過5A的空載線路?；ジ衅魇请娏ο到y(tǒng)中測(cè)量?jī)x表、繼電保護(hù)等二次設(shè)備獲取電氣一次回路信息的傳感器。互感器將高電壓、大電流按比例變成低電壓（100、

V）和小電流（5、1A），其一次側(cè)接在一次系統(tǒng)，二次側(cè)接測(cè)量?jī)x表與繼電保護(hù)裝置等。

為了確保工作人員在接觸測(cè)量?jī)x表和繼電保護(hù)裝置時(shí)的安全，互感器的每一個(gè)二次繞組必須有一可靠的接地，以防繞組間絕緣損壞而使二次部分長(zhǎng)期存在高電壓。一、電磁式電流互感器

電磁式電流互感器工作原理與變壓器相似。其特點(diǎn)有：（1）一次繞組串聯(lián)在電路中，并且匝數(shù)很少，故一次繞組中的電流完全取決于被測(cè)電路的負(fù)荷電流，而與二次電流大小無關(guān)；第三節(jié)

互感器的原理及選擇（2）電流互感器二次繞組所接儀表的電流線圈阻抗很小，所以正常情況下，電流互感器在近于短路狀態(tài)下運(yùn)行。電流互感器的額定電流比Ki為

（6-10）I1N、I2N分別為一、二次繞組的額定電流；

N1、N2分別為一、二次繞組的匝數(shù)。

1.電流互感器的誤差電流互感器的等值電路及相量圖如圖6-1所示。圖中二次繞組阻抗Z2（x2′，r2′）、負(fù)荷阻抗Z2L（x2L′、r2L′）和二次側(cè)電動(dòng)勢(shì)

、電壓

、電流

的數(shù)值均是歸算到一次側(cè)的值。圖6-1電流互感器（a）等值電路；（b）相量圖（a）等值電路；（b）相量圖鐵心中合成磁動(dòng)勢(shì)

，可得（6-11）

可見，由于互感器存在勵(lì)磁損耗，使一次電流

與二次電流在數(shù)值上和相位上均有差異。這種誤差通常用電流誤差fi和相位差

表示。電流誤差

fi的定義為（6-12）從相量圖可知，

，而相位差

通常很小，則可得（6-13）可見，電流互感器的誤差可用勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)

I0N1來表示。當(dāng)相量圖中的

N1用

N1/I1N1表示時(shí)，則

N1/I1N1在橫軸上的投影就是電流誤差，在縱軸上的投影就是相位差。

需要強(qiáng)調(diào)的是電流互感器在運(yùn)行時(shí)，二次繞組嚴(yán)禁開路。二次繞組開路時(shí)，電流互感器由正常短路工作狀態(tài)變?yōu)殚_路工作狀態(tài)，

，勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)由正常為數(shù)甚小的

驟增為I1N1

，鐵心中的磁通波形呈現(xiàn)嚴(yán)重飽和的平頂波，因此二次繞組將在磁通過零時(shí)，感應(yīng)產(chǎn)生很高的尖頂波電動(dòng)勢(shì)，其值可達(dá)數(shù)千甚至上萬伏（與Ki及I1大小有關(guān)），危及工作人員的安全和儀表、繼電器的絕緣。由于磁感應(yīng)強(qiáng)度驟增，會(huì)引起鐵心和繞組過熱。此外，在鐵心中還會(huì)產(chǎn)生剩磁，使互感器準(zhǔn)確級(jí)下降。根據(jù)電磁感應(yīng)定律、磁動(dòng)勢(shì)方程和二次側(cè)回路方程，代入式（6-13）可得(6-14)

由式（6-14）可見，電流互感器的電流誤差及相位差決定于互感器鐵心及二次繞組的結(jié)構(gòu)，同時(shí)又與互感器的運(yùn)行狀態(tài)（二次負(fù)荷Z2L及運(yùn)行中鐵心的值）有關(guān)。由于磁化曲線的非線性，為了減小誤差，通常電流互感器按制造廠家設(shè)計(jì)的額定參數(shù)運(yùn)行時(shí)，鐵心的磁感應(yīng)強(qiáng)度不大，即在額定二次負(fù)荷下，一次電流為額定值時(shí)，接近最大值。（1）測(cè)量用電流互感器的準(zhǔn)確級(jí)。

測(cè)量用電流互感器有一般用途和特殊用途（S類）兩類。對(duì)于工作電流變化范圍較大的線路及高壓、超高壓電網(wǎng)中，推薦采用帶有S類測(cè)量級(jí)二次繞組的電流互感器。表6-4所示為測(cè)量用電流互感器在規(guī)定的二次負(fù)荷變化范圍為（0.25~1）S2N時(shí)的準(zhǔn)確級(jí)和誤差限值。2.電流互感器的準(zhǔn)確級(jí)表6-4測(cè)量用電流互感器準(zhǔn)確級(jí)和誤差（a）等值電路；（b）相量圖準(zhǔn)確級(jí)電流誤差（±%）在下列一次額定電流（%）時(shí)相位差（±’）在下列一次額定電流（%）時(shí)1520100R1201520100R1200.2S0.5S0.751.50.350.750.20.50.20.530901545103010300.10.20.510.40.751.53.00.20.350.751.50.10.20.51.0153090180815459051030603在(50-120)%額定電流時(shí)，電流誤差為±3%，相位差不作規(guī)定5在（50-120%）額定電流時(shí)，電流誤差為±5%，相位差不作規(guī)定1）P類電流互感器。

通常220kV及以下系統(tǒng)，一般保護(hù)宜選用不考慮瞬態(tài)誤差而只保證穩(wěn)態(tài)誤差的穩(wěn)態(tài)保護(hù)用電流互感器（P類）。

它的誤差有兩條要求：一是額定一次電流和額定二次負(fù)荷下的電流誤差和相位差不超過規(guī)定值；二是在額定準(zhǔn)確限值一次電流下的復(fù)合誤差不超過規(guī)定限值。

復(fù)合誤差ε定義為二次電流瞬時(shí)值

（已歸算到一次側(cè)）與一次電流瞬時(shí)值I1

之差的有效值，通常以一次電流有效值I1的百分?jǐn)?shù)表示，即（2）保護(hù)用電流互感器的準(zhǔn)確級(jí)。保護(hù)用電流互感器按用途可分為穩(wěn)態(tài)保護(hù)用（P）和暫態(tài)保護(hù)用（TP）兩類。穩(wěn)態(tài)用的P類常用的包括P、PR類型。其中PR類是一種限制剩磁系數(shù)的“低剩磁保護(hù)級(jí)”電流互感器，常用于220kV變壓器差動(dòng)保護(hù)和100~200MW發(fā)電機(jī)變壓器組及大容量電動(dòng)機(jī)差動(dòng)保護(hù)用的電流互感器。

電流互感器的準(zhǔn)確級(jí)常用的有5P、10P和5PR、10PR。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：復(fù)合誤差等于準(zhǔn)確級(jí)限值的一次短路電流稱為額定準(zhǔn)確限值一次電流。而額定準(zhǔn)確限值一次電流與額定一次電流的比值，稱為額定準(zhǔn)確限值系數(shù)，該系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值為：5，10，15，20，30等，如某電流互感器的保護(hù)準(zhǔn)確級(jí)表示為5P或10P，而在誤差限值之后可緊接著標(biāo)出額定準(zhǔn)確限值系數(shù)，如5P15與10P20中的15和20。

P類穩(wěn)態(tài)保護(hù)電流互感器的誤差限值如表6-5所示。表6-5P類穩(wěn)態(tài)保護(hù)電流互感器的誤差限值（a）等值電路；（b）相量圖準(zhǔn)確級(jí)電流誤差（±%）相位差（±′）復(fù)合誤差（%）在額定準(zhǔn)確限值一次電流下在額定一次電流下5P，5PR10P，10PR1.03.060—5.010.02）TP類電流互感器。

暫態(tài)保護(hù)用TP類電流互感器的準(zhǔn)確級(jí)常用的有TPX、TPY、TPZ三個(gè)級(jí)別，且TP類電流互感器的鐵心比P類的鐵心截面大許多倍，才能保證在瞬態(tài)過程中有一定的準(zhǔn)確度。

TPX級(jí)暫態(tài)保護(hù)型電流互感器在其環(huán)形鐵心中不帶氣隙，由于是閉合鐵心，靜態(tài)剩磁較大，在短路暫態(tài)過程中，特別是在重合閘后的重復(fù)勵(lì)磁下，鐵心容易飽和，致使二次電流畸變，暫態(tài)誤差顯著增大，故超高壓系統(tǒng)主保護(hù)一般不采用TPX級(jí)，但因價(jià)廉，可用于某些后備保護(hù)。

TPY級(jí)互感器的鐵心帶有小氣隙，氣隙長(zhǎng)度約為磁路平均長(zhǎng)度的0.05%，由于氣隙使鐵心不易飽和，有利于直流分量的快速衰減，與TPX級(jí)電流互感受器相比，穩(wěn)態(tài)誤差略高，采用相應(yīng)措施可達(dá)到同時(shí)滿足穩(wěn)態(tài)與暫態(tài)誤差要求。因而，它在330~500kV線路保護(hù)、高壓側(cè)為330~500kV的降壓變壓器差動(dòng)保護(hù)和300MW及以上發(fā)電機(jī)變壓器組差動(dòng)保護(hù)等回路中得到了最廣泛的應(yīng)用。

TPZ級(jí)互感器的鐵心有較大氣隙，氣隙長(zhǎng)度約為磁路平均長(zhǎng)度的0.1%，由于鐵心氣隙較大，一般不易飽和，可顯著改善互感器暫態(tài)特性，因此特別適合于有快速重合閘（無電流時(shí)間間隙不大于0.3S）的線路上使用。TPZ級(jí)互感器通常適用于僅反應(yīng)交流分量的保護(hù)，由于不保證低頻分量誤差及勵(lì)磁阻抗低，一般不宜用于主設(shè)備保護(hù)和斷路器失靈保護(hù)。

TP類暫態(tài)保護(hù)電流互感器誤差限值如表6-6所示。準(zhǔn)確級(jí)電流誤差（%）相位差（’）在準(zhǔn)確限值條件下最大峰值瞬時(shí)誤差（%）在額定一次電流下TPXTPYTPZ±0.5±1±1±30±60180±18101010*表6-6TP類暫態(tài)保護(hù)電流互感器誤差限值（1）種類和型式的選擇。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）選擇其型式：

3~20kV屋內(nèi)配電裝置的電流互感器，應(yīng)采用瓷絕緣或樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)；

35kV及以上配電裝置宜采用油浸瓷箱式絕緣結(jié)構(gòu)的獨(dú)立式電流互感器；

有條件安裝于斷路器或變壓器瓷套管內(nèi)，且準(zhǔn)確級(jí)滿足要求時(shí)，應(yīng)采用價(jià)廉、動(dòng)熱穩(wěn)定性好的套管式電流互感器。3.電流互感器的選擇當(dāng)一次電流較?。ㄔ?00A及以下）時(shí)，宜優(yōu)先采用一次繞組多匝式，以提高準(zhǔn)確度；220kV及以上電壓等級(jí)或采用微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，二次額定電流宜采用1A。而強(qiáng)電系統(tǒng)均采用5A。（2）一次回路額定電壓和電流的選擇。一次回路額定電壓UN和電流I1N應(yīng)滿足測(cè)量用電流互感器的一次額定電流不應(yīng)低于回路正常最大負(fù)荷電流，且應(yīng)盡可能比電路中的正常工作電流大1/3左右，以保證測(cè)量?jī)x表在正常運(yùn)行時(shí)，指示在刻度標(biāo)尺的3/4最佳位置，并且過負(fù)荷時(shí)能有適當(dāng)指示。（3）準(zhǔn)確級(jí)和額定容量的選擇。

為了保證測(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)。對(duì)測(cè)量精度要求較高的大容量發(fā)電機(jī)和變壓器、系統(tǒng)干線、發(fā)電企業(yè)上網(wǎng)電量、電網(wǎng)或供電企業(yè)之間的電量交換的關(guān)口計(jì)量點(diǎn)宜用0.2級(jí)；裝于重要回路（如中小型發(fā)電機(jī)和變壓器、調(diào)相機(jī)、廠用饋線、有收費(fèi)電能計(jì)量的出線等）中的互感器的準(zhǔn)確級(jí)采用0.2~0.5級(jí)；

對(duì)供運(yùn)行監(jiān)視、100MW及以下發(fā)電機(jī)組的廠用電、較小用電負(fù)荷以及供電企業(yè)內(nèi)部考核經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析的電能表和控制盤上儀表的電流互感器應(yīng)為0.5～1級(jí)。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)別來確定電流互感器的準(zhǔn)確級(jí)。表6-7所示儀表與配套的電流互感器的準(zhǔn)確等級(jí)。表6-7儀表與配套的電流互感器的準(zhǔn)確等級(jí)指示儀表計(jì)量?jī)x表儀表準(zhǔn)確等級(jí)電流互感器準(zhǔn)確等級(jí)儀表準(zhǔn)確等級(jí)電流互感器準(zhǔn)確等級(jí)有功功率表無功功率表0.51.01.52.50.50.51.01.00.20.51.02.01.02.02.03.00.10.2或0.2S0.5或0.5S0.5或0.5S電流互感器的額定容量S2N：是指電流互感器在額定二次電流I2N和額定二次阻抗Z2N下運(yùn)行時(shí)，二次繞組輸出的容量，S2N=I22NZ2N。由于電流互感器的額定二次電流為標(biāo)準(zhǔn)值，為了便于計(jì)算，廠家常提供電流互感器的Z2N值?；ジ衅靼催x定準(zhǔn)確級(jí)所規(guī)定的額定容量S2N應(yīng)大于或等于二次側(cè)所接負(fù)荷

即（6-15）ra、rre分別為二次側(cè)回路中所接儀表和繼電器的電流線圈電阻（忽略電抗）；

rc為接觸電阻，一般可取0.1Ω；rL為連接導(dǎo)線電阻。代入，得到在滿足電流互感器準(zhǔn)確級(jí)額定容量要求下的二次導(dǎo)線的允許最小截面為（6-16）

S、Lc分別為連接導(dǎo)線截面（mm2）和計(jì)算長(zhǎng)度（m）；ρ為導(dǎo)線的電阻率，銅ρ=1.75×10-2Ω·mm2/m。

式（6-16）中Lc與儀表到互感器的實(shí)際距離L及電流互感器的接線方式有關(guān)。圖6-2為電流互感器常用接線方式。圖6-2（a）用于對(duì)稱三相負(fù)荷時(shí)，測(cè)量一相電流，Lc=2L；圖6-2（b）為星形接線，可不計(jì)中性線電流，Lc=L，由于導(dǎo)線計(jì)算長(zhǎng)度小，測(cè)量誤差小，常用于110kV及以上線路和發(fā)電機(jī)、變壓器等重要回路；圖6-9F－C回路的啟動(dòng)電流持續(xù)時(shí)間與熔斷器額定電流選擇配合曲線1、2、3－電動(dòng)機(jī)的3種啟動(dòng)電流-時(shí)間曲線；4、5－熔斷器的2種電流時(shí)間-特性曲線；6－接觸器的綜合保護(hù)反時(shí)限特性曲線

圖6-2（c）為不完全星形接線，常用于35kV及以下電壓等級(jí)的不重要出線，按回路的電壓降方程，可得

。圖6-2電流互感器與測(cè)量?jī)x表接線圖（a）單相接線；（b）星形接線；（c）不完全星形接線工程上，二次連接導(dǎo)體均采用多芯電纜。按相關(guān)規(guī)定，芯線截面為1.5~2.5mm2者，每根電纜芯數(shù)不宜超過24芯，4.0~6.0mm2者，每根電纜芯數(shù)不宜超過10芯，即芯線截面越大，必增加電纜根數(shù)，給安裝運(yùn)行帶來不便。當(dāng)為減少電纜根數(shù)需要減少芯線截面而又不增加電流互感器的誤差時(shí)，可采用下述措施：

1）將同一電流互感器的兩個(gè)二次繞組同名端順向串聯(lián)。2）將電流互感器二次側(cè)接線方式由不完全星形改為完全星形，差電流接線改為不完全星形接線。3）采用額定二次負(fù)荷較大的電流互感器或低功耗的儀表與保護(hù)設(shè)備等。4）選用具有多個(gè)二次繞組的電流互感器，轉(zhuǎn)移部分二次負(fù)荷。（1）種類和型式的選擇。

1）只對(duì)本身帶有一次回路導(dǎo)體的電流互感器進(jìn)行熱穩(wěn)定校驗(yàn)。電流互感器熱穩(wěn)定能力常以1s允許通過的熱穩(wěn)定電流It或一次額定電流I1N的倍數(shù)Kt來表示，熱穩(wěn)定校驗(yàn)式為（6-17）(4）熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)2）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)包括由同一相的電流相互作用產(chǎn)生的內(nèi)部電動(dòng)力校驗(yàn)，以及不同相的電流相互作用產(chǎn)生的外部電動(dòng)力校驗(yàn)。顯然，多匝式一次繞組主要經(jīng)受內(nèi)部電動(dòng)力；單匝式一次繞組不存在內(nèi)部電動(dòng)力，則電動(dòng)力穩(wěn)定性為外部電動(dòng)力決定。內(nèi)部動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)式為（6-18）

ies、Kes分別為電流互感器的動(dòng)穩(wěn)定電流及動(dòng)穩(wěn)定電流倍數(shù)，由制造廠提供。

外部動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)式為（6-19）

Fal為作用于電流互感器瓷帽端部的允許力，由制造廠提供；L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；a為相間距離；0.5為系數(shù)，表示互感器瓷套端部承受該跨上電動(dòng)力的一半。此外，選用母線型電流互感器時(shí)，應(yīng)注意校核窗口尺寸。電磁式電壓互感器的工作原理和變壓器相同，其特點(diǎn)是：（1）容量很小，類似一臺(tái)小容量變壓器，但結(jié)構(gòu)上要求有較高的安全系數(shù)；（2）二次側(cè)儀表和繼電器的電壓線圈阻抗大，電壓互感器在近于空載狀態(tài)下運(yùn)行。二、電壓互感器1.電磁式電壓互感器電壓誤差

定義為(6-20)其中，額定電壓比Ku=U1N/U2N。相位差

定義為

超前于

時(shí)取正值。通常

很小，

和

可用電壓降

分別在圖6-4中所示的坐標(biāo)水平軸和垂直軸上的投影與

的比值表示，即圖6-4電壓互感器相量圖(6-21)

(6-22)表6-9電壓互感器的準(zhǔn)確級(jí)和誤差限值用途準(zhǔn)確級(jí)誤差限值適用運(yùn)行條件電壓誤差（±%）相位差（±′）一次電壓變化范圍頻率變化范圍功率因數(shù)及二次負(fù)荷范圍測(cè)量0.10.20.5130.10.20.51.03.05102040不規(guī)定（0.8～1.2）U1N(0.99~1.01)fN

（0.25～1）

保護(hù)3P6P3.06.0120240（0.05～1）U1N(0.96~1.02)fN

剩余繞組6P6.0240電磁式電壓互感器分類：按安裝地點(diǎn)分為屋內(nèi)和屋外式；按相數(shù)分為單相和三相式，只有20kV以下才有三相式；按絕緣分為澆注式、油浸式和SF6氣體絕緣式。澆注式用于3～35kV，油浸式主要用于110kV及以上。油浸式電壓互感器按其結(jié)構(gòu)可分為普通式和串級(jí)式，3～35kV均制成普通式，需經(jīng)隔離開關(guān)和熔斷器接入高壓電網(wǎng)。110kV及以上的制成串級(jí)結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是：繞組和鐵心采用分級(jí)絕緣，同時(shí)繞組和鐵心放在瓷套中，運(yùn)行可靠性高，電壓互感器只經(jīng)隔離開關(guān)接入高壓電網(wǎng)。

SF6氣體絕緣電壓互感器一般為110kV及以上與GIS配套使用。電磁式電壓互感器的勵(lì)磁特性為非線性特性，在35kV及以下的電力系統(tǒng)中性點(diǎn)偏移、瞬間電弧接地或進(jìn)行倒閘操作的激發(fā)下，都可能與電力系統(tǒng)分布電容形成鐵磁諧振。為此，應(yīng)采取必要的消諧措施，如在電壓互感器零序電壓線圈的端口接入電阻或?qū)Ｓ秒娮酉C裝置等。2.電容式電壓互感器電容式電壓互感器的結(jié)構(gòu)原理如圖6-5所示。電容式電壓互感器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)電容分壓器，在被測(cè)裝置的相和地之間接有電容器C1和C2，在電容器C2上的電壓為（6-23）圖6-5電容式電壓互感器（a）原理圖；（b）等效電路圖；（c）相量圖電容式電壓互感器的等效電路及相量圖如圖6-5(b)、(c)所示。為簡(jiǎn)化分析，不計(jì)R1、R2’和

，則由于

，

，即

滯后

90o，而

超前

90o，則電壓

滯后

90o，即

，則圖6-5電容式電壓互感器（b）等效電路圖；（c）相量圖電容式電壓互感器的誤差除受U1、Z2L和

的影響外，還與電源頻率有關(guān)，當(dāng)系統(tǒng)頻率變化超出50±0.5Hz范圍時(shí)，會(huì)產(chǎn)生附加誤差。此外，由于電容器對(duì)溫度變化較為敏感，溫度變化也將帶來電壓誤差。3.電壓互感器選擇（1）電壓互感器的種類和型式。

1）在6～35kV屋內(nèi)配電裝置中，一般采用油浸式或澆注式電壓互感器；

110～220kV配電裝置當(dāng)容量和準(zhǔn)確級(jí)滿足要求時(shí)，宜采用電容式電壓互感器，也可采用油浸式；

500kV均為電容式。

2）三相式電壓互感器投資省，但僅20kV以下才有三相式產(chǎn)品。三相五柱式電壓互感器廣泛用于3～15kV系統(tǒng)，而三相三柱式電壓互感器，為避免電網(wǎng)單相接地時(shí)，因零序磁通的磁阻過大，致使過大的零序電流燒壞電壓互感器，則電壓互感器的一次側(cè)三相中性點(diǎn)不允許接地，不能測(cè)量相對(duì)地電壓，故很少采用。3）用于接入精度要求較高的計(jì)費(fèi)電度表時(shí)，可采用三個(gè)單相電壓互感器組或兩個(gè)單相電壓互感器接成不完全三角形（也稱V—V接線），而不宜采用三相式電壓互感器。（2）一次額定電壓和二次額定電壓的選擇。

電壓互感器一次繞組額定電壓U1N，應(yīng)根據(jù)互感器的高壓側(cè)接線方式來確定其相電壓或相間電壓。電壓互感器二次繞組電壓通常是供額定電壓為100V的儀表和繼電器的電壓繞組使用。顯然，單相式電壓互感器單獨(dú)使用或接成V—V接線時(shí)，二次繞組電壓為100V，而接線方式為三相式的電壓互感器，其二次繞組電壓為

V，并可獲得相間電壓100V；電壓互感器剩余電壓繞組的電壓，當(dāng)用于35kV及以下中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)時(shí)為100/3V，110kV及以上中性點(diǎn)接地系統(tǒng)時(shí)為100V。（3）接線方式選擇。

1）一臺(tái)單相電壓互感器。用于110kV及以上中性點(diǎn)接地系統(tǒng)時(shí)，測(cè)量相對(duì)地電壓；用于35kV及以下中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)時(shí)，只能用于測(cè)量相間電壓，不能測(cè)量相對(duì)地電壓。

2）三相式電壓互感器（應(yīng)用于3~15kV電壓等級(jí)）及三臺(tái)單相三繞組或四繞組電壓互感器構(gòu)成YNynd11接線，或YNyd11接線（應(yīng)用于各個(gè)電壓等級(jí)），其二次側(cè)星形繞組用于測(cè)量相間電壓或相對(duì)地電壓，需抽取同期并列電壓時(shí)b相或c相接地（y接線），否則為中性點(diǎn)接地（yn接線）；而剩余繞組d11三相首尾串聯(lián)接成開口三角形，在中性點(diǎn)不接地的電力系統(tǒng)中，供交流電網(wǎng)絕緣監(jiān)視儀表與信號(hào)裝置使用，在中性點(diǎn)直接接地的電力系統(tǒng)中，供接地保護(hù)使用。

3）兩臺(tái)單相電壓互感器分別跨接于電網(wǎng)的UAB及UBC的線間電壓上，接成不完全三角形，廣泛應(yīng)用在20kV以下中性點(diǎn)不接地的電網(wǎng)中，用來測(cè)量三個(gè)相間電壓，節(jié)省一臺(tái)電壓互感器（仍不能測(cè)量相對(duì)地電壓）。（4）容量和準(zhǔn)確級(jí)選擇。

按照所接儀表的準(zhǔn)確級(jí)和容量，選擇電壓互感器的準(zhǔn)確級(jí)和額定容量。

電壓互感器的額定二次容量應(yīng)大于電壓互感器的二次負(fù)荷，即S2N≥S2L，而二次負(fù)荷（6-25）電壓互感器三相負(fù)荷常不相等，為滿足準(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)，必須注意電壓互感器和負(fù)荷的接線方式。

（1）母線。

除旁路母線外，一般工作及備用母線都裝有一組電壓互感器，用于同期、測(cè)量?jī)x表和保護(hù)裝置。

旁路母線上裝設(shè)電壓互感器的必要性，要根據(jù)出線同期方式而定。當(dāng)需用旁路斷路器代替出線斷路器實(shí)現(xiàn)同期操作時(shí)，則應(yīng)在旁路母線裝設(shè)一臺(tái)單相電壓互感器供同期使用，否則，不必裝設(shè)。三、互感器在主接線中配置原則1.電壓互感器配置（2）線路。

35kV及以上輸電線路，當(dāng)對(duì)端有電源時(shí)，為了監(jiān)視線路有無電壓、進(jìn)行同期和設(shè)置重合閘，裝有一臺(tái)單相電壓互感器。（3）發(fā)電機(jī)。一般裝2～3組電壓互感器。一組（三只單相、雙繞組）供自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置，另一組供測(cè)量?jī)x表、同期和保護(hù)裝置使用。采用三相五柱式或三只單相接地專用互感器，其開口三角形供發(fā)電機(jī)在未并列之前檢查是否有接地故障之用。當(dāng)電壓互感器負(fù)荷太大時(shí)，可增設(shè)一組不完全星形連接的電壓互感器，專供測(cè)量?jī)x表使用。大、中型發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)常接有單相電壓互感器，用于100%定子接地保護(hù)。（4）變壓器。變壓器低壓側(cè)有時(shí)為了滿足同期或繼電保護(hù)的要求，設(shè)有一組電壓互感器。（1）為了滿足測(cè)量和保護(hù)裝置的需要，在發(fā)電機(jī)、變壓器、出線、母線分段及母聯(lián)斷路器、旁路斷路器等回路中均設(shè)有電流互感器。對(duì)于中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)，一般按三相配置；對(duì)于中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)，依據(jù)保護(hù)、測(cè)量與電能計(jì)量要求按二相或三相配置。2.電流互感器的配置（2）保護(hù)用電流互感器的裝設(shè)地點(diǎn)應(yīng)按盡量消除主保護(hù)裝置的死區(qū)來設(shè)置。如有兩組電流互感器，應(yīng)盡可能設(shè)在斷路器兩側(cè)，使斷路器處于交叉保護(hù)范圍之中。（3）為了防止電流互感器套管閃絡(luò)造成母線故障，電流互感器通常布置在斷路器的出線側(cè)或變壓器側(cè)，即盡可能不在緊靠母線側(cè)裝設(shè)電流互感器。（4）為了減輕內(nèi)部故障對(duì)發(fā)電機(jī)的損傷，用于自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置的電流互感器應(yīng)布置在發(fā)電機(jī)定子繞組的出線側(cè)。為了便于分析和在發(fā)電機(jī)并入系統(tǒng)前發(fā)現(xiàn)內(nèi)部故障，用于測(cè)量?jī)x表的電流互感器宜裝在發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)側(cè)。新型互感器大致可分為兩類：一是電子式互感器；二是光電式互感器。電子式互感器的傳感原理與傳統(tǒng)互感器相同，即應(yīng)用變壓器原理、分壓器原理，有的也用霍爾效應(yīng)。與傳統(tǒng)互感器的區(qū)別只是它的傳感部分不傳送功率而只送信號(hào)，再由電子放大器放大后送到負(fù)荷，它依靠光導(dǎo)纖維傳遞光信號(hào)，并作為互感器高低壓側(cè)之間的絕緣。四、新型高壓互感器光電式電流互感器的原理是：利用材料的磁光效應(yīng)或電光效應(yīng)，將電流的變化轉(zhuǎn)換成激光或光波，經(jīng)過光通道傳送到低壓側(cè)，再轉(zhuǎn)變成電信號(hào)經(jīng)放大后供儀表和繼電器使用。當(dāng)分裂電抗器用于發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)或主變壓器回路時(shí)，Imax一般按發(fā)電機(jī)或主變壓器額定電流的70%選擇；而用于變電站主變壓器回路時(shí)，Imax取兩臂中負(fù)荷電流較大者，當(dāng)無負(fù)荷資料時(shí)，一般也按主變壓器額定容量的70%選擇。一、額定電壓和額定電流的選擇

第四節(jié)

限流電抗器的選擇

二、電抗百分值的選擇（1）按將短路電流限制到要求值來選擇。設(shè)要求將經(jīng)電抗器后的短路電流限制到I″，則電源至電抗器后的短路點(diǎn)的總電抗標(biāo)么值

（基準(zhǔn)電流Id、基準(zhǔn)電壓Ud）。設(shè)電源至電抗器前的系統(tǒng)電抗標(biāo)么值是

，則所需電抗器的電抗標(biāo)么值。以電抗器額定參數(shù)（UN

、IN

）下的百分值電抗表示，則應(yīng)選擇電抗器的電抗百分值為（6-26）1.普通電抗器電抗百分值的選擇（2）電壓損失校驗(yàn)。

正常運(yùn)行時(shí)電抗器的電壓損失ΔU%不得大于額定電壓的5%，考慮到電抗器電阻很小，且ΔU％主要是由電流的無功分量Imaxsin產(chǎn)生，則（6-27）（3）短路時(shí)母線殘壓校驗(yàn)。若出線電抗器回路未設(shè)置速斷保護(hù)，為減輕短路對(duì)其他用戶的影響，當(dāng)線路電抗器后短路時(shí)，母線殘壓ΔUre%應(yīng)不低于電網(wǎng)電壓額定值的60%～70%，即（6-28）（1）按將短路電流限制到要求值來選擇。采用分裂電抗器限制短路電流所需的電抗器電抗百分值xL%可按普通電抗器百分值公式計(jì)算，但因分裂電抗器產(chǎn)品系按單臂自感電抗xL1%標(biāo)稱的電抗值，所以應(yīng)按設(shè)計(jì)中可能的運(yùn)行方式進(jìn)行換算，以求出待選定電抗器的xL%值。xL1%與xL%的關(guān)系決定于電源連接方式和限制某一側(cè)短路電流有關(guān)，如圖6-7（a）所示。2.分裂電抗器電抗百分值的選擇圖6-7分裂電抗器僅當(dāng)3側(cè)有電源，1（或2）側(cè)短路時(shí)，有（6-29）當(dāng)1、2側(cè)均有電源，3側(cè)短路時(shí)，有（6-30）

f

為分裂電抗器的互感系數(shù)，如無廠家資料，取f=0.5。（2）電壓波動(dòng)檢驗(yàn)。

I、

II段母線電壓的百分值分別為：（6-33）（6-34）

正常運(yùn)行時(shí)，要求兩臂母線的電壓波動(dòng)不大于母線額定電壓的5%。（3）短路時(shí)殘壓及電壓偏移校驗(yàn)。設(shè)I段母線故障，短路電流為Ik，則分裂電抗器電源側(cè)的殘壓百分值

及非故障母線II段上的電壓百分值

可用下式計(jì)算（6-35）同理，II段母線故障時(shí)的

及

與式（6-35）類似。要求殘壓不低于60%~70%，非故障母線殘電壓為繼電保護(hù)的過電壓整定值提供依據(jù)。普通電抗器和分裂電抗器的動(dòng)、熱穩(wěn)定校驗(yàn)相同，即均應(yīng)滿足：

分裂電抗器除分別按單臂流過短路電流校驗(yàn)外，還應(yīng)按兩臂同時(shí)流過反向短路電流進(jìn)行動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)。三、熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)一、型式選擇按安裝條件及用途選擇不同類型高壓熔斷器，如屋外跌開式、屋內(nèi)式。對(duì)用于F—C回路及保護(hù)電壓互感器的高壓熔斷器應(yīng)選專用系列。二、額定電壓和額定電流選擇

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USN。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。1.額定電壓選擇第五節(jié)

高壓熔斷器的選擇（1）熔管額定電流的選擇。

為了保證熔斷器殼不致?lián)p壞，高壓熔斷器的熔管額定電流

應(yīng)大于或等于熔體的額定電流

，即（6-36）2.額定電流的選擇（2）熔體額定電流選擇。為了防止熔體在通過變壓器勵(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，其熔體的額定電流應(yīng)根據(jù)電力變壓器回路最大工作電流Imax按下式選擇

（6-37）K為可靠系數(shù)，不計(jì)電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)時(shí)K=1.1～1.3，考慮自啟動(dòng)K=1.5～2.0。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涌流時(shí)不應(yīng)熔斷，其熔體的額定電流應(yīng)根據(jù)電容器的回路的額定電流

ICN按下式選擇

（6-38）

K為可靠系數(shù)，對(duì)限流式高壓熔斷器，當(dāng)一臺(tái)電力電容器時(shí)K=1.5～2.0，當(dāng)一組電力電容器時(shí)K=1.3～1.8。校驗(yàn)式為（6-39）對(duì)于沒有限流作用的熔斷器，用沖擊電流的有效值Ish進(jìn)行校驗(yàn)，對(duì)于有限流作用的熔斷器，采用I″進(jìn)行校驗(yàn)。三、開斷電流和選擇性校驗(yàn)1.開斷電流校驗(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。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)來選擇。當(dāng)短路容量較大時(shí)，可考慮在熔斷器前串聯(lián)限流電阻。2.選擇性校驗(yàn)四、F—C回路中高壓熔斷器特性曲線的配合用于F—C回路專用的限流式高壓熔斷器，除應(yīng)滿足上述熔斷器選擇與校驗(yàn)的基本條件外，還必須依據(jù)F—C回路的大電流、極高的限流特性和快速切除的要求，通過對(duì)回路負(fù)荷的啟動(dòng)電流曲線與熔斷器特性曲線的合理配合，選定高壓熔斷器。圖6-9是采用雙對(duì)數(shù)座標(biāo)系繪制的F—C回路啟動(dòng)電流持續(xù)時(shí)間與熔斷器額定電流選擇配合曲線。通常，熔斷器額定電流不得小于電動(dòng)機(jī)額定電流的1.3倍。一、導(dǎo)體選型導(dǎo)體通常由銅、鋁、鋁合金制成。載流導(dǎo)體一般使用鋁或鋁合金材料。

純鋁的成型導(dǎo)體一般為矩形、槽形和管形；

鋁合金導(dǎo)體有鋁錳合金和鋁鎂合金兩種，形狀均為管形，鋁錳合金載流量大，但強(qiáng)度較差，而鋁鎂合金載流量小，但機(jī)械強(qiáng)度大，其缺點(diǎn)是焊接困難，因此使用受到限制；

銅導(dǎo)體只用在持續(xù)工作電流大，且出線位置特別狹窄或污穢對(duì)鋁有嚴(yán)重腐蝕的場(chǎng)所。（1）材料第六節(jié)

裸導(dǎo)體的選擇硬導(dǎo)體截面常用的有矩形、槽形和管形。矩形單條截面最大不超過1250mm2，以減小集膚效應(yīng)，大電流使用時(shí)，可將2～4條矩形導(dǎo)體并列使用，矩形導(dǎo)體一般只用于35kV及以下、電流在4000A及以下的配電裝置中；槽形導(dǎo)體機(jī)械強(qiáng)度好，載流量大，集膚效應(yīng)系數(shù)較小。一般用于4000～8000A的配電裝置中；管形導(dǎo)體集膚效應(yīng)系數(shù)小、機(jī)械強(qiáng)度高、用于8000A以上的大電流母線或要求電暈放電電壓高的110kV及以上的配電裝置中。(2）導(dǎo)體截面形狀矩形導(dǎo)體的散熱和機(jī)械強(qiáng)度與導(dǎo)體布置方式有關(guān)。

三相系統(tǒng)平行布置時(shí)，若矩形導(dǎo)體的長(zhǎng)邊垂直布置(豎放)方式，散熱較好，載流量大，但機(jī)械強(qiáng)度較低，若矩形導(dǎo)體的長(zhǎng)邊呈水平布置(平放)，與前者則相反。因此，導(dǎo)體的布置方式應(yīng)根據(jù)載流量的大小、短路電流水平和配電裝置的具體情況而定。(3）導(dǎo)體布置方式軟導(dǎo)線常用的有鋼芯鋁絞線、組合導(dǎo)線、分裂導(dǎo)線和擴(kuò)徑導(dǎo)線，后者多用于330kV及以上配電裝置。(4）軟導(dǎo)體二、導(dǎo)體截面選擇導(dǎo)體截面可按長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流或經(jīng)濟(jì)電流密度選擇。對(duì)年負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)大（通常指Tmax＞5000h），傳輸容量大，長(zhǎng)度在20m以上的導(dǎo)體，如發(fā)電機(jī)、變壓器的連接導(dǎo)體其截面一般按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇。

對(duì)配電裝置的匯流母線通常在正常運(yùn)行方式下，傳輸容量不大，故可按長(zhǎng)期允許電流來選擇。1.按導(dǎo)體長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流選擇計(jì)算式為(6-40)

Imax為導(dǎo)體所在回路中最大持續(xù)工作電流（A）；Ia1為在額定環(huán)境溫度θ0=+25℃時(shí)導(dǎo)體允許電流（A）；

K為與實(shí)際環(huán)境溫度和海拔有關(guān)的綜合修正系數(shù)，見附表3，或用下式計(jì)算(6-41)2.按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)體截面可使年計(jì)算費(fèi)用最低。不同種類的導(dǎo)體和不同的最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)Tmax，將有一個(gè)年計(jì)算費(fèi)用最低的電流密度，稱為經(jīng)濟(jì)電流密度J。導(dǎo)體的經(jīng)濟(jì)截面SJ為（6-42）各種鋁導(dǎo)體的經(jīng)濟(jì)電流密度如圖6-10所示。

應(yīng)盡量選擇接近上式計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)截面，為節(jié)約投資，允許選擇小于經(jīng)濟(jì)截面的導(dǎo)體。按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇的導(dǎo)體截面還必須按式（6-40）進(jìn)行檢驗(yàn)。圖6-10經(jīng)濟(jì)電流密度三、電暈電壓校驗(yàn)110kV及以上裸導(dǎo)體，需要按晴天不發(fā)生全面電暈條件校驗(yàn)，即裸導(dǎo)體的臨界電壓Ucr應(yīng)大于最高工作電壓Umax。可不進(jìn)行電暈校驗(yàn)的最小導(dǎo)體型號(hào)及外徑，可從相關(guān)資料中獲得。在校驗(yàn)導(dǎo)體熱穩(wěn)定時(shí)，若計(jì)及集膚效應(yīng)系數(shù)Kf的影響，由短路時(shí)發(fā)熱的計(jì)算公式可得到短路熱穩(wěn)定決定的導(dǎo)體最小截面Smin

為（6-43）四、熱穩(wěn)定校驗(yàn)C為熱穩(wěn)定系數(shù)，其值見表6-12；QK為短路熱效應(yīng)（A2·s）。表6-12 不同工作溫度下裸導(dǎo)體的C值工作溫度(℃)4045505560657075808590硬鋁及鋁錳合金9997959391898785838281硬銅186183181179176174171169166164161五、硬導(dǎo)體的動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)各種形狀的硬導(dǎo)體通常都安裝在支柱絕緣子上，短路沖擊電流產(chǎn)生的電動(dòng)力將使導(dǎo)體發(fā)生彎曲，因此，導(dǎo)體應(yīng)按彎曲情況進(jìn)行應(yīng)力計(jì)算。而軟導(dǎo)體不必進(jìn)行動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)。（1）單條矩形導(dǎo)體構(gòu)成母線的應(yīng)力計(jì)算。

導(dǎo)體最大相間計(jì)算應(yīng)力

為（6-44）

fph為單位長(zhǎng)度導(dǎo)體上所受相間電動(dòng)力（N/m）；1.矩形導(dǎo)體應(yīng)力計(jì)算

L為導(dǎo)體支柱絕緣子間的跨距（m）；

M為導(dǎo)體所受的最大彎矩（N·m），通常為多跨距、勻載荷梁，取M=fphL2/10，當(dāng)跨距數(shù)等于2時(shí)，M=fphL2/8；

W為導(dǎo)體對(duì)垂直于作用力方向軸的截面系數(shù)（m3），在三相系統(tǒng)平行布置時(shí)，對(duì)于長(zhǎng)邊為h、短邊為b的矩形導(dǎo)體，當(dāng)長(zhǎng)邊呈水平布置，每相為單條時(shí)，W取值為bh2/6（兩條時(shí)為bh2/3，三條時(shí)為bh2/2）；當(dāng)長(zhǎng)邊呈垂直布置，每相為單條時(shí)，W為b2h/6（兩條時(shí)為1.44b2h，三條時(shí)為3.3b2h）。導(dǎo)體最大相間應(yīng)力

應(yīng)小于導(dǎo)體材料允許應(yīng)力

（硬鋁70×106Pa、硬銅140×106Pa），即（6-45）根據(jù)材料最大允許應(yīng)力確定的滿足動(dòng)穩(wěn)定要求的絕緣子間最大允許跨距Lmax

為（6-46）為避免導(dǎo)體因自重而過分彎曲，所選跨距一般不超過1.5～2m。（2）多條矩形導(dǎo)體構(gòu)成的母線應(yīng)力計(jì)算。同相母線由多條矩形導(dǎo)體組成時(shí)，則母線滿足動(dòng)穩(wěn)定的條件為（6-47）相間應(yīng)力

計(jì)算與單條導(dǎo)體的計(jì)算式相同，僅相間作用力的母線截面系數(shù)應(yīng)采用多條組合導(dǎo)體的截面系數(shù)，而條間應(yīng)力

為（6-48）

Mb為邊條導(dǎo)體所受彎矩；

為導(dǎo)體對(duì)垂直于條間作用力的截面系數(shù)，與導(dǎo)體放置方式無關(guān)；

Lb為條間襯墊跨距（m），參見圖6-11；

圖6-11雙條矩形導(dǎo)體（豎放）俯視圖

fb為單位長(zhǎng)度導(dǎo)體上所受條間作用力（N/m），可分別按下式計(jì)算：同相由雙條導(dǎo)體組成時(shí)，認(rèn)為相電流在兩條中平均分配，條間作用力為