供配電系統(tǒng)電氣設備的選擇

供配電系統(tǒng)電氣設備的選擇第1頁/共216頁2第4章供配電系統(tǒng)電氣設備的選擇本章學習內容：?電氣設備的基本概念；?電弧的產(chǎn)生及熄滅?各種開關設備的作用及選擇；?熔斷器、限流電抗器、互感器、母線裝置及成套設備的選擇等。第2頁/共216頁3第4章供配電系統(tǒng)電氣設備的選擇6kV出線35kV進線第3頁/共216頁4校驗項目電壓電流斷流容量短路電流校驗動穩(wěn)定熱穩(wěn)定斷路器負荷開關隔離開關熔斷器電抗器母線支柱絕緣子套管絕緣子電流互感器電壓互感器電纜+++++++++++++++++++++++

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+第4章供配電系統(tǒng)電氣設備的選擇第4頁/共216頁5第4章供配電系統(tǒng)電氣設備的選擇

供配電系統(tǒng)的主要電氣設備：

斷路器、負荷開關、隔離開關、熔斷器、電抗器、互感器、母線裝置及成套配電設備等。高低壓設備：根據(jù)設備的額定電壓不同，電氣設備又分為高壓電器設備和低壓電器設備。第5頁/共216頁64.1高壓電氣設備的選擇4.1.1開關電弧的產(chǎn)生與熄滅

當斷路器斷開電路時，如果電路電壓在10V～20V，電流在80mA～100mA以上時，在觸頭間隙中會產(chǎn)生一團溫度極高、發(fā)出強光和能導電的近似于圓柱形的氣體，這就是電弧。

熟悉開關電弧產(chǎn)生與熄滅的基本規(guī)律，對研究各種開關的結構和工作原理，正確地選用與維護，是十分必要的。電弧是開關設備在開斷過程中的必然現(xiàn)象。第6頁/共216頁71.電弧的產(chǎn)生

當斷路器切斷電路瞬間，其動、靜觸頭間形成間隙；在電源電壓作用下，間隙中的介質被擊穿，形成弧光放電，產(chǎn)生電弧。

在高熱和強電場作用下，金屬內部的自由電子從陰極表面逸出，奔向陽極；這些自由電子在電場中運動時，要撞擊中性氣體分子，使之激勵或游離，產(chǎn)生正負離子或電子，而后者在強電場作用下繼續(xù)向陽極移動時，還要撞擊其他中性分子。如此反復，在觸頭間隙中雪崩式地產(chǎn)生了大量的帶電離子—正負離子和電子，終于使氣體導電形成了熾熱的電子流即電弧。第7頁/共216頁8

觸頭間電弧燃燒的區(qū)域稱為弧隙。弧隙中帶電質點不斷增多的游離過程可以分以下途徑：（1）強電場發(fā)射；（2）碰撞游離；（3）熱游離；（4）熱電子發(fā)射第8頁/共216頁9

開關電弧的產(chǎn)生——強電場發(fā)射

（1）強電場發(fā)射

在斷路器觸頭分開的最初瞬間，觸頭電極的表面受到外加電壓所形成的強電場的作用，金屬電極表面的電子就會在電場力的作用下被拉出，即發(fā)生了所謂強電場發(fā)射。

金屬表面發(fā)射電子的數(shù)量決定于極間電場強度的高低。當電場強度超過107V/cm時，即使金屬表面溫度不高，其電子發(fā)射量也會顯著增加。名義平面的相互接觸在顯微鏡下觀察都是凹凸不平的第9頁/共216頁10開關電弧的產(chǎn)生——碰撞游離

（2）碰撞游離

當有一定強動能的電子撞擊到某種氣體的中性質點時，可使其間電子被釋放出來，游離成正離子和新的自由電子。被撞擊的電子和原來的電子又會在電場作用下向陽極作加速運動，獲得足夠動能后，又將撞擊其它中性質點，產(chǎn)生更多的自由電子和正離子，使帶電質點濃度迅速增加。

這一游離過程即稱為碰撞游離。第10頁/共216頁11開關電弧的產(chǎn)生——熱游離（3）熱游離在高溫下，氣體分子和原子熱運動加快，它們互相碰撞，在溫度足夠高時會撞擊產(chǎn)生離子和自由電子，這種現(xiàn)象稱為熱游離。

第11頁/共216頁12開關電弧的產(chǎn)生——熱電子發(fā)射（4）熱電子發(fā)射

在弧光放電過程中，電極表面少數(shù)點上有局部較集中的電流，同時因開關觸頭分離后，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，會使電極表面有相應高溫，從而造成其中的電子獲得很大的動能后逸出到周圍空間。這種現(xiàn)象稱為熱電子發(fā)射，其強弱程度與觸頭的材料及表面溫度有關，是氣體介質中帶電質點產(chǎn)生的主要原因之一。第12頁/共216頁13開關電弧的產(chǎn)生

因此，弧隙自由電子由強電場產(chǎn)生，熱電發(fā)射維持；電弧由碰撞游離產(chǎn)生，熱游離維持。

第13頁/共216頁142.電弧的熄滅電弧間隙的去游離

在電弧放電發(fā)生后，介質中同時不但存在著中性質點的游離過程，同時還存在著去游離過程。游離與去游離是二個相反的過程。

在電弧中當游離大于去游離時，電子與離子濃度增加，電弧加強；相等時，電弧穩(wěn)定燃燒；當游離小于去游離時，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，加強其去游離作用。

去游離的方式主要有兩種：

1復合

2擴散

第14頁/共216頁152.電弧的熄滅——電弧間隙的去游離

復合——復合就是異號帶電質點彼此的中和。是指帶異性電荷的質點相互接觸，交換多余電荷而形成中性質點的現(xiàn)象。?帶電質點濃度越大，復合率越高。故斷路器采用小直徑的滅弧室，提高弧隙帶電質點的濃度，增強其滅弧性能。?電弧溫度越低，復合就越容易。故加強電弧冷卻，能促進復合。在交流電弧中，當電流接近零時，弧隙溫度驟降，此時復合特別強烈。?弧隙電場強度小，復合的可能性增大。故提高斷路器的開斷速度，對復合有利。

第15頁/共216頁162.電弧的熄滅——電弧間隙的去游離

擴散

——擴散是指帶電質點逸出弧道的現(xiàn)象。電弧中擴散主要原因是：?弧區(qū)與周圍介質的溫差越大，擴散越強烈。用冷卻介質吹弧，或電弧在周圍介質中運動，都可增大弧區(qū)與周圍介質的溫差，加強擴散作用。

?弧區(qū)與周圍介質粒子的濃度相差越大，擴散越強烈。電弧的表面積越大，擴散就越快。第16頁/共216頁17

4.1.2滅弧的基本方法

交流開關的電弧能否迅速熄滅，取決于弧隙介質絕緣強度的恢復和弧隙恢復電壓。加強弧隙的去游離速度，降低弧隙電壓的恢復速度與最大值，均能促使電弧熄滅。

目前開關電器采用的滅弧方法主要有以下幾種：1）拉長電弧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）流體介質滅弧7）真空滅弧室滅弧第17頁/共216頁181、利用氣體吹動電弧

利用壓縮氣體來吹動電弧的有空氣斷路器與六氟化硫斷路器。利用電弧高溫，使固體有機物分解出氣體來吹動電弧的有負荷開關、自產(chǎn)氣開關和熔斷器等。

豎吹橫吹第18頁/共216頁

氣吹滅弧是利用壓縮空氣來熄滅電弧的。開斷電路時，將預先儲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充空間。用六氟化硫（SF6）氣體來代替空氣進行氣吹滅弧。六氟化硫具有優(yōu)良的電絕緣性和滅弧特性，相同條件下，其絕緣能力為空氣、氮氣的2.5倍以上，滅弧能力為空氣的100倍。所以用SF6氣體吹弧時，可采用不太高的壓力和吹弧速度，就能在高電壓下斷開相當大的電流。SF6氣體滅弧已廣泛用于高壓斷路器，同時SF6氣體還廣泛用于全封閉式高壓組合及成套設備中作為滅弧和絕緣的介質。第19頁/共216頁油吹滅弧裝置是以變壓器油為介質。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。利用氫氣的高導熱性和低粘度加強對弧柱的冷卻作用，使電弧的熱量散發(fā)。另外，由于存在著溫度差，使氣泡產(chǎn)生運動，又進一步加強了電弧的冷卻。為提高其滅弧效果，油箱中加設一定機構，使電弧定向運動，這就是油吹滅弧。

油吹滅弧應用于各種油斷路器中。2.利用油流吹動電弧第20頁/共216頁21

電弧在電磁力作用下產(chǎn)生運動的現(xiàn)象，叫電磁吹弧。3．電磁吹弧

當電弧需要較大的電動力吹入滅弧室時，就要采用專門的磁吹裝置。磁吹弧磁力拉弧電動力吹弧第21頁/共216頁224．使電弧在固體介質的狹縫中運動

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限制弧區(qū)擴展并加速冷卻以削弱熱電離。第22頁/共216頁235．將電弧分割成短?。ń饘贃牌瑴缁。┑?3頁/共216頁6．采用多斷口滅弧

7．弧隙并聯(lián)電阻

當真空度為5～10mm汞柱時，自由電子在弧隙中作定向運動時幾乎不會和氣體分子或原子相碰撞，也就不會發(fā)生撞擊電離或電場電離。

將觸頭置于真空中斷開時產(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。當電弧電流接近零時，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圍真空迅速擴散，弧隙可以在數(shù)微秒之內由導電狀態(tài)恢復到真空間隙的絕緣水平。8、真空滅弧裝置第24頁/共216頁254.1.3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)。保證設備正常運行時能安全可靠，故障時不致?lián)p壞。并在技術合理的情況下力求經(jīng)濟，還應根據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)情況與供應能力統(tǒng)籌兼顧，條件允許時應優(yōu)先選用先進設備。

第25頁/共216頁26

為了保障高壓電氣設備的可靠運行，高壓電氣設備選擇與校驗的一般條件有：按正常工作條件包括電壓、電流、頻率、開斷電流等選擇；按短路條件包括動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定校驗；按環(huán)境工作條件如溫度、濕度、海拔等選擇。第一，第二，第三，第26頁/共216頁274.1.3高壓電器選擇的基本原則

各種電氣設備的功能盡管不同，但都在供電系統(tǒng)中工作，所以在選擇時必然有相同的基本要求：

?在正常工作時，必需保證工作安全可靠、運行維護方便。

?在短路情況下，能滿足力穩(wěn)定和熱穩(wěn)定的要求。第27頁/共216頁28

電氣設備在制造上分戶內、戶外兩大類。戶外設備的工作條件較惡劣，故各方面要求較高，成本也高。戶內設備不能用于戶外；戶外設備雖可用于戶內，但不經(jīng)濟。此外選擇電氣設備，還應根據(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)與濕熱帶區(qū)等方面的要求。

①按環(huán)境工作條件（工作環(huán)境）1、按正常工作條件選擇：第28頁/共216頁29

高壓電氣設備可在高于(10%～15%)的情況下長期安全運行，故所選設備的額定電壓應不小于裝設處電網(wǎng)的額定電壓，即我國普通電器額定電壓標準是按海拔1000m設計的。如果使用在高海拔地區(qū)，應選用高海拔產(chǎn)品，或采取某些必要的措施增強電器的外絕緣，方可應用。②按電網(wǎng)電壓選（工作電壓）1、按正常工作條件選擇：第29頁/共216頁30

由產(chǎn)品生產(chǎn)廠家規(guī)定。我國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：③按長時工作電流選（工作電流）

電氣設備的額定電流，是指周圍環(huán)境溫度為時，電氣設備長期允許通過的最大電流。它應大于負載的長時最大工作電流（即30min平均最大負荷電流，以表示），即第30頁/共216頁31

如果設備周圍最高環(huán)境溫度與規(guī)定值不符時，應對原有的額定電流值進行修正。

①當環(huán)境最高溫度低于規(guī)定的時，每低1℃載流量可提高0.5%，但總提高量不得超過20%。②當環(huán)境最高溫度高于，但不超過60℃時，長時允許電流按下式修正：設備允許最高溫度設備長期允許電流載流或設備工作環(huán)境最高溫度產(chǎn)品生產(chǎn)廠家規(guī)定最高溫度選擇設備時應使修正后的長時允許電流大于或等于通過設備的長時最大工作電流（不包括起動電流），即第31頁/共216頁32

4.1.3高壓電器選擇的基本原則2.按故障情況進行校驗

按正常情況選擇的電器是否能經(jīng)受住短路電流電動力與熱效應的考驗，還必須進行校驗。

①短路情況下的動穩(wěn)定以制造廠家的最大試驗電流幅值與短路電流沖擊電流相比較。或第32頁/共216頁334.1.3高壓電器選擇的基本原則②短路情況下的熱穩(wěn)定熱穩(wěn)定應滿足式:

技術規(guī)范規(guī)定對下列情況不進行動、熱穩(wěn)定性的校驗。（1）用熔斷器保護的電器；（2）用限流電阻保護的電器及導體；（3）架空電力線路。

或第33頁/共216頁34

電氣設備選擇與校驗項目表第34頁/共216頁354.1.4高壓開關設備的選擇什么是開關設備？按功能如何分分類??僅用于正常情況下斷開或接通正常工作電流的開關設備，如高壓負荷開關、低壓閘刀開關、接觸器和磁力啟動器等；?僅在故障或過負荷情況下切斷或閉合故障電流和過載電流的開關設備，如高、低壓熔斷器；?既能開斷或閉合正常工作電流，又能開斷、閉合故障電流的開關設備，常見的有：高低壓斷路器和低壓空氣開關；?用于檢修時隔離帶電部分的開關電器，主要指隔離開關。第35頁/共216頁364.1.4高壓開關設備的選擇

高壓開關設備包括斷路器、隔離開關、負荷開關、熔斷器等，它們在電路中都其著接通或阻斷電流的作用。但是由于其構造的不同，所以安裝在線路中的位置不同，起到的作用也不同。第36頁/共216頁374.1.4高壓開關設備的選擇——斷路器(QF)斷路器的選擇

斷路器的主要功能：（1）在正常情況下能開斷和關合電路。（2）在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時應以較短時間將故障部分從電力系統(tǒng)中切除，以減輕故障對設備的損害；

（3）應能配合自動重合閘進行多次關合和開斷。第37頁/共216頁38斷路器的基本類型按滅弧介質的不同，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（簡稱自產(chǎn)氣斷路器）。

按斷路器安裝地點，又可將其分為屋內式屋外式第38頁/共216頁39DW13-35型多油斷路器

SN10-10I

少油斷路器第39頁/共216頁真空斷路器動導桿絕緣外殼靜觸頭真空室動觸頭靜導桿第40頁/共216頁6.六氟化硫（SF6）斷路器（LN、LW型）（1）SF6氣體的特性是—種五色、無味、無毒且不易燃的惰性氣體，兼有滅弧和絕緣功能在150℃以下時，其化學性能相當穩(wěn)定。由于SF6中不含碳(C)元素，對于滅弧和絕緣介質來說，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。第41頁/共216頁42ZN63A-12(VS1)戶內交流高壓真空斷路器FZRN21-12D/T125-31.5型戶內交流高壓真空負荷開關－熔斷器組合電器第42頁/共216頁43第43頁/共216頁44室內斷路器第44頁/共216頁45室外斷路器第45頁/共216頁46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，（1500），2000，3150，4000，5000，

6300，8000，10000，12500，16000及

20000A等）斷路器基本技術參數(shù)第46頁/共216頁47額定開斷電流INbr（kA）

在額定電壓下斷路器能開斷而不致妨礙其繼續(xù)工作的最大短路電流，單位為KA。

額定開斷容量SNbr（MVA）

在額定電壓下斷路器能開斷而不致妨礙其繼續(xù)工作的最大短路容量，單位為MVA。斷路器基本技術參數(shù)第47頁/共216頁48熱穩(wěn)定電流Ith（kA）

在某一規(guī)定的短時間t內斷路器能耐受的短路電流熱效應所對應的電流值，以KA為單位。

動穩(wěn)定電流Ies（kA）

斷路器在關合位置時能允許通過而不致影響其正常運行的短路電流最大瞬時值，以KA為單位。斷路器基本技術參數(shù)第48頁/共216頁49斷路器基本技術參數(shù)開斷時間tbr（s）

指斷路器的操動機構到分閘指令起到三相電弧完全熄滅為止的一段時間，它包括斷路器的分閘時間和燃弧時間兩部分。合閘時間tcl（s）

處于分閘位置的斷路器從接到合閘信號瞬間起到斷路器三相觸頭全接通為止所經(jīng)歷的時間為合閘時間。第49頁/共216頁50斷路器選擇步驟

（1）按工作環(huán)境選型：

根據(jù)使用地點的條件選擇，如戶內式、戶外式，在井下及具有爆炸危險的地點要選防爆型的設備。（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：

當環(huán)境溫度與規(guī)定值不符時應該修正：第50頁/共216頁51①動穩(wěn)定性校驗

斷路器的允許通過電流峰值（或有效值）應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）按短路電流校驗動、熱穩(wěn)定性第51頁/共216頁

②熱穩(wěn)定性校驗。

當斷路器在通過最大短路電流時的最高溫度，不能超過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間短路電流通過的時間最大短路電流有效值斷路器分閘+燃弧時間繼保動作時間

toff一般可由產(chǎn)品樣本中查得；也可選取:對快速動作的斷路器取0.11s～0.16s；對中、低速動作的斷路器取0.18s～0.25s。

第52頁/共216頁53

斷路器能可靠地切除短路故障的關鍵參數(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小于或等于其額定斷流容量，否則斷路器將受到損壞；嚴重時電弧難于熄滅，使事故繼續(xù)擴大，影響系統(tǒng)的安全運行。

斷路器的額定斷流容量應按下式進行校驗：

（4）斷流容量的校驗斷路器額定斷流容量斷路器所在線路最大短路容量第53頁/共216頁54

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按下式相應的減少:（4）斷流容量的校驗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第54頁/共216頁產(chǎn)品名稱：S-少油斷路器D-多油斷路器Z-真空斷路器L-SF6斷路器安裝場所：N-戶內式W-戶外式設計序號額定電壓(kV)其它標志：G：改裝型C：小車型I、II、III斷流能力代號額定電流開斷電流斷流容量例：SW2-35G例：SN-10Ⅰ/600斷路器型號第55頁/共216頁

圖示變電所供電系統(tǒng)，使用場合為室內。其二次母線上的短路電流為I’’=I∞=5.5kA。高壓斷路器的定時限保護裝置的動作時限為1s，擬采用高速動作的高壓斷路器，其固有開斷時間為0.05s，滅弧時間為0.05s，斷路器全開斷時間則為top=0.05+0.05=0.1s，試選擇高壓斷路器。第56頁/共216頁解：1、按正常工作條件選擇斷路器型號因為戶內型，故選擇戶內少油斷路器。根據(jù)變壓器二次側額定電流選擇斷路器的額定電流：①按環(huán)境條件選擇斷路器型號②按工作電壓選擇斷路器型號QF所在電網(wǎng)的額定電壓為10kV,故選擇10kV斷路器。③按工作電流選擇斷路器型號因為環(huán)境溫度符合設備要求，故不必修正第57頁/共216頁選擇斷路器型號及參數(shù)如下：2、按故障情況校驗斷路器根據(jù)題意短路沖擊電流：①動穩(wěn)定性校驗滿足動穩(wěn)定校驗第58頁/共216頁②熱穩(wěn)定性校驗即：繼電保護時間+斷路器斷開時間

因定時限保護裝置的動作時限為1s，所以非周期分量的假想時間不計，短路電流熱效應的假想時間為周期分量作用的時間。即滿足熱穩(wěn)定校驗第59頁/共216頁603、斷路器斷流容量校驗查得：SN10-10Ⅰ/600斷路器的額定斷流容量為350MVAQF處的短路容量為：滿足開斷容量要求選用室內布置的SN10-10Ⅰ/600型滿足要求第60頁/共216頁614.1.4高壓開關設備的選擇——隔離開關（QS)2.隔離開關的選擇

?隔離開關是一種沒有滅弧裝置的開關設備。它需要與斷路器配合使用，由斷路器來完成關合、開斷任務。?它一般只用來關合和開斷有電壓無負荷的線路，而不能用以開斷負荷電流和短路電流。?隔離開關的主要作用是隔離電源，保證電氣設備與線路在檢修時與電源有明顯的斷口。

第61頁/共216頁62

4.1.4高壓開關設備的選擇——隔離開關（QS)隔離開關的用途：?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、空載線路等第62頁/共216頁63

電力設計技術規(guī)范規(guī)定隔離開關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、合勵磁電流不超過2A的空載線路；

(3)切、合電容電流不超過5A的空載線路；

(4)切、合電壓在10kV以下，負荷電流不超過15A的線路；

(5)切、合電壓在10kV以下，環(huán)路均衡電流不超過70A的線路。

第63頁/共216頁64

4.1.4高壓開關設備的選擇——隔離開關（QS)

隔離開關的分類

?按安裝地點，可為戶內、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；

?按刀閘的運行方式，可分為水平旋轉式、垂直旋轉式、擺動式和插入式四種；

?按有無接地閘刀，可分為帶接地刀閘和不帶接地刀閘兩種。第64頁/共216頁65

隔離開關型號

G隔離開關額定電流（A）G改進型；T統(tǒng)一設計；D帶接地刀；K快分型；電壓（KV）設計序號W戶外N戶內例：GN8-10/600第65頁/共216頁動觸頭下接線端框架轉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第66頁/共216頁第67頁/共216頁68第68頁/共216頁694.1.4高壓開關設備的選擇——隔離開關（QS)隔離開關的選擇1）按工作條件選工作環(huán)境、工作電壓、工作電流2）按故障情況進行校驗校驗動穩(wěn)定性校驗熱穩(wěn)定性。第69頁/共216頁70第70頁/共216頁71第71頁/共216頁例：4-1

某企業(yè)變電所的主接線系統(tǒng)如圖4-3所示，6kV側的總負荷為12500kVA。在正常情況下，變電所采取并聯(lián)運行。變電所35kV設備采用室外布置，進線的繼電保護動作時間為2.5s。

6kV側的變壓器總開關（QF6,QF7）不設保護，變電所35kV與6kV母線的短路參數(shù)如表4-2所示。

試選擇變壓器兩側的斷路器QF4,QF6(QF5,QF7)及QF1兩側的隔離開關。已知上級變電所出線帶有過流及橫差功率方向保護。

第72頁/共216頁Gk1k2FQ1FQ2FQ4FQ6FQ5FQ7FQ3FQ8某企業(yè)變電所的主接線系統(tǒng)35kV6kV運行方式35kV母線點的短路電流值

6kV母線點的短路電流值并列分裂20125130.61212.5727.519.910.950.727.8206.8124.710000MVA第73頁/共216頁解(1)斷路器的選擇①按環(huán)境條件、工作電壓、工作電流選擇斷路器型號

因為：

QF4斷路器在正常工作情況下只負擔全部總負荷的一半。但當1臺變壓器故障或斷路器檢修時，QF4長時最大負荷等于變壓器的額定容量。所以：QF4流過的最大的長時電流——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。第74頁/共216頁QF6的所在電網(wǎng)的額定電壓為6kV；

同理：QF6斷路器在正常工作情況下只負擔全部總負荷的一半。但當1臺變壓器故障或斷路器檢修時，QF6長時最大負荷等于變壓器的額定容量。所以：QF6流過的最大的長時電流：QF6布置在室內，所處的工作環(huán)境、溫度等滿足一般產(chǎn)品要求。第75頁/共216頁76型號額定電壓kV額定電流A額定開斷電流kA斷流容量MVA極限電流峰值kA熱穩(wěn)定電流kA熱穩(wěn)定時間sSW2-35SN10-10GW5-35G351035100010006002516150030062.54050251614425所選斷路器及隔離開關的參數(shù)第76頁/共216頁77

根據(jù)短路電流，對斷路器的動、熱穩(wěn)定性及其斷流容量進行校驗。

在進行校驗時，應根據(jù)接線系統(tǒng)找出該設備的最大運行方式，然后進行校驗。在本題中QF4的最大運行方式是系統(tǒng)并聯(lián)，QF6的最大運行方式是分裂運行。

第77頁/共216頁78②動穩(wěn)定性校驗

QF4按點并聯(lián)運行的最大沖擊電流校驗

動穩(wěn)定性符合要求。QF6按點分裂運行的最大沖擊電流校驗

動穩(wěn)定性符合要求。第78頁/共216頁79

在差動保護范圍外短路時，繼電保護動作時間為，此時假想時間。

即在差動保護范圍內短路時，繼電保護動作時間為0s，此時假想時間。

對QF4熱穩(wěn)定的校驗。由于變壓器設有差動保護，流過QF4的短路電流有不同的2種時間。

③熱穩(wěn)定性校驗第79頁/共216頁QF4的熱穩(wěn)定性符合要求QF4的熱穩(wěn)定校驗在點短路，QF4的相當于4s的熱穩(wěn)定電流為在點短路，QF4的相當于4s的熱穩(wěn)定電流為第80頁/共216頁

因QF4的過流保護動作時間為2s（6kV側的變壓器總開關不設保護），在點短路時流過QF6的短路電流時間是2+0.2。計相當于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)定校驗在點短路，QF6的相當于2s的熱穩(wěn)定電流為第81頁/共216頁82④斷路器斷流容量校驗QF4的額定斷流容量為1500MVAQF4的斷流容量滿足要求

QF6在10kV時的額定斷流容量為300MVAQF6的斷流容量滿足要求第82頁/共216頁83解(2)隔離開關的選擇①按環(huán)境條件、工作電壓、工作電流選擇隔離開關型號因設備采用室外布置，選GW5-35G型QS1的所在電網(wǎng)的額定電壓為35kV

，QS1流過的最大的長時電流——

當一條線路故障時，全礦負荷電流都通過QF1的隔離開關，故長時最大工作電流為

第83頁/共216頁

因QS1處的最大運行方式是分裂運行，所以按點分裂運行的最大沖擊電流校驗。②動穩(wěn)定性校驗滿足要求。第84頁/共216頁③熱穩(wěn)定性校驗相當于5s的熱穩(wěn)定電流為最嚴重的情況是線路分裂運行，此時橫差保護不起作用，當短路發(fā)生在QF1隔離開關后，QF1斷路器前時，事故切除靠上一級變電所過流保護，繼電器動作時間為此時短路電流經(jīng)過隔離開關的總時間為滿足要求。第85頁/共216頁864.1.4高壓開關設備的選擇——負荷開關（QL)

但不能作為電路中的保護開關，因此它必須與具有開斷短路電流能力的斷路器或熔斷器配合使用，一般將負荷開關與高壓熔斷器相配合，故障電流的開斷由熔斷器來完成，負荷開關則負責完成正常負荷電流的分合操作。負荷開關的用途

用于配電系統(tǒng)中，關合/開斷正常條件下的電流，并能通過規(guī)定的異常電流，即負荷開關可以分、合正常的負荷電流和關合短路電流。第86頁/共216頁874.1.4高壓開關設備的選擇——負荷開關（QL)

?負荷開關有簡單的滅弧裝置，可用來分、合負荷電流。

?負荷開關的滅弧裝置簡單，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。?負荷開關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關，以代替油斷路器。

第87頁/共216頁884.1.4高壓開關設備的選擇——負荷開關（QL)

負荷開關能通斷一定的負荷電流及過負荷電流。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，依靠高壓熔斷器來實現(xiàn)切斷短路電流。

選擇負荷開關只需按照上述選擇電氣設備的一般條件進行，不需進行力穩(wěn)定和熱穩(wěn)定校驗。

負荷開關配套的高壓熔斷器的選擇原則與選擇高壓熔斷器（FU）的原則相同。并需要校驗它的斷流能力，即熔斷器的容量。第88頁/共216頁89(1)根據(jù)所采用的滅弧介質不同分固體產(chǎn)氣式、壓氣式、油浸式、真空式和六氟化硫（SF6）等(2)按安裝場所分戶內式和戶外式兩種高壓負荷開關的類型：高壓負荷開關全型號的表示及含義：第89頁/共216頁90主要技術參數(shù)第90頁/共216頁1－上支架2－前支撐桿3－靜觸頭4－動觸頭5－波紋管6－軟聯(lián)結7－下支架8－下結線端子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－上結線端子a)外形圖b)剖面圖西門子公司12KV的真空負荷開關的剖面圖第91頁/共216頁92戶內真空高壓負荷開關FZRN21-12D/T125-31.5型戶內交流高壓真空負荷開關－熔斷器組合電器限流熔斷器上接線端子下接線端子真空負荷開關彈簧脫扣機構

傳動機構第92頁/共216頁93?按工作條件選擇額定電壓及額定電流；?當負荷開關配有熔斷器時，應校驗熔斷器的斷流容量，這時的負荷開關動、熱穩(wěn)定性可不校驗。?當負荷開關不配有熔斷器時，按短路條件校驗其動、熱穩(wěn)定性。

負荷開關的選擇第93頁/共216頁941．種類（1）高壓熔斷器（2）低壓熔斷器2．熔斷器的文字符號：FU功能：用于過電流保護的最為簡單和常用的電器。

熔體工作時串聯(lián)在被保護回路中，正常情況下工作電流不應使熔體熔斷，當流過熔體的電流超過一定數(shù)值（如短路電流或過負荷電流）時，熔體會因自身產(chǎn)生的熱量而自行熔斷，從而達到切斷電路保護電網(wǎng)和設備的目的。4.1.4高壓開關設備的選擇——熔斷器（FU)第94頁/共216頁953、工作原理

熔斷器主要元件是一種易于熔斷的熔斷體，簡稱熔體。熔體或熔絲由熔點較低的金屬制成，當通過的電流達到或超過一定值時，熔體產(chǎn)生的熱量達到金屬的熔點時，熔斷切斷電源，因而完成過載電流或短路電流的保護。

熔體從通過非正常電流到開斷整個過程由三個階段構成：從短路電流開始通過熔體至熔體熔斷所需的時間即熔體熔化時間；從熔體熔斷到產(chǎn)生電弧所需的時間；從電弧產(chǎn)生至電弧熄滅所需時間，即燃弧時間。第95頁/共216頁滅弧方式：一種是熔管內壁為產(chǎn)氣材料，在電弧作用下分解出大量的氣體，使熔管內氣壓劇增，達到滅弧目的；或利用所產(chǎn)氣體吹弧，達到熄弧目的。一種是利用石英砂作為滅弧介質，填充在熔管內，熔件熔斷后，電弧與石英砂緊密接觸，弧電阻很大起到了限制短路電流的作用。

熔體熔化時間與通過電流值的關系稱為安秒特性。按照安秒特性進行熔斷的選擇，就可以獲得熔斷器的動作選擇。安秒特性：第96頁/共216頁97熔斷器結構第97頁/共216頁RN系列高壓熔斷器石英沙熔斷撞針金屬熔體纏繞在內瓷管上瓷熔管剖面圖高壓限流熔斷器接線端子絕緣子安裝卡座金屬管帽

瓷熔管內有金屬熔體與石英沙熔斷器底座第98頁/共216頁RW系列戶外高壓（10kV）跌開式熔斷器，又稱跌落式熔斷器1－上接線端子2－上靜觸頭3－上動觸頭4－管帽5－操作環(huán)6－熔管7－銅熔絲8－下動觸頭9－下靜觸頭10－下接線端子11－絕緣瓷瓶12－安裝板第99頁/共216頁結構及特點1）該熔斷器的短路和過負荷保護功能與RN型相同。瓷質熔管內充有石英砂，熔體結構和RN型的戶內高壓熔斷器相似，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跌開，無明顯可見的斷開間隙，不能作“隔離開關”用。RW10-35型的戶外限流式熔斷器的外形結構。1－棒形支柱絕緣子2－瓷質熔管（內裝特制熔體及石英砂）3－銅管帽4、6－接線端子5－固定抱箍第100頁/共216頁熔斷器熔斷器第101頁/共216頁

部分RW型熔斷器規(guī)格表第102頁/共216頁103熔斷器（FU)選擇：

所選熔斷器應在長時最大工作電流及起動電流的作用下不熔斷，在短路電流的作用下可靠熔斷；要求熔斷器特性應與上級保護裝置的動作時限相配合（即要保證動作的選擇性），以免保護裝置越級動作，造成停電面積的擴大。1、高壓熔斷器按工作環(huán)境條件、電網(wǎng)電壓、負荷電流（對保護電壓互感器的熔斷器不考慮負荷電流）選擇型號。2、必須校驗熔斷器的斷流容量。第103頁/共216頁104熔斷器（FU)選擇：?按工作環(huán)境條件選擇：戶內或戶外?按電網(wǎng)電壓選擇額定電壓：?按長時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：熔管額定電流通過熔斷器最大長時工作電流熔件額定電流第104頁/共216頁105熔斷器（FU)選擇：?按短路條件校驗其斷流容量:?保護選擇性熔件在保證正常工作條件下（包括設備的起動）不熔斷外，還應具有保護選擇性，即安-秒特性符合保護選擇性的要求。

熔斷器安裝處最大短路容量熔斷器額定容量第105頁/共216頁

熔件通過的電流越大，其熔斷時間越短。電流大小與熔斷時間的關系曲線叫熔件的安秒特性曲線第106頁/共216頁1074.1.5成套開關柜的接線方案與選擇

成套高壓配電柜是將控制設備、計量表計、保護裝置及操動機構等組裝在一個柜內，成為一套完整的配電裝置。第107頁/共216頁1母線，2母線側隔離開關，3少油斷路器(QF)，4電流互感器(TA)，5線路側隔離開關(QS)，6電纜頭，7下檢修門，8端子箱門，9操作板，10斷路器的手動操動機構，11隔離開關的操動機構手柄，12儀表繼電器屏，13上檢修門，14、15觀察窗口第108頁/共216頁1091.配電裝置的定義按電氣主接線的要求，把一、二次電氣設備如開關設備、保護電器、監(jiān)測儀表、母線和必要的輔助設備組裝在一起構成的在供配電系統(tǒng)中進行接受、分配和控制電能的總體裝置。

是制造廠成套供應的設備，在制造廠按照一定的線路接線方案預先把電器組裝成柜再運到現(xiàn)場安裝。4.1.5成套開關柜的接線方案與選擇第109頁/共216頁1102.配電裝置的類型

(1)按安裝的地點分：戶內配電裝置和戶外配電裝置。(2)按電壓高低分：高壓成套配電裝置(高壓開關柜)

低壓成套配電裝置(低壓配電屏和配電箱)（3）按主要設備的安裝方式：分為固定式和移開式(手車式)（4）按開關柜隔室的構成形式：分為鎧裝式、間隔式、箱型、半封閉型等。第110頁/共216頁111（5）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。

（6）根據(jù)一次電路安裝的主要元器件和用途分為斷路器柜、負荷開關柜、高壓電容器柜、電能計量柜、高壓環(huán)網(wǎng)柜、熔斷器柜、電壓互感器柜、隔離開關柜、避雷器柜等。3.高壓成套配電裝置的分類

（7）另外還有一些成套配電裝置，如高、低壓無功功率補償成套裝置，高壓綜合啟動柜等也常使用。第111頁/共216頁112XGN2-12(Z)箱型固定式交流金屬封閉開關設備第112頁/共216頁113KYN28A-12(Z)B型鎧裝移開式交流金屬開關設備第113頁/共216頁114JYN系列戶內手車式高壓開關柜

第114頁/共216頁115K-鎧裝式J-間隔式X-箱型H-環(huán)網(wǎng)式結構形式：G：固定式Y：移開式安裝場所設計序號額定電壓一次線路方案操作機構：D-電磁式T-彈簧式4、新系列高壓開關柜的型號表示和含義第115頁/共216頁116例：第116頁/共216頁117第117頁/共216頁1185、成套開關柜的接線方案與選擇（1）接線：

配電柜一次回路由隔離開關、負荷開關、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)計量、保護、控制、自動裝置與操動機構等各方面的不同要求也組成多種二次接線方案。

第118頁/共216頁1195、成套開關柜的接線方案與選擇（2）選擇：

選擇成套配電柜首先根據(jù)裝設地點選型，并按系統(tǒng)電壓及一次接線來選一次編號。

在選擇二次接線編號時，首先應確定是交流還是直流控制，然后再根據(jù)柜的用途及計量、保護、自動裝置和動機構的要求，選擇二次接線方案編號。

成套柜中的一次設備，還應按高壓設備的要求來選擇并校驗。

第119頁/共216頁第120頁/共216頁第121頁/共216頁第122頁/共216頁123母線的作用母線的材料①銅母線②鋁母線③鋼母線母線(也稱匯流排)是匯集和分配電流的裸導體

銅的電阻率低，機械強度高，防腐蝕性能好，是很好的母線材料。鋁的比重只有銅的30％，電阻率約為銅的1.7～2倍。所以在長度和電阻相同的情況下，鋁母線的重量只有銅母線的一半。而鋁的儲量較多，價格比銅低廉。因此用鋁母線比用銅母線經(jīng)濟。鋼的優(yōu)點是機械強度高，焊接簡便，價格便宜。但鋼的電阻率很大，為銅的7倍，用于交流時產(chǎn)生很強的趨膚效應，并造成很大的功率損耗4.1.6母線與絕緣子的選擇——母線的選擇

1、母線的選擇第123頁/共216頁母線的截面①圓形

②管形

③矩形

④槽形

圓形截面母線的曲率半徑均勻，無電場集中表現(xiàn)，不易產(chǎn)生電暈，但散熱面積小，曲率半徑不夠大，作為硬母線則抗彎性能差，故采用圓形截面的主要是鋼芯鋁絞線。用于110千伏及以上電壓的戶外配電裝置。管形截面母線是空芯導體，集膚效應小，曲率半徑大，不易電暈，材料導電利用率、散熱、抗彎強度和剛度都較圓形截面好，常用于220kV及以上屋外配電裝置作長跨距硬母線，也用于特種母線，如用于發(fā)電機引出線的水內冷母線、封閉母線等。矩形截面母線的優(yōu)點是散熱面積大，集膚效應小，安裝和連接方便。但矩形截面母線周圍的電場很不均勻，易產(chǎn)生電暈，故只用于35kV及以下硬母線。槽形截面母線的電流分布均勻，比矩形母線載流量大。當工作電流很大，每相需要三條以上的矩形母線才能滿足要求時，一般采用槽形母線。母線的類型①硬母線②軟母線軟母線為多股絞線，多用于室外是最常用的一種，也稱為母排。形狀有圓形、矩形、楔形，多用于室內第124頁/共216頁125（1）材料和形狀的選擇

在選擇母線材料時，應貫徹“以鋁代銅”的技術政策，除規(guī)程只允許采用銅的特殊環(huán)境外，均應采用鋁母線。鋼母線只用于負荷電流很小、年利用小時數(shù)很小的地方。

室內電壓在35kV以下，通常采用矩形母線，因為它較實心圓母線具有冷卻條件好、交流電阻率小、在相同條件下截面較小的優(yōu)點。矩形母線從冷卻條件、集膚效應、機械強度等因素綜合考慮，通常采用高寬比為1/5～1/12的矩形材料。35kV及以上的室外配電母線，一般采用多股絞線（如鋼芯鋁絞線），并用耐張絕緣子串固定在構架上，使得室外母線的結構和布置簡單、投資少、維護方便。目前由于管形鋁母線具有結構緊湊、構架地、占地面積小、金屬消耗量少等優(yōu)點，在室外逐步得到推廣使用。第125頁/共216頁126?

變電所匯流母線必須滿足持續(xù)工作電流的其求，其截面一般按長時最大工作電流選，用短路條件校驗其動、熱穩(wěn)定性。。①按長時最大工作電流選：?母線的長時最大允許電流是指環(huán)境最高溫度為25℃，導體最高發(fā)熱溫度為70℃時的長時允許電流。當環(huán)境溫度不滿足條件時，應進行修正。當最高環(huán)境溫度為℃，其長時允許電流：（2）母線截面積的選擇第126頁/共216頁127②按短路條件進行熱穩(wěn)定性校驗。母線熱穩(wěn)定性按最小熱穩(wěn)定截面進行校驗：（2）母線截面積的選擇硬母線還應按短路條件進行動穩(wěn)定性校驗。母線截面最小熱穩(wěn)定截面

母線材料的熱穩(wěn)定系數(shù)第127頁/共216頁1284.1.6母線與絕緣子的選擇——母線的選擇

校驗母線動穩(wěn)定性，是校驗母線在短路沖擊電流電動力作用下是否會產(chǎn)生永久性變形或斷裂，即是否超過母線材料應力的允許范圍。?當母線跨距數(shù)小于或等于2時?當母線跨距數(shù)大于2時

最大電動力

最大彎曲力矩

第128頁/共216頁129?當材料的允許彎曲應力大于或等于計算應力時，即4.1.6母線與絕緣子的選擇——母線的選擇?母線材料的計算彎曲應力為母線的抗彎矩

其動穩(wěn)定性符合要求計算彎曲力矩

第129頁/共216頁130矩形母線的安裝形式影響熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定?

矩形母線平放時散熱較差，長時允許電流下降。當母線寬度大于60mm時，電流降低8%；小于60mm時降低5%。?若母線的動穩(wěn)定性不符合要求時可采取下列措施：

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；更換應力大的材料等，都能增加動穩(wěn)定性。第130頁/共216頁母線布置方式影響其散熱性能和機械性能。第131頁/共216頁?中性線不接地時涂紫色；中性線接地時涂黑色。

?直流母線：

正極線涂赭色負極線涂藍色

相序

涂漆

母線排列方式自上而下自左而右從墻壁起柜背面起A黃上左AAB綠中中BBC紅下右CC小知識：母線著色：（1）為了便于識別相序、（2）防止腐蝕；（3）提高母線表面散熱效果（可增加載流量12%~15%）第132頁/共216頁133

2.母線支柱絕緣子和套管絕緣子的選擇

支柱絕緣子對母線起著支持、固定與絕緣等作用。套管絕緣子當母線穿過建筑物或其他物體時，用于絕緣。

絕緣子俗稱絕緣瓷瓶，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度、機械強度、耐熱性和防潮性。按安裝地點：戶內式和戶外式。按結構用途：可分為支柱絕緣子和套管絕緣子。第133頁/共216頁134動穩(wěn)定性按最大允許力進行校驗：

支柱絕緣子按使用地點和電網(wǎng)電壓選擇，并按短路條件校驗其動穩(wěn)定性。

（1）支柱絕緣子的選擇

第134頁/共216頁135（2）套管絕緣子的選擇按安裝地點分為戶內式和戶外式兩種。第135頁/共216頁返上一級第136頁/共216頁137（2）套管絕緣子的選擇

套管絕緣子按使用地點、電網(wǎng)電壓及通過的最大負荷電流選擇型號及額定參數(shù)，并按短路條件檢驗其動、熱穩(wěn)定性。

長期最大允許電流：動穩(wěn)定性，按最大允許力進行校驗：沖擊電流的作用力

絕緣子允許的應力

第137頁/共216頁熱穩(wěn)定校驗：銅導體：鋁導體：第138頁/共216頁1394.1.7限流設備的選擇短路電流的限制

?

電網(wǎng)短路電流過大，使設備選擇困難且不經(jīng)濟。

?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)的運行方式。（2）在回路中串入限流電抗器來增加短路回路總阻抗。

第139頁/共216頁140?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空心線圈，三相電抗器有三個線圈組成。?

分裂電抗器每相一個進線、兩個出線，兩出線在電抗器上產(chǎn)生的磁勢相反，正常運行時其電抗壓降很??；當一路出線回路發(fā)生故障時，磁勢平衡受到破壞，電抗增大，從而起到限流作用。限流電抗器第140頁/共216頁?電抗器做為限流設備串接在回路中，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，正常工作時電壓損失也越大，不利于保證供電質量。因此在回路正常負荷電流相差不大時，可選用分裂型電抗器。

第141頁/共216頁142?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。第142頁/共216頁143限流電抗器在中線路的連接第143頁/共216頁1442.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電抗值的大小，實用中該值不可過大（否則會影響用戶的電能質量），但也不可過?。ǚ駝t會減弱限制短路電流的效果）。限流電抗器的選擇內容：

工作環(huán)境、工作電壓、長時工作電流、電抗％第144頁/共216頁145（1）電抗器值的選擇設：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大于或等于長時最大工作電流：第145頁/共216頁146①校驗正常工作時的電壓損失：②短路故障時母線殘壓的校驗：

（2）電抗器的校驗第146頁/共216頁1474.1.7限流設備的選擇③電抗器的動、熱穩(wěn)定性校驗。

動穩(wěn)定性校驗：

熱穩(wěn)定性校驗：第147頁/共216頁148產(chǎn)品型號額定電壓額定電流電抗％例：NKL-6-400-5水泥電抗器鋁芯電抗器

型號第148頁/共216頁例：4-2

某企業(yè)車間變電所6kV母線總負荷為5000kVA，為了限制短路電流，企業(yè)總變電所采用分列運行，每段母線用兩條電纜向車間供電。

車間進線配電柜的額定開斷容量為50MVA，企業(yè)總變電所的供電系統(tǒng)與短路參數(shù)同例4-1。

試選擇向車間供電回路的限流電抗器。繼電保護的動作時間為1.5s

運行方式35kV母線點的短路電流值

6kV母線點的短路電流值并列分裂20125130.61212.5727.519.910.950.727.8206.8124.7第149頁/共216頁Gk1k2

這原是例4-1的接線圖，再依據(jù)例4-2的條件，畫上出6kV母線向50MVA的車間供電線路。第150頁/共216頁151車間總負荷電流：通過電抗器最大工作電流：解：（1）確定電抗器型號及百分值①計算通過電抗器最大工作電流②計算限流要求所需的電抗值：第151頁/共216頁④計算電抗器的百分電抗值由于正常運行時兩條電纜并聯(lián)運行，其計算電抗值為:

因長時最大工作電流為240.5A，選電抗器額定電流為300A,其百分電抗為:③計算系統(tǒng)原有的電抗值：第152頁/共216頁根據(jù)：計算長時最大工作電流為240.5A

計算百分電抗工作電壓6kV，

室內工作選：NKL-6-300-8型水泥電抗器。

額定電壓6kV，額定電流300A，值8%，動穩(wěn)定電流9.56kA，1s熱穩(wěn)定電流12.7kA。

⑤選電抗器型號第153頁/共216頁154

當4條電纜同時工作且每條電纜負荷電流相同時，電抗器上的電壓損失為：（2）正常時的電壓損失

當一條電纜承擔一半負荷時，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。

第154頁/共216頁155

一段母線上兩條電纜同時工作，在電抗器出口處短路母線上殘壓最低。電抗器的基準電抗為

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)母線殘壓校驗第155頁/共216頁故母線最低殘壓為：母線殘壓符合要求。（4）動、熱穩(wěn)定性的校驗

當一段母線上只有一條電纜時，電抗器出口處短路通過電抗器的沖擊電流值最大：

動穩(wěn)定性符合要求。

第156頁/共216頁157短路電流經(jīng)過電抗器的總時間為：相當于1s的熱穩(wěn)定電流為

熱穩(wěn)定性符合要求。

熱穩(wěn)定性的校驗第157頁/共216頁1584.1.8儀用互感器

在供電用電的線路中電流電壓大小相差懸殊，從幾安到幾萬安都有。線路上的電壓也都比較高，如直接測量是非常危險的。為便于二次儀表測量，需要轉換為比較小的統(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準值（如：100V,5A或1A），供給二次回路的測量儀表、繼電保護和自動裝置等。第158頁/共216頁1591、定義變換電壓、電流的設備。是聯(lián)絡一、二次系統(tǒng)的聯(lián)絡元件。2、分類電壓互感器（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）第159頁/共216頁1604.1.8儀用互感器

——互感器的作用電流互感器的作用：電力系統(tǒng)的一次電壓很高，電流很大，且運行的額定參數(shù)千差萬別，用以對一次系統(tǒng)進行測量、控制的儀器儀表及保護裝置無法直接接入一次系統(tǒng)。一次系統(tǒng)的大電流需要使用電流互感器進行隔離，使二次的繼電保護、自動裝置和測量儀表能夠安全準確地獲取電氣一次回路電流信息。第160頁/共216頁1611.電流互感器(TA)

電流互感器原理：利用變壓器原、副邊電流成比例的特點制成。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載，近似短路。第161頁/共216頁簡稱—CT，文字符號—TA，是變換電流的設備。1．基本原理電流互感器的基本結構和原理如圖示，第162頁/共216頁結構：電流互感器的結構類同一個雙繞組變壓器，但它一次側通常只有1匝。工作過程：

一次側線圈直接與電力系統(tǒng)高壓線路串接，將一次側的電流以一定的變比折算到二次側，再由接在二次側的儀表將電流反映出來。第163頁/共216頁164電流互感器(CurrentTransformer,即CT)第164頁/共216頁165電流互感器的變比：

電流互感器的額定變流比是原、付邊額定電流之比。即：第165頁/共216頁誤差：由于磁路與電路的影響，互感器會產(chǎn)生誤差。精度：

在規(guī)定范圍內，誤差不超過其精度等級所規(guī)定的范圍（即副邊阻抗不應超過其精度等級所規(guī)定的范圍）。精度等級：

分0.2級、0.5級、1級、3級等。0.2級用于實驗室的精密測量，0.5級用于收費計量，1級用于一般測量，3級通常用于繼電保護

第166頁/共216頁167?在高壓電網(wǎng)中．計量儀表的電流線圈(如電流表、功率表等)和繼電保護裝置中斷電器的電流線圈都是通過電流互感器供電的。?電流互感器的二次側的額定電流一般是5A。便于接二次儀表及繼電器。?用于測量和保護?精度等級：測量用——0.2級、0.5級、1級、3級、5級保護用——5p、10p第167頁/共216頁168

電流互感器是一個特殊型式變換器，它的二次電流正比于一次電流。因其二次回路的負載阻抗很小，一般僅幾個歐姆，故二次工作電壓也很低，當二次回路阻抗大時二次工作電壓U=IZ也變大，當二次回路開路時，U將上升到危險的幅值，它不但影響電流傳變的準確度，而且可能損壞二次回路的絕緣，燒毀電流互感器鐵芯。所以電壓互感器的二次回路不能開路。電流互感器的二次側不能開路的原因第168頁/共216頁169電流互感器的二次側不能開路的原因

電流互感器的二次側所接負載為儀表或繼電器的電流線圈，阻抗非常小。正常運行時，二次側電流產(chǎn)生的磁通和一次側電流產(chǎn)生的磁通方向相反，使鐵芯內的磁通密度保持在較低的水平，通常在0.1T，此時二次側的電壓也很低。如果二次側開路，一次側電流就會全部變成勵磁電流，使鐵芯驟然飽和磁通密度可達1.8T。

第169頁/共216頁170電流互感器的二次側不能開路的原因互感器鐵芯中的磁化力方程為后果：①二次側產(chǎn)生高壓達數(shù)千伏，危害設備和人員安全。②鐵芯損耗增加，嚴重發(fā)熱，損壞絕緣。③產(chǎn)生剩磁，影響計量的正確性。因此：電流互感器二次側不能開路，電流互感器二次側必須接地。第170頁/共216頁171（2）電流互感器的選擇?按使用地點選擇?按電網(wǎng)電壓選擇?按長時最大負荷電流選擇?根據(jù)二次設備要求選互感器的精確等級，?按二次阻抗對精確等級進行校驗。?按短路條件校驗動、熱穩(wěn)定性。

第171頁/共216頁172?按使用地點選擇電流互感器的選擇步驟：戶內戶外?按電網(wǎng)電壓選擇額定電壓應大于或等于電網(wǎng)電壓。?原邊額定電流應大于或等于1.2～1.5倍長時最大工作電流，即：

大于所在回路可能出現(xiàn)的最大負荷電流，并考慮適當?shù)呢摵稍鲩L，當最大負荷無法確定時，可以取與斷路器、隔離開關等設備的額定電流一致。第172頁/共216頁173?電流互感器的變比：

由于電流互感器的二次額定電流一般為標準的5A與1A，電流互感器的變比基本由一次電流額定電流的大小決定，所以在選擇一次電流額定電流時要核算正常運行測量儀表要運行在誤差最小范圍，繼電保護用次級又要滿足10％誤差要求。第173頁/共216頁174

電流互感器的精確等級應與二次設備的要求相適應，應該滿足：注意：精確度與二次負荷容量有關?？蓪⒒ジ衅骺醋髯儔浩?，不能超過一定得帶負荷能力。

?根據(jù)二次設備要求選互感器的精確等級第174頁/共216頁175

由于電流互感器的二次電流已標準化（5A），故電流互感器的負載大小決定于二次負載電阻：如果所帶儀器一定，則連線電阻應為：電流互感器所帶的負載能力：?按二次阻抗對精確等級進行校驗第175頁/共216頁176

電流互感器的動穩(wěn)定性包括內部與外部兩個方面。內部動穩(wěn)定性是考慮故障電流通過自身線圈產(chǎn)生的電動力；外部動穩(wěn)定性則是異相電流對互感器產(chǎn)生的電動力，其大小與互感器安裝情況有關。?動、熱穩(wěn)定性校驗第176頁/共216頁177?動、熱穩(wěn)定性校驗滿足動穩(wěn)定性的條件是：

因為電流互感器的內部動穩(wěn)定性用互感器的動穩(wěn)定倍數(shù)表示，其中：故電流互感器滿足動穩(wěn)定性的條件是：

第177頁/共216頁178

電流互感器還需要校驗短路沖擊電流通過它一次側繞組時在出線固定處出現(xiàn)的應力F。要求產(chǎn)品給出允許力Fal應大于的互感器通過短路沖擊電流所受到的最大電動力。即?動、熱穩(wěn)定性校驗第178頁/共216頁179滿足熱穩(wěn)定性的條件是：

因為電流互感器的動穩(wěn)定性用互感器的熱穩(wěn)定倍數(shù)表示：熱穩(wěn)定時間一般取1s。故電流互感器滿足熱穩(wěn)定性的條件是：

?動、熱穩(wěn)定性校驗第179頁/共216頁180電流互感器誤差來源：CT本身存在激磁損耗和磁飽和等影響，使測得的電流在數(shù)值和相位上都和理想情況有差異。電流誤差：二次電流乘以變比所得值與一次電流之差對于一次電流的百分數(shù)，指的是電流幅值上的誤差。角度誤差（也叫角差）：二次電流旋轉180度后與一次電流的夾角。電流互感器誤差影響因素：1）一次電流的影響2）二次負荷阻抗的影響?繼電保護