《供配電技術(shù)》課件-x第5章設(shè)備選擇

第五章電氣設(shè)備的選擇5.1電氣設(shè)備選擇的一般原則5.2高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的選擇5.3低壓斷路器的選擇5.4熔斷器的選擇5.5互感器的選擇5.6開(kāi)關(guān)柜的選擇5.1電氣設(shè)備選擇的一般原則

電氣設(shè)備選擇的一般原則為：

按正常工作條件下選擇額定電流、額定電壓及型號(hào)按短路情況下校驗(yàn)開(kāi)關(guān)的開(kāi)斷能力、短路熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定一、按正常工作條件選擇電氣設(shè)備

1．電氣設(shè)備的額定電壓

2．電氣設(shè)備的額定電流

3．環(huán)境條件的影響：型號(hào)

二、按短路情況進(jìn)行校驗(yàn)

1．短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)

在校驗(yàn)電氣設(shè)備短路情況下的動(dòng)、熱穩(wěn)定性時(shí)，應(yīng)考慮在最大運(yùn)行方式下的短路電流。I∞—短路電流的穩(wěn)態(tài)值（kA）；tima—短路電流的假想時(shí)間（s）；It—設(shè)備在t秒內(nèi)允許通過(guò)的短時(shí)熱穩(wěn)定電流（kA）；t—設(shè)備的熱穩(wěn)定時(shí)間（s），一般廠家提供的熱穩(wěn)定計(jì)算時(shí)間4S。2．短路動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)ish，Ish—短路電流的沖擊值和沖擊有效值（kA）；imax，Imax—設(shè)備允許的通過(guò)的極限電流峰值和有效值（kA）。3.開(kāi)關(guān)設(shè)備斷流能力校驗(yàn)——三相最大短路電流與最大短路容量；，——斷路器的開(kāi)斷電流與開(kāi)斷容量。（高壓一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)項(xiàng)目）設(shè)備名稱(chēng)選擇項(xiàng)目校驗(yàn)項(xiàng)目額定電壓(kV)額定電流

(A)裝置類(lèi)型(戶內(nèi)/戶外)準(zhǔn)確度級(jí)短路電流開(kāi)斷能力(kA)二次容量熱穩(wěn)定動(dòng)穩(wěn)定高壓斷路器√√√√√√高壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)√√√√√√高壓隔離開(kāi)關(guān)√√√√√高壓熔斷器√√√√電流互感器√√√√√√√電壓互感器√√√√母線√√√√電纜√√√支柱絕緣子√√√穿墻套管√√√√√（低壓一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)項(xiàng)目）設(shè)備名稱(chēng)額定電壓(V)額定電流(A)短路電流開(kāi)斷能力(kA)熱穩(wěn)定動(dòng)穩(wěn)定低壓斷路器√√（√）（√）√低壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)√√（√）（√）√低壓刀開(kāi)關(guān)√√（√）（√）√低壓熔斷器√√√注：對(duì)于低壓一次設(shè)備熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定一般可不校驗(yàn)。5.2高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的選擇一、高壓斷路器的選擇高壓斷路器是供配電系統(tǒng)中最重要的開(kāi)關(guān)電器。高壓斷路器不僅能通斷正常負(fù)荷電流，而且能接通和承受一定時(shí)間的短路電流，并能在保護(hù)裝置的作用下自動(dòng)跳間，切除短路故障。

因此它對(duì)電力系統(tǒng)的安全、可靠運(yùn)行起著極為重要的作用。1．?dāng)嗦菲鞯姆N類(lèi)和類(lèi)型2．開(kāi)斷電流選擇或3．短路關(guān)合電流的選擇4．操作方式的選擇

應(yīng)根據(jù)設(shè)備安裝的條件，環(huán)境等來(lái)選擇高壓斷路器的類(lèi)型和種類(lèi)。

一般情況下小容量的斷路器的操作機(jī)構(gòu)多采用電磁操作方式或電動(dòng)彈簧操作方式，大容量的操作方式多采用壓縮空氣或者油壓操作方式。二、高壓隔離開(kāi)關(guān)的選擇

隔離開(kāi)關(guān)，作為有電壓無(wú)負(fù)荷的情況下分?jǐn)嗯c關(guān)合電路之用，其主要功能是保證高壓裝置中檢修工作的安全。隔離開(kāi)關(guān)可將高壓裝置中需要修理的設(shè)備與其他帶電部分可靠地?cái)嚅_(kāi)，構(gòu)成明顯可見(jiàn)的斷開(kāi)點(diǎn)，且斷開(kāi)點(diǎn)的絕緣及相間絕緣都足夠可靠，能充分保證人身和設(shè)備的安全。其選擇和校驗(yàn)與高壓斷路器類(lèi)似。三、高壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)的選擇高壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)有簡(jiǎn)單的滅弧裝置，能夠開(kāi)斷正常的負(fù)荷電流或規(guī)定范圍內(nèi)的過(guò)負(fù)荷電流，但不能切斷短路電流，所以必須和高壓熔斷器串聯(lián)使用，借助熔斷器來(lái)切除短路電流。其選擇和校驗(yàn)與高壓斷路器類(lèi)似。

例5-1試選擇下所示變壓器10.5kV側(cè)高壓斷路器QF和高壓隔離開(kāi)關(guān)QS。已知圖中K點(diǎn)短路時(shí)I’’=I∞=5.2kA,繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間tac=1s。擬采用快速開(kāi)斷的高壓斷路器，其固有分閘的時(shí)間ttr=0.1s。

解：變壓器最大持續(xù)工作電流：短路電流的沖擊值：ish=2.55I’’=2.55×5.2=13.26（kA）短路容量：

短路電流假想時(shí)間：timar=tac+ttr=1+0.1=1.1sUN=10.5kV，I’’=I∞=4.8kA,繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間tac=1s，斷路器固有分閘的時(shí)間ttr=0.1s

根據(jù)上述計(jì)算數(shù)據(jù)結(jié)合具體的情況和選擇條件，初步選擇ZN28-12/630型真空斷路器和GN19-12/630型隔離開(kāi)關(guān)。斷路器及隔離開(kāi)關(guān)的選擇計(jì)算結(jié)果如表5-3所示，經(jīng)校驗(yàn)完全符合要求。UN=10.5kV，I’’=I∞=5.2kA,繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間tac=1s，斷路器固有分閘的時(shí)間ttr=0.1sUN=10.5kV，I’’=I∞=5.2kA,繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間tac=1s，斷路器固有分閘的時(shí)間ttr=0.1s計(jì)算數(shù)據(jù)ZN28-12型斷路器GN19-12型隔離開(kāi)關(guān)工作電壓

12kV最大工作電流439.9A短路電流

5.2kA短路電流沖擊電流13.26kA熱穩(wěn)定性校驗(yàn)

I∞2timar=5.22×1.1=29.7（kA2s)額定電壓

UN=12kV額定電流

IN=630A額定開(kāi)斷電流IOFF=25kA極限過(guò)電流峰值imax=63kA熱穩(wěn)定值It2t=252×4=2500(kA2s)UN=12kVIN=630A----imax=50kAIt2t=202×5=1600(kA2s)5.3低壓斷路器的選擇

一、低壓斷路器的選擇

低壓斷路器與高壓斷路器不同。高壓斷路器自動(dòng)跳閘需要繼電保護(hù)或自動(dòng)裝置控制其操作機(jī)構(gòu)完成；而低壓斷路器結(jié)構(gòu)本身具有保護(hù)自動(dòng)跳閘的功能。

因此，低壓斷路器的選擇，不僅要滿足選擇電氣設(shè)備的一般條件，而且還要滿足正確實(shí)現(xiàn)過(guò)電流、過(guò)負(fù)荷及失壓等保護(hù)功能的要求。

1．低壓斷路器的種類(lèi)和類(lèi)型

低壓斷路器也稱(chēng)為自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)，常用于配電線路和電氣設(shè)備的過(guò)載、欠壓、失壓和短路保護(hù)。

①配電用斷路器②電動(dòng)機(jī)保護(hù)用斷路器③照明用斷路器④漏電保護(hù)用斷路器

2．低壓斷路器過(guò)流脫扣器的整定（1）過(guò)流脫扣器額定電流的選擇（2）瞬時(shí)和短延時(shí)脫扣器的動(dòng)作電流的整定（3）長(zhǎng)延時(shí)脫扣器的動(dòng)作電流的整定（4）過(guò)電流脫扣器與導(dǎo)線允許電流的配合對(duì)于動(dòng)作時(shí)間在0.02s以上的框架斷路器取1.3~1.35，對(duì)于動(dòng)作時(shí)間在0.02s以下的塑殼斷路器取1.7~2.0取1.13．低壓斷路器保護(hù)靈敏度和斷流能力的校驗(yàn)（1）低壓斷路器保護(hù)靈敏度校驗(yàn)對(duì)于框架開(kāi)關(guān)和裝于防爆車(chē)間的開(kāi)關(guān)一般取2,對(duì)于塑殼開(kāi)關(guān)一般取1.5。（2）低壓斷路器斷流能力的校驗(yàn)

對(duì)于動(dòng)作時(shí)間在0.02s以上的框架斷路器，其極限分?jǐn)嚯娏鲬?yīng)不小于通過(guò)它的最大三相短路電流的周期分量有效值：對(duì)于動(dòng)作時(shí)間在0.02s以下的塑殼斷路器，其極限分?jǐn)嚯娏鲬?yīng)不小于通過(guò)它的最大三相短路電流沖擊值。4．低壓斷路器與低壓斷路器或熔斷器之間的選擇性配合（1）前后級(jí)低壓斷路器之間的選擇性配合。

保證前后兩低壓斷路器之間能選擇性動(dòng)作，前一級(jí)低壓斷路器宜采用帶短延時(shí)的過(guò)流脫扣器，后一級(jí)低壓斷路器則采用瞬時(shí)過(guò)流脫扣器．而且動(dòng)作電流也是前一級(jí)大于后一級(jí)，至少前一級(jí)的動(dòng)作電流不小于后一級(jí)動(dòng)作電流的1.2倍（2）低壓斷路器與熔斷器之間的選擇性配合前后級(jí)為低壓斷路器與熔斷器時(shí)，應(yīng)滿足前后級(jí)保護(hù)選擇性配合的要求。一般是通過(guò)保護(hù)特性曲線來(lái)檢驗(yàn)低壓斷路器與熔斷器之間是否符合選擇性配合。因前一級(jí)是低壓斷路器，可按30％的負(fù)偏差考慮，而后一級(jí)是熔斷器，可按50％的正偏差考慮。5.4熔斷器的選擇

熔斷器廣泛應(yīng)用于過(guò)負(fù)荷和短路保護(hù)。與隔離開(kāi)關(guān)相比它的結(jié)構(gòu)極為簡(jiǎn)單，而且自身同時(shí)具有繼電器和斷路器的功能。但是，它無(wú)法同時(shí)切斷三相，而且每次斷開(kāi)以后需要更換新的熔斷器，在保護(hù)方式上也難以和其他保護(hù)電器協(xié)調(diào)。

選擇時(shí)應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的大小，重要程度，短路電流大小，使用環(huán)境及安裝條件等綜合考慮決定，并且一定要認(rèn)真考慮它與其它保護(hù)電器的協(xié)調(diào)能力。1．額定電壓選擇對(duì)于一般的熔斷器，其額定電壓必須大于或等于電網(wǎng)的額定電壓。對(duì)于充填石英砂，具有限流作用的熔斷器，則只能用在等于其額定電壓的電網(wǎng)中，因?yàn)檫@種類(lèi)型的熔斷器能在電流達(dá)最大值之前就將電流截?cái)啵率谷蹟嗥魅蹟鄷r(shí)產(chǎn)生過(guò)電壓。2．熔斷器熔體額定電流選擇熔斷器額定電流應(yīng)大于或等于所裝熔體額定電流，即

不同的場(chǎng)合應(yīng)用不同.（1）保護(hù)電力線路熔斷器熔體的額定電流

正常工作時(shí)熔斷器的熔體不應(yīng)熔斷，因此，要求熔體額定電流大于或等于通過(guò)熔體的最大工作電流，即在回路中有電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，熔斷器的熔體在尖峰電流Ipk的作用下不應(yīng)熔斷K計(jì)算系數(shù)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間<3s時(shí)，取=0.25～0.4；當(dāng)=3～8s時(shí)，取=0.35～0.5；當(dāng)>8s或者電動(dòng)機(jī)為頻繁啟動(dòng)、反接制動(dòng)時(shí)，取=0.5～0.6

（2）保護(hù)變壓器時(shí)，熔體額定電流的選擇熔體額定電流應(yīng)躲過(guò)變壓器允許的正常過(guò)負(fù)荷電流；也應(yīng)躲過(guò)變壓器載合間時(shí)的勵(lì)磁涌流；還應(yīng)躲過(guò)由變壓器低壓側(cè)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)所引起的尖峰電流（3）保護(hù)電壓互感器時(shí)，熔體額定電流的選擇

電壓互感器二次側(cè)的負(fù)荷很小，近似空載，因此保護(hù)電壓互感器的熔斷器熔體額定電流一般選0.5A（4）保護(hù)并聯(lián)電容器時(shí)，熔體額定電流的選擇式中K－系數(shù)，對(duì)高壓限流式熔斷器，保護(hù)一臺(tái)電容器時(shí)取1.5～2，保護(hù)一組電容器時(shí)取1.3～1.8；對(duì)高壓跌落式熔斷器，取1.2～1.3。（5）熔斷器之間保護(hù)選擇性配合

低壓網(wǎng)絡(luò)中用熔斷器作為保護(hù)時(shí)，為了保證熔斷器保護(hù)動(dòng)作的選擇性，一般要求上級(jí)熔斷器的熔體額定電流比下級(jí)熔斷器的熔體額定電流大兩級(jí)以上。（6）熔斷器熔體額定電流與導(dǎo)線或電纜之間的配合

為了保證線路在過(guò)載或短路時(shí)，熔斷器熔體未熔斷前，導(dǎo)線或電纜不至于過(guò)熱而損壞，一般要求滿足

若熔斷器僅作為短路保護(hù)，且導(dǎo)線是明敷設(shè)，取KOL=1.5；若導(dǎo)線為穿管敷設(shè)或?yàn)殡娎|時(shí)，取KOL=2.5；若熔斷器既作為短路保護(hù)又作為過(guò)負(fù)荷保護(hù)時(shí)，取KOL=0.8~1

3．熔斷器極限熔斷電流或極限熔斷容量的校驗(yàn)（1）對(duì)有限流作用的熔斷器，由于它們會(huì)在短路電流到達(dá)沖擊值之前熔斷，因此可按下式校驗(yàn)斷流能力：（2）對(duì)無(wú)限流作用的熔斷器由于它們會(huì)在短路電流到達(dá)沖擊值之后時(shí)熔斷，因此可按下式校驗(yàn)斷流能力（3）對(duì)有斷流容量上、下限值的熔斷器，其斷流容量的上限值按式斷流容量的上限值按斷流容量的下限值按4．熔斷器保護(hù)靈敏度的校驗(yàn)為了保證熔斷器在其保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生短路故障時(shí)能可靠地熔斷，因此要求滿足

某電動(dòng)機(jī)參數(shù)如下，UN=380V，PN=17kW，Ica=35.8A，屬于輕載啟動(dòng),啟動(dòng)電流為167A，啟動(dòng)時(shí)間tst≤3S。采用BLV型導(dǎo)線(穿管)敷設(shè),導(dǎo)線截面10mm2，導(dǎo)線允許載流量為45A。該電動(dòng)機(jī)擬采用RT0型熔斷器作為短路保護(hù)，該線路的最大短路電流為15kA。試選擇熔斷器及熔體的額定電流，并進(jìn)行校驗(yàn)。解:選擇熔體及熔斷器的額定電流

=35.8A=0.3×167=56.1A由上兩式的計(jì)算結(jié)果可選取=60A可選取RT0型熔斷器熔體額定電流為60A，熔斷器額定電流為100A校驗(yàn)計(jì)算RT0型熔斷器最大的斷流能力為50kA,而該線路的最大短路電流為15kA，故其斷流能力滿足要求。導(dǎo)線與熔斷器的配合校驗(yàn):根據(jù),選取=2.5、=45A、

=60A代入得=2.5×45=112.5A≥60A滿足要求。5.5互感器的選擇一、電流互感器的選擇(1)額定電壓(2)額定電流(3)準(zhǔn)確度級(jí)計(jì)量用電流互感器，一般選用0.2級(jí)；作為運(yùn)行監(jiān)視、估算電能的電度表電流互感器可選用0.5級(jí)一般保護(hù)裝置所用電流互感器，其準(zhǔn)確度可選為5級(jí)或5P、10P級(jí)，

(4)二次負(fù)荷或容量校驗(yàn):保證準(zhǔn)確度電流互感器二次側(cè)所接實(shí)際負(fù)荷Z2或容量S2不超過(guò)該準(zhǔn)確度級(jí)下的最大允許負(fù)荷ZN2或容量SN2Z2和S2可由下面兩式求得

(5)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)廠家通常給出的動(dòng)穩(wěn)定性倍數(shù)Kes：電流互感器允許短時(shí)極限通過(guò)電流峰值與電流互感器一次側(cè)額定電流峰值之比(6)熱穩(wěn)定性校驗(yàn)廠家給出的熱穩(wěn)定倍數(shù)Kt：

是指在規(guī)定時(shí)間(通常取1s)內(nèi)所允許通過(guò)電流互感器的熱穩(wěn)定電流與其一次側(cè)額定電流之比二、電壓互感器的選擇(1)額定電壓

(2)準(zhǔn)確度級(jí)供測(cè)量?jī)x表和功率方向繼電器用：0.2級(jí)或0.5級(jí)；供一般監(jiān)視儀表和電壓繼電器用：1～3級(jí)。(3)二次容量的校驗(yàn)凡裝有斷路器的回路均裝設(shè)電流互感器，其數(shù)量應(yīng)滿足儀表、保護(hù)和自動(dòng)裝置的要求

發(fā)電機(jī)和變壓器的中性點(diǎn)側(cè)、發(fā)電機(jī)和變壓器的出口端和橋式接線的跨接橋上等均應(yīng)裝設(shè)電流互感器。對(duì)大接地電流系統(tǒng)線路，一般按三相配置；對(duì)小接地電流系統(tǒng)線路，依具體要求按兩相或三相配置。三、互感器在主接線中的配置原則1.電流互感器的配置2．電壓互感器的配置電壓互感器的數(shù)量和配置與主接線方式有關(guān)，并應(yīng)能滿足測(cè)量、保護(hù)、同期、和自動(dòng)裝置的要求.6~220kV電壓等級(jí)的每組主母線的三相均應(yīng)裝設(shè)電壓互感器。當(dāng)需要監(jiān)視和檢測(cè)線路側(cè)有無(wú)電壓時(shí)，出線側(cè)的一相上應(yīng)裝設(shè)電壓互感器

5.6開(kāi)關(guān)柜的選擇開(kāi)關(guān)柜是成套設(shè)備，應(yīng)根據(jù)使用要求和環(huán)境決定選擇，力求技術(shù)先進(jìn)、安全可靠、經(jīng)濟(jì)適用、操作簡(jiǎn)便，還應(yīng)考慮遠(yuǎn)景的發(fā)展。（高壓）開(kāi)關(guān)柜內(nèi)有斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、互感器、母線等柜內(nèi)設(shè)備的選擇，具體的選擇應(yīng)按裝設(shè)地點(diǎn)的電氣條件來(lái)選擇，內(nèi)部元件的選擇如前所述。選擇時(shí)要根據(jù)開(kāi)關(guān)柜生產(chǎn)商提供的開(kāi)關(guān)柜型號(hào)、接線方案、技術(shù)參數(shù)。

目前較為普遍的是KYN系列金屬鎧裝移開(kāi)式開(kāi)關(guān)柜。不同的生產(chǎn)廠家編號(hào)有所不同，在選擇時(shí)要根據(jù)廠家的編號(hào)進(jìn)行選擇。開(kāi)關(guān)柜型號(hào)、回路方案號(hào)下圖為某開(kāi)關(guān)生產(chǎn)廠KYN10型金屬鎧裝移開(kāi)式開(kāi)關(guān)設(shè)備部分方案編號(hào)圖，主要分為電纜進(jìn)出線柜、架空進(jìn)出線柜、隔離柜、聯(lián)絡(luò)柜、母線設(shè)備（電壓互感器）柜、所用變柜、負(fù)荷開(kāi)關(guān)柜等。小結(jié)1．電氣設(shè)備的一般選擇原則為：按正常工作條件下選擇額定電流、額定電壓及型號(hào)等，按短路情況下校驗(yàn)開(kāi)關(guān)的開(kāi)斷能力、短路熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定。2．電氣設(shè)備型號(hào)選擇，一般先考慮設(shè)備的工作環(huán)境條件，即戶內(nèi)、戶外、安裝方式、環(huán)境溫度等，才能確定所選設(shè)備的具體