高压电气设备选择

高压电气设备选择4.1电气设备选择的一般原则对各种电气设备的基本要求是正常运行时安全可靠，短时通过短路电流时不致损坏，因此，电气设备必须按正常工作条件进行选择，按短路条件进行校验。第2页,共73页，2024年2月25日，星期天4.1.1按正常条件选择1．环境条件电气设备在制造上分户内、户外两大类。户外设备的工作条件较恶劣，各方面要求较高，成本也高。户内设备不能用于户外，户外设备虽可用于户内，但不经济。此外，选择电气设备时，还应根据实际环境条件考虑防水、防火、防腐、防尘、防爆以及高海拔地区或湿热带地区等方面的要求。第3页,共73页，2024年2月25日，星期天2．按电网额定电压选择电气设备的额定电压高压电器设备最高允许运行的电压为(1.1～1.15)%UN，电网最高允许运行的电压为1.1%UNS，因此电器设备的额定电压UN应不小于装设处电网的额定电压UNS，即

UN≥UNS

（4－1）我国普通电器额定电压标准是按海拔1000m设计的。如果使用在高海拔地区，应选用高海拔设备或采取某些必要的措施增强电器的外绝缘，方可应用。第4页,共73页，2024年2月25日，星期天电气设备的额定电流IN应不小于通过它的最大长时负荷电流Ilo.m（或计算电流Ica），即

IN≥Ilo.m

（4－2）电器设备的额定电流是指规定环境温度为+40℃时，长期允许通过的最大电流。如果电器周围环境温度与额定环境温度不符时，应对额定电流值进行修正。方法是：当高于+40℃时，每增高1℃，额定电流减少1.8%；当低于+40℃时，每降低1℃，额定电流增加0.5%，但总的增加值不得超过额定电流的20%。3．按最大长时负荷电流选择电气设备的额定电流第5页,共73页，2024年2月25日，星期天若已知电气设备的最高允许工作温度，当环境最高温度高于40℃，但不超过60℃时，额定电流也可按下式修正：

（4－3）

选电气设备时，应使修正后的额定电流IN

不小于所在回路的最大长时负荷电流Ilo.m

，即（4－4）第6页,共73页，2024年2月25日，星期天按正常选择条件选择的电器设备，当短路电流通过时应保证各部分发热温度和所受电动力不超过允许值，

因此必须按短路情况进行校验。

1．热稳定校验

短路电流通过电器设备时，电器的各部件温度(或发热效应)应不超过短时允许发热温度。即4.1.2按短路情况校验

≥（4－5）第7页,共73页，2024年2月25日，星期天2．动稳定性校验短路电流通过电器设备时，电器设备各部件应能承受短路电流所产生的机械力效应，不发生变形损坏，即（4－8）≥第8页,共73页，2024年2月25日，星期天4.2开关电弧断路器切断通有电流的回路时，只要电源电压大于10～20V，电流大于80～100mA，在动、静触头分开瞬间，触头间隙就会出现电弧。此时，触头虽然已分开，但是电路中的电流还在继续流通，只有熄灭电弧，电路才真正断开。电弧，从本质上说，是一种极强烈的电游离现象，其特点是光很强和温度很高。第9页,共73页，2024年2月25日，星期天发生电弧的游离方式：１、热电发射。２、高电场发射３、碰撞游离４、热电游离。4.2.1电弧的形成第10页,共73页，2024年2月25日，星期天１、延长了电路断开的时间２、高温可能烧损开关触头等，引起火灾。３、强烈的弧光可能损伤人的视力。4.2.2

电弧的危害第11页,共73页，2024年2月25日，星期天在中性质点发生游离的同时，还存在着使带电质点不断减少的去游离。去游离的主要形式是复合与扩散。1．复合复合是异性带电质点彼此的中和。

2．扩散扩散是指带电质点从弧隙逸出进入周围介质中的现象。4.2.3电弧的熄灭第12页,共73页，2024年2月25日，星期天1．利用介质灭弧2．利用气体或油吹动电弧3．采用特殊的金属材料作灭弧触头4．电磁吹弧5．使电弧在固体介质的狭缝中运动6．将长弧分隔成短弧7．采用多断口灭弧8．提高断路器触头的分离速度4.2.4灭弧的基本方法第13页,共73页，2024年2月25日，星期天4.3高压开关设备及选择4.3.1高压断路器1功能通断正常负荷电流接通和承受一定的短路电流在保护装置作用下自动跳闸，切除短路故障。第14页,共73页，2024年2月25日，星期天多油断路器：开关触头在绝缘油中闭合和断开。油兼有灭弧和绝缘功能，油量多，有易燃易爆危险。体积大，维护麻烦。少油断路器：开关触头在绝缘油中闭合和断开。油只作灭弧功能，油量少，易燃易爆危险性较小。体积小，价廉，维护方便。不能频繁操作。6～10kv多用。2类型第15页,共73页，2024年2月25日，星期天第16页,共73页，2024年2月25日，星期天空气断路器利用压缩空气吹动电弧，并使电弧熄灭。灭弧能力强，分断时间短，断流容量大。结构复杂，价贵，维护要求高。多用于110kv及以上大型电站或变电所及不适应采用六氟化硫断路器的高寒地区。第17页,共73页，2024年2月25日，星期天六氟化硫断路器开关触头在SF6气体中闭合和断开。SF6气体兼有灭弧和绝缘功能。灭弧能力强，属高速断路器。断流容量大，电绝缘性能好，检修周期长。可频繁操作。无燃烧爆炸危险，体积小，维护要求严格，价贵。在全封闭组合电器中多采用。不适于高寒地区。本身无毒，但电弧在高温作用下会生成氟化氢等强烈腐蚀性的剧毒物，检修时，应注意防毒。第18页,共73页，2024年2月25日，星期天第19页,共73页，2024年2月25日，星期天LW8-40.5型户外交流高压六氟化硫断路器第20页,共73页，2024年2月25日，星期天真空断路器开关触头在真空的容器内闭合和断开。灭弧能力强燃弧时间短，属高速断路器。开断能力强。结构简单，重量轻，体积小。寿命长，易维修。可频繁操作。无易燃易爆危险。由于开断速度高,易产生截流过电压,对变压器等感性负载易造成危害,应配置过电压吸收装置。第21页,共73页，2024年2月25日，星期天第22页,共73页，2024年2月25日，星期天ZN63A-12(VS1)户内交流高压真空断路器第23页,共73页，2024年2月25日，星期天ZN28A-12系列户内交流高压真空断路器第24页,共73页，2024年2月25日，星期天3铭牌所列的技术数据额定电压额定电流额定开断电流额定断流容量热稳定电流动稳定电流第25页,共73页，2024年2月25日，星期天4选择首先考虑工作条件,确定断路器的额定值。结合环境条件选用断路器的型号和规格。据短路电流进行断流容量,动、热稳定校验。尽量维修方便，价格便宜，运行费用少等。第26页,共73页，2024年2月25日，星期天4.3.2高压隔离开关没有灭弧装置，不能接通和切断负荷电流。1功能：隔离高压电源倒闸操作接通和断开较小电流

第27页,共73页，2024年2月25日，星期天2类型：户内型（GN〕三相刀闸同一底座。户外型（GW〕单柱式、双柱式、三柱式。第28页,共73页，2024年2月25日，星期天第29页,共73页，2024年2月25日，星期天第30页,共73页，2024年2月25日，星期天3选择首先按安装地点选择户内型或户外型。结合工作条件确定额定值，校验动、稳定值。35kv及以上宜选用带接地刀闸。考虑开关接线端的机械负荷。第31页,共73页，2024年2月25日，星期天具有简单的灭弧装置。1功能能通断一定的负荷电流和过负荷电流，不能切断短路电流故障。必须与高压熔断器串联，借助于熔断器切除短路电流。与隔离开关一样，具有明显的断开间隙，也具有隔离电源，保证安全检修的功能。4.3.3高压负荷开关第32页,共73页，2024年2月25日，星期天2类型户内型(FN)户外型(FW)

固定产气式（FN1、FW5等〕

压气式（FN2、FN3〕

压缩空气式六氟化硫真空式第33页,共73页，2024年2月25日，星期天第34页,共73页，2024年2月25日，星期天FZRN21-12D/T125-31.5型户内交流高压真空负荷开关－熔断器组合电器第35页,共73页，2024年2月25日，星期天FLRN36-12D型户内交流高压六氟化硫负荷开关－熔断器组合电器第36页,共73页，2024年2月25日，星期天4.3.4高压熔断器

是一种简单的保护电器.由熔体、熔体管和接触导电等部分组成。1功能主要对电流和电路中的设备进行短路保护有时也有过负荷保护第37页,共73页，2024年2月25日，星期天2类型及特点户内型（RN〕固定式户外型（RW〕跌落式

RN1主要用作高压线路和设备的短路护，也起过负荷保护。

RN2

用作高压互感器的短路保护。

RN1

、RN2灭弧能力很强，为”限流“式熔断器。第38页,共73页，2024年2月25日，星期天第39页,共73页，2024年2月25日，星期天RW3－10户外高压跌落式熔断器第40页,共73页，2024年2月25日，星期天第41页,共73页，2024年2月25日，星期天3选择其额定电压应符合线路或设备的额定电压。熔断器额定电流IN.FU和熔体的额定电流IN.FE的确定：

IN.FE≈(1.4~2.5)ICIN.FE=(0.3~1.0)IN.FU第42页,共73页，2024年2月25日，星期天按一定线路方案将有关一、二次设备组装而成的一种高压成套配电装置。1用途作为电能接受、分配的通断和监视保护之用。2类型固定式手车式4.3.6高压开关柜第43页,共73页，2024年2月25日，星期天第44页,共73页，2024年2月25日，星期天GG-1A(F)型固定式高压开关设备第45页,共73页，2024年2月25日，星期天第46页,共73页，2024年2月25日，星期天KYN28A-12(Z)B型铠装移开式交流金属开关设备第47页,共73页，2024年2月25日，星期天第48页,共73页，2024年2月25日，星期天XGN2-12(Z)箱型固定式交流金属封闭开关设备第49页,共73页，2024年2月25日，星期天第50页,共73页，2024年2月25日，星期天3开关柜按供电装设了防止电气误操作的闭锁装置，即“五防”。防止误跳、误合断路器。防止带负荷分、合隔离开关。防止带电挂地线。防止带地线合闸。防止误入带电间隙。第51页,共73页，2024年2月25日，星期天4选择据使用环境和工作条件决定开关柜类型和相应的电气设备。据变配电所一次电路图的要求并经几个方案的技术经济比较，优选开关柜及其一次方案编号，并确定一、二次设备型号和规格。结合控制、计量、保护和信号等方面要求，选用或自行设计二次接线，并确定二次设备型号和规格。向厂家订购时，应向厂家提供一、二次电路图纸等有关技术资料。第52页,共73页，2024年2月25日，星期天4.5母线及绝缘子选择4.5.1母线的选择1母线选型母线选型包括材料、截面形状和布置方式。母线材料有铜、铝、铝合金等。母线形状有矩形、管形和多股绞线等种类。矩形母线的散热和机械强度与导体布置方式有关。平放布置机械强度高，但散热条件差，长时允许电流下降。当母线宽度大于60mm时，长时允许电流降低8％；小于60mm时降低5％。第53页,共73页，2024年2月25日，星期天2母线截面积选择按最大长时负荷电流选择母线截面积按经济电流密度选择母线截面第54页,共73页，2024年2月25日，星期天按短路条件进行校验母线热稳定性校验所选母线的截面S应不小于最小热稳定截面Smin，即第55页,共73页，2024年2月25日，星期天母线动稳定性校验母线在短路冲击电流电动力作用下应保证不会产生永久性变形或断裂，即母线材料允许应力

al应不小于短路电流作用母线上的电动应力

max，即第56页,共73页，2024年2月25日，星期天4.5.2母线支柱绝缘子和套管绝缘子的选择支柱绝缘子对母线起着支持、固定与绝缘等作用。母线穿过建筑物或其它物体时，必须用套管绝缘子绝缘。1支柱绝缘子的选择绝缘子按使用地点分户内式及户外式两种。支柱绝缘子应根据使用地点、母线电压选择后，再按短路条件校验其动稳定性。第57页,共73页，2024年2月25日，星期天额定电压选择支柱绝缘子额定电压不小于所在电网的电压，即支柱绝缘子动稳定性校验按最大允许力Fal进行校验，即Fal=0.6Fde≥KFmax

第58页,共73页，2024年2月25日，星期天套管绝缘子的选择

套管绝缘子的额定电流是绝缘子内导体在环境温度为40℃，最高发热温度为80℃时的最大长时允许电流。当环境年最高温度(

℃)高于40℃，且低于60℃时，允许电流值可按下式进行修正：第59页,共73页，2024年2月25日，星期天4.6电流互感器和电压互感器4.6.1概述电流、电压互感器称为仪用变压器，其主要作用是：使仪表、继电器与电路绝缘。扩大仪表、继电器的使用范围。第60页,共73页，2024年2月25日，星期天1接线方案一相式接线适用于负荷平衡的三相线路，供测量电流或接过负荷保护装置。两相V形适用于中性点不接地的三相三线制线路。供测量三相电流和电能，并可接过电流保护装置。4.6.2电流互感器第61页,共73页，2024年2月25日，星期天两相电流差接线适用于中性点不接地的三相三线制线路。供接过电流保护装置之用。三相Y形接线适用于三相四线制及中性点直接接地的三相三线制线路，供测量及保护用。第62页,共73页，2024年2月25日，星期天第63页,共73页，2024年2月25日，星期天2类型按一次绕组分单匝式、多匝式。按用途分测量用：准确度0.1,0.2,0.5,1,3,5。保护用：3P，5P，10P。按电压分高压：多制成两个铁芯、二个二次绕组，分别接仪表、继电器。第64页,共73页，2024年2月25日，星期天第65页,共7