电气设备的选择 (2).ppt

第四章电气设备选择,4.1电气设备选择一般条件,4.1.1按正常工作条件选择,1）额定电压在选择设备时一般按照导体和电器的额定电压Ue不低于安装地点电网额定电压Uew的条件选择，即UeUew2）额定电流在规定的周围环境温度下，导体和电器的额定电流Ie应不小于流过设备的最大持续工作电流Igmax，即IeIgmax,3）自然环境条件选择导体和电器时，应按当地环境条件校核它们的基本使用条件。当温度和湿度、污秽等级、海拔高度、地震烈度、覆冰厚度等环境条件超出一般电器的规定使用条件时，应向制造部门提出补充要求或采取相应的防护措施。确定是选户内型还是户外型；选用普通型还是防污型；选用装配式还是成套式；选用适合有人值班的还是满足无人值班要求等。,一般非高原型的电气设备使用环境海波高度不超过1000m。当海拔在10003500m范围内，如制造厂家规定值每升高100m，则电气设备允许最高工作电压要下降1%。对于110kV及以下电气设备，由于外绝缘裕度大，可在海拔2000m以下使用。按交流高压电器的长期工作时的发热的规定，断路器、隔离开关、电抗器等电器设备在环境最高温度为+40时，允许按额定电流持续工作。当安装地点环境的温度膏腴+40而低于+60时，每增高1，建议额定电流减少1.8%；当低于+40时，每降低1，建议额定电流增加0.5%，但总的增加值不得超过额定电流的20%。,4.1.2按短路条件校验,1）热稳定校验It2tQk2）动稳定校验imaxish,4.2电气设备的选择,(1)型式和种类；(2)额定电压；(3)额定电流；(4)开断电流；(5)动稳定；(6)热稳定。1）按种类和型式选择电压6600千伏的电网可选用真空断路器和六氟化硫断路器；110500千伏电网一般采用六氟化硫断路器。采用封闭母线的大容量机组，当需要装设断路器时，应选用发电机专用断路器。,4.2.1断路器的选择与校验,2）按额定电压选择高压断路器的额定电压Ue应大于或等于所在电网的额定电压Uew，即UeUew3）按额定电流选择高压断路器的额定电流Ie应大于或等于流过它的最大持续工作电流Igmax，即IeIgmax,4）校核开断电流高压断路器的额定电压Ue应大于或等于所在电网的额定电压Uew，即IbrIt=开断时刻Ibr断路器的额定开断电流；Ift=开断时刻开断时刻的短路全电流，一般用I”代替。,5）动稳定校验高压断路器的额定峰值耐受电流idw应不小于三相短路时通过断路器的短路冲击电流幅值ishm，即idwishm6）热稳定校验高压断路器的额定短时耐受热量Ir2tr应不小于短路期内短路电流热效应Qk，即Ir2trQk,4.2.2隔离开关的选择与校验,(1)型式和种类；(2)额定电压；(3)额定电流；(4)动稳定；(5)热稳定。隔离开关的型式和种类的选择应根据配电装置的布置特点和使用条件等因素，进行综合技术经济比较后确定。其它四项技术条件与高压断路器相同。,试选择下图所示变压器10.5kV侧断路器QF和高压隔离开关QS。已知图中K点短路时I=I=4.8kA，继电保护动作时间tac=1s。拟采用快速开断的高压断路器，其固有分闸的时间ttr=0.1s。,互感器属于测量电器，测量一次系统的电压和电流，有电压互感器（TV）和电流互感器（TA）两种。使用互感器的理由：（1）将高电压、大电流变换为低电压、小电流进行测量。要点：变换必须是可逆的。（2）电气隔离一、二次系统，有利安全。（3）测量范围标准化。PT二次以100V为典型值，CT二次以5A为典型值。为安全计，互感器二次绕组必须接地！,互感器,4.2.3电流互感器电流互感器用于测量一次系统电流，二次额定电流一般为5A，也有1A的额定电流。,母线式CT,绕组式CT,（1）一次绕组串联接入一次系统，匝数少、阻抗小（比之于一次系统线路阻抗和负载阻抗），接入以后对一次电流的扰动可忽略（即一次系统电流保持原有值不变）。（2）二次绕组匝数多、阻抗很大。二次负载阻抗很小，串联接入二次绕组。（3）一、二次电流之比近似为绕组匝数比，此即测量依据。即I1KiI2因此，电流互感器相当于一台接近于短路运行的变流器。电流互感器二次绕组严禁开路！,测量误差1）误差的一般介绍。测量误差测量值真实值（准确值）误差计算的逻辑悖论与解决办法（举例）2）电流互感器的测量误差定义。被测量对象：一次系统电流。真实值：I1。测量值：KiI2。相对误差定义：式中：,3）误差来源分析,两个误差来源：（1）一次电流大小；（2）二次负载大小。误差来源机理：二次绕组非理想的受控电流源，它有内阻抗分流，且分流阻抗非线性。实际上，分流内阻抗是励磁电流、漏磁通、铁损铜损等因素的综合体现，其非线性性是铁心非线性性的体现。,CT传变特性,CT等效电路,电流互感器的准确度等级根据误差的大小，将电流互感器按精确度要求分成若干等级，分别为：0.2级：精密测量0.5级：计量1级：变配电所测量仪表3级：指示仪表等供电B级：继电保护用除B级外，其他准确度等级数字与一次绕组通过额定电流时的允许测量误差相等。B级CT在任何情况下的允许测量误差不得超过10。,B级电流互感器的10%误差曲线这是因果倒置定义的一个互感器特性。短路电流远大于负荷电流，因此保护用CT测量误差与一次电流和二次阻抗都关系很大。规定保护用CT的最大允许误差为10，以此为依据倒推对两个误差来源（即一次电流大小与二次阻抗大小）的最大允许值。两个误差来源对测量误差的影响是相互关联的，因此定义B级CT的10误差曲线如下：电流互感器测量误差正好等于10时，其一次电流与二次负载取值组合所形成的曲线，叫做保护用电流互感器的10误差曲线。,解释实验做法。10误差曲线的测量与结果见上图。一次电流倍数n定义为：,电流互感器的接线方式,单台测量一相电流,两台V型接线测量三相电流,三台Y型接线测量三相电流,电流互感器二次绕组开路的后果,（1）铁心剧烈发热，烧毁互感器；（2）二次绕组开口处产生很高的脉冲电压，危及安全。,.电流互感器的选择,1）按设备种类和型式选择对于620千伏屋内配电装置，可采用瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘结构的电流互感器。对于35千伏及以上配电装置，宜采用油浸瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器。有条件时，应尽量采用套管式电流互感器。,2）按额定电压、电流选择为了测量仪表的最佳工作状态，并且在过负荷时使仪表有适当的指示，当TC用于测量时，其一次额定电流应尽量选择得比回路中正常工作电流大1/3。3）按准确度级和额定容量选择为了保证测量仪表的准确度，电流互感器的准确级不得低于所供测量仪表的准确级。,4）热稳定和动稳定校验热稳定校验内部动稳定校验外部动稳定校验,5）电流互感器的配置凡装有断路器的回路均应装设电流互感器，其数量应满足测量仪表、保护和自动装置的要求。在未设断路器的下列地点也应装设电流互感器，如发电机和变压器的中性点、发电机和变压器的出口、桥形接线的跨条上等。对直接接地系统，一般按三相配置。对非直接接地系统，依具体技术要求按两相或三相配置，为了监视三相电流的平衡和差动保护的需要，该处的电流互感器必须采用三相配置。,4.2.4电压互感器,（1）一次绕组并联在一次系统上，绕组匝数多、阻抗很大（比之于并联在系统上的负载阻抗），并入后对一次系统电压的扰动可略而不计。,（2）二次绕组匝数少、阻抗很小。二次负载阻抗很大，并联接入二次绕组。（3）一、二次电压之比近似为绕组匝数比，此即测量依据。即U1KuU2因此，电压互感器相当于一台接近于开路运行的变压器。为切断电压互感器二次绕组短路故障，其二次回路一般需要设置熔断器作为短路保护。测量误差,电压互感器的准确度等级测量和保护用电压互感器准确度等级定义与电流互感器相同。没有B级电压互感器，因为过电压保护不需要通过PT测量电压实现。电压互感器的接线方式,单台,两台V型接线,三台Y型接线,接地绝缘监测专用Yn,yn,d开口电压互感器,一般用三台这样的单相互感器构成三相测量系统，也有专门的三相接地绝缘监测互感器。该互感器除了做通常的电压测量以外，其辅助绕组接成的开口三角形，其开口电压可灵敏反映小接地系统单相接地故障。,绝缘小接地系统相对地绝缘,2）测量原理。W相接地时，,辅助绕组电压为,开口电压为,分析依据1KVL,分析依据2辅助绕组电压大小唯一取决于一次绕组,于是，开口电压大小为：,正常时，开口电压为0，分析见相量图。,3）小接地系统单相接地保护的再认识。（1）Yn,yn,d开口电压互感器一般接在变配电所母线上，系统任意一处接地时均有反映，且可知道那一相发生了接地，但不能辨别是哪一个回路发生了接地。（2）零序电流互感器接在每一个回路上，可以发现本回路所发生的接地，但不能判别是哪一相发生了接地，对其他回路的接地无反应。因此，将电压互感器对地绝缘监测叫做无选择性的单相接地保护，将零序电流保护叫做选择性单相接地保护。,电压互感器的选择,1）种类和型式的选择在635kV屋内配电装置中，一般采用油浸式或浇注式电压互感器；10220kV配电装置，特别是母线上装设的电压互感器，通常采用串级式电磁式电压互感器；当容量和准确级满足要求时，通常多在出线上采用电容式电压互感器。在500kV配电装置中，配置有双套主保护，并考虑到后备保护与自动装置和测量的要求，电压互感器应具有三个二次绕组，即两个主二次绕组和一个辅助二次绕组。三相式电压互感器投资省，但仅在20kV以下才有三相式产品。三相五柱式电压互感器广泛用于315kV系统。,三只单相三绕组PT,三只单相三绕组PT,一只三相五柱式PT,2）按额定电压选择为保证测量的准确性，电压互感器一次额定电压应在所安装电网额定电压的90110之间。电压互感器二次绕组额定电压应满足测量、继电保护和自动装置的要求。通常，一次绕组接于电网线电压时，二次绕组额定电压选为100V；一次绕组接于电网相电压时，二次绕组额定电压选为V。当电网为中性点直接接地系统时，互感器辅助副绕组额定电压选为V；当电网为中性点非直接接地系统时，互感器辅助副绕组额定电压为100/3V。3）按容量和准确度级选择,4）互感器的配置原则电压互感器的数量和配置与主接线方式有关，并满足监视、测量、保护、同期和自动装置的要求。电压互感器的配置应能保证在主接线的运行方式改变时，保护装置不得失压，同期点的两侧都能提取到电压。6220kV电压等级的每组主母线的三相上应装设电压互感器。旁路母线上是否需要装设电压互感器，应视各回出线外侧装设电压互感器的情款和需要确定。当需要监视和检测线路侧有无电压时，出线侧的一相上应装设电压互感器。如果电流互感器绝缘套管末屏能抽取电压，则可省去。发电机出口一般装设两组电压互感器，供测量、保护和自动电压调整装置需要。当发电机配有双套自动电压调整装置，且采用零序电压式匝间保护时，可在增设一组电压互感器。,熔断器的文字符号为FU，广泛应用于过负荷和短路保护。与隔离开关相比它的结构极为简单，而且自身同时具有继电器和断路器的功能。但是，它无法同时切断三相，而且每次断开以后需要更换新的熔断器，在保护方式上也难以和其他保护电器协调。选择时应根据负荷的大小，重要程度，短路电流大小，使用环境及安装条件等综合考虑决定，并且一定要认真考虑它与其它保护电器的协调能力。,4.2.5熔断器的选择,1）额定电压选择对于一般的熔断器，其额定电压必须大于或等于电网的额定电压。对于充填石英砂，具有限流作用的熔断器，则只能用在等于其额定电压的电网中，因为这种类型的熔断器能在电流达最大值之前就将电流截断，致使熔断器熔断时产生过电压。,2）熔断器熔体额定电流选择,熔断器（熔管）额定电流应大于或等于所装熔体额定电流，即,不同的场合应用不同.,（1）保护电力线路熔断器熔体的额定电流正常工作时熔断器的熔体不应熔断，因此，要求熔体额定电流大于或等于通过熔体的最大工作电流，即在回路中有电动机启动时，熔断器的熔体在尖峰电流Ipk的作用下不应熔断,K计算系数。当电动机启动时间8s或者电动机为频繁启动、反接制动时，取=0.50.6,（2）保护变压器时，熔体额定电流的选择熔体额定电流应躲过变压器允许的正常过负荷电流；也应躲过变压器载合间时的励磁涌流；还应躲过由变压器低压侧电动机的起动所引起的尖峰电流,（3）保护电压互感器时，熔体额定电流的选择电压互感器二次侧的负荷很小，近似空载，因此保护电压互感器的熔断器熔体额定电流一般选0.5A,（4）保护并联电容器时，熔体额定电流的选择,式中K系数，对高压限流式熔断器，保护一台电容器时取1.52，保护一组电容器时取1.31.8；对高压跌落式熔断器，取1.21.3。,（5）熔断器之间保护选择性配合低压网络中用熔断器作为保护时，为了保证熔断器保护动作的选择性，一般要求上级熔断器的熔体额定电流比下级熔断器的熔体额定电流大两级以上。,（6）熔断器熔体额定电流与导线或电缆之间的配合为了保证线路在过载或短路时，熔断器熔体未熔断前，导线或电缆不至于过热而损坏，一般要求满足,若熔断器仅作为短路保护，且导线是明敷设，取KOL=1.5；若导线为穿管敷设或为电缆时，取KOL=2.5；若熔断器既作为短路保护又作为过负荷保护时，取KOL=0.81,3熔断器极限熔断电流或极限熔断容量的校验（1）对有限流作用的熔断器，由于它们会在短路电流到达冲击值之前熔断，因此可按下式校验断流能力：,（2）对无限流作用的熔断器由于它们会在短路电流到达冲击值之后时熔断，因此可按下式校验断流能力,（3）对有断流容量上、下限值的熔断器，其断流容量的上限值按式断流容量的上限值按断流容量的下限值按,