供配电技术第五章.ppt

本章要求 1 了解电气设备选择的一般原则2 掌握高低压电器的选择方法 第5章电气设备的选择 1 5 1电器设备选择的一般原则 按工作电压选择电气设备的额定电压电气设备的额定电压UN应不低于其所在线路的额定电压UW N 电气设备的选择应遵循以下3个原则 1 按工作环境及正常工作条件选择电气设备 根据电气装置所处的位置 户内或户外 使用环境和工作条件 选择电气设备型号 即 按最大负荷电流选择电气设备的额定电流 电气设备的额定电流应不小于实际通过它的最大负荷电流Imax 或计算电流Ic 即 或 2 2 按短路条件校验电气设备的动稳定和热稳定 3 开关电器断流能力校验 对断路器和熔断器等 即 5 2高压开关电器的选择 高压断路器 高压隔离开关和高压负荷开关的具体选择原则如下 1 根据使用环境和安装条件来选择设备的型号 3 对具有断流能力的高压开关设备需校验其断流能力 5 开关电器断流能力校验 或 开关电器的最大开断容量 开关电器的最大开断电流 4 高压电气设备的选择和校验项目如表5 l所示 5 一 高压断路器的选择 例5 1试选择某35kV户内型变电所主变压器二次侧高压开关柜的高压断路器 已知变压器35 10 5kV 5000kVA 三相最大短路电流为3 35kA 冲击短路电流为8 54kA 三相短路容量为60 9MVA 继电保护动作时间为1 1s 解 因为是户内型变电所 故选择户内少油断路器 根据变压器二次侧的额定电流来选择断路器的额定电流 6 查表A 4 选择SNl0 10I 630型少油断路器 其有关技术参数及装设地点的电气条件和计算选择结果列于表5 2中 从中可以看出断路器的参数均大于装设地点的电气条件 故所选断路器合格 7 二 高压隔离开关的选择 解由于l0kV出线控制采用成套开关柜 查表A 5 选择GN2 10T 600高压隔离开关 选择计算结果列于表5 3中 例5 2按例5 l所给的电气条件 选择柜内高压隔离开关 8 三 高压熔断器的选择 1 户内型熔断器主要有RNl型和RN2型 RNl型用于线路和变压器的短路保护 而RN2型用于电压互感器的短路保护 2 RN型熔断器的额定电压应与线路额定电压相同 不得降低电压使用 3 户外型跌落式熔断器需校验断流能力上下限值 应使被保护线路的三相短路的冲击电流小于其上限值 而两相短路电流大于其下限值 4 高压熔断器除了选择熔断器额定电流外 还要选择熔体的额定电流 高压熔断器选择时的注意事项 9 1 熔断器的额定电压UN FU 应等于线路的额定电压UN 即UN FU UN 1 保护线路的熔断器的选择 2 熔体额定电流IN FE不小于线路计算电流Ic 即IN FE Ic 3 熔断器额定电流INFU不小于熔体的额定电流IN FE 即IN FU IN FE 对限流式熔断器 如RNl型 其断流能力Ioc应满足Ioc I 3 4 熔断器断流能力校验 10 对非限流式熔断器 如RW4型等 可能断开的短路电流是短路冲击电流 其断流能力应不小于三相短路冲击电流有效值Ish 3 即Ioc Ish 3 对断流能力有下限值的熔断器还应满足Ioc min Ik 2 考虑到变压器的正常过负荷能力 20 左右 变压器低压侧尖峰电流及变压器空载合闸时的励磁涌流 熔断器熔体额定电流应满足IN FE 1 5 2 0 I1N T 2 保护电力变压器 高压侧 的熔断器熔体额定电流的选择 因为电压互感器二次侧电流很小 故选择RN2型专用熔断器做电压互感器短路保护 其熔体额定电流为0 5A 3 保护电压互感器的熔断器熔体额定电流的选择 11 1 电流互感器的主要性能 5 3互感器的选择 一 电流互感器选择 高压电流互感器二次侧线圈一般有一至数个不等 其中一个二次线圈用于测量 其他二次线圈用于保护 1 准确级 其含义是在额定频率下 二次负荷为额定负荷的25 100 功率因数为o 8时 各准确级的电流误差和相位误差不超过规定的限值 12 3 变流比与二次额定负荷 测量用的铁心在一次电路短路时易于饱和 以限制一次电流的增长倍数 保护仪表 保护用的铁心则在一次电流短路时不应饱和 二次电流与一次电流成比例增长 以保证灵敏度要求 2 线圈铁心特性 电流互感器的每个二次绕组都规定了额定负荷 二次绕组回路所带负荷不应超过额定负荷值 否则会影响精确度 13 根据安装地点和工作要求选择电流互感器的型号 2 电流互感器的选择与校验 1 电流互感器型号的选择 一般情况下 计量用时 应使其一次额定电流IlN不小于线路中的计算电流Ic 即IlN Ic 电流互感器额定电压应不低于装设点线路的额定电压 即UN TA UN 2 电流互感器额定电压的选择 3 电流互感器变比的选择 保护用的电流互感器为保证其准确度要求 可以将变比选得大一些 14 即 4 电流互感器准确度的选择及校验 互感器二次侧负荷S2 Z2 应不大于二次侧额定负荷S2N Z2N 即S2 S2N或Z2 Z2N 二次回路的负荷S2取决于二次回路的阻抗Z2的值 或 式中 Si Zi为二次回路中的仪表 继电器线圈的额定负荷和阻抗 可查表获得 Rtou为二次回路中所有接头 触点的接触电阻 一般取0 1 15 RwL为二次回路导线电阻 计算公式为 式中 为导线的电导率 铝 32m mm2 铜 53m mm2 S为导线截面积 mm2 Lc为导线的计算长度 设从互感器二次端子到仪表 继电器接线端子的单向长度为L1 则 RWL Lc S 16 保护用互感器的准确级校验 为保证在短路时互感器变比误差不超过10 一般生产厂家都提供一次侧电流对其额定电流的倍数Kl Il IlN 与最大允许的二次负荷阻抗Z2 a1的关系曲线 简称10 误差曲线 如图5 1所示 17 电流互感器10 误差曲线校验步骤 P119 120页 3 电流互感器的动稳定和热稳定校验 1 动稳定校验 2 热稳定校验 例5 3如下图所示 18 19 二 电压互感器选择 1 电压的选择 U1N TU UNU2N TU 100V 电压互感器的一 二次侧均有熔断器保护 所以不需要校验短路动稳定和热稳定 3 型号选择 按装设点环境及工作要求选择 2 按准确度要求 S2N S2 其中 仪表 继电器电压线圈消耗的总有功功率和总无功功率 20 5 4母线 支柱绝缘子和穿墙套管选择 母线都用支柱绝缘子固定在开关柜上 因而无电压要求 一 母线选择 1 型号选择 母线的种类有矩形母线和管形母线 母线的材料有铜 铝 目前变电所的母线除大电流采用铜母线以外 一般尽量采用铝母线 变配电所高压开关柜上的高压母线 通常选用硬铝矩形母线 LMY 2 母线截面选择 1 按计算电流选择母线截面 且Ial Ic 2 年平均负荷 传输容量较大时 宜按经济电流密度选择母线截面 且Soc Ic jec 母线允许的载流量 经济电流密度 21 3 硬母线动稳定校验 根据母线的机械强度校验其动稳定 即 c 母线通过ish 3 时所受到的最大计算应力 al 母线材料的最大允许应力 Pa 硬铜母线 TMY型 al 140MPa 硬铝母线 LMY型 al 70MPa M 母线通过ish 3 时所受到的弯曲力矩 当母数档数为1 2时 M F 3 L 8 当母数档数为2时 M F 3 L 6 其中L为母数的档距 22 W 母线的截面系数 当母线水平放置时 W b2h 6 这里的b为母线截面的水平宽度 h为母线截面的垂直高度 母线截面应不小于热稳定最小允许截面Smin 即 4 母线热稳定校验 当母线实际截面大于最小允许截面时 满足热稳定要求 式中 C为导体的热稳定计算系数 A s1 2 mm2 铝母线C 87 铜母线C 17l 23 支柱绝缘子的选择 应符合下列几个条件 1 按使用场所 户内 户外 选择型号 2 按工作电压选择额定电压 3 校验动稳定 二 支柱绝缘子的选择 支柱绝缘子主要是用来固定导线或母线 并使它们与设备或基础绝缘 支柱绝缘子有户内和户外型两大类 户内支柱绝缘子 代号Z 按金属附件的胶装方式有外胶装 代号W 内胶装 代号N 联合胶装 代号L 3种 表5 4所示列出了部分户内支柱绝缘子的有关参数 按弯曲破坏负荷计算 按拉伸破坏负荷计算 24 25 三 穿墙套管的选择 穿墙套管应按下列几个条件选择 1 按使用场所选择型号 2 按工作电压选择额定电压 3 按计算电流选择额定电流 4 动稳定校验 三相短路冲击电流作用于穿墙套管上的计算力 N 穿墙套管允许的最大抗弯破坏负荷 N 穿墙套管与最近一个支柱绝缘子间的距离 m 套管本身的长度 m 相间距离 0 862 5 热稳定校验 热稳定电流 热稳定时间 热稳定时间 26 穿墙套管的型号及有关参数见表5 5 穿墙套管主要用于导线或母线穿过墙壁 楼板及封闭配电装置时 做绝缘支持与外部导线间连接之用 按其使用场所划分有户内普通型 户外 户内普通型 户外 户内耐污型 户外 户内高原型及户外 户内高原耐污型5类 按结构型式划分有铜导体 铝导体和不带导体 母线式 套管 按电压等级划分有6 10 20及35kV等电压等级 27 28 29 5 5高压开关柜选择 高压开关柜主要选择开关柜的型号和回路方案号 开关柜的回路方案号应按主接线方案选择 保持一致 对柜内设备的选择 应按装设地点的电气条件来选择 具体方法如前所述 开关柜生产商会提供开关柜型号 方案号 技术参数 柜内设备的配置 柜内设备的具体规格由用户向生产商提出订货要求 30 一 开关柜的技术参数 开关柜的技术参数有额定电压 额定电流 短路断开电流 动稳定及热稳定电流 额定绝缘水平 外形尺寸 重量等 选择开关柜时 应使其技术参数不小于安装地点的条件 产品使用环境条件 1 环境温度 一25 C 十40 C 2 海拔高度 1000m 3 相对湿度 月平均不大于90 25 C 4 无火灾 爆炸危险 严重污秽 化学腐蚀及剧烈震动的场所 31 二 高压开关柜的选择 1 选择开关柜的型号 主要根据负荷等级选择开关柜的型号 一般一 二级负荷选择移开式开关柜 如KYN2 10 JYN2 10 JYNl 35型开关柜 三级负荷选择固定式开关柜 如KGN 10型开关柜 2 选择开关柜回路方案号 用户根据主接线方案 选择与主接线方案一致的开关柜回路方案号 然后选择柜内设备型号规格 32 即 5 6低压熔断器选择 1 低压熔断器的选择 1 根据工作环境条件要求选择熔断器的型号 2 熔断器额定电压应不低于保护线路的额定电压 3 熔断器的额定电流应不小于其熔体的额定电流 1 熔断器熔体额定电流IN FE应不小于线路的计算电流Ic 使熔体在线路正常工作时不至熔断 即 2 熔体额定电流的选择 33 2 熔体额定电流还应躲过尖峰电流IPk 即 计算系数 取值见下表 3 熔断器保护还应考虑与被保护线路配合 即 绝缘导线和电缆的允许载流量 绝缘导线和电缆的允许短时过负荷系数 做短路保护时 暗敷取2 5 明敷取1 5 做过负荷保护时 取o 8 1 对有爆炸危险场所的导线取下限值0 8 34 1 对限流式熔断器 如RT系列 只需满足条件 3 熔断器断流能力校验 2 对非限流式熔断器应满足条件 4 前后级熔断器选择性的配合 前一级FU的实际熔断时间 后一级FU的实际熔断时间 35 一般前级熔断器的熔体额定电流应比后级熔断器的熔体额定电流大2 3级 36 5 7低压断路器选择 一 低压断路器选择的一般原则 在选择低压断路器时应满足下列条件 1 低压断路器的型号及操作机构形式应符合工作环境 保护性能等方面的要求 4 低压断路器的短路断流能力应不小于线路中最大三相短路电流 2 低压断路器的额定电压应不低于装设地点线路的额定电压 即 3 低压断路器的额定电流应不小于它所能安装的最大脱扣器的额定电流 即 37 对万能式 DW型 断路器 其分断时间在0 02s以上时 有 对塑壳式 DZ犁或其他型号 断路器 其分断时间在o 02s以下时 有或 二 低压断路器脱扣器的选择和整定 1 过电流脱扣器的选择和整定 1 过电流脱扣器额定电流的选择 2 过电流脱扣器动作电流的整定 瞬时过电流脱扣器动作电流的整定 可靠系数 对DW型 ME型等 Krel 1 35 对DZ型等 Krel 2 2 5 38 短延时过电流脱扣器动作电流和动作时间的整定 短延时脱扣器动作时间一段不超过1s 通常分为0 2s 0 4s 0 6s3级 长延时过电流脱扣器动作电流和动作时间的整定 过电流脱扣器的动作电流 按照其额定电流的倍数来整定 即选择过电流脱扣器的整定倍数K 过电流脱扣器动作电流应不大于整定倍数X过电流脱扣器的额定电流 即 39 过电流脱扣器与配电线路的配合要求 即 KoL为导线或电缆允许的短时过负荷系数 对瞬时和短延时过电流脱扣器KoL 4 5 对长延时过电流脱扣器KoL 1 对有爆炸气体区域内的配电线路过电流脱扣器KoL 0 8 当上述配合要求得不到满足时 可改选脱扣器动作电流 或增大配电线路导线截面 2 热脱扣器的选择和整定 热脱扣器的额定电流应不小于线路最大计