电气设备及其选择ppt课件

1、电气设备及其选择,电气设备及其选择,5.1 电弧的基本知识 5.2 导体和电器设备选择的一般规定 5.3 高压开关电器 5.4 母线、高压绝缘子及穿墙套管 5.5 互感器 5.6 低压开关电器 5.7 导线选择与电力线路,5.1 电弧的基本知识,一、电弧对电器设备有很大的危害,电压,电流,高温区域,二、电弧的形成,1）强电场发射 （2）热电发射 （3）碰撞游离 （4）热游离,三、电弧的熄灭条件 （1）去游离 触头间自由电子和正离子不断消失的现象称为去游离 。 （2）去游离方式 复合、扩散 （3）熄灭电弧的条件,四、熄灭电弧的条件,1、吹弧 2、采用多断口 3、利用有机固体介质的狭缝灭弧,5.2

2、 导体和电器设备选择的一般规定,正常选择；故障校验；考虑环境因素,1 按工作环境及正常工作条件选择电气设备 （1）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，选择电气设备型号等。 （2）按工作电压选择电气设备的额定电压 UN Ug （3）按最大持续工作电流选择电气设备的额定电流 IN Igmax,根据发热条件修正,根据海拔修正,2)动稳定校验,1)热稳定校验,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 对具有断流能力的高压开关设备需校验其断流能力，开关设备的断流容量不小于安装地点最大三相短路容量,或,或,高压电气设备选择和校验项目,一、高压断路器,1、作用：

3、正常工作时断开和接通负荷电流； 短路时断开短路电流,5.3 高压开关电器,ZN12-12,ZW6-12,ZN68-12,3、种类和结构,2、图形符号,1）油断路器 绝缘油作为灭弧介质。 多油断路器和少油断路器,断路器种类繁多，但主要结构相近，主要包括：导电回路、灭弧室、外壳、绝缘支体、操作和传动机构,3）SF6 断路器,2）空气断路器,4）真空 断路器,压缩空气作为灭弧介质,SF6作为灭弧介质,利用稀薄空气的高绝缘强度熄灭电弧,4、主要技术参数,1）额定电压 Un,是保证长期工作时断路器所耐受的电压值,2）额定电流 In,是可以长期通过的最大电流,3）额定开断电流 Ink,是在额定电压下能正常

4、开断的最大电流,4）额定断流容量 Snk,额定电压与额定开断电流的乘积,5）额定关合电流,6）热稳定电流 It,能够承受短路电流热效应的能力，通常以电流有效值表示,7）动稳定电流 idw,能够承受短路电流电动力作用的能力，通常以短路电流峰值表示,5、断路器型号的表示和含义,6、断路器的选择,例5-1 试选择某35KV变电所主变次总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：因为户内型，故选择户内少油断路器。根据变压器二次侧额定电流选择断路器的

5、额定电流,查附录表15，选择SN10-10I/630型少油断路器，其有关技术参数及安装地点电气条件和计算选择结果列于下表，可见断路器的参数均大于装设地点的电气条件，选断路器合格,高压断路器选择校验表,二、高压隔离开关,1、作用： （1）隔离高压电源；（2）倒闸操作；（3）接通或断开较小电流,2、图形符号,3、类型和结构 高压隔离开关按安装地点分为户内式和户外式两大类；按有无接地可分为不接地、单接地、双接地三类,4、高压隔离开关型号的表示和含义,5、隔离开关的选择 只需要选择额定电压和额定电流，校验动稳定度和热稳定度,隔离开关不得带负荷拉合闸,例5-2 按例5-1所给的电气条件，选择柜内隔离开关

6、,解：由于10kV出线控制采用成套开关柜，选择GN 19-10/630高压隔离开关。选择计算结果列于下表,三、高压负荷开关,1、作用：通断负荷电流和过负荷电流,FN12-12,GFW-12（高压隔离负荷开关,2、图形符号,3、类型与结构 高压负荷开关主要有产气式、压气式、真空式和SF6等结构类型，主要用于10kV等级电网。负荷开关有户内式和户外式两大类,1主轴 2上绝缘子兼气缸 3连杆 4下绝缘子5框架 6RN1型熔断器 7下触座 8闸刀 9弧动触头 10绝缘喷嘴（内有弧静触头） 11主静触头 12上触座 13断路弹簧 14绝缘拉杆 15热脱扣器,4、高压负荷开关型号的表示和含义,5、适用场合

7、：适用于无油化、不检修、要求频繁操作的场所，可配用CS6-1操动机构也可配用CJ系列电动操动机构,6、负荷开关的选择,负荷开关不能切断短路电流,四、高压熔断器,1、作用：对电路及其设备进行短路保护,RW11、RW10,RN2,2、图形符号,1）RN系列高压熔断器,3、类型与结构,由熔管、触头座、动作指示器、绝缘子和底板构成,2）RW系列高压跌落式熔断器,逐级排气”结构,4、高压熔断器型号的表示和含义,5、高压熔断器的选择,A. 保护线路的熔断器的选择 (1)熔断器的额定电压UNFU应等于线路的额定电压UN UNFU=UN (2)熔体额定电流INFE不小于线路计算电流Ij，即 INFEIj (3

8、)熔断器额定电流INFU不小于熔体的额定电流INFE。 INFU INFE (4)熔断器断流能力校验,限流式熔断器（如RN1型） I I (3) 非限流式熔断器(RW型) I Ich(3) 对断流能力有下限值的熔断器(RW型) Imin IK(2) 式中，Imin为熔断器分断电流下限值；Ik(2)为线路末端两相短路电流,B.保护电力变压器（高压侧）的熔断器的选择 （1）熔断器型号的选择 户内RN1型,户外RW型 （2）熔体额定电流INFE的选择 INFE = (1.52.0)I1NT INFE - 熔断器熔体额定电流； I1NT - 变压器一次绕组额定电流。 C.保护电压互感器的熔断器的选择

9、RN2型专用熔断器作电压互感器短路保护，其熔体额定电流为0.5A,五、高压开关柜,1、功能,由制造厂按一定接线方式将同一回路的开关电器、母线、测量仪表、保护电器和辅助设备装配在封闭的金属柜中,2、平面布置,3、类型与结构,固定式、手车式,KYN28A,GG-1A,JYN1-35,主要高压开关柜型号及含义,4、高压开关柜的选择,A.选择开关的型号 主要根据负荷等级选择开关柜型号，一般一、二级负荷选择移开式开关柜，如KYN2 -10、JYN2-10、JYN1-35型开关柜，三级负荷选固定式开关柜，如KGN-10型开关柜,B.选择开关柜回路方案号 每种型号的开关柜主要有电缆进出线柜、架空线进出线柜、

10、联络柜、避雷器及电压互感器柜、所用变柜等，但各型号开关柜的方案号可能不同,5.4 母线、高压绝缘子及穿墙套管,母线槽,穿墙套管,绝缘子,5.4 母线、支柱绝缘子和穿墙套管选择,一、 母线选择,母线用支柱绝缘子固定在开关柜上，因而无电压要求，其选择条件如下,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。 硬铝矩形母线（LMY）,硬铜母线（TMY,2.母线截面选择 (1)对一般汇流母线按计算电流选择母线截面 Ial Ij 式中，Ial为汇流母线允许的载流量(A)；Ij为汇集到母线上的计算电流(A) (2)对年平均负荷、传输容量较大时，宜按经济电流密度选择母线截面 Sec = I

11、j / j ec 式中，j ec为经济电流密度，Sec为母线经济截面,式中， 为母线最大允许应力(Pa)， 为母线短路时冲击电流ich(3)产生的最大应力,3.硬母线动稳定校验,K为系数，母线挡数为12时，K=8;挡数2时， K=10,LMY,TMY,注,4.母线热稳定校验,式中，I(3)为三相短路稳态电流(A)，tj为假想时间(s)；C为导体的热稳定计算系数,二、支柱绝缘子的选择,1、按使用场所（户内、户外）选择型号 2、选择额定电压 3、校验动稳定 Fux为支柱绝缘子最大允许机械破坏负荷；按弯曲破坏负荷计算，K=0.6，按拉伸破坏负荷计算，K=1； Fjs为短路时冲击电流作用在绝缘子上的计

12、算力，母线在绝缘子上平放时，按Fjs = F（3）计算，母线竖放时，则Fjs =1.4 F（3,户内支柱绝缘子,三、穿墙套管的选择,1使用场所选择结构型式 2选择额定电压 3选择额定电流,按使用场所来分有户内普通型、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 按结构形式分有铜导体、铝导体和不带导体(母线式)套管 按电压等级分有6、10、20及35kV等电压等级,5. 热稳定校验,4. 动稳定校验,例5-5 选择例5-1总降变电所 10kV室内母线，已知铝母线的经济电流密度为1.15，假想时间为1.2s，母线水平放置在支柱绝缘子上，型号为ZA-10Y，跨距为1.1

13、m,母线中心距为0.3m，变压器10KV套管引入配电室穿墙套管型号为CWL-10/600，相间距离为0.22m，与最近一个支柱绝缘子间的距离为1.8m，试校验母线、支柱绝缘子、穿墙套管是否满足动稳定和热稳定的要求,解：（1）选择LMY硬铝母线，其按经济截面选择,查附录表9，选择LMY-3（505,2）母线动稳定和热稳定校验 母线动稳定校验 三相短路电动力,弯曲力矩按大于2档计算,m3,计算应力为,母线满足动稳定要求,母线热稳定校验 热稳定最小截面为,母线实际截面为S=505=250(mm2) =50.3(mm2) 母线满足热稳定要求,3)支柱绝缘子动稳定校验 查表最大允许的机械破坏负荷(弯曲)

14、为3.75kN KFux=0.63.75103=2250(N,Fc(3)KFal 故支柱绝缘子满足动稳定要求,4)穿墙套管动稳定和热稳定校验 动稳定度校验： 查表 Fal=7.5kN，l2=0.56m；l1=1.8m，a=0.22m, 则,0.6 Fal=0.67.5103=4500(N) Fc0.6 Fal 穿墙套管满足动稳定要求 热稳定校验: 额定电流为600A的穿墙套管5秒热短时电流有效值为12kA,kA2s,故穿墙套管满足热稳定要求,5.5 互感器,1、隔离高压电路，保证二次设备和工作人员的安全 2、将一次回路的高电压大电流变为二次回路的标准电压和电流，扩大了仪表和继电器的使用范围 3

15、、使测量仪表和继电器小型化、标准化，有利于生产的工业化,测量、保护,一、电流互感器选择,1、工作原理,2、性能指标,1) 误差 电流误差：由二次回路测得的一次电流近似值与一次电流实际值之差对一次电流实际值的百分比 角误差：二次电流相量旋转180后与一次电流相量之间的夹角，超前为正，滞后为负,2) 准确等级 测量线圈的准确级设为0.1、0.2、0.5、1、3、5六个级别（数值越小越精确）， 保护用的互感器或线圈的准确级一般为级和10级两种,电流误差分别为和，其复合误差分别为5和10,3) 额定容量 在某一准确度下二次负荷电流和二次阻抗为额定阻抗下运行时二次线圈输出的容量,4) 电流互感器的极性

16、以减极性原则标示,1) 型号的选择 根据安装地点和工作要求选择电流互感器的型号,3、电流互感器的选择,2) 额定电压的选择 电流互感器额定电压应不低于装设点线路额定电压。 (3) 电流互感器准确度选择及校验 准确度选择的原则：实验室精密测量用选0.2；计费用0.5级，一般测量或估算用电度表选1.03.0级。 准确度校验公式为,式中， 为二次回路中的仪表、继电器线圈的额定负荷(VA)和阻抗() ； 为二次回路中所有接头、触点的接触电阻，一般取0.1； 为二次回路导线电阻,实际中只能通过确定导线的截面A来满足条件,4、 接线方式的选择 （见继电保护,5、注意事项 （1）注意极性 （2）二次线圈及其

17、外壳接地 （3）二次回路不准开路 （4）外观整洁，无破裂、闪络和其它噪音,6、动稳定和热稳定校验 （1）动稳定度校验,动稳定倍数,2）热稳定度校验 （Kt I1N）2 t I(3)2 tj Kt 热稳定倍数,例5-3 按例5-1电气条件，选择柜内电流互感器。已知电流互感器采用两相式接线，如图所示，其中0.5级二次绕组用于测量，接有三相有功电度表和三相无功电度表各一只，每一电流线圈消耗功率0.5VA，电流表一只，消耗功率3VA。电流互感器二次回路采用BV-500-12.5mm2的铜芯塑料线,互感器距仪表的单向长度为2m,解：根据变压器10kV额定电流275A，查表，选变比为400/5 A的LQJ

18、-10型电流互感器，Kdw=160，Kt=75，0.5级二次绕组的Z2N=0.4,1)准确度校验,S2n =52 S2Si+ （ ） =（0.5+0.5+3）+52 2/(532.5)+0.1=7.1510VA,2） 动稳定校验 Kdw I1N=1601.4140.4=90.50ich =8.54kA,满足动稳定要求,3） 热稳定度校验,Kt I1N）2 t=（750.4）21=900 I(3)2 tj =3.3521.2=13.5KA2S,满足热稳定要求。 所以选择LQJ-10 400/5A型电流互感器满足要求,故满足准确度要求,1、工作原理,二、电压互感器选择,2、性能指标,1）误差 电压

19、误差：由二次回路测得的一次电压近似值与一次电压实际值之差对一次电压实际值的百分比 角误差：二次电压相量旋转180后与一次电压相量之间的夹角，超前为正，滞后为负。 （2）准确等级 （3）额定容量,3、常用电压互感器的类型,1）JDJ型单相油浸双绕组电压互感器,2）JSJW型三相三线圈五柱式油浸电压互感器,3）JDZ型单相双线圈环氧树脂浇注绝缘电压互感器,4）JDZJ型单相三线圈环氧树脂浇注绝缘电压互感器,JDJ2-35,JSJW-10,JDZ11-20,JDZJ-10,4、电压互感器的接线 （见继电保护,5、注意事项,1）二次侧不能短路，熔断器应完好 （2）二次线圈的一端及外壳应接地 （3）注意

20、极性 （4）表面清洁，无破碎、闪络和异常声响,1）按装设点环境及工作要求选择电压互感器型号 （2）电压互感器的额定电压应不低于装设点线路额定电压 （3）按测量仪表对电压互感器准确度要求选择并校验准确度,计量用电压互感器准确度选0.5级以上，测量用的准确度选1.03.0级，保护用的准确度为3P级和6P级,准确度校验:二次侧负荷S2应不大于电压互感器二次侧额定容量，即 S2S2N,6、电压互感器的选择,式中， 和 分别为仪表、继电器电压线圈消耗的总有功功率和总无功功率,不需要进行热校验和动校验,回顾设备校验表,例5-4 例5-1总降变电所10kV母线上配置三只单相三绕组电压互感器，采用Y0/Y0/

21、 接法，作母线电压、各回路有功电能和无功电能测量及母线绝缘监视用。电压互感器和测量仪器的接线如图所示。若该母线共有四路出线，每路出线装设三相有功电度表和三相无功电度表及功率表各一只，每个电压线圈消耗的功率为1.5VA，四只电压表，其中三只分别接于各相，作相电压监视，另一只电压表用于测量各线电压，电压线圈的负荷均为4.5VA。电压互感器 侧电压继电器线圈消耗功率为2.0VA。 试选择电压互感器，校验其二次负荷是否满足准确度要求,解：根据要求查表，选三只JDZJ-10型电压互感器电压比为10000/ ：100/ V，0.5级二次绕组（单相）额定负荷为50VA,除三只电压表分别接于相电压外，其余设备

22、的电压线圈均接于AB或BC线电压间，可将其折算成相负荷，B相的负荷最大，若不考虑电压线圈的功率因数，接于线电压的负荷折算成单相负荷为,B相负荷为 S2 = 4.5+ SB = 4.5+ SAB = 4.5 + 4.5 + 4(1.5+1.5+1.5) =27(VA) 50(VA) 故二次负荷满足准确度要求,高压供电与低压供电的比较,1、使用量大面广，经济可靠 2、对系统危害性要求降低，对使用者安全性提高 3、多级配电 4、很少单独设置二次回路，由一次回路的器件兼做,5.6 低压开关电器,高压开关电器与低压开关电器,常用的高压开关电器： 高压断路器、高压隔离开关、高压负荷开关、高压熔断器 常用的

23、低压开关电器： 空气开关,漏电保护开关,低压隔离开关,刀闸开关,低压熔断器,接触器,一、 低压断路器 1、作用 能带负荷通断电路，又能在短路、过负荷、欠压或失压的情况下自动跳闸的一种开关设备,3、种类和结构,2、图形符号,按结构型式分万能式（框架结构）和塑壳式（装置式）两大类,1主触头 2跳钩 3锁扣 4分励脱扣器 5失压脱扣器 6、7脱扣按钮 8加热电阻丝 9热脱扣器 10过流脱扣器,断路器型号的表示和含义,低压断路器选择,一)低压断路器选择的一般原则 低压断路器的类型及操作机构形式应符合工作环境、保护性能等方面的要求 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 低压断路器的（等级）

24、额定电流应不小于它所能安装的最大脱扣器的额定电流,对万能式(DW型)断路器，分断时间在0.02S以上时,对塑壳式（DZ型或其他型号）断路器，分断时间在0.02S以下,或,短路断流能力应不小于线路中最大短路电流,二)低压断路器脱扣器的选择和整定 1.过电流脱扣器 (1) 电流脱扣器额定电流的选择 过电流脱扣器额定电流INOR应不小于线路的计算电流Ij INORIC (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IOP(0)应躲过线路的尖峰电流Ijf Iop(0) Krel IPk,Krel 为可靠系数,动作时间在0.02s以上的断路器:Krel=1.35;动作时间在0.02s以下的断

25、路器:Krel =22.5,短延时过流脱扣器动作电流Iop(s) 也应躲过线路尖峰电流Ipk Iop(s) Krel Ipk 式中，Krel 为可靠系数，可取1.2,长延时过流脱扣器动作电流Iop(l)只需躲过线路中最大负荷计算电流Ic， Iop(l) Krel Ij 式中，Krel取1.1,过流脱扣器与配电线路的配合要求 防止被保护线路因过负荷或短路故障引起导线或电缆过热，其配合条件为： IopKOL Ial,式中，Ial为绝缘导线或电缆的允许载流量，KOL为导线或电缆允许的短时过负荷系数。对瞬时和短延时过流脱扣器KOL=4.5，对长延时过流脱扣器 KOL=1。对有爆炸气体区域内的配电线路K

26、OL=0.8,2. 低压断路器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算负荷电流Ij,I opTRKrelIc 式中，Krel取1.1，并应在实际运行时调试,热脱扣器的动作电流按线路最大计算负荷电流来整定,INTRIj,3. 欠电压脱扣器和分励脱扣器选择 欠压和分励脱扣器的额定电压应等于线路的额定电压，并按直流或交流的类型及操作要求进行选择,三)前后级低压断路器选择性的配合 一般要求前一级（靠近电源）低压断路器采用短延时的过流脱扣器，而后一级（靠近负荷）低压断路器采用瞬时脱扣器，动作电流为前一级大于后一级动作电流的1.2倍，即： Iop.(1)1.2Iop.(2,四)低压断路

27、器灵敏度的校验 低压断路器短路保护灵敏度应满足下式条件,式中，Ks为灵敏度，Iop为瞬时或短延时过流脱扣器的动作电流整定值。Ikmin为保护线路末端在最小运行方式下的短路电流，对TN和TT系统Ikmin应为单相短路电流，对IT系统则视为两相短路电流,例5-6 某0.38kV动力线路，采用低压断路器保护，线路计算电流为125A，尖峰电流为390A，线路首端三相短路电流为7.6kA，最小单相短路电流为2.5kA，线路允许载流量为165A（BLV三芯绝缘导线穿塑料管，30时），试选择低压断路器。 解：低压断路器用于配电线路保护，选择DW15系列断路器，查表，确定配置瞬时和长延时过流脱扣器。 1瞬时脱

28、扣器额定电流选择及动作电流整定 INORIj=125A，故选取INOR=200A脱扣器,Iop（0）Krel Ipk=1.35390A=527A 根据表中的整定倍数，选择3倍整定倍数的瞬时脱扣器，则动作电流整定值为： 3200=600527A,与保护线路的配合 Iop（0）=600A4.5Ial=4.5165A=742.5A 满足要求,2长延时过流脱扣器的动作电流整定 动作电流整定 Iop（l）Krel Ic=1.1125A=137.5A 选取128160200中整定电流为160A（0.8倍）的脱扣器，则Iop（l）=160A,与保护线路的配合 Iop=160KOL Ial=1165A=165

29、A 满足要求 3断路器额定电流选择 IN。aFIN。OR =200A 查表、选400ADW15系列断路器,4.断流能力校验 Ioc=20kA7.6kV 满足要求 5.灵敏度校验 Ks = Ik.min/Iop = 2.5103/600=4.21.3 灵敏度满足要求。 所选低压断路器为DW15-200或DW15-400Y，脱扣器额定电流为200A,二、 刀闸开关 、作用 能手动接通或断开低压电路中较小的正常工作电流,3、种类和结构,2、图形符号,按极数：单极、双极、三极 按操作方式：单投、双投,三、低压熔断器,作用：主要是用于低压系统中设备及线路的过载和短路保护,3、种类和结构,2、图形符号,低压熔断器的分类及用途,低压熔断器选择,1. 低压熔断器的选择 根据工作环境条件要求选择熔断器的型号； 熔断器额定电压应不低于保护线路的额定电压； 熔断器的额定电流应不小于其熔体的额定电流，即,2. 熔体额定电流的选择 不小于线路的计算电流Ij INFEIj,满足尖峰电流的要求 INFEKIjf 式中，K为小于1的计算系数，当熔断器用作单台电动机