第四短路电流的计算与高低压电器的选择

1、第四章 短路电流的计算与高低压电器的选择第一节 短路及其过程分析第二节 高压电网短路电流的计算第三节 低压电网短路电流的计算第四节 短路电流的效应第五节 高压电器的选择第六节 互感器的选择第七节 低压电器的选择本章小结一、短路的基本概念 （一）短路及其型式 相（线）对地短路在中性点直接接地或中性点经阻抗接地系统中发生的相（线）导体和大地之间的短路。第一节 短路及其过程分析 短路指两个或多个导电部分之间意外的或有意的形成的导电通路，此通路迫使这些导电部分之间的电位差等于或接近于零。 相（线）间短路两根或多根相（线）导体之间的短路，在同一处它可伴随或不伴随相对地短路。 低压配电系统中还会发生相（线

2、）导体对中性导体短路，简称单相短路。 （二）短路原因及后果 主要原因：电气设备载流部分的绝缘损坏，其次是人员误操作、鸟兽危害等。 短路后果：产生的热量，使设备温度急剧上升，会使绝缘老化或损坏；产生的电动力，会使设备载流部分变形或损坏；使系统电压骤降，影响系统其他设备的正常运行； 严重的短路会影响系统的稳定性； 短路还会造成停电； 不对称短路的短路电流会对通信和电子设备等产生电磁干扰等。短路电流往往要比正常负荷电流大十几倍或几十倍。 二、供配电系统短路过程的分析（一）远端短路和近端短路 如果以供电电源容量为基准的短路回路计算阻抗不小于3，短路时即认为电源母线电压将维持不变，不考虑短路电流交流分量

3、（周期分量）的衰减，可按短路电流不含衰减交流分量的系统，即无限大电源容量的系统或远离发电机端短路进行计算。 否则，应按短路电流含衰减交流分量的系统，即有限电源容量的系统或靠近发电机端短路进行计算。（二）远端短路过程的简单分析 单端电源网络，内部某处发生三相短路并在短路持续时间内保持短路相数不变。 kTkTph.mdsindiR iLUtt等效电路的电压方程： /kTk.mksin()tiItCe微分方程解：)/arctan(RXkRL / Ik.m=ph.m/ |UZk.mkmsinsinCII 当t0时，由于短路电路存在着电感，因此电流不会突变，即ik0=i0，可求得积分常数，即/kTk.m

4、kk.mkmsin()(sinsin )tiItIIe则kDCii 无限大容量系统发生三相短路时的电压、电流曲线如下图：正常运行状态0.01sO暂态稳态uii, uinp(0)i正常运行状态0.01sip(0)i0O暂态稳态ikuishi,uuipinpkiti正常运行状态0.01sO暂态稳态t(t)u2IkTikiDCiupi（三）有关短路的物理量1.短路电流周期分量kk.mksin()iItkarctan(/)90XRk(0)k.mk2iII t t=0=0时时 由于由于 kI对称短路电流初始值对称短路电流初始值 2.短路电流非周期分量/DCk.mkm(sinsin )tiIIe/DCk.

5、mk2ttiIeI emk.msin,II由于由于 故故 /(314)LRXRR越大，越大，越小，衰减越快。越小，衰减越快。 3.短路全电流kTkDCiii22kTkDC( ) tIIi有效值有效值 4.短路电流峰值0.01/pk(0.01)DC(0.01)k2(1)iiiIeppk2iKI短路全电流短路全电流ikT的最大有效值的最大有效值 2220.01/2pkDC(0.01)kk( 2)IIIII e2pkp12(1)IIK/0.01/p11RXKee 短路电流峰值（冲击）系数短路电流峰值（冲击）系数 5.稳态短路电流 对无限大电源容量系统中或远离发电机短路，短路电流周期分量不衰减，即Ik

6、 = 。kI三、计算短路电流的目的 计算短路电流的目的主要是为了正确选择和检验电器、电线电缆及短路保护装置。 第二节 高压电网短路电流的计算nk3223cUIRX短路计算电压系数短路计算电压系数 c=1.05 三相对称短路电流周期分量的初始值 在高压电路的短路计算中，通常只计电抗，不计电阻。故nk33cUIXk3nk33ScU I计算短路电流的关键便是求出 。X短路电流计算方法：标幺制有名单位制 一、标幺制*dAAA 按标幺值法进行短路计算时，一般是先选定基准容量Sd和基准电压Ud。标幺值基准容量取基准电流（kA） 基准电压取元件所在处的短路计算电压为基准电压（kV），即dnUcUd100MV

7、AS ddd3SIU基准电抗（） ddd3UXI2cdUSdc3SU二、供配电系统各元件电抗标幺值 1）电力系统的电抗标幺值*SSdXXX2nSk3()cUXS22dnk3d()UcUSSdk3SS电抗电抗 电抗标幺值电抗标幺值 电力系统变电所高压馈电线出口处设计规划的三相对称短路容量初始值（MVA） 2.电力线路的电抗标么值*WWd/XXX2ddUxlSd2n()SxlcU线路单位长度的电抗电力线路所在处的系统标称电压（kV） 3.电力变压器的电抗标幺值2kr.TTr.Tr.TTd%( 3/) 100(/) 100UIXUSXU2dkTr.T%100UUXS因为因为 所以所以 电抗标幺值电抗

8、标幺值 *TTd/XXX22ddkr.Td%100UUUSSdkr.T%100SUS变压器的阻抗电压百分值变压器的额定容量，特别注意单位应与基准容量一致（MVA） 4.限流电抗器的电抗标么值2*r.Ldr.LdLLLLd2dnr.Lr.L%/100100()33UUUSXXXXXScUII利用其等效电路图进行电路化简求总电抗标么值*X。 三、三相短路电流的计算2 *ddnk3k3d*dd1/33SUcUIIIS XXXU *k3k3dd/IIIIX 三相对称短路电流初始值三相对称短路电流初始值（kA）b3k3IIk3k3IIp3k32.55iIp3k31.51IIk3nk33ScU I三相短路

9、容量三相短路容量（MVA）: : *ddd3/U IXSX三相对称短路电流初始值的标么值三相对称短路电流初始值的标么值 三相对称开断电流（有效值三相对称开断电流（有效值) )（kA） 三相稳态短路电流三相稳态短路电流（kA） 三相短路电流峰值三相短路电流峰值（kA）三相短路冲击电流有效值三相短路冲击电流有效值（kA）例4-1 某用户供配电系统如图4-5所示。己知电力系统变电所高压馈电线出口处在系统最大运行方式下的三相对称短路容量为 =250MVA，k3S试求工厂变电所在系统最大运行方式下，10kV母线上k-1点短路和两台变压器并联运行和分列运行两种情况下低压380V母线上k-2点三相短路时的三

10、相短路电流和短路容量。解：1.确定基准值dd1d2100MVA,10.5kV,0.4kVSUUdd1d13SIUd2100MVA144.34kA30.4kVI100MVA5.50kA3 10.5kV2.计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值1）电力系统*d1kSXS100MVA0.4250MVA2)架空线路*d22n()SXx lcU2100MVA0.35(/ km) 3km0.95(10.5kV) 3）电力变压器*dk34r T%100SUXXS34.510010 kVA4.51001000kVA3.求k-1点的短路电路总阻抗标么值及三相短路电流和短路容量1）总电抗标么值*(k 1)120.4

11、0.951.35XXX2）三相对称短路电流初始值*k3d1(k 1)/5.50kA/1.354.07kAIIX3）其他三相短路电流k3b3k3p3p34.07kA2.55 4.07kA10.39kA1.51 4.07kA6.15kAIIIiI4）三相短路容量k3d(k 1)/100MVA/1.3574.07MVASSX4.求k-2点的短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量两台变压器并联运行情况下：1）总电抗标么值(k 2)12344.5/0.40.953.602XXXXX2) 三相短路电流周期分量有效值d2k3(k 2)144.34kA40.08kA3.60IIX3) 其他三相短路电流k

12、3b3k3p3p340.08kA2.26 40.08kA90.58kA1.31 40.08kA52.50kAIIIiI4） 三相短路容量k3d(k 2)/100MVA/3.6027.78MVASSX两台变压器分列运行情况下：1）总电抗标么值(k 2)1230.40.954.55.85XXXX2) 三相短路电流周期分量有效值d2k3(k 2)144.34kA24.67kA5.85IIX3) 其他三相短路电流k3b3k3p3p324.67kA2.26 24.67kA55.75kA1.31 24.67kA32.32kAIIIiI4） 三相短路容量k3d(k 2)/100MVA/5.8517.09MV

13、ASSX 在实际工程中，两台变压器通常采用分列运行的方式来限制低压母线的短路电流。 四、两相短路电流的计算nk22|cUIZ 在远离发电机端发生两相短路时，其两相短路电流 nk22cUIX只计电抗时 k2k3k330.8662III两相短路电流与三相短路电流的关系 五、短路点附近交流电动机的反馈对冲击电流影响 当高压电网短路点附近直接接有高压电动机时，应计入电动机对三相对称短路电流的影响。 3p.Mp.Mst.Mr.M1.1210iKKI异步电动机反馈的短路电流峰值（kA） p.p3p.Miii短路点的三相短路电流峰值 异步电动机提供的短路电流峰值系数 第三节 低压电网短路电流的计算一、低压电

14、网短路计算的特点直接将变压器高压侧系统看作是远离发电机端。计入短路回路各元件的有效电阻。 当电路电阻较大，短路电流直流分量衰减较快。单位线路长度电阻的计算温度不同，在计算三相最大短路电流时，导体计算温度取为20；在计算单相短路（包括单相对地短路）电流时，假设的计算温度升高，电阻值增大，其值一般取20时电阻的1.5倍。计算过程采用有名单位制（欧姆制）。计算220/380V电网三相短路电流时，电压系数c1.05；计算单相短路电流时，电压系数c1。二、三相和两相短路电流的计算短路电流周期分量有效值（kA） nk3223 ()cUIRX1.高压侧系统的阻抗 电源至短路点的总阻抗 （ ）包括变压器高压侧

15、系统、变压器、低压母线及配电线路等元件的阻抗；开关电器及导线等接触电阻可忽略不计。 m2nSk3cUZSSS0.995XZSS0.1RX低压电网的标称电压（380V） 归算到低压侧的高压系统阻抗可按下式计算： 2变压器的阻抗归算到低压侧的变压器阻抗可按下式计算： 2knT2r.T()P cURS2knTr.T%()100UcUZS22TTTXZR3.低压母线、配电线路的阻抗WWRrlXxlk2k30.866II两相短路电流 STWRRRRSTWXXXX三相短路回路总阻抗 低压母线、配电线路的单位长度电阻、电抗值（m/m） 当低压电网短路点附近所接交流电动机的额定电流之和超过短路电流的1%时，应

16、计入低压电动机反馈电流的影响。 三、单相短路（包括单相对地短路）电流的计算（一）低压TN系统单相对地短路电流的计算低压TN系统中发生单相对地短路时，根据对称分量法可求得其单相对地短路电流为PENnnd2222120L-PEL-PEL-PEL-PE33220V/3()()cUcUIZZZRXRX正序阻抗正序阻抗负序阻抗负序阻抗零序阻抗零序阻抗总相保护导总相保护导体电阻体电阻 总相保护导总相保护导体电抗体电抗 L-PE120L-PE120() 3() 3RRRRXXXX1.高压侧系统的相保护导体阻抗1S2SS1S2SSRRRXXX、（三相三线制）（三相三线制）0S0S00RX 、故故 L-PE.S

17、S23RRL-PE.SS23XX2. 配电变压器的相保护导体阻抗1T2TT1T2TTRRRXXX、绕组连接图CBAabcn0（1）对于Dyn11联接组零序等效电路0.TZ1Z2ZmZ0.TTZZ0TT0TTRRXX、（2）对于Yyn0联接组绕组连接图CBAabcn0零序等效电路0.TZ1Z2ZmZ0.TmZZ00RX、比正序阻抗大得多比正序阻抗大得多 3. 低压母线、配电线路的相保护导体阻抗1W2WW1W2WWRRRXXX、0W0L0PE0W0L0PERRRXXX+3+3三相四线制三相四线制 L-PE.W1W2W0L0PELPEL-PE.W1W2W0L0PE() 3() 3RRRRRRRXXX

18、XX故 L-PE.WL-PEL-PE.WL-PERrlXxl（二）低压TN、TT系统单相短路电流的计算TN系统和TT系统的相导体对中性导体的单相短路电流k1I 的计算，与上述单相接地故障电流计算相似，仅将元件的相保护导体阻抗改为相中性导体阻抗。 （三）单相短路（包括单相对地短路）电流与三相短路电流的关系nk11032cUIZZ远离发电机远离发电机21ZZ10ZZnk1k313cUIIZ Dyn11联结变压器低压侧的单相对地短路电流要比同等容量的Yyn0联结变压器低压侧的单相对地短路电流大得多。 例4-2 某用户10/0.38kV变电所的变压器为SCB10-1000/10型，Dyn11联结，已知

19、变压器高压侧短路容量为150MVA，其低压配电网络短路计算电路如图4-9所示。求短路点k-1、k-2、k-3处的三相短路电流和单相对地短路电流。 解：1、计算有关电路元件的阻抗 1）高压系统电抗（归算到400V侧）22nS3k3(400V)1.07m150 10 kVAcUZSSS0.9950.995 1.07m1.06mXZ SS0.10.11mRXL-PE.SS20.71m3XXL-PE.SS20.07m3RR 2）变压器的阻抗（Dyn11联结） 22knT22r T()9.25kW(400V)1.48m(1000kVA)P cURS22knTr T%()6 (400V)9.60m1001

20、00 1000kVAUcUZS2222TTT9.61.48 m9.49mXZR L-PE.TT1.48mRRL-PE.TT9.49mXX3）母线和电缆的阻抗母线WC WC0.019mm6m0.11mRrlWC0.105mm6m0.63mXxlL-PE.WCL-PE0.045mm 6m0.27mRrlL-PE.WCL-PE0.260mm 6m1.56mXxl电缆WD WD0.185m m 100m=18.50mRrlWD0.077m m 100m=7.70mXxlL-PE.WDL-PE0.804m m 100m=80.40mRrlL-PE.WDL-PE0.186m m 100m=18.60mXx

21、l2、计算各短路点的短路电流1）k-1点的三相和单相对地短路电流ST(0.11 1.48)m=1.59mRRRST(1.069.49)m=10.55mXXXnk32222400V21.65kA3 ()3 (1.5910.55 )mcUIRXL-PEL-PE.SL-PE.T(0.07+1.48)m=1.55mRRRL-PEL-PE.SL-PE.T(0.71+9.49)m=10.20mXXXd2222L-PEL-PE220V220V22.40kA()1.5510.20 mIRX2）k-2点的三相和单相对地短路电流STWC(0.11 1.480.11)m=1.70mRRRRSTWC(1.069.49

22、0.63)m=11.18mXXXXnk32222400V20.43kA3 ()3 (1.7011.18 )mcUIRXL-PEL-PE.SL-PE.TL-PE.WC(0.07+1.48+0.27)m=1.82mRRRRL-PEL-PE.SL-PE.TL-PE.WC(0.71+9.49+1.56)m=11.75mXXXXd2222L-PEL-PE220V220V19.42kA()1.8211.75 mIRX3）k-3点的三相和单相对地短路电流nk32222400V8.35kA3 ()3 (20.2018.88 )mcUIRXd2222L-PEL-PE220V220V2.49kA()82.8230

23、.35 mIRX第四节 短路电流的效应一、短路电流的电动力效应 强大的短路电流通过电器和导体，将产生： 电动力效应，可能使电器和导体受到破坏或产生永久性变形; 热效应，可能使其绝缘强度降低，加速绝缘老化甚至损坏。 为了正确选择电器和导体，保证在短路情况下也不损坏，必须校验其动稳定和热稳定。 对于两根平行导体，通过电流分别为i1和i2，其相互间的作用力F(单位 N）可用下面公式来计算： 7c1 2f210lFi i KD相邻矩形截面导体的形状系数 两平行导体中心间距 平行导体长度 当发生三相短路故障时，短路电流冲击值通过中间相导体所产生的最大电动力为：27ck3maxf p3310lFK iD三

24、、短路电流的热效应O12tttkL0短路前后导体的温度变化短路前后导体的温度变化 在线路发生短路时，强大的短路电流将产生很大的热量。 工程上，可近似地认为导体在短路时间内是与周围介质绝热的。 按正常工作条件选择的电器导体应能承受短路电流电动力效应的作用，不致产生永久变形或遭到机械损伤，即要求具有足够的动稳定性。 在实际短路时间tk内,短路电流的热量为k2tkTkD0tQidtQQ2tk3kD()QItttk=tp+tb 继电保护动作时间 高压断路器的全分断时间 2kk3kQIt短路电流周期分量的热效应 短路电流非周期分量的热效应 2Dk3DQIt计算短路电流非周期分量热效应的等值时间。对用户变

25、电所各级电压母线及出线，取0.05s因此 当tk1s时， 2tk3kQIt 按正常工作条件选择的电器导体必须能承受短路电流热效应的作用，不致产生软化变形损坏，即要求具有一定的热稳定性。短路时间第五节 高压电器的选择一、高压电器选择的一般要求（一）按正常工作条件选择1.额定电压rmUU开关电器的额定电压 系统的最高运行电压 2.额定电流 在规定的使用和性能条件下能连续运行的最高电压，并以它确定高压开关电器的有关试验条件。 在规定的正常使用和性能条件下，高压开关电器能够连续承载的电流有效值。 rcII开关电器的额定电流 电器安装回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流 3.额定频率在规定的正常使

26、用和性能条件下能连续运行的电网频率数值，并以它和额定电压、额定电流确定高压电器的有关试验条件。 我国电器的额定频率为50Hz。 （二）按短路情况校验动、热稳定性1.热稳定性校验2ttI tQ电器的额定短时耐受电流有效值（kA） 电器的额定短路持续时间（s） 短路电流在电器中引起的热效应 确定短路电流热效应的计算时间，宜采用后备保护动作时间加相应断路器的开断时间。 2.动稳定性校验imaxip3 电器的额定峰值耐受电流（kA） 电器出线端子上在系统最大运行方式下可能流经的最大三相短路电流峰值（kA） 用熔断器保护的高压电器可不验算热稳定。当熔断器有限流作用时，可不验算动稳定。用熔断器保护的电压互

27、感器回路，可不验算动、热稳定。（三）按环境条件校核 使用环境条件包括环境温度、海拔高度、相对湿度、地震烈度、最大风速、污秽、覆冰厚度等。 当环境条件超出一般电器的基本使用条件时，应向制造部门提出补充要求，制订符合当地环境条件的产品或在设计运行中采取相应的防护措施。二、高压断路器的选择 高压断路器除按上述一般要求选择外，还需选择校验有关操作性能的电气参数，主要有：1.额定短路开断电流 在规定条件下，断路器能保证正常开断的最大短路电流（有效值），以触头分离瞬间电流周期分量有效值和非周期分量百分数表示。 bb3II断路器的额定短路开断电流（kA） 安装地点（断路器出线端子处）的最大三相对称开断电流（

28、有效值）（kA） 2.额定电缆充电开断电流 在规定条件下，断路器开断空载绝缘电缆时的开断电流。对10kV系统，断路器额定电缆充电开断电流为25A。 3.额定短路关合电流 在额定电压以及规定使用和性能条件下，断路器能保证正常关合的最大短路电流峰值。 im ip3 断路器的额定短路关合电流（kA） 例4-3 试选择例4-1所示用户变电所高压进线侧的户内真空断路器的型号规格。已知高压母线三相短路时，设置的后备保护动作时间为0.8s。 解：本工程选用户内金属封闭开关设备，高压断路器安装在开关内。选用CV2-12-630A/25kA型户内高压真空断路器，配用弹簧操动机构，二次设备电压为DC110V。nm

29、10kV, 12kVUUr12kVU rmUUc1r.T2 1000kVA2115.5A3 10kVIIr630AI rcIIb34.07kAIb25kAI bb3IIp310.39kAi max63kAimaxp3ii22t4.07(0.1 0.80.05)17.44kAsQ 22t22542500kAsI t 2ttI tQp310.39kAi m63kAi mp3ii表4-4 高压断路器的选择校验序号选择项目装置地点技术参数断路器技术参数结论1额定电压2 额定电流3 额定短路开断电流4 额定峰值耐受电流5额定短时（4s）耐受电流6 额定短路关合电流7 环境条件，合格，合格，合格，合格，合

30、格，合格华东地区建筑物地下室高压开关柜内正常使用环境满足条件（最大运行方式）（断路器全开断时间取0.1s）（最大运行方式）（最大运行方式）三、高压熔断器的选择（一）熔断器的保护特性图图4-12 熔体的时间熔体的时间-电流特性曲线电流特性曲线t 弧前时间弧前时间 I预期短路电流有效值预期短路电流有效值 图图4-13 高压限流熔断器的限流特性高压限流熔断器的限流特性 i截断电流峰值截断电流峰值 I预期短路电流有效值预期短路电流有效值反时限反时限限流限流 在规定的动作条件下，时间（例如弧前时间或动作时间）与预期电流的函数曲线（二）高压熔断器的参数选择 高压熔断器应按正常工作条件选择，并应按环境条件校

31、核，不需要校验动、热稳定性，但要校验开断电流能力。 1.额定电压 对高压限流型熔断器 2.额定电流nrII熔断器（支持件）额定电流（A） 熔断器中安装的熔体额定电流（A） rmUU熔断器的额定电压 系统的最高运行电压 高压熔断器熔体额定电流的选择，与其熔断特性有关，应满足保护的可靠性、选择性和灵敏度的要求。 保护高压线路 Ir =( 1.11.3 )Ic保护电力变压器的熔断器的熔体电流(考虑到变压器的正常过负荷电流、励磁涌流及低压侧电动机自起动引起的尖峰电流等因素)Ir = (1.52.0) I1rT保护电压互感器 Ir=0.5A或1A 熔体电流的选择应满足下列条件：保护并联电容器 Ir =

32、(1.371.50 )IrC3. 额定最大开断电流 熔断器在规定使用和性能条件下，在给定电压下能开断的最大预期电流值。 bk3II熔断器的额定短路开断电流（kA） 安装地点（熔断器器出线端子处）的最大三相对称短路电流初始值（kA） 4.额定最小开断电流 在规定的使用和性能条件下，熔断器在规定的电压下所能开断的预期电流最小值。 对于后备熔断器条件：最小短路电流大于额定最小开断电流。 后备熔断器在规定使用和性能条件下，能开断从额定最大开断电流到额定最小开断电流的熔断器。（三）高压熔断器的保护选择性配合 选择熔体电流时，应保证前后两级熔断器之间、熔断器与电源侧继电保护之间，以及熔断器与负荷侧继电保护

33、之间动作的选择性。1.上、下级均选用限流型熔断器之间的配合示例 2.限流熔断器与其他上级或下级保护装置之间的配合 示例四、高压负荷开关的选择 高压负荷开关除按上述一般要求选择外，还须选择有关操作性能的电气参数，主要有：1.额定有功负荷开断电流 负荷开关在其额定电压下能够开断的最大有功负荷电流。 bol.maxII负荷开关的额定有功负荷开断电流（A） 负荷开关回路最大可能的过负荷电流（A） 2. 额定电缆充电开断电流 负荷开关在其额定电压下能够开断的最大电缆充电电流。 使用高压负荷开断电缆线路的最大充电电流不应大于其额定电缆充电开断电流（10kV系统：10A，6kV系统：6A）。3.额定空载变压

34、器开断电流 负荷开关在其额定电压下能够开断的最大空载变压器电流。 使用高压负荷开关开断的变压器空载电流应不大于其额定空载变压器开断电流（等于额定电流的1），变压器容量一般不大于1250kVA。4.额定短路关合电流 负荷开关在其额定电压下能够关合的最大峰值预期电流。i ip3 负荷开关的额定短路关合电流（kA） 安装地点的最大三相短路电流峰值（kA） 对熔断器保护的负荷开关，可以考虑熔断器在短路电流的数值方面的限流效应。五、高压负荷开关熔断器组合电器的选择（一）高压负荷开关熔断器组合电器的参数选择 组合电器中的负荷开关和熔断器的参数选择除应分别满足相关的要求外，还应进行转移电流或交接电流的校验。

35、1.转移电流 熔断器与负荷开关转移职能时的三相对称电流值。 组合电器的实际转移电流应小于其额定转移电流，且不小于熔断器的额定最小开断电流。2.交接电流 熔断器不承担开断、全部由负荷开关开断的三相对称电流值。 组合电器的实际交接电流应小于其额定交接电流。 （二）高压负荷开关熔断器组合电器和变压器的配合校验举例b）QF电源SCB10-1250kVA 实际转移电流，大于额定最小开断电流为390A 熔断器在0.1s时允许通过电流 第六节 互感器的选择一、电流互感器的选择（一）电流互感器常用接线方案一相式接线两相不完全星形接线 三相星形接线 三相星形接线广泛用于中性点有效接地的三相三线制特别是三相四线制

36、电路中。 （二）电流互感器的参数选择1.额定电压rUnU额定电压（一次回路电压） 与所在线路的标称电压相符。设备最高电压不低于系统最高电压。2.额定一次电流对测量、计量用电流互感器 1rc1.25II对保护用电流互感器，当与测量共用时，只能选用相同的额定一次电流；单独用于保护回路时，宜按不小于线路最大负荷电流选择。3.额定二次电流 I2r一般选为5A。对于新建变电所，有条件时宜选用1A，以降低二次线路损耗，增加传输距离。4.准确级对测量、计量用电流互感器，按仪表对准确级的要求选择。一般测量用：0.5级计量用： 0.2（0.2 S）S2 S2r实际二次负荷（VA）对应于该准确级的额定二次负荷（V

37、A）对110kV及以下P类保护用电流互感器，标准准确级有5P和10P级，供过电流保护装置选用。并校验稳态短路情况下的准确限值系数能否满足保护要求。 准确限值系数互感器能满足复合误差要求的最大一次电流值即额定准确限值一次电流对额定一次电流之比值。5.额定动稳定电流 在二次绕组短路的情况下，电流互感器能承受住其电磁力的作用而无电气或机械损伤的最大一次电流峰值。imaxip3 电流互感器的额定动稳定电流 （kA） 使用地点的最大三相短路电流峰值 （kA） 6.额定短时热电流 在二次绕组短路的情况下，电流互感器能承受1s且无损伤的一次电流方均根值。2ttI tQ额定短时热电流（kA） 1s短路电流热效

38、应 （二）测量、计量用电流互感器的实际二次负荷计算22i2rWWtoh()SSIK RR 最大负荷相的测量、计量仪表在I2r时的功率损耗之和（VA） 连接导线的接线系数 连接导线的每相电阻（） 导线接触电阻，一般取0.05。 （三）P类保护用电流互感器的稳态性能验算1.一般选择验算1alal 1rpcIK II电流互感器的额定准确限值一次电流准确限值系数保护校验故障电流。对过电流保护，取保护区内末端故障时，流过互感器的最大短路电流。 2iWWtoh2rZZK RRZ 实际二次负荷（） 继电器的阻抗之和（） 额定二次负荷（） 2.按实际准确限值系数曲线(制造厂提供)验算 例4-4 试选择例4-1

39、所示用户变电所高压进线侧的户内电流互感器的型号规格。已知高压母线三相短路时，设置的后备保护动作时间为0.8s。 解：本工程选用户内金属封闭开关设备，电流互感器安装在开关内，作继电保护及测量用。选用LZZBJ12-10A型户内高压电流互感器。1.高压电流互感器的参数选择（见表4-6）2.测量电流互感器的实际二次负荷及其准确级校验电流互感器的实际二次负荷：电流互感器的实际二次负荷： 22i2rWWtoh2()31VA(5A)(0.05 )54.3 42.60VASSIK RR1r150A 200AI，0.5级时级时S2r20VAS2，满足准确级要求。，满足准确级要求。3.保护电流互感器稳态性能校验

40、（采用一般选择验算条件）21alal 1r15150A2250A=2.25kAIK I额定准确限值一次电流额定准确限值一次电流 保护校验故障电流（保护校验故障电流（保护区内末端故障时保护区内末端故障时） pck3.maxT24.67kA 250.98kAIIK1alpcII满足要求满足要求 2iWWtoh30.2810.0554.3 40.34ZZK RR 电流互感器的实际二次负荷电流互感器的实际二次负荷 22r15VA (5A)0.6Z额定二次负荷阻抗额定二次负荷阻抗 2i7VA (5A)0.28Z继电器阻抗继电器阻抗 22rZZ满足要求满足要求 k20.866 4.07kA3.52 kAI

41、保护出口短路时保护出口短路时 1al2.25kAI 互感器可能出现互感器可能出现局部饱和局部饱和，误差增大，互感器测量的短路电流将比实际，误差增大，互感器测量的短路电流将比实际值小，但远大于速断保护动作电流值小，但远大于速断保护动作电流1.8kA，仍在电流速断保护动作区内。，仍在电流速断保护动作区内。 二、电压互感器的选择（一）电压互感器常用接线方案一个单相电压互感器的接线 两个单相电压互感器接成Vv形 三个单相三绕组电压互感器或一个三相五心柱三绕组电压互感器接成Yynd形 接成开口三角形的剩余二次绕组可测量零序电压，可接用于绝缘监察的电压继电器或微机小电流接地选线装置。 （二）电压互感器的参

42、数选择 1.额定一次电压1rnUU双绕组电压互感器 三绕组电压互感器 n1r3UU2.额定二次电压2r.11003VU双绕组电压互感器 三绕组电压互感器 2r100VU2r.2100 3VU3.准确级及容量一般测量及保护用：0.5/3P级 计量用：0.2级 2r.2100VU中性点直接接地时： 22rSS二次容量要求：（三）电压互感器实际二次负荷容量的校验（1）计算分别接于电压互感器二次侧电压母线各线间的负荷容量221212.12.12.12. (cos) (sin)iiiiSSS 1212.12.12cos(cos)iiSS 222323.23.23.23. (cos) (sin)iiiiS

43、SS 2323.23.23cos(cos)iiSS 223131.31.31.31. (cos) (sin)iiiiSSS 3131.31.31cos(cos)iiSS （2）计算每只单相电压互感器的实际二次负荷容量o2.112123131o2.112123131222.12.12.1coscos(60 )sinsin(60 )PSSQSSSPQo2.223233131o2.223233131222.22.22.2coscos(60 )sinsin(60 )PSSQSSSPQVv接线： （3）要求 S2.1（S2.2）S2r 第七节 低压电器的选择一、低压电器选择的一般要求 1.按正常工作条件

44、选择电器的额定频率应与所在回路的频率相适应；电器的额定电压应不小于所在回路的标称电压；电器的额定电流不应小于回路的计算电流。 2.按短路情况校验可能通过短路电流的电器，应满足在短路条件下短时耐受电流和峰值耐受电流的要求。断开短路电流的保护电器，应满足在短路条件下的分断能力要求。应采用接通和分断时安装处预期短路电流验算电器在短路条件下的接通能力和分断能力。 3.按环境条件校核 电器应适应所在场所的环境条件。二、低压保护电器的初步选择（一）低压断路器的初步选择1.类别选择（1）按选择性要求选择使用类别： A类为非选择型，一般配置热电磁式过电流脱扣器，保护特性二段保护功能。 A类断路器在短路情况下，

45、没有用于选择性的人为短延时特性。低压断路器的保护特性曲线非选择型 B类为选择型，一般配置电子式过电流脱扣器或智能式控制器，保护特性具有二段保护、三段保护或四段保护功能。 低压断路器的保护特性曲线选择型 （2）按电流等级及用途选择结构型式：大电流电源进线和联络开关或大电流出线开关可选择框架式断路器（空气断路器）中小电流出线开关可选择塑壳式断路器。（3）按是否需要隔离要求选择： 需要兼作隔离电器使用时，应选择在断开位置时符合隔离功能安全要求的断路器。 （4）按保护对象相应选择配电线路保护用断路器、电动机保护用断路器、照明保护用断路器和剩余电流动作保护用断路器。2.额定电流选择IuInIc 3.分断

46、能力选择IcsIk3 壳架额定电流 过电流脱扣器额定电流 线路计算电流 额定运行分断能力 安装处预期三相短路电流有效值 例4-5 试初步选择例4-2所示用户变电所低压电源进线断路器和出线断路器的型号规格。已知该低压出线计算电流为180A。c1000kVA1443.4A30.4kVI un2000A2000AII，uncIIIk321.65kAIcscu80kAIIcsk3II表4-7 变电所低压电源进线断路器的初步选择序号选择项目装置地点技术数据断路器技术数据结论1类别选择低压电源进线2极数选择TN-C-S系统3额定电流选择 4分断能力选择 5附件选择标准附件配置 解：本工程选用MNS-0.4型低压户内抽出式开关柜，低压电源进线断路器和出线断路器均安装在柜内。抽出式空气断路器，选择型三段保护，CW2-2000/3 M253P合格合格合格合格满足要求电操、电分、电合均为AC220，带合分辅助触点及脱扣