供配电技术(第3版)第五章.ppt

1、第五章是电气设备的选择，包括电气设备的选择原则、开关电器、互感器、穿墙套管和绝缘子的选择以及低压电气设备的选择。要点：熟悉耐磨套管、管道、绝缘子和低压电器的选择，掌握开关电器和变压器的选择。第5章，电气设备的选择，5.1电气设备选择的一般原则，5.2高压开关设备的选择，5.3变压器的选择，5.4母线、支柱绝缘子和穿墙套管的选择，5.5高压开关设备的选择，5.6低压熔断器的选择，5.7低压断路器的选择，总结思维问题和练习，5.1电气设备选择的一般原则，1。根据工作要求和环境条件选择电气设备；2.根据正常工作条件选择电气设备；(1)根据工作电压选择电气设备的额定电压。电气设备UN的额定电压不应低于

2、设备所在系统的额定电压UNS，即un.s .规定：电气设备的额定电压等于设备所在系统最高电压的上限。(2)根据最大负载电流选择电气设备的额定电流。电气设备的额定电流不应小于实际最大负载电流Imax(或计算电流IC)，即IN Imax或IN Ic 3应根据短路情况检查电气设备的动态稳定性和热稳定性。4.开关电气设备必须检查切断能力。开关电气设备的额定短路开断电流不应小于安装现场的最大三相短路电流。5.2高压开关设备的选择主要是指高压断路器、高压熔断器、高压隔离开关和高压负荷开关。具体选择如下：1 .根据使用环境和安装条件选择设备型号；2.根据正常情况选择设备的额定电压和额定电流；3.短路验证(1

3、)动态稳定性验证；2.在热稳定性验证公式中，Ith是电气设备在tth内允许通过的额定短时耐受电流的有效值；Tth是电气设备的额定短路持续时间。4开关电器截止能力的验证对于具有截止能力的高压开关设备，检查其截止能力。开关电气设备的额定短路开断电流(有效值)不应小于安装现场的最大三相短路电流，即、5.2.1高压断路器的选择。应根据断路器的应用场合和环境条件选择型号，然后选择规定的电压和额定电流值，最后验证动态稳定性、热稳定性和开断电流。例5-1尝试选择35KV变电站主变二次高压开关设备的高压断路器。据了解，变压器为35/10.5千伏，5000千伏安，最大三相短路电流为3.35千伏安，冲击短路电流为

4、8.54千伏安，三相短路容量为60.9千伏安，继电保护动作时间为1.1秒.解决方案：室内型，选择室内真空断路器。根据变压器二次侧的额定电流选择断路器的额定电流。查表A-4，选择ZN28-12/630真空断路器，其相关技术参数、电气安装位置条件及计算选择结果如下表所示。可以看出，断路器的参数均大于安装位置的电气条件，所选断路器合格。表、真空断路器、表5-3高压断路器选择验证表、回路、5.2.2高压隔离开关的选择，隔离开关只需选择额定电压和额定电流来验证动态稳定性和热稳定性。示例5-2根据示例5-1中给出的电气条件，选择机柜中的隔离开关。解决方案：由于10kV出线控制采用成套开关柜，因此选择GN1

5、9-12/630高压隔离开关。选定的计算对于非限流熔断器(RW型)，分断能力应大于三相短路冲击电流的有效值：I Ish(3)分断能力下限的熔断器(RW型)也应满足： ICSmin IK(2)的要求，其中ICSmin为熔断器额定短路分断电流的下限；Ik(2)是线路末端的两相短路电流。2保护电力变压器的熔断器熔化电流选择熔断器熔化额定电流应满足：INFE=(1.52.0)I1NT，其中INFE为熔断器熔化额定电流；I1NT是变压器初级绕组的额定电流。3电压互感器短路保护的熔断器选择由于电压互感器二次侧电流很小，选用XRNP和RN2专用熔断器，额定熔化电流为0.5A变压器的选择5.3.1电流互感器的

6、选择高压电流互感器一般有一至几个二次线圈，一个用于测量，另一个用于保护。1.电流互感器的选择和校准(1)电流互感器型号的选择根据安装位置和工作要求选择电流互感器的型号。(2)电流互感器额定电压的选择电流互感器的额定电压不得低于安装点线路的额定电压。(3)根据一次负荷计算电流Ic选择电流互感器比。电流互感器一次侧的额定电流为20、30、40、50、75、100、150、200、300、400、600、800、1000、1200、1500、2000(A)，二次侧的额定电流为5A或1A。(4)电流互感器的精度选择和校准。精度选择原则：电流互感器测量精度为0.20.5，测量精度为0.51.0。准确度检

7、查原则： S2 S2N S2Si()，其中Si和Zi为二次回路中仪表和继电器线圈的额定负载和阻抗；二次回路中所有接点和触点的接触电阻，一般取0.1；在电阻型二次回路导线中，它是导线的导电率，铜线=53m/(mm2)，铝线=32m/(mm2)；s是导体的横截面(mm2)；Lc是计算出的导线长度(m)。假设变压器至仪表的单向长度为l1，电流互感器10%误差曲线的具体校验步骤如下：(1)根据保护装置的类型计算流经电流互感器的一次电流倍数；(2)根据电流互感器的型号、变比和一次电流倍数，确定电流互感器在10%误差曲线上的允许二次负荷；(3)根据电流互感器二次负荷的最严重短路类型，计算电流互感器的实际二

8、次负荷；(4)将实际二次负荷与允许的二次负荷进行比较。如果实际二次负载小于允许的二次负载，则意味着电流互感器的误差不超过10%。如果实际二次负荷大于允许的二次负荷，应采取以下措施，以满足10%的误差：增加连接线的截面或缩短连接线的长度，以减少实际二次负荷；选择较大的电流互感器，以降低一次电流倍数，增加允许的二次负载。检查电流互感器的动态和热稳定性，(1)检查动态稳定性，(2)检查热稳定性，例53、例5-3根据例5-1的电气条件选择柜内的电流互感器。众所周知，电流互感器采用两相连接，如图所示，其中0.5级二次绕组用于测量，连接三相有功电度表和三相无功电度表，每个电流线圈消耗0.5VA，电流表消耗

9、3VA。电流互感器二次回路采用BV-500-12.5mm2铜芯塑料线，互感器与仪表之间单向长度为2m。解决方案：根据10kV变压器275A的额定电流，参考附录表7，选择LZZBJ 9-12 400/5A的电流互感器。(1)精度检查s2si()=(0 . 50 . 53)252/(532 . 5)0.1=7.1510 va满足精度要求。(2)动态稳定性检查，(3)热稳定性检查，满足动态稳定性要求。满足热稳定性要求。因此，选择LZBJ9-12 400/5A电流互感器满足要求。5.3.2电压互感器、电压互感器的选择如下：1根据安装点环境和工作要求选择电压互感器型号2电压互感器的额定电压不应低于安装点

10、线路的额定电压3根据电压互感器测量仪表的精度要求选择并验证其精度。电压互感器测量精度在0.20.5以上，测量精度为0.51.0，保护精度为三级。精度检查：二次侧负载S2不应大于电压互感器二次侧的额定容量，即在S2S2N公式中，分别是仪表和继电器电压线圈消耗的总有功功率和总无功功率。例54，例5-4例5-1主变电站的10kV母线上装有三个单相三绕组电压互感器，通过Y0/Y0/连接，用于测量母线电压、各回路有功电能和无功电能以及母线绝缘监测。电压互感器和测量仪表的接线如图5-3所示。母线内有四条出线，每条出线配有一个三相有功电度表、一个三相无功电度表和一个功率表。每个电压线圈消耗的功率为1.5伏安

11、。有四个电压表，其中三个分别连接到每相，一个用于测量每条线的电压。电压线圈的负载为4.5伏安。如果选择三个JDZJ-10电压互感器，试着检查二次负载是否满足精度要求。解决方案：参照附表A-8，选择3台电压比为10000/:100/:100/3v、精度为0.5、二次绕组(单相)额定负载为50VA的JDZJ-10型电压互感器。如果不考虑电压线圈的功率因数，则连接到线路电压的负载被转换成单相负载作为B相负载，因此二次负载满足精度要求。5.4母线、支柱绝缘子和穿墙套管的选择5.4.1母线的选择所有母线都用支柱绝缘子固定在开关设备上，因此没有电压要求，其选择条件如下：1 .可供选择的客车类型包括矩形客车

12、和管状客车，客车材料包括铜和铝。目前，除了大电流用的铜母线外，变电站母线一般尽可能采用铝母线。硬铝矩形母线(LMY)通常用作变电站高压开关设备的高压母线。2.母线段的选择(1)根据允许载流量(Ial Ic)选择母线段，Ial为母线允许载流量(A)；Ic是计算出的母线上收集的电流(A) (2)当年平均负荷和传输容量较大时，应根据经济电流密度Sec=Ic/j ec选择母线截面，其中j ec为经济电流密度，Sec为母线的经济截面。硬母线的动态稳定性检查，在铝碳公式中，铝是母线的最大许用应力(Pa)，硬铝母线(LMY)铝=70Mpa，硬铜母线(TMY)铝=140 MPac是母线短路时冲击电流ish(3

13、)引起的最大计算应力。计算公式为：c=M/W，其中M为客车通过i sh(3)时的弯矩；w是母线截面系数。M=Fc(3) l/K，其中Fc(3)是三相短路时中间相承受的最大计算电动势(n)；l是跨度(m)；k是系数。当母线数量为12时，K=8；当母线数量大于2时，K=10。W=b2h/6，其中b是母线截面的水平宽度(m)。h是母线截面的垂直高度(m)。4.在母线热稳定性校验公式中，I(3)为三相短路稳态电流(A)，马体为虚时间(S)；c是导体的热稳定性系数。5.4.2支柱绝缘子的选择、型号及相关参数见表5-5。支柱绝缘子应根据以下条件进行选择：(1)型号应根据使用场所(室内和室外)进行选择；(2

14、)根据工作电压选择额定电压；(3)验证在动态稳定性的FC(3) K Fal公式中，Fal是支柱绝缘子的最大允许机械故障载荷(见表5-5)；当通过弯曲失效载荷计算时，K=0.6，当通过拉伸失效载荷计算时，K=1；FC(3)是短路期间作用在绝缘体上的冲击电流的计算力。Whe穿墙套管应根据以下条件选择：(1)根据使用场所选择型号；(2)根据工作电压选择额定电压；(3)根据计算电流选择额定电流(4)检查动态稳定性和热稳定性动态稳定性检查Fc 0.6 FAL Fc=K(L1L 2)/AISH(3)210-7N，Fc为三相短路冲击电流作用在穿墙套管上的计算力(n)；Fal是穿墙套管的最大允许弯曲失效载荷(

15、n );L1是穿墙套管和最近的支柱绝缘子之间的距离(m)，l2是套管本身的长度(m)，A是相间距离，K=0.862。在热稳定性验证公式中，它是额定短期耐受电流的有效值；是额定短路持续时间。例5-5选择例5-1的主变电站中的10KV室内母线。据了解，铝母线的经济电流密度为1.15，假设时间为1.2s。母线水平放置在支柱绝缘子上，型号为ZA-10Y，跨距为1.8m，母线中心距为0.3m。变压器10kV套管引入配电室的型号为CWL-10/600，相间距离为0.3m。解决方案：(1)选择LMY硬铝母线，根据经济断面选择：见表A-11-2(2)母线动稳定和热稳定检查母线动稳定检查三相短路电动弯矩计算为大于二档(N)，计算应力为，(3)支柱绝缘子动稳定检查查表5-5支柱绝缘子最大允许机械故障负荷(弯曲)为3.75kN，KFal=0.63.75103=2250(N)，Fc(3)KFal因此，支柱绝缘子满足动稳定要求。(4)穿墙套管的动态稳定性和热稳定性验证：查表5-5 Fal=7.5kN，L2=0.56m；L1=1.8m，a=0.22m，根据公式(5-30)，=0.6 fal=0.67.5103=4500(n)Fc0.6 fal穿墙套管满足动态稳定性要求。检查表5-6的热稳定性3360，以及CWL-10/600的5s穿墙套管5.5