高壓電氣設備選

1、高壓電氣設備的選擇一、高壓電氣設備選擇一般條件和原則二、高壓開關(guān)電器的選擇三、互感器的選擇四、高壓熔斷器的選擇一、高壓電氣設備選擇一般條件和原則（一）、高壓電氣設備選擇與校驗的一般條件（二）、高壓電氣設備的選擇與校驗項目（三）、按正常工作條件選擇高壓電氣設備額定電壓和最高工作電壓額定電流按環(huán)境工作條件校驗（四）、短路條件校驗短路熱穩(wěn)定校驗電動力穩(wěn)定校驗短路電流計算條件短路計算時間高壓電氣設備選擇與校驗的一般條件電氣設備選擇是發(fā)電廠和變電所設計的主要內(nèi)容之一，在選擇時應根據(jù)實際工作特點，按照有關(guān)設計規(guī)范的 規(guī)定，在保證供配電安全可靠的前提下，力爭做到技術(shù)先 進，經(jīng)濟合理。為了保障高壓電氣設備的可

2、靠運行，高壓電氣設備選 擇與校驗的一般條件有：（1）按正常工作條件包括電壓、電流、頻率、開斷電流等選擇; （2 ）按短路條件包括動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定校驗；（3 ）按環(huán)境工作條件如溫度、濕度、海拔等選擇。高壓電氣設備的選擇與校驗項目高壓電氣設備的選擇與校驗項目見表7-1。a荷壓電氣設鶴的選擇與校臉項目頓生電壓開斷能力短略電 流杜檢環(huán)境糸件兀它以L 1慚躋甜V'7OOO操作忡鹿負僻開關(guān)7V7OO操作畑隔離開關(guān)77OOa-VO上*下級間配令電範1価需77O次/背*植科駆ft電爪q感器V乂柱絕建f*OO甘堀老計VO-母線x/OOO電塑7V注 典屮41 v"為p、為校檢項n”額定電壓和最高工

3、作電壓 高壓電氣設備所在電網(wǎng)的運行電壓因調(diào)壓或負荷的變 化，常高于電網(wǎng)的額定電壓，故所選電氣設備允許最高工作 電壓Ualm不得低于所接電網(wǎng)的最高運行電壓。一般電氣設備允許的最高工作電壓可達1.11.15UN ,而實際電網(wǎng)的最高運行電壓Usm 一般不超過1.1UNS,因此在選擇電氣設備時，一般可按照電氣設備的額定電壓UN不低于裝置地點電網(wǎng)額定電壓 UNs的條件選擇，即UN > UNs額定電流電氣設備的額定電流IN是指在額定環(huán)境溫度下，電氣設備的長期允許通過電流。I N應不小于該回路在各種合理運行方式下的最大持續(xù)工作電流Imax，即I NI max。(1) 由于發(fā)電機、調(diào)相機和變壓器在電壓降

4、低5%時，出力保持不變，故其相應回路的Imax為發(fā)電機、調(diào)相機或變壓器的額定電流的1.5倍；(2) 若變壓器有過負荷運行可能時，I max應按過負荷確定(1.32倍變壓器額定電流);(3) 母聯(lián)斷路器回路一般可取母線上最大一臺發(fā)電機或變壓器的Imax ;(4) 出線回路的I max除考慮正常負荷電流(包括線路損耗)外，還應考慮事故時由其它回路轉(zhuǎn)移過來的負荷。 按環(huán)境工作條件校驗在選擇電氣設備時，還應考慮電氣設備安裝地點的環(huán)境條件，當氣溫、溫度、海拔高度和覆冰厚度等環(huán)境條件超過一般電氣設備使用條件時，應采取措施。當周圍環(huán)境溫度0 0和max 0 i6-In0 N=40 C。如周圍環(huán)境溫度01C,

5、額定電流減少 1.8%進行修正,I ah _ KI n0高于40 C小于 當環(huán)境溫度低于電氣設備額定環(huán)境溫度不等時，其長期允許工作電流應乘以修正系數(shù)K，即我國的電氣設備使用的額定環(huán)境溫度60 C時，其允許電流一般可按每增高40 C時，環(huán)境溫度每降低 1 C,額定電流可增加 0.5%，但其I max不得超過IN的20%。 該式對求導體的在實際環(huán)境溫度下的長期允許工作電流，此時公式中的0 N 一般為25C。短路條件校驗一短路熱穩(wěn)定校驗短路電流通過電氣設備時，電氣設備各部件溫度(或發(fā)熱效應)應不超過允許值。滿足熱穩(wěn)定的條件為2 2Itl 娥z式中I t 廠家給的電氣設備在時間 t秒內(nèi)的熱穩(wěn)定電流。I

6、s 短路穩(wěn)態(tài)電流值。 t與I t相對應的時間。tdz短路電流熱效應等值計算時間。短路條件校驗一電動力穩(wěn)定校驗 電動力穩(wěn)定是電氣設備承受短路電流機械效應的能力， 也稱動穩(wěn)定。滿足動穩(wěn)定的條件為.i 色 iI > Ies ch 或es ch式中ich、l ch短路沖擊電流幅值及其有效值；ies、I es電氣設備允許通過的動穩(wěn)定電流的幅值及其有效值。下列幾種情況可不校驗熱穩(wěn)定或動穩(wěn)定：（1）用熔斷器保護的電器，熱穩(wěn)定由熔斷時間保證。（2）采用限流熔斷器保護的設備，可不校驗動穩(wěn)定。（3）裝設在電壓互感器回路中的裸導體和電氣設備可不校驗動、熱穩(wěn)定。短路條件校驗一短路電流計算條件 為使所選電氣設備具

7、有足夠的可靠性、經(jīng)濟性和合理 性，并在一定時期內(nèi)適應電力系統(tǒng)發(fā)展的需要，作校驗用的 短路電流應按下列條件確定。（1）容量和接線按本工程設計最終容量計算，并考慮電力系統(tǒng)遠景發(fā)展規(guī)劃；其 接線應采用可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，但不考慮在切換過程中可能短時并列 的接線方式（如切換廠用變壓器時的并列）。（2 ）短路種類一般按三相短路驗算，若其它種類短路較三相短路嚴重時，則應按 最嚴重的情況驗算。（3）計算短路點 選擇通過電器的短路電流為最大的那些 點為短路計算點。短路條件校驗 一短路計算時間校驗熱穩(wěn)定的等值計算時間tdz為周期分量等值時間 tz及非，按繼周期分量等值時間tfz之和，對無窮大容量

8、系統(tǒng)，顯然tz按和短路電流持續(xù)時間相等電保護動作時間tpr和相應斷路器的全開斷時間tab之和，即&d =屯 * f h式中tkd 斷路器全開斷時間；td保護動作時間；tgf斷路器固有分閘時間，可查附錄1 ；th 斷路器開斷時電弧持續(xù)時間，對少油斷路器為0.040.06s，對SF6和壓縮空氣斷路器約為 0.020.04s。開斷電器應能在最嚴重的情況下開斷短路電流，考慮到主保護拒動等原因，按最不利情況， 取后備保護的動作時間。二、高壓開關(guān)電器的選擇 （一八高壓斷路器的選擇高壓斷路器種類和型式的選擇 高壓斷路器額定開斷電流和短路關(guān)合電流的選擇（二八高壓隔離開關(guān)的選擇高壓隔離開關(guān)選擇高壓隔離開

9、關(guān)選擇例題（三）、高壓重合器的選擇額定電壓、額定電流、安裝點最大故障電流 保護區(qū)末端最小故障電流、與其他設備配合（四）、高壓分段器的選擇起動電流記錄次數(shù)記錄時間高壓斷路器選擇一種類和型式 高壓斷路器應根據(jù)斷路器安裝地點、環(huán)境和使用條件等 要求選擇其種類和型式。真空斷路器在35kV及以下電力系統(tǒng)中得到了廣泛應用，有取代油斷路器的趨勢。SF6斷路器也已在1035kV的城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設和改造中得到應用。高壓斷路器的操動機構(gòu)，大多數(shù)是由制造廠配套供應， 僅部分少油斷路器有電磁式、彈簧式或液壓式等幾種型式的 操動機構(gòu)可供選擇。一般電磁式操動機構(gòu)需配專用的直流合 閘電源，但其結(jié)構(gòu)簡單可靠；彈簧式結(jié)構(gòu)比較復雜，

10、調(diào)整要 求較高；液壓操動機構(gòu)加工精度要求較高。操動機構(gòu)的型 式，可根據(jù)安裝調(diào)試方便和運行可靠性進行選擇。高壓斷路器選擇一額定開斷電流 在額定電壓下，斷路器能保證正常開斷的最大短路電流 稱為額定開斷電流I Nbr。在高壓斷路器中其值不應小于實際 開斷瞬間短路電流周期分量，即我國生產(chǎn)的高壓斷路器在做型式試驗時，僅計入了20%的非周期分量。一般中、慢速斷路器，由于開斷時間較長 (>0.1s),短路電流非周期分量衰減較多，能滿足國家標準規(guī) 定的非周期分量不超過周期分量幅值20%的要求。使用快速保護和高速斷路器時，其開斷時間小于0.1s，當在電源附近短路時，短路電流的非周期分量可能超過周期分量的2

11、0% ,因此需要進行驗算。高壓斷路器選擇一動穩(wěn)定校驗 在斷路器合閘之前，若線路上已存在短路故障，則在斷 路器合閘過程中，動、靜觸頭間在未接觸時即有巨大的短路 電流通過(預擊穿)，更容易發(fā)生觸頭熔焊和遭受電動力的損壞。斷路器在關(guān)合短路電流時，不可避免地在接通后又自動 跳閘，此時還要求能夠切斷短路電流，因此，額定關(guān)合電流 是斷路器的重要參數(shù)之一。為了保證斷路器在關(guān)合短路時的 安全，斷路器的額定關(guān)合電流iNcl不應小于短路電流最大沖擊值ich , 即 高壓斷路器選擇一熱穩(wěn)定校驗 當線路發(fā)生短路時，短路電流將使導體溫度迅速升高。但短路后線路的保護裝置很快動作， 切除短路故障，因此短路電流通過導體的時間

12、很短，通常不會超過2-3s。所以在短路過程中，可不考慮導體周圍介質(zhì)的散熱，也就是可近似地認為在短路時間內(nèi)導體與周圍介質(zhì)是 絕熱的，短路電流在導體中產(chǎn)生的熱量，完成全用來使導體溫度升高。由于短路電流是一個變動的電流，而且含有非周期分量，因此要計算其短路在導體內(nèi)產(chǎn) 生的熱量 Q1,和達到的最高溫度是相當困難的。為此，引出一個短路發(fā)熱假象時間” tmax,假設在此時間內(nèi)以恒定的短路穩(wěn)定電流通過導體產(chǎn)生的熱量， 恰好與實際短路電流IK在實際短路時間內(nèi)通過導體所產(chǎn)生的熱量相等。短路發(fā)熱假想時間可用下式近似地計算：+ 0 05，因此在無限大容量系統(tǒng)中發(fā)生短路tmax=tk+0.05s短路時間tk為短路保護

13、裝置最長的時間top與斷路器的斷路時間toe之和,即tk=top+tocrt > © 以熱穩(wěn)定度效驗條件為：高壓隔離開關(guān)的選擇隔離開關(guān)選擇及校驗條件除額定電壓、電流、動熱穩(wěn)定校驗外，還應看其種類和形式的選 擇，其型式應根據(jù)配電裝置特點和要求及技術(shù)經(jīng)濟條件來確定。下表為隔離開關(guān)選型參考 表特點參考型號屋內(nèi)配電裝置成套高壓開關(guān)柜三級，10WWTGN2>ON6> GN8, GN19屋單極大電希00（M3M）AGN10三級 > 15kV > 200*60QAgnu內(nèi)發(fā)頷亟丿大暢咼8三級lOkVj 3®QO0*3O0OAGN18> GN22, GN

14、2單險插A蜴籾大 1000013000AGN14220kVS以下各型配咳置雙柱式220kV及以下GW4屋謔 > 硬5財置嗚 35410kVGW5外硬畛值車柱式,220500 kVGW6即艮以上中型己電裝置三柱式,220-500 kVGW三、互感器的選擇（一）、電流互感器的選擇一次回路額定電壓和一、二次額定電流選擇 電流互感器種類和型式以及準確級的選擇 二次容量或二次負載的校驗電流互感器熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定校驗（二）、電壓互感器的選擇電壓互感器一次回路額定電壓選擇二次側(cè)額定電壓、種類和型式按準確級選擇和按額定二次容量選擇電流互感器一次側(cè)額定電壓和額定電流選擇1. 電流互感器一次側(cè)額定電壓和電流選

15、擇電流互感器一次回路額定電壓和電流選擇應滿足：式中UN1、I N1 電流互感器一次額定電壓和電流。為了確保所供儀表的準確度，互感器的一次側(cè)額定電流應盡可能與最大工作電流接近。2. 二次額定電流的選擇電流互感器的二次額定電流有5A和1A兩種。一般強電系統(tǒng)用 5A，弱電系統(tǒng)用1A。電流互感器種類和型式及準確級的選擇3. 電流互感器種類和型式的選擇選擇互感器，應根據(jù)安裝地點和安裝方式選擇相適應的類別和型式。選用母線型電流互感器時，注意校核窗口尺寸。4. 準確級的選擇為保證測量儀表的準確度，互感器的準確級不得低于所供測量儀表的準確級。如:裝于重要回路(如發(fā)電機、調(diào)相機、變壓器、廠用饋線、出線等)中的電

16、能表和計費的電能表一般采用0.51級表，相應的互感器的準確級不應低于0.5級；對測量精度要求較高的大容量發(fā)電機、變壓器、系統(tǒng)干線和500kV級宜用0.2級。供運行監(jiān)視、估算電能的電能表和控制盤上儀表一般皆用11.5級的，相應的電流互感器應為0.51級。供只需估計電參數(shù)儀表的互感器可用3級的。電流互感器二次容量或負載的校驗5. 電流互感器二次容量或二次負載的校驗為了保證互感器的準確級，互感器二次側(cè)所接實際負載 Z 21或所消耗的實際容量荷 S2應不大于該準確級所規(guī)定的額定 負載Z N2或額定容量SN2，即SN2 > S2= IN2 2 Z21或ZN2 > Z2I Rwi+Rtou +

17、 Rm + Rr式中Rm , Rr 電流互感器二次回路中所接儀表內(nèi)阻的總 和與所接繼電器內(nèi)阻的總和，可由產(chǎn)品樣本或附錄9中查得。Rwi 電流互感器二次聯(lián)接導線的電阻。Rtou 電流互感器二次連線的接觸電阻，一般取為0.1 Q。電流互感器熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定校驗6. 熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定校驗(1)電流互感器的熱穩(wěn)定校驗只對本身帶有一次回路 導體的電流互感器進行。電流互感器熱穩(wěn)定能力常以1s允許通過的一次額定電流IN1的倍數(shù)K h來表示，故熱穩(wěn)定應按下式校驗：(KhiNl)玄 1«>饑式中Kh, I N1 由生產(chǎn)廠給出的電流互感器的熱穩(wěn)定倍數(shù)及一次側(cè)額定電流。Is , tdz 短路穩(wěn)態(tài)電流值及

18、熱效應等值計算時間。(2)電流互感器內(nèi)部動穩(wěn)定能力，常以允許通過的一次 額定電流最大值的倍數(shù) k mo一動穩(wěn)定電流倍數(shù)表示，故內(nèi)部 動穩(wěn)定可用下式校驗 式中Kmo, IN1 由生產(chǎn)廠給出的電流互感器的動穩(wěn)定倍數(shù)及一次側(cè)額定電流。i ch 故障時可能通過電流互感器的最大三相短路電流沖擊值。由于鄰相之間電流的相互作用，使電流互感器絕緣瓷帽上受到外力的作用，因此，對于瓷絕緣型電流互感器應校驗 瓷套管的機械強度。瓷套上的作用力可由一般電動力公式計 算，故外部動穩(wěn)定應滿足7 21Fai - 0.5 1.73 10 心-（N） a式中Fal作用于電流互感器瓷帽端部的允許力；l電流互感器出線端至最近一個母線

19、支柱絕緣子 之間的跨距。系數(shù)0.5表示互感器瓷套端部承受該跨上電動力的一半。電壓互感器一次回路額定電壓選擇為了確保電壓互感器安全和在規(guī)定的準確級下運行，電壓互感器一次繞組所接電力網(wǎng)電壓應在（1.10.9）U N1范圍內(nèi)變動，即滿足下列條件：1.1Un Uns0.9Un1式中 U N1 電壓互感器一次側(cè)額定電壓。選擇時，滿足UN1 = UNs即可。 高壓熔斷器選擇一一額定電壓選擇1. 額定電壓選擇對于一般的高壓熔斷器，其額定電壓UN必須大于或等于電網(wǎng)的額定電壓 UNs。但是對于充填石英砂有限流作用的熔 斷器，則不宜使用在低于熔斷器額定電壓的電網(wǎng)中，這是因 為限流式熔斷器滅弧能力很強，在短路電流達到最大值之前 就將電流截斷，致使熔體熔斷時因截流而產(chǎn)生過電壓，其過 電壓倍數(shù)與電路參數(shù)及熔體長度有關(guān)，一般在UNs=UN的電網(wǎng)中，過電壓倍數(shù)約 22.5倍，不會超過電網(wǎng)中電氣設備的絕 緣水平，但如在 UNs<