供配電技術(shù)(第3版)第五章.ppt

1、第五章是電氣設(shè)備的選擇，包括電氣設(shè)備的選擇原則、開關(guān)電器、互感器、穿墻套管和絕緣子的選擇以及低壓電氣設(shè)備的選擇。要點：熟悉耐磨套管、管道、絕緣子和低壓電器的選擇，掌握開關(guān)電器和變壓器的選擇。第5章，電氣設(shè)備的選擇，5.1電氣設(shè)備選擇的一般原則，5.2高壓開關(guān)設(shè)備的選擇，5.3變壓器的選擇，5.4母線、支柱絕緣子和穿墻套管的選擇，5.5高壓開關(guān)設(shè)備的選擇，5.6低壓熔斷器的選擇，5.7低壓斷路器的選擇，總結(jié)思維問題和練習(xí)，5.1電氣設(shè)備選擇的一般原則，1。根據(jù)工作要求和環(huán)境條件選擇電氣設(shè)備；2.根據(jù)正常工作條件選擇電氣設(shè)備；(1)根據(jù)工作電壓選擇電氣設(shè)備的額定電壓。電氣設(shè)備UN的額定電壓不應(yīng)低于

2、設(shè)備所在系統(tǒng)的額定電壓UNS，即un.s .規(guī)定：電氣設(shè)備的額定電壓等于設(shè)備所在系統(tǒng)最高電壓的上限。(2)根據(jù)最大負(fù)載電流選擇電氣設(shè)備的額定電流。電氣設(shè)備的額定電流不應(yīng)小于實際最大負(fù)載電流Imax(或計算電流IC)，即IN Imax或IN Ic 3應(yīng)根據(jù)短路情況檢查電氣設(shè)備的動態(tài)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。4.開關(guān)電氣設(shè)備必須檢查切斷能力。開關(guān)電氣設(shè)備的額定短路開斷電流不應(yīng)小于安裝現(xiàn)場的最大三相短路電流。5.2高壓開關(guān)設(shè)備的選擇主要是指高壓斷路器、高壓熔斷器、高壓隔離開關(guān)和高壓負(fù)荷開關(guān)。具體選擇如下：1 .根據(jù)使用環(huán)境和安裝條件選擇設(shè)備型號；2.根據(jù)正常情況選擇設(shè)備的額定電壓和額定電流；3.短路驗證(1

3、)動態(tài)穩(wěn)定性驗證；2.在熱穩(wěn)定性驗證公式中，Ith是電氣設(shè)備在tth內(nèi)允許通過的額定短時耐受電流的有效值；Tth是電氣設(shè)備的額定短路持續(xù)時間。4開關(guān)電器截止能力的驗證對于具有截止能力的高壓開關(guān)設(shè)備，檢查其截止能力。開關(guān)電氣設(shè)備的額定短路開斷電流(有效值)不應(yīng)小于安裝現(xiàn)場的最大三相短路電流，即、5.2.1高壓斷路器的選擇。應(yīng)根據(jù)斷路器的應(yīng)用場合和環(huán)境條件選擇型號，然后選擇規(guī)定的電壓和額定電流值，最后驗證動態(tài)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和開斷電流。例5-1嘗試選擇35KV變電站主變二次高壓開關(guān)設(shè)備的高壓斷路器。據(jù)了解，變壓器為35/10.5千伏，5000千伏安，最大三相短路電流為3.35千伏安，沖擊短路電流為

4、8.54千伏安，三相短路容量為60.9千伏安，繼電保護動作時間為1.1秒.解決方案：室內(nèi)型，選擇室內(nèi)真空斷路器。根據(jù)變壓器二次側(cè)的額定電流選擇斷路器的額定電流。查表A-4，選擇ZN28-12/630真空斷路器，其相關(guān)技術(shù)參數(shù)、電氣安裝位置條件及計算選擇結(jié)果如下表所示?？梢钥闯?，斷路器的參數(shù)均大于安裝位置的電氣條件，所選斷路器合格。表、真空斷路器、表5-3高壓斷路器選擇驗證表、回路、5.2.2高壓隔離開關(guān)的選擇，隔離開關(guān)只需選擇額定電壓和額定電流來驗證動態(tài)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。示例5-2根據(jù)示例5-1中給出的電氣條件，選擇機柜中的隔離開關(guān)。解決方案：由于10kV出線控制采用成套開關(guān)柜，因此選擇GN1

5、9-12/630高壓隔離開關(guān)。選定的計算對于非限流熔斷器(RW型)，分?jǐn)嗄芰?yīng)大于三相短路沖擊電流的有效值：I Ish(3)分?jǐn)嗄芰ο孪薜娜蹟嗥?RW型)也應(yīng)滿足： ICSmin IK(2)的要求，其中ICSmin為熔斷器額定短路分?jǐn)嚯娏鞯南孪蓿籌k(2)是線路末端的兩相短路電流。2保護電力變壓器的熔斷器熔化電流選擇熔斷器熔化額定電流應(yīng)滿足：INFE=(1.52.0)I1NT，其中INFE為熔斷器熔化額定電流；I1NT是變壓器初級繞組的額定電流。3電壓互感器短路保護的熔斷器選擇由于電壓互感器二次側(cè)電流很小，選用XRNP和RN2專用熔斷器，額定熔化電流為0.5A變壓器的選擇5.3.1電流互感器的

6、選擇高壓電流互感器一般有一至幾個二次線圈，一個用于測量，另一個用于保護。1.電流互感器的選擇和校準(zhǔn)(1)電流互感器型號的選擇根據(jù)安裝位置和工作要求選擇電流互感器的型號。(2)電流互感器額定電壓的選擇電流互感器的額定電壓不得低于安裝點線路的額定電壓。(3)根據(jù)一次負(fù)荷計算電流Ic選擇電流互感器比。電流互感器一次側(cè)的額定電流為20、30、40、50、75、100、150、200、300、400、600、800、1000、1200、1500、2000(A)，二次側(cè)的額定電流為5A或1A。(4)電流互感器的精度選擇和校準(zhǔn)。精度選擇原則：電流互感器測量精度為0.20.5，測量精度為0.51.0。準(zhǔn)確度檢

7、查原則： S2 S2N S2Si()，其中Si和Zi為二次回路中儀表和繼電器線圈的額定負(fù)載和阻抗；二次回路中所有接點和觸點的接觸電阻，一般取0.1；在電阻型二次回路導(dǎo)線中，它是導(dǎo)線的導(dǎo)電率，銅線=53m/(mm2)，鋁線=32m/(mm2)；s是導(dǎo)體的橫截面(mm2)；Lc是計算出的導(dǎo)線長度(m)。假設(shè)變壓器至儀表的單向長度為l1，電流互感器10%誤差曲線的具體校驗步驟如下：(1)根據(jù)保護裝置的類型計算流經(jīng)電流互感器的一次電流倍數(shù)；(2)根據(jù)電流互感器的型號、變比和一次電流倍數(shù)，確定電流互感器在10%誤差曲線上的允許二次負(fù)荷；(3)根據(jù)電流互感器二次負(fù)荷的最嚴(yán)重短路類型，計算電流互感器的實際二

8、次負(fù)荷；(4)將實際二次負(fù)荷與允許的二次負(fù)荷進行比較。如果實際二次負(fù)載小于允許的二次負(fù)載，則意味著電流互感器的誤差不超過10%。如果實際二次負(fù)荷大于允許的二次負(fù)荷，應(yīng)采取以下措施，以滿足10%的誤差：增加連接線的截面或縮短連接線的長度，以減少實際二次負(fù)荷；選擇較大的電流互感器，以降低一次電流倍數(shù)，增加允許的二次負(fù)載。檢查電流互感器的動態(tài)和熱穩(wěn)定性，(1)檢查動態(tài)穩(wěn)定性，(2)檢查熱穩(wěn)定性，例53、例5-3根據(jù)例5-1的電氣條件選擇柜內(nèi)的電流互感器。眾所周知，電流互感器采用兩相連接，如圖所示，其中0.5級二次繞組用于測量，連接三相有功電度表和三相無功電度表，每個電流線圈消耗0.5VA，電流表消耗

9、3VA。電流互感器二次回路采用BV-500-12.5mm2銅芯塑料線，互感器與儀表之間單向長度為2m。解決方案：根據(jù)10kV變壓器275A的額定電流，參考附錄表7，選擇LZZBJ 9-12 400/5A的電流互感器。(1)精度檢查s2si()=(0 . 50 . 53)252/(532 . 5)0.1=7.1510 va滿足精度要求。(2)動態(tài)穩(wěn)定性檢查，(3)熱穩(wěn)定性檢查，滿足動態(tài)穩(wěn)定性要求。滿足熱穩(wěn)定性要求。因此，選擇LZBJ9-12 400/5A電流互感器滿足要求。5.3.2電壓互感器、電壓互感器的選擇如下：1根據(jù)安裝點環(huán)境和工作要求選擇電壓互感器型號2電壓互感器的額定電壓不應(yīng)低于安裝點

10、線路的額定電壓3根據(jù)電壓互感器測量儀表的精度要求選擇并驗證其精度。電壓互感器測量精度在0.20.5以上，測量精度為0.51.0，保護精度為三級。精度檢查：二次側(cè)負(fù)載S2不應(yīng)大于電壓互感器二次側(cè)的額定容量，即在S2S2N公式中，分別是儀表和繼電器電壓線圈消耗的總有功功率和總無功功率。例54，例5-4例5-1主變電站的10kV母線上裝有三個單相三繞組電壓互感器，通過Y0/Y0/連接，用于測量母線電壓、各回路有功電能和無功電能以及母線絕緣監(jiān)測。電壓互感器和測量儀表的接線如圖5-3所示。母線內(nèi)有四條出線，每條出線配有一個三相有功電度表、一個三相無功電度表和一個功率表。每個電壓線圈消耗的功率為1.5伏安

11、。有四個電壓表，其中三個分別連接到每相，一個用于測量每條線的電壓。電壓線圈的負(fù)載為4.5伏安。如果選擇三個JDZJ-10電壓互感器，試著檢查二次負(fù)載是否滿足精度要求。解決方案：參照附表A-8，選擇3臺電壓比為10000/:100/:100/3v、精度為0.5、二次繞組(單相)額定負(fù)載為50VA的JDZJ-10型電壓互感器。如果不考慮電壓線圈的功率因數(shù)，則連接到線路電壓的負(fù)載被轉(zhuǎn)換成單相負(fù)載作為B相負(fù)載，因此二次負(fù)載滿足精度要求。5.4母線、支柱絕緣子和穿墻套管的選擇5.4.1母線的選擇所有母線都用支柱絕緣子固定在開關(guān)設(shè)備上，因此沒有電壓要求，其選擇條件如下：1 .可供選擇的客車類型包括矩形客車

12、和管狀客車，客車材料包括銅和鋁。目前，除了大電流用的銅母線外，變電站母線一般盡可能采用鋁母線。硬鋁矩形母線(LMY)通常用作變電站高壓開關(guān)設(shè)備的高壓母線。2.母線段的選擇(1)根據(jù)允許載流量(Ial Ic)選擇母線段，Ial為母線允許載流量(A)；Ic是計算出的母線上收集的電流(A) (2)當(dāng)年平均負(fù)荷和傳輸容量較大時，應(yīng)根據(jù)經(jīng)濟電流密度Sec=Ic/j ec選擇母線截面，其中j ec為經(jīng)濟電流密度，Sec為母線的經(jīng)濟截面。硬母線的動態(tài)穩(wěn)定性檢查，在鋁碳公式中，鋁是母線的最大許用應(yīng)力(Pa)，硬鋁母線(LMY)鋁=70Mpa，硬銅母線(TMY)鋁=140 MPac是母線短路時沖擊電流ish(3

13、)引起的最大計算應(yīng)力。計算公式為：c=M/W，其中M為客車通過i sh(3)時的彎矩；w是母線截面系數(shù)。M=Fc(3) l/K，其中Fc(3)是三相短路時中間相承受的最大計算電動勢(n)；l是跨度(m)；k是系數(shù)。當(dāng)母線數(shù)量為12時，K=8；當(dāng)母線數(shù)量大于2時，K=10。W=b2h/6，其中b是母線截面的水平寬度(m)。h是母線截面的垂直高度(m)。4.在母線熱穩(wěn)定性校驗公式中，I(3)為三相短路穩(wěn)態(tài)電流(A)，馬體為虛時間(S)；c是導(dǎo)體的熱穩(wěn)定性系數(shù)。5.4.2支柱絕緣子的選擇、型號及相關(guān)參數(shù)見表5-5。支柱絕緣子應(yīng)根據(jù)以下條件進行選擇：(1)型號應(yīng)根據(jù)使用場所(室內(nèi)和室外)進行選擇；(2

14、)根據(jù)工作電壓選擇額定電壓；(3)驗證在動態(tài)穩(wěn)定性的FC(3) K Fal公式中，F(xiàn)al是支柱絕緣子的最大允許機械故障載荷(見表5-5)；當(dāng)通過彎曲失效載荷計算時，K=0.6，當(dāng)通過拉伸失效載荷計算時，K=1；FC(3)是短路期間作用在絕緣體上的沖擊電流的計算力。Whe穿墻套管應(yīng)根據(jù)以下條件選擇：(1)根據(jù)使用場所選擇型號；(2)根據(jù)工作電壓選擇額定電壓；(3)根據(jù)計算電流選擇額定電流(4)檢查動態(tài)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性動態(tài)穩(wěn)定性檢查Fc 0.6 FAL Fc=K(L1L 2)/AISH(3)210-7N，F(xiàn)c為三相短路沖擊電流作用在穿墻套管上的計算力(n)；Fal是穿墻套管的最大允許彎曲失效載荷(

15、n );L1是穿墻套管和最近的支柱絕緣子之間的距離(m)，l2是套管本身的長度(m)，A是相間距離，K=0.862。在熱穩(wěn)定性驗證公式中，它是額定短期耐受電流的有效值；是額定短路持續(xù)時間。例5-5選擇例5-1的主變電站中的10KV室內(nèi)母線。據(jù)了解，鋁母線的經(jīng)濟電流密度為1.15，假設(shè)時間為1.2s。母線水平放置在支柱絕緣子上，型號為ZA-10Y，跨距為1.8m，母線中心距為0.3m。變壓器10kV套管引入配電室的型號為CWL-10/600，相間距離為0.3m。解決方案：(1)選擇LMY硬鋁母線，根據(jù)經(jīng)濟斷面選擇：見表A-11-2(2)母線動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定檢查母線動穩(wěn)定檢查三相短路電動彎矩計算為大于二檔(N)，計算應(yīng)力為，(3)支柱絕緣子動穩(wěn)定檢查查表5-5支柱絕緣子最大允許機械故障負(fù)荷(彎曲)為3.75kN，KFal=0.63.75103=2250(N)，F(xiàn)c(3)KFal因此，支柱絕緣子滿足動穩(wěn)定要求。(4)穿墻套管的動態(tài)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性驗證：查表5-5 Fal=7.5kN，L2=0.56m；L1=1.8m，a=0.22m，根據(jù)公式(5-30)，=0.6 fal=0.67.5103=4500(n)Fc0.6 fal穿墻套管滿足動態(tài)穩(wěn)定性要求。檢查表5-6的熱穩(wěn)定性3360，以及CWL-10/600的5s穿墻套管5.5