高壓電氣設備選擇原則

1、高壓電氣設備選擇第一節(jié) 高壓電氣設備選擇的一般條件和原則為了保障高壓電氣設備的可靠運行，高壓電氣設備選擇與校驗的一般條件有：按正常工作條件 包括電壓、電流、頻率、開斷電流等選擇；按短路條件包括動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定校驗；按環(huán)境工作條件 如溫度、濕度、海拔等選擇。由于各種高壓電氣設備具有不同的性能特點，選擇與校驗條件不盡相同，高壓電氣設備的選擇 與校驗項目見 表7-1。表7-1高壓電氣設備的選擇與校驗項目設備名稱額定電壓額定電流開斷能力短路電流校驗環(huán)境 條件其它動穩(wěn)定熱穩(wěn)定斷路器VVVOOO操作性能負荷開關(guān)VVVOO1 O操作性能隔離開關(guān)VVOO,O操作性能熔斷器VVV°上、下級間配合電流互感

2、器VVOOO電壓互感器V1 O二次負荷、準確等級支柱絕緣字VOO二次負荷、準確等級穿墻套管VVOO1 O母線VOOO電纜VVO1 O注：表中為選擇項目，為校驗項目。一、按正常工作條件選擇高壓電氣設備（一）額定電壓和最高工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U alm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 >U

3、ns（7-1）（二）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。|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IN > Imax（7-2）計算時有以下幾個應注意的問題：（1）由于發(fā)電機、調(diào)相機和變壓器在電壓降低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，Imax應按過負荷確定（1.32倍變壓器額定電流）；I max；（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（4）出線回路的|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

4、它回路轉(zhuǎn) 移過來的負荷。（三）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（尤須注意小環(huán)境）條件，當氣溫、風速、溫度、污穢等級、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度等環(huán)境條件超過一般電氣設備使用條件時，應采 取措施。例如：當?shù)貐^(qū)海拔超過制造部門的規(guī)定值時，由于大氣壓力、空氣密度和濕度相應減少，使空氣間隙和外絕緣的放電特性下降，一般當海拔在 升高100m,則電氣設備允許最高工作電壓要下降 原型電氣設備，或采用外絕緣提高一級的產(chǎn)品。對于 可在海拔2000m以下使用。裝置。10003500m范圍內(nèi)，若海拔比廠家規(guī)定值每1%。當最高工作電壓不能滿足要求時，應采用高 110kV及以下電氣設

5、備，由于外絕緣裕度較大,當污穢等級超過使用規(guī)定時，可選用有利于防污的電瓷產(chǎn)品，當經(jīng)濟上合理時可采用屋內(nèi)配電K，當周圍環(huán)境溫度田和電氣設備額定環(huán)境溫度不等時，其長期允許工作電流應乘以修正系數(shù)(7-3)Iaie =KIn (H_|n；“二max -IN我國目前生產(chǎn)的電氣設備使用的額定環(huán)境溫度例=40。如周圍環(huán)境溫度 粉高于40c （但低于60C）時，其允許電流一般可按每增高 1C,額定電流減少1.8%進行修正，當環(huán)境溫度低于 40c時, 環(huán)境溫度每降低1C,額定電流可增加 0.5%,但其最大電流不得超過額定電流的20%。二、按短路條件校驗（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

6、度（或發(fā)熱效應）應不超過允許值。滿足熱穩(wěn)定的條件為(7-4)It2t 一 I 二2tdz式中It 由生產(chǎn)廠給出的電氣設備在時間t秒內(nèi)的熱穩(wěn)定電流。1co短路穩(wěn)態(tài)電流值。t與1t相對應的時間。tdz短路電流熱效應等值計算 時間。（二）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ies 之 ich（7-5）或Ies 之 I ch（ 7-6）式中 商、1ch短路沖擊電流幅值及其有效值；ies、1es-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，其熱穩(wěn)定由熔斷時間保證，故可不校驗熱穩(wěn)定。（2

7、）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。(三)短路電流計算條件為使所選電氣設備具有足夠的可靠性、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(一般為本工程建成后510年)；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

8、的短路電流為最大的那些點為短路計算點。(四)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及非周期分量等值時間tfz之和，對無窮大 容量系統(tǒng)，I ” = |g,顯然tz按和短路電流持續(xù)時間相等，按繼電保護動作時間tpr和相應斷路器的全 開斷時間tab之和，即tz=tb+tkd(7-7)而tkd=tgf+th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

9、情況，取 后備保護的動作時間。第二節(jié)高壓斷路器、隔離開關(guān)、重合器和分段器的選擇一、高壓斷路器的選擇高壓斷路器選擇及校驗條件除額定電壓、額定電流、熱穩(wěn)定、動穩(wěn)定校驗外，還應注意以下幾 點：（一）斷路器種類和型式的選擇高壓斷路器應根據(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。由于少油斷路 器制造簡單、價格便宜、維護工作量較少，故在3220kV系統(tǒng)中應用較廣，但近年來，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斷路器也已在向中壓1035kV發(fā)展，并在城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設和改造中獲得了應用。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

10、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，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。（二）額定開斷電流選擇在額定電壓下，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。高壓斷路器的額定 開斷電流INbr,不應小于實際開斷瞬間的短路電流周期分量|zt,即|Nbr >Zt（7-8）當斷路器的INbr較系統(tǒng)短路電流大很多時，為了簡化計算，也可用次暫態(tài)電流I"進行選擇即|Nbr> |"（7-9）我國生產(chǎn)的高壓斷路器在做

11、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20%,因此需要進行驗算。短路全電流的計算方法可參考有關(guān)手冊，如計算結(jié)果非周期分量超過20%以上時，訂貨時應向制造部門提出要求。裝有自動重合閘裝置的斷路器，當操作循環(huán)符合廠家規(guī)定時，其額定開斷電流不變。（三）短路關(guān)合電流的選擇在斷路器合閘之前，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

12、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。且斷路器在關(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)合電流泗。不應小于短路電流最大沖擊值ich ,即iNcl >ch（7-10）二、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、額定電流、熱穩(wěn)定、動穩(wěn)定校驗（以上參見本章第一節(jié)） 外，還應注意其種類和形式的選擇，尤其屋外式隔離開關(guān)的型式較多，對配電裝置的布置和占地面 積影響很大，因此其型式應根據(jù)配電裝置特點和要求以及技術(shù)經(jīng)濟條

13、件來確定。隔離開關(guān)選型參考表使用場合特 點參考型號屋內(nèi)配電裝置成套高壓開關(guān)柜三級，10kV以下GN2, GN6, GN8, GN19屋單極，大電流 300013000AGN10三級，15kV, 200600AGN11內(nèi)發(fā)電機回路，大電流回路三級，10kV,大電流 20003000AGN18, GN22, GN2單極，插入式結(jié)構(gòu)，帶封閉罩 20 kV,大電流 1000013000AGN14220kV及以下各型配電裝置雙柱式，220kV及以下GW4屋高型，硬母線布置V 型，35110kVGW5外硬母線布置單柱式，220500kVGW620kV及以上中型配電裝置三柱式，220500kVGW7例7-1

14、如右圖所示降壓變電所中一臺變壓器，容量為 7500kVA ,其短路電壓百分值為Ud%=7.5,二次母線電壓為10kV,變電所由無限大容量系統(tǒng)供電，二次母線上短路電流 為 |"=|oo=5.5kA。作用于高壓斷路器的定時限保護裝置的 動作時限為ls,瞬時動作的保護裝置的動作時限為0.05s,擬采用高速動作的高壓斷路器，其固有開斷時間為0.05s,滅弧時間為0.05s，斷路器全開斷時間則為伙=0.05+0.05=0.后試選擇高壓斷路器與隔離開關(guān)。解：通過所選斷路器的工作電流為(7500| .max=. 3U n75003 10=433A短路電流沖擊值為ich=2.55 I"=1

15、4kA短路電流熱效應的等值計算時間為tz=t=t b+tkd = 1+0.1=1.1s>1s,可忽略 tfz,z 貝Utdz= tz=1.1s根據(jù)上述計算數(shù)據(jù)結(jié)合具體情況和選擇條件，由產(chǎn)品樣本或附錄1、2選擇戶內(nèi)SN10-10I-600型的高壓斷路器和GN7-10-600型的隔離開關(guān)，經(jīng)短路穩(wěn)定性校驗，均合格。將計算數(shù)據(jù)和其額定數(shù)據(jù)列于表7-3中，并選取 CD10與CS7-lT型操作機構(gòu)。表 選用SN10-10I-600型高壓斷路器和 GN7-10-600型隔離開關(guān)數(shù)據(jù)表計算數(shù)據(jù)SN10-10I-600型高壓斷路器GN7-10-600型隔離開關(guān)安裝網(wǎng)路的額定電壓 10kV 通過電器的工作

16、電流 433A 短路電流I"=I -=5. 5kA 短路電流沖擊值ich = 14kA 熱校驗計算值1002 tdz22=5.5 X 1.1=33.3kA sUN=10kVI n=600AINcl=20.2kAimax=52kA2、/2It2t=20.2 * 4=1632 kA sUN=10kVIn=600Aimax=52kA2、/2It2t=20 X 5=2000kA s、重合器和 分段 器的 選擇合器的選擇選用重合器時，要使其額定參數(shù)滿足安裝地點的系統(tǒng)條件，具體要求有：1 .額定電壓重合器的額定電壓應等于或大于安裝地點的系統(tǒng)最高運行電壓。2 .額定電流重合器的額定電流應大于安裝地

17、點的預期長遠的最大負荷電流。除此，還應注意重合器的額定 電流是否滿足觸頭載流、溫升等因素而確定的參數(shù)。為滿足保護配合要求，還應選擇好串聯(lián)線圈和 電流互感器的額定電流。通常，選擇重合器額定電流時留有較大的裕度。選擇串聯(lián)線圈時應以實際 預期負荷為準。3 .確定安裝地點最大故障電流。重合器的額定短路開斷電流應大于安裝地點的長遠規(guī)劃最大故障電流。4 .確定保護區(qū)域未端最小故障電流重合器的最小分閘電流應小于保護區(qū)段最小故障電流。對液壓控制重合器，這主要涉及選擇串聯(lián)線圈額定電流問題：電流裕度大時，可適應負荷的增加并可避免對涌流過于敏感；而電流裕度小時,可對小故障電流反應敏感。有時，可將重合器保護區(qū)域的末端

18、直接選在故障電流至少為重合器最小 分閘電流的1.5倍處，以保證滿足該項要求。5 .與線路其他保護設備配合這主要是比較重合器的電流 一時間特性曲線，操作順序和復歸時間等特性，與線路上其他重合 器、分段器、熔斷器的保護配合，以保證在重合器后備保護動作或在其他線路元件發(fā)生損壞之前， 重合器能夠及時分斷。（二）分段器的選擇選用分段器時，應注意以下問題 ：1 .啟動電流分段器的額定啟動電流應為后備保護開關(guān)最小分閘電流的80%。當液壓控制分段器與液壓控制重合器配合使用時，分段器與重合器選用相同額定電流的串聯(lián)線圈即可。因為液壓分段器的啟動電流為其串聯(lián)線圈額定電流的1.6倍，而液壓重合器的最小分閘電流為其串聯(lián)

19、線圈額定電流的2倍。電子控制分段器的啟動電流可根據(jù)其額定電流直接整定，但必須滿足上述"80%"原則。電子重合器整定值為實際動作值，應考慮配合要求。2 .記錄次數(shù)分段器的計數(shù)次數(shù)應比后備保護開關(guān)的重合次數(shù)少一次。當數(shù)臺分段器串聯(lián)使用時，負荷側(cè)分 段器應依次比其電源側(cè)分段器的計數(shù)次數(shù)少一次。在這種情況下，液壓分段器通常不用降低其啟動 電流值的方法來達到各串聯(lián)分段器之間的配合，而是采用不同的計數(shù)次數(shù)來實現(xiàn)，以免因網(wǎng)絡中涌 流造成分段器誤動。3 .記憶時間必須保證分段器的記憶時間大于后備保護開關(guān)動作的總累積時間，否則分段器可能部分地"忘記”故障開斷的分閘次數(shù)，導致后備保護

20、開關(guān)多次不必要的分閘或分段器與前級保護都進入閉鎖狀 態(tài)，使分段器起不到應有的作用。液壓控制分段器的記憶時間不可調(diào)節(jié)，它由分閘活塞的復位快慢所決定。復位快慢又與液壓機 構(gòu)中油粘度有關(guān)。第三節(jié)互感器的選擇一、電流互感器的選擇（一） 電流互感器一次回路額定電壓和電流選擇 電流互感器一次回路額定電壓和電流選擇應滿足：UN1>UNs（7-11）|N1>.max（7-12）式中UN1、IN1-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。 （二）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)

21、用1A。（三）電流互感器種類和型式的選擇在選擇互感器時，應根據(jù)安裝地點（如屋內(nèi)、屋外）和安裝方式（如穿墻式、支持式、裝入式等 ）選擇相適應的類別和型式。選用母線型電流互感器時，應注意校核窗口尺寸。（四）電流互感器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。例如：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

22、為 0.51級。供只需估計電參數(shù)儀表的互感器可用3級的。當所供儀表要求不同準確級時，應按相應最高級別來確定電流互感器的準確級。（五）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Z2i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 ZN2或額定容量SN2（ZN2及SN2均可從產(chǎn)品樣本或附錄 3查到），即SN2 > S2= |N22 Z2l（7-13）或 ZN2 > Z2產(chǎn) Rwi + Rtou+ Rm + Rr（7-14）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

23、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。將（7-13）代入（7-12）并整理得：RwW2Sn2 - I N2 (Rtou，Rm，Rr )I N2(7-15)因為A=上一，所以RwiA>lca(Zn2 - Rtou - Rm - Rr)(7-16)mm2）及計算長度（ mm）式中A ,1ca 一電流互感器二次回路連接導線截面積（按規(guī)程要求聯(lián)接導線應采用不得小于1.5 mm2的銅線，實際工作中常取2.5mm2的銅線。當截面選定之后，即可計算出聯(lián)接導線的電阻Rwi。有時也可先初選電流互感器，在已知其二次側(cè)連接的儀表及繼電器型號的情況下，利用式(7-16)

24、確定連接導線的截面積。但須指出，只用一只電流互感器時電阻的計算長度應取連接長度2倍，如用三只電流互感器接成完全星形接線時，由于中線電流近于零，則只取連接長度為電阻的計算長度。若用兩只電流互感器接成不完全星形結(jié)線時，其二次公用線中的電流為兩相電流之向量和，其值與相電流相等，但相位差為60,故應取連接長度的J3倍為電阻的計算長度。(六)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 |N1的倍數(shù)Kh來表示，故熱穩(wěn)定應按下式校驗(Kh|N1)2> |oo2tdz(7-17)式中Kh, IN1 由生產(chǎn)廠給

25、出的電流互感器的熱穩(wěn)定倍數(shù)及一次側(cè)額定電流。s , tdz短路穩(wěn)態(tài)電流值及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)kmo 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(7-18)2 KmoI N1 > ich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。ich 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Fal>0.5x

26、 1.73 x 10-7ich2 - (N)(7-19)式中Fal作用于電流互感器瓷帽端部的允許力；l 一電流互感器出線端至最近一個母線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。例7-2試就例7-1中已知條件，選擇圖7-1中所示的電流互感器。擬將電流互感器裝在 JYN2-10型高壓開關(guān)柜內(nèi)，并選取兩個鐵芯級的，其中一個供給儀表，所接儀表的電路，如圖7-2所示。另一個供給繼電保護。O。o1 Virlh Wioo oELJ.0 ?電用盟國 真材官)1門T稗式時卑點1.151竄計唐懸防*n股差叱2發(fā)盤瑰跖3TQ.D2正姓堂芟觸電同0 1解：根據(jù)UN=l0kV、Ima

27、x=433A,選擇戶內(nèi)型0.5/P級的LZZJB7-10型，一次額定電流為600A 的電流互感器。其中0.5級供測量儀表，P級供繼電保護裝置用。根據(jù)附錄9查得各種儀表每個電流線圈的負載值，分別列于圖7-2中，由圖可知，A相電流互感器的儀表線圈最多，其總負載值為Rm=0.12+0.058+0.02+0.02=0.218 ,取導線的接觸電阻Rtou=0.1 如果聯(lián)接導線采用2.5mm2的銅線，則導線的電阻為Rwi二 血 黑5 =0.065 Q 故 Z2l = Rwi+Rtou+ Rm =0.218+0.065+0.1=0.383 Q 53 2.5又根據(jù)附錄3查得LZZJB7-10型電流互感器0.5

28、級的Zn2=0. 4 Q°顯然ZN2>Z2l,按二次容量校 驗合格。同時由附錄3尚可查得LZZJB7-10型電流互感器的動穩(wěn)定倍數(shù) Kmo=70與ls的熱穩(wěn)定倍數(shù) kh=55,則短路的穩(wěn)定性校驗：（KMni）2 =（55 X 0.6）2=1089kA2s>S2tdz=5.52 乂 1.1=33.3 kA2s./2KmoIN1=.,2 x 0.6X70=59.4 kA >ich=14kA 故選取LZZJB6 106000.5/P型的電流互感器完全適合。二、電壓互感器的選擇（一）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

29、組所接電力網(wǎng)電壓應在（1.10.9）Uni范圍內(nèi)變動，即滿足下列條件1.1 UN1> UNs>0.9 UN1（7-20）式中UN1 電壓互感器一次側(cè)額定電壓。選擇時，滿足 UN1=UNs即可。（二）電壓互感器二次側(cè)額定電壓的選擇電壓互感器二次側(cè)額定線間電壓為100V ,要和所接用的儀表或繼電器相適應。（三）電壓互感器種類和型式的選擇電壓互感器的種類和型式應根據(jù)裝設地點和使用條件進行選擇，例如：在 635kV屋內(nèi)配電裝 置中，一般采用油浸式或澆注式；110220kV配電裝置通常采用串級式電磁式電壓互感器；220kV及其以上配電裝置，當容量和準確級滿足要求時，也可采用電容式電壓互感器。

30、（四）準確級選擇和電流互感器一樣，供功率測量、電能測量以及功率方向保護用的電壓互感器應選擇0.5級或1級的，只供估計被測值的儀表和一般電壓繼電器的選用3級電壓互感器為宜。（五）按準確級和額定二次容量選擇首先根據(jù)儀表和繼電器接線要求選擇電壓互感器接線方式，并盡可能將負荷均勻分布在各相上， 然后計算各相負荷大小，按照所接儀表的準確級和容量選擇互感器的準確級額定容量。有關(guān)電壓互 感器準確級的選擇原則，可參照電流互感器準確級選擇。一般供功率測量、電能測量以及功率方向 保護用的電壓互感器應選擇 0.5級或1級的，只供估計被測值的儀表和一般電壓繼電器的選用3級電壓互感器為宜。電壓互感器的額定二次容量(對應

31、于所要求的準確級)SN2,應不小于電壓互感器的二次負荷S2，即 SN2 > S2(7-21)S2= “ S0 cos.)，So sin .) = 。P0)，Q0)(7-2 2)式中so、po、Qo各儀表的視在功率、有功功率和無功功率。cos中一各儀表的功率因數(shù)。如果各儀表和繼電器的功率因數(shù)相近，或為了簡化計算起見，也可以將各儀表和繼電器的視在 功率直接相加，得出大于S2的近似值，它若不超過 SN2,則實際值更能滿足式(7-21)的要求。由于電壓互感器三相負荷常不相等，為了滿足準確級要求，通常以最大相負荷進行比較。計算電壓互感器各相的負荷時，必須注意互感器和負荷的接線方式。例7-3已知某3

32、5kV變電所低壓側(cè)10kV母線上接有有功電能表 10只、有功功率表3只、無功功 率表1只、母線電壓表及頻率表各1只，絕緣監(jiān)視電壓表 3只、電壓互感器及儀表接線和負荷分配如圖7-3和表7-5所示。試選擇供10kV母線測量用的電壓互感器。圖7-3測量儀表與電壓互感器的連接 圖A b c圖7-3測量儀表與電壓互感器的連線圖解 鑒于10.5kV為中性點不接地系統(tǒng)，電壓互感器除供測量儀表外，還用來作交流電網(wǎng)絕緣監(jiān)10/O.1/0.1kVo由于回路中接有計費視，因此，查附錄 4,選用JSJW-10型三相五柱式電壓互感器(也可選用3只單相JDZJ-10型澆注絕緣TV，但不能用JDJ或JDZ型TV接成星形)，

33、其一、二次電壓 為用電能表，故電壓互感器選用0.5準確級。與此對應，互感器三相總的額定容量為120VA。電壓互感器接線為Yn, yn, d0。查附錄9得各儀表型號及參數(shù)，連同初步計算結(jié)果列于表7巧中。表75電壓互感需備相負存儀表名稱及型號哪駿船除1形負荷部分)代| 以由rn 檸i¥i伙衣吒DJx會回/PH A/功率(VA)COS中sin中/月叨叨干衣46D1-W0.6n j14兒切切于衣 46D1-var071n 00n nnE-舊DJ電日巳衣 Dsl1.5 4Q0.3840.925妙1個衣46L1-HZ1.21電讓農(nóng)16L1-V7#0.31a n柏cc出口儀表 彩HAB n .怕C

34、 L1PlCl繳口Pab a nQ abPbc a nQbc31.81.8an -c_n_r10.50.5-1Add105.713.95.713.94彳c11.2c c1 9.2-13.90.3-8.3-139根據(jù)表7-5可求出不完全星形部分負荷為Sab= Pab2Qab2 = ,9.2213.92 =16,7(VA)COS : ab=Pab/Sab=9.2/16.7=0.55；： ab=56.6°bc=59.2°Sbc= . Pbc2 - Qbc2 =%8.3213.92 =16.2(VA)cos ； bc=Pbc/Sbc=8.3/16.2=0.51由于每相上還接有絕緣監(jiān)

35、視電壓表V ( P'=0.3W, Q'=0),故A相負荷為1 °Sabc°s( ab-30°)+ Pa = 1 、Pa= _'_ X 16.7 c°s(56.6°-30°)+0.3=8.62(W),3.3QA= Lsabsin(5 ab-30 °) = X16.7 sin(56.6°-30 °) =4.3(var) ,3<3B相負荷為1.0,°Pb= Sab c°s( ab+30 )+ Sbcc°s(bc-30 )+ Pb, 3 1一 16.7

36、c°s(56.6°+30 °)+ 16.2 c°s(59.2 °-30 °)+0.3=9.04(W),31cQB= 一 Sab sin( ： ab+30 °)+ Sbcsin( ： bc-30 °),31=_16.7 sin(56.6°+30°)+ 16.2 sin(59.2 °-30 °)=14.2(var),3顯而易見，B相負荷較太，故應按 B相總負荷進行校驗sb 二、P2 Qb = J9.042 14.22 =16.8< 120(VA)3故所選JSJW-10型互感

37、器滿足要求。第四節(jié)高壓熔斷器的選擇高壓熔斷器按額定電壓、額定電流、開斷電流和選擇性等項來選擇和校驗。一、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<UN的電網(wǎng)中，因熔體較長，過電壓值可達 3.54倍相電壓，可能損害電網(wǎng)中的電氣

38、設備。二、額定電流選擇熔斷器的額定電流選擇，包括熔管的額定電流和熔體的額定電流的選擇。（一）熔管額定電流的選擇為了保證熔斷器載流及接觸部分不致過熱和損壞，高壓熔斷器的熔管額定電流應滿足式（7-22）的要求，即 |Nft 引Nfs（7-23）式中INft熔管的額定電流；INfs 熔體的額定電流（二）熔體額定電流選擇為了防止熔體在通過變壓器勵磁涌流和保護范圍以外的短路及電動機自啟動等沖擊電流時誤動作，保護35kV及以下電力變壓器的高壓熔斷器，其熔體的額定電流可按式（7-23）選擇，即 INfs=KI max（7-24）式中K 可靠系數(shù)（不計電動機自啟動時 K=1.11.3,考慮電動機自啟動時 K=

39、1.52.0）;Imax 一電力變壓器回路最大工作電流。用于保護電力電容器的高壓熔斷器的熔體，當系統(tǒng)電壓升高或波形畸變引起回路電流增大或運 行過程中產(chǎn)生涌流時不應誤熔斷，其熔體按式（7-25）選擇，即INfs =KI nc（7-25）式中K 一可靠系數(shù)（對限流式高壓熔斷器，當一臺電力電容器時K=1.52.0,當一組電力電容器時K=1.31.8）；|nc一電力電容器回路的額定電流。三、熔斷器開斷電流校驗INb- Ich（或 I"）（7-26）士1式中INbr 熔斷器的額定開斷電流I卜2對于沒有限流作用的熔斷器，選擇時用沖擊tP V A電流的有效值Ich進行校驗；對于有限流作用的 熔斷器

40、，在電流達最大值之前已截斷，故可不計 0七2sss 非周期分量影響，而采用I"進行校驗。七：二二土'四、熔斷器選擇性校驗J- 1Iki1*（2為了保證前后兩級熔斷器之間或熔斷器與電源（或負荷）保護裝置之間動作的選擇性，應進行熔體選擇性校驗。各種型號熔斷器的熔體熔斷時間可由制造廠提供的安秒特性曲線上查出。如圖7-4所示，為兩個不同熔體的安秒特性曲線（|Nfs1<|Nfs1）,同一電流同時通過此二熔體時，熔體 1先熔斷。所以，為了保證動作的選擇性，前一級熔 體應采用熔體1,后一級熔體應采用熔體 2。對于保護電壓互感器用的高壓熔斷器，只需按額定電壓及斷流容量兩項來選擇。第五節(jié)

41、支柱絕緣子和穿墻套管的選擇一、絕緣子簡介絕緣子俗稱為絕緣瓷瓶，它廣泛地應用在發(fā)電廠和變電所的配電裝置、變壓器、各種電器以及 輸電線之中。用來支持和固定裸載流導體，并使裸導體與地絕緣，或者用于使裝置和電氣設備中處在不同電位的載流導體間相互絕緣。因此，要求絕緣子必須具有足夠的電氣絕緣強度、機械強度、耐熱性和防潮性等等。絕緣子按安裝地點，可分為戶內(nèi)（屋內(nèi)）式和戶外（屋外）式兩種。按結(jié)構(gòu)用途可分為支持絕緣子和套管絕緣子。（一）支柱絕緣子支柱絕緣子又分為戶內(nèi)式和戶外式兩種。戶內(nèi)式支柱絕緣子廣泛應用在3110kV各種電壓等級的電網(wǎng)中。1 .戶內(nèi)式支柱絕緣子戶內(nèi)式支柱絕緣子可分為外膠裝式、內(nèi)膠裝式及聯(lián)合膠裝

42、式等三種。2 .戶外式支柱絕緣子戶外支柱絕緣子有針式和實心棒式兩種。圖7-6所示為戶外支柱絕緣子結(jié)構(gòu)圖。它主要由絕緣瓷體2、4,鑄鐵帽5和具有法蘭盤的裝腳1組成。（二）套管絕緣子套管絕緣子簡稱為套管。套管絕緣子按其安裝地點可分戶內(nèi)式和戶外式兩種。1 .戶內(nèi)式套管絕緣子戶內(nèi)式套管絕緣子根據(jù)其載流導體的特征可分為以下三種型式：采用矩形截面的載流體、采用圓形截面的載流導體和母線型。前兩種套管載流導體與其絕緣部分制做成一個整體，使用時由載流導體兩端與母線直接相連。而母線型套管本身不帶載流導體，安裝使用時，將原載流母線裝于該套管的矩形窗口內(nèi)。2 .戶外式套管絕緣子戶外式套管絕緣子用于將配電裝置中的戶內(nèi)載

43、流導體與戶外載流導體之間的連接處，例如線路引出端或戶外式電器由接地外殼內(nèi)部向外引出的載流導體部分。因此，戶外式套管絕緣子兩端的絕緣分別按戶內(nèi)外兩種要求設計二、支柱絕緣子及穿墻套管的選擇支柱絕緣子和穿墻套管的選擇和校驗項目見表7-6。項目額定電壓額定電流熱穩(wěn)定動穩(wěn)定支持絕緣于式(7-1)式(7-26)穿墻套管式(7-2)式(7-4)支柱絕緣子及穿墻套管的動穩(wěn)定性應滿足式（7-26）的要求:FalFca（7-27）式中Fal 支柱絕緣子或穿墻套管的允許荷重。Fca 加于支柱絕緣子或穿墻套管上的最大計算力。Fal可按生產(chǎn)廠家給出的破壞荷重Fdb的60%考慮，即(7-28)Fal=0.6 Fdb(N)

44、Fca即最嚴重短路情況下作用于支柱絕緣子或穿墻套管上的最大電動力，由于母線電動力是作用 在母線截面中心線上，而支持絕緣子的抗彎破壞荷重是按作用在絕緣子帽上給出的，二者力臂不等， 短路時作用于絕緣子帽上的最大計算力為：H(N)(7-29)Fca= F maxHi式中Fmax 最嚴重短路情況下作用于母線上的最大電動力。Hi 支柱絕緣子高度（mm）。H 從絕緣子底部至母線水平中心線的高度（ mm）。b 一母線支持片的厚度，一般豎放矩形母線b=18mm;平放矩形母線b=12mm。Fmax的計算說明如下：布置在同一平面內(nèi)的三相母線，在發(fā)生短路時，支持絕緣子所受的力為Fmax = 1.73 iSh ca

45、10，（7-30）式中a一母線間距（m）Lca一計算跨距（m）。對母線中間的支持絕緣子，Lca取相鄰跨距之和的一半。對母線端頭的支持絕緣子，Lca取相鄰跨距的一半，對穿墻套管，則取套管長度與相鄰跨距之和的一半。第六節(jié)母線和電纜的選擇一、母線的選擇與校驗母線一般按 母線材料、類型和布置方式； 導體截面； 熱穩(wěn)定； 動穩(wěn)定等項進行 選擇和校驗； 對于110kV以上母線要進行電暈的校驗； 對重要回路的母線還要進行共振頻率 的校驗。（一）母線材料、類型和布置方式（1）配電裝置的母線常用導體材料有銅、鋁和鋼。銅的電阻率低，機械強度大，抗腐蝕性能 好價格較貴。（2）常用的硬母線截面有矩形、槽形和管形。矩形

46、母線常用于35kV及以下、電流在4000A及以下的配電裝置中。槽形母線機械強度好，載流量較大，集膚效應系數(shù)也較小，一般用于40008000A的配電裝置中。管形母線集膚效應系數(shù)小，機械強度高，管內(nèi)還可通風和通水冷卻， 因此，可用于8000A以上的大電流母線。（3）母線的散熱性能和機械強度與母線的布置方式有關(guān)（二）母線截面的選擇除配電裝置的匯流母線及較短導體（20m以下）按最大長期工作電流選擇截面外，其余導體的截面一般按經(jīng)濟密度選擇。1 .按最大長期工作電流選擇母線長期發(fā)熱的允許電流lal ,應不小于所在回路的最大長期工作電流Imax,即KI al 刁 max（7-31）式中1al 一相對于母線允

47、許溫度和標準環(huán)境條件下導體長期允許電流；K一綜合修正系數(shù)，與環(huán)境溫度和導體連接方式等有關(guān)。2 .按經(jīng)濟電流密度選擇按經(jīng)濟電流密度選擇母線截面可使年綜合費用最低，年綜合費用包括電流通過導體所產(chǎn)生的年 電能損耗費、導體投資和折舊費、利息等。從降低電能損耗角度看，母線截面越大越好，而從降低 投資、折舊費和利息的角度，則希望截面越小越好。綜合這些因素，使年綜合費用最小時所對應的 母線截面稱為母線的經(jīng)濟截面，對應的電流密度稱為經(jīng)濟電流密度。按經(jīng)濟電流密度選擇母線截面按下式計算Sec= （7-32）Jec式中1max通過導體的最大工作電流；Jec經(jīng)濟電流密度在選擇母線截面時，應盡量接近按式（7-32）計算

48、所得到的截面，當無合適規(guī)格的導體時，為節(jié)約投資，允許選擇小于經(jīng)濟截面的導體。并要求同時滿足式（7-31）的要求。（三）母線熱穩(wěn)定校驗按正常電流及經(jīng)濟電流密度選出母線截面后，還應按熱穩(wěn)定校驗。按熱穩(wěn)定要求的導體最小截 面為Smin =JtdzKs（ 7-33）式中I于一短路電流穩(wěn)態(tài)值(A)Ks集膚效應系數(shù)，對于矩形母線截面在100mm2以下，Ks=1。tdz熱穩(wěn)定計算時間；C 一熱穩(wěn)定系數(shù)(四)母線的動穩(wěn)定校驗各種形狀的母線通常都安裝在支持絕緣子上，當沖擊電流通過母線時，電動力將使母線產(chǎn)生彎 曲應力，因此必須校驗母線的動穩(wěn)定性。安裝在同一平面內(nèi)的三相母線，其中間相受力最大，即Fmax=i.732

49、 X i0-7Kf ish _L (N)(7-34)a式中 Kf母線形狀系數(shù)，當母線相間距離遠大于母線截面周長時，Kf=1ol 一母線跨距(m);a母線相間距(m)。母線通常每隔一定距離由絕緣瓷瓶自由支撐著。因此當母線受電動力作用時，可以將母線看成 一個多跨距載荷均勻分布的梁，當跨距段在兩段以上時，其最大彎曲力矩為F maxlM = (7-35)10若只有兩段跨距時，則F maxlM = (7-36)8式中Fmax 一個跨距長度母線所受的電動力( N)。母線材料在彎曲時最大相間計算應力為ica =(7-37)W式中 W 一母線對垂直于作用力方向軸的截面系數(shù)，又稱抗彎矩(m3),其值與母線截面形

50、狀及布置方式有關(guān)。要想保證母線不致彎曲變形而遭到破壞，必須使母線的計算應力不超過母線的允許應力，即母 線的動穩(wěn)定性校驗條件為仃 caWbal(7-38)式中 aal 一母線材料的允許應力，對硬鋁母線民cral=69MPa;對硬銅母線仃al =137MPa。如果在校驗時，CTca之仃al ,則必須采取措施減小母線的計算應力，具體措施有：將母線由豎放改為平放；放大母線截面，但會使投資增加；限制短路電流值能使仃ca大大減小，但須增設電抗器；增大相間距離 a；減小母線跨距l(xiāng)的尺寸，此時可以根據(jù)母線材料最大允許應力來確定絕緣瓷瓶 之間最大允許跨距，由式 7-35和式7-37可得10CalWlmax =

51、J( 7-39 )式中F1 單位長度母線上所受的電動力(N/m)當矩形母線水平放置時，為避免導體因自重而過分彎曲，所選取的跨距一般不超過1.52m?？紤]到絕緣子支座及引下線安裝方便，常選取絕緣子跨距等于配電裝置間隔的寬度。例7-4試就例7-1已知條件選擇10kV的矩形母線以及絕緣瓷瓶。已知母線以及絕緣瓷瓶擬裝于JYN2-10型高壓開關(guān)柜中呈垂直布置，且矩形母線平放于支持瓷瓶上，母線相間距離為a=250mm,跨距長取決于柜寬，即 =1000mm,取母線的形狀系數(shù) Kf=1,年最大負荷利用小時數(shù)為 6000h。環(huán)境溫度為300C解：在例7-1中已求得通過母線的工作電流為|w.max=433A,根據(jù)允許發(fā)熱條件，按附錄 6選取40 X 5mm2的矩形鋁母線，其允許電流為515A,考慮到環(huán)境溫度修正系數(shù)，實際允許載流量為：max- 070-30 515=485A>433AIal=KIN YrtIn=E57-7查得Jec=0.9A/mm :則經(jīng)濟截面為如果母線較長，尚應按經(jīng)濟電流密度選擇母線截面。據(jù)表Sec= Imax = 433=481mm267Jec 0.9為節(jié)省母線材料選取相鄰較小的標準截面S=63X6.3mm2,可見應初選 S=63X6.3