供配電系統(tǒng)及其電氣設(shè)備第14章電器的原理與選擇

14.1電器設(shè)備選擇的一般條件正確地選擇設(shè)備是使電氣主接線和配電裝置達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要條件。電氣設(shè)備要能可靠地工作，必須按正常工作條件進(jìn)行選擇，并按短路狀態(tài)來(lái)校驗(yàn)其動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。導(dǎo)體和電器所在電網(wǎng)的運(yùn)行電壓因調(diào)壓或負(fù)荷的變化，常高于電網(wǎng)的額定電壓，故所選電器和電纜允許最高工作電壓不得低于所接電網(wǎng)的最高運(yùn)行電壓，即：14.1.1按正常工作條件進(jìn)行選擇導(dǎo)體和電器額定電壓和額定最高工作電壓一般電纜和電器允許的最高工作電壓：當(dāng)額定電壓在220kV及以下時(shí)為1.15Ue；當(dāng)額定電壓為330~500kV時(shí)為1.1Ue。而實(shí)際電網(wǎng)運(yùn)行的一般不超過(guò)1.1Ue，在選擇設(shè)備時(shí)，一般可按照電器和電纜的額定電壓，不低于裝置地點(diǎn)電網(wǎng)額定電壓的條件選擇，即：額定電流導(dǎo)體和電器的額定電流是指在額定周?chē)h(huán)境溫度下，導(dǎo)體和電器的長(zhǎng)期允許電流（或額定電流）應(yīng)不小于該回路的最大持續(xù)工作電流，即：額定電流發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)和變壓器在電壓降低5%時(shí),母聯(lián)斷路器回路一般可取母線上最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)或變壓器的；母線分段電抗器的應(yīng)為母線上最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)跳閘時(shí),保證該段母線負(fù)荷所需的電流;出線回路的除考慮線路正常負(fù)荷電流(包括線路損耗)外,還應(yīng)考慮事故時(shí)由其他回路轉(zhuǎn)移過(guò)來(lái)的負(fù)荷。按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核在選擇電器時(shí)，還應(yīng)考慮電器安裝地點(diǎn)的環(huán)境條件，當(dāng)氣溫、風(fēng)速、濕度、污穢等級(jí)、海拔高度、地震強(qiáng)度和覆厚度等環(huán)境條件超過(guò)一般電器使用條件時(shí)，應(yīng)向制造部門(mén)提出要求或采取相應(yīng)的措施。當(dāng)環(huán)境溫度和導(dǎo)體(或電器)額定環(huán)境溫度不等時(shí)，其長(zhǎng)期允許電流可按下式修正：短路時(shí)的熱穩(wěn)定：對(duì)于電器短路時(shí)的熱穩(wěn)定，是指電器在短路電流作用下的最高溫度不超過(guò)電器在短時(shí)發(fā)熱條件下的允許最高溫度。亦即電器在短路作用時(shí)間內(nèi)，短路電流的熱效應(yīng)，應(yīng)不大于電器通建短路電流時(shí)的允許熱效應(yīng)，即：如果電器制造廠在設(shè)備技術(shù)數(shù)據(jù)中提供了電器在t內(nèi)允許的熱穩(wěn)定電流It，則電器的短時(shí)熱穩(wěn)定條件是：14.1.2按短路情況校驗(yàn)短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)短路電流通過(guò)時(shí),導(dǎo)體和電器各部件溫度(或發(fā)熱效應(yīng))應(yīng)不超過(guò)允許值,即滿足熱穩(wěn)定的條件為：14.1.2按短路情況校驗(yàn)短路電流所產(chǎn)生的巨大電動(dòng)力，對(duì)于電器或配電裝置具有很大的危害性。如：⑴電器的載流部分可能因?yàn)殡妱?dòng)力而振動(dòng)，或者因電動(dòng)力所產(chǎn)生的應(yīng)力大于其材料允許應(yīng)力而變形，甚至使絕緣部件或載流部件損壞。⑵電氣設(shè)備的電磁繞組，受到巨大的電動(dòng)力作用，可能使繞組變形或損壞。電動(dòng)力穩(wěn)定校驗(yàn)電動(dòng)力穩(wěn)穩(wěn)定校驗(yàn)驗(yàn)電動(dòng)力穩(wěn)穩(wěn)定是導(dǎo)導(dǎo)體和電電器承受受短路電電流機(jī)械械效應(yīng)的的能力，，亦稱(chēng)動(dòng)動(dòng)穩(wěn)定。。滿足動(dòng)動(dòng)穩(wěn)定的的條件為為：可不校驗(yàn)驗(yàn)熱穩(wěn)定定或動(dòng)穩(wěn)穩(wěn)定的情情況：(1)用用熔斷斷器保護(hù)護(hù)的電器器,其熱熱穩(wěn)定由由熔斷時(shí)時(shí)間保證證,故可可不驗(yàn)算算熱穩(wěn)定定。(2)采采用有有限電阻阻的熔斷斷器保護(hù)護(hù)的設(shè)備備可不驗(yàn)驗(yàn)算動(dòng)穩(wěn)穩(wěn)定;電電纜因足足夠的強(qiáng)強(qiáng)度,亦亦可不不驗(yàn)算動(dòng)動(dòng)穩(wěn)定。。(3)裝裝設(shè)在在電壓互互感器回回路中的的裸導(dǎo)體體和電器器可不驗(yàn)驗(yàn)算動(dòng)、、熱穩(wěn)定定短路電流流計(jì)算條條件：為使所選選導(dǎo)體和和電器具具有足夠夠的可靠靠性、經(jīng)經(jīng)濟(jì)性和和合理性性，并在在一定時(shí)時(shí)期內(nèi)適適應(yīng)系統(tǒng)統(tǒng)發(fā)展需需要,作作驗(yàn)算的的短路電電流應(yīng)按按下列條條件確定定。(1)容量和接接線：按本工程程設(shè)計(jì)最最終容量量計(jì)算，，并考慮慮電力系系統(tǒng)遠(yuǎn)景景發(fā)展規(guī)規(guī)劃；其其接線應(yīng)應(yīng)采用可可能發(fā)生生最大短短路電流流的正常常接線方方式(2)短路種類(lèi)類(lèi)：一般按按三相短短路驗(yàn)算算，若其其他種類(lèi)類(lèi)短路較較三相短短路嚴(yán)重重時(shí)，則則應(yīng)按最最嚴(yán)重情情況驗(yàn)算算。(3)計(jì)算短路路點(diǎn)：選擇通過(guò)過(guò)導(dǎo)體和和電器的的短路電電流是最最大的那那些點(diǎn)為為短路計(jì)計(jì)算點(diǎn)。。短路計(jì)算算時(shí)間：校驗(yàn)短路路熱穩(wěn)定定和開(kāi)斷斷電流時(shí)時(shí)，還必必須合理理地確定定短路計(jì)計(jì)算時(shí)間間。驗(yàn)算算熱穩(wěn)定定的短路路計(jì)算時(shí)時(shí)間為繼繼電保護(hù)護(hù)動(dòng)作時(shí)時(shí)間和相相應(yīng)斷路路器的全全開(kāi)斷計(jì)計(jì)時(shí)間之之和，即即：開(kāi)斷電器器應(yīng)能在在最嚴(yán)重重的情況況下開(kāi)斷斷短路電電流，故故電器的的開(kāi)斷計(jì)計(jì)算時(shí)間間應(yīng)為主主保護(hù)時(shí)時(shí)間和和斷路器器固有分分閘時(shí)間間之和：：高壓斷路路器、隔隔離開(kāi)關(guān)關(guān)及高壓壓熔斷器器可按照照下表各各項(xiàng)進(jìn)行行選擇和和校驗(yàn)。。高壓開(kāi)關(guān)關(guān)電器的的選擇高壓斷路路器種類(lèi)類(lèi)和型式式的選擇擇:高壓斷路路器應(yīng)根根據(jù)斷路路器安裝裝地點(diǎn)、、環(huán)境和和使用技技術(shù)條件件等要求求選擇其其種類(lèi)和和型式。。目前，，廣泛采采用真空空斷路器器和SF6斷路器。。按開(kāi)斷電電流選擇擇高壓斷路路器的額額定開(kāi)斷斷電流應(yīng)應(yīng)滿足：：當(dāng)斷路器器的額定定開(kāi)斷電電流較系系統(tǒng)的短短路電流流大很多多時(shí)，為為簡(jiǎn)化計(jì)計(jì)算，也也可用次次暫態(tài)電電流進(jìn)行行選擇，，即14.2高壓斷路路器選擇擇對(duì)于中、、慢速斷斷路器，，由于開(kāi)開(kāi)斷時(shí)間間長(zhǎng)，可可用上述述公式計(jì)計(jì)算，對(duì)對(duì)于使用用快速保保護(hù)和高高速斷路路器者，，其開(kāi)斷斷時(shí)間小小于0.1s，，當(dāng)在電電源附近近短路時(shí)時(shí)，短路路電流的的非周期期分量可可能超過(guò)過(guò)周期分分量的20%，，因此其其開(kāi)斷短短路電流流應(yīng)計(jì)及及非周期期分量的的影響。。短路全全電流應(yīng)應(yīng)按下式式計(jì)算：：短路關(guān)合合電流的的選擇為了保證證斷路器器在關(guān)合合短路時(shí)時(shí)的安全全，斷路路器的額額定關(guān)合合電流不不應(yīng)小于于短路電電流最大大沖擊值值，即：：一般斷路路器額定定電關(guān)合合電流不不會(huì)大于于額定動(dòng)動(dòng)穩(wěn)定電電流，，因此，，則則。。高壓斷路路器的操操動(dòng)機(jī)構(gòu)構(gòu)，大多多數(shù)是由由制造廠廠配套供供應(yīng)，僅僅部分?jǐn)鄶嗦菲饔杏须姶攀绞?、彈簧簧識(shí)或液液壓等幾幾種型式式的操動(dòng)動(dòng)機(jī)構(gòu)可可供選擇擇。短路熱穩(wěn)穩(wěn)定校驗(yàn)驗(yàn)短路電流流通過(guò)時(shí)時(shí),導(dǎo)導(dǎo)體和電電器各部部件溫度度(或發(fā)發(fā)熱效應(yīng)應(yīng))應(yīng)不不超過(guò)允允許值,即滿足足熱穩(wěn)定定的條件件為：電動(dòng)力穩(wěn)穩(wěn)定校驗(yàn)驗(yàn)電動(dòng)力穩(wěn)穩(wěn)定是導(dǎo)導(dǎo)體和電電器承受受短路電電流機(jī)械械效應(yīng)的的能力，，亦稱(chēng)動(dòng)動(dòng)穩(wěn)定。。滿足動(dòng)動(dòng)穩(wěn)定的的條件為為：隔離開(kāi)關(guān)關(guān)的選擇擇和校驗(yàn)驗(yàn)條件如如下表所所示。屋外隔離離開(kāi)關(guān)的的型式較較多，它它對(duì)配電電裝置的的布置和和占地面面積等有有很大影影響，因因此，其其型式應(yīng)應(yīng)根據(jù)配配電裝置置的布置置特點(diǎn)和和使用要要求等因因素，進(jìn)進(jìn)行綜合合技術(shù)經(jīng)經(jīng)濟(jì)比較較確定。。14.3隔離開(kāi)關(guān)關(guān)的選擇擇種類(lèi)和型型式的選選擇：根據(jù)配電電裝置特特點(diǎn)和使使用要求求以及技技術(shù)經(jīng)濟(jì)濟(jì)條件來(lái)來(lái)確定。。額定電壓壓選擇：：額定電流流選擇：：熱穩(wěn)定校校驗(yàn)：動(dòng)穩(wěn)定校校驗(yàn)：14.3隔離開(kāi)關(guān)關(guān)的選擇擇1、準(zhǔn)確確級(jí)不得低于于所供測(cè)測(cè)量?jī)x表表的準(zhǔn)確確級(jí)。2、額定定容量14.4互感器的的選擇14.4.1電流互感感器的選選擇3、熱穩(wěn)定校校驗(yàn)：4、動(dòng)穩(wěn)定校校驗(yàn)：內(nèi)部動(dòng)穩(wěn)定：：外部動(dòng)穩(wěn)定：：14.4.1電流互感器的的選擇1、按一次回回路電壓選擇擇：2、按二次回回路電壓選擇擇：14.4.2電壓互感器的的選擇3、種類(lèi)和類(lèi)類(lèi)型選擇：在6~35kV屋內(nèi)配電電裝置中，一一般采用油浸浸式或澆注式式；110~220kV配電電裝置一般采采用串級(jí)式電電磁式電壓互互感器；220kV及及以上配電裝裝置，當(dāng)容量量和準(zhǔn)確級(jí)滿滿足要求時(shí)，，一般采用電電容式電壓互互感器。4、容量選擇擇：14.4.2電壓互感器的的選擇按額定電壓選選擇對(duì)于一般的高高壓熔斷器，，其額定電壓壓必須大于或或等于電網(wǎng)的的額定電壓。。對(duì)于充填石英英砂有限流作作用的熔斷器器，則只能用用在等于其額額定電壓的電電網(wǎng)中因?yàn)檫@這種類(lèi)型的熔熔斷器能在電電流達(dá)到最大大值之前就將將電流截?cái)啵?，致使熔斷器器熔斷時(shí)產(chǎn)生生過(guò)電壓。14.5高壓熔斷器選選擇按額定電流選選擇熔斷器的額定定電流，包括括熔斷器熔管管的額定電流流和熔體的額額定電流的選選擇。(1)熔管管額定電流的的選擇。為了保證熔斷斷器殼體不致致?lián)p壞，高壓壓熔斷器的熔熔管的額定電電流，應(yīng)大于于或等于熔體體的額定電流流：14.5高壓熔斷器選選擇(2)熔體額定電流流的選擇。為了防止熔體體在通過(guò)變壓壓器勵(lì)磁涌流流和保護(hù)范圍圍以外的短路路及電機(jī)自起起動(dòng)等沖擊電電流時(shí)誤動(dòng)作作，保護(hù)35kV以下電電力變壓器的的高壓熔斷器器，其熔體的的額定電流可可按下式選擇擇：用于保護(hù)電力力電容器的高壓熔斷器的的熔體，當(dāng)系系統(tǒng)電壓升高高或波形畸變變引起回路電電流增大或運(yùn)運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)產(chǎn)生涌流時(shí)不不應(yīng)誤熔斷，，其熔體按下下式選擇：熔斷器開(kāi)斷電電流校驗(yàn)對(duì)于沒(méi)有限流流作用的熔斷斷器，選擇時(shí)時(shí)用沖擊電流流的有效值進(jìn)進(jìn)行校驗(yàn)；對(duì)對(duì)于有限流作作用的熔斷器器，在電流最最大值之前已已截?cái)?，故不不?jì)非周期分分量影響，而而采用進(jìn)進(jìn)行校校驗(yàn)。熔斷器選擇擇性校驗(yàn)為了保證前前后兩級(jí)熔熔斷器之間間或熔斷器器與電源（（或負(fù)荷））保護(hù)之間間動(dòng)作的選選擇性，應(yīng)應(yīng)進(jìn)行熔體體選擇性校校驗(yàn)。對(duì)于保護(hù)電電壓互感器器用的高壓壓熔斷器，，只需按額額定電壓及及斷流容量量?jī)身?xiàng)來(lái)選選擇。敞露母線：：導(dǎo)體材料、、類(lèi)型和敷敷設(shè)方式；；導(dǎo)體截面面；電暈；；熱穩(wěn)定；；動(dòng)穩(wěn)定；；共振頻率率電纜：額定電壓；；導(dǎo)體材料料、類(lèi)型和和敷設(shè)方式式；導(dǎo)體截截面；熱穩(wěn)穩(wěn)定；允許許電壓降14.6母線、電纜纜和絕緣子子的選擇14.6.1敞露母線及及電纜的選選擇母線及電纜纜截面選擇擇：（1）按導(dǎo)導(dǎo)體長(zhǎng)期發(fā)發(fā)熱允許電電流選擇。。導(dǎo)體所在電電路中最大大持續(xù)工作作電流應(yīng)不不大于導(dǎo)體體長(zhǎng)期發(fā)熱熱的允許電電流。（2）按經(jīng)經(jīng)濟(jì)電流密密度選擇。。按經(jīng)濟(jì)電流流密度選擇擇導(dǎo)體截面面可使年計(jì)計(jì)算費(fèi)用最最低。裸母線的臨臨界電壓應(yīng)應(yīng)大于其最最高工作電電壓：對(duì)于330—500kV超高高壓配電裝裝置，電暈暈是選擇導(dǎo)導(dǎo)線的控制制條件，要要求在1.1倍最高高運(yùn)行的相相電壓下，，晴天夜間間不發(fā)生可可見(jiàn)電暈。。選擇時(shí)應(yīng)應(yīng)綜合考慮慮導(dǎo)體直徑徑、分裂間間距和相間間距離等條條件，經(jīng)技技術(shù)經(jīng)濟(jì)比比較，確定定最佳方案案。電暈電壓校校驗(yàn)：按熱穩(wěn)定決決定的導(dǎo)體體最小截面面為：熱穩(wěn)定校驗(yàn)驗(yàn)：