第六章

電氣設(shè)備選擇第一節(jié)

電氣設(shè)備選擇的一般條件

第二節(jié)導體與電纜的選擇

第三節(jié)支柱絕緣子與穿墻套管的選擇

第四節(jié)高壓斷路器與隔離開關(guān)的選擇

第五節(jié)高壓熔斷器的選擇

第六節(jié)限流電抗器的選擇

第七節(jié)互感器的選擇

本章計劃學時：10~12學時第六章電氣設(shè)備選擇第一節(jié)電氣設(shè)備選擇的一般條件第二第一節(jié)電氣設(shè)備選擇的一般條件

一般條件：多數(shù)電氣設(shè)備共有的選擇校驗項目。一、按正常工作條件選擇額定電壓和額定電流

1.額定電壓選擇特殊條件：個別電氣設(shè)備具有的選擇校驗項目。｛選擇條件有正常電壓要求是：電氣設(shè)備所在回路的最高運行電壓不得高于電氣設(shè)備的允許最高工作電壓。由于電氣設(shè)備的允許最高工作電壓為其額定電壓的UN的1.1~1.15倍，而電網(wǎng)電壓正常波動引起的最高運行電壓不超過電網(wǎng)額定電壓UNs的1.1倍。一般可以按電氣設(shè)備的額定電壓UN不得低于其所在電網(wǎng)的額定電壓UNs的條件來選擇電氣設(shè)備，即

UN≥UNs

第一節(jié)電氣設(shè)備選擇的一般條件一般條件：多數(shù)電氣設(shè)備共有的注意：海拔影響電氣設(shè)備的絕緣性能，隨裝設(shè)地點海拔的增加，空氣密度和濕度相應減小，使得電氣設(shè)備外部空氣間隙和固體絕緣外表面的放電特性降低，電氣設(shè)備允許的最高工作電壓減小。對海拔超過1000m的地區(qū)，一般應選用高原型產(chǎn)品或外絕緣提高一級的產(chǎn)品。對于現(xiàn)有110kV及以下大多數(shù)電器的外絕緣有一定裕度，可在海拔2000m以下地區(qū)使用。在空氣污穢(腐蝕減低絕緣強度)或有冰雪的地區(qū)，某些電氣設(shè)備應選用絕緣加強型或高一級電壓的產(chǎn)品。

2.額定電流選擇電氣設(shè)備的額定電流IN（或載流量Ial）：在額定環(huán)境溫度θ0下，長期允許通過的電流。為了滿足長期發(fā)熱條件，應按額定電流IN（或載流量Ial）不得小于所在回路最大持續(xù)工作電流Imax的條件進行選擇，即

注意：2.額定電流選擇電氣設(shè)備的額定電流IN（或載流

IN（或Ial）≥Imax

當實際環(huán)境溫度θ不同于導體的額定環(huán)境溫度θ0時，其長期允許電流應該用下式進行修正。

不計日照時，裸導體和電纜的綜合修正系數(shù)K為

θal——導體的長期發(fā)熱允許最高溫度，裸導體一般為70℃；

θ0——導體的額定環(huán)境溫度，裸導體一般為25℃。

我國生產(chǎn)的電氣設(shè)備的額定環(huán)境溫度θ0=40℃。在40~60℃范圍內(nèi)，當實際環(huán)境溫度高于+40℃時，環(huán)境溫度每增高1℃，按減少額定電流1.8%進行修正；當實際環(huán)境溫度低于+40℃時，環(huán)境溫度每降低1℃，按增加額定電流0.5%進行修正，但其最大過負荷不得超過額定電流的20%，實際選擇時一般不修正。

Ialθ=KIal

≥Imax

IN（或Ial）≥Imax當實際環(huán)境溫度θ不同于導回路最大持續(xù)工作電流Imax

的計算:回路名稱最大持續(xù)工作電流

說明發(fā)電機、調(diào)相機回路1.05倍發(fā)電機、調(diào)相機額定電流發(fā)電機和變壓器在電壓降低到0.95額定電壓運行時，出力可以保持不變，故電流可以增大5%變壓器回路1.05倍變壓器額定電流1.3~2.0倍變壓器額定電流若要求承擔另一臺變壓器事故或檢修時轉(zhuǎn)移的負荷出線回路1.05倍線路最大負荷電流考慮5%的線損，還應考慮事故時轉(zhuǎn)移過來的負荷母聯(lián)回路母線上最大一臺發(fā)電機或變壓器的最大持續(xù)工作電流分段回路母線上最大一臺發(fā)電機額定電流的50%~80%變電所應滿足用戶的一級負荷和大部分二級負荷

匯流母線按實際潮流分布確定電容器回路1.35倍電容器組額定電流考慮過電壓和諧波的共同作用回路最大持續(xù)工作電流Imax的計算:回路名稱最大持續(xù)工二、按短路條件校驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定1.短路熱穩(wěn)定校驗熱穩(wěn)定：指電氣設(shè)備承受短路電流熱效應而不損壞的能力。

熱穩(wěn)定校驗的實質(zhì)：使電氣設(shè)備承受短路電流熱效應時的短時發(fā)熱最高溫度不超過短時最高允許溫度。導體通常按最小截面法校驗熱穩(wěn)定。電器的熱穩(wěn)定是由熱穩(wěn)定電流及其通過時間來決定的，滿足熱穩(wěn)定的條件為

Qk——短路電流熱效應；

It——所選用電器t（單位為s）時間內(nèi)允許通過的熱穩(wěn)定電流。

2.短路動穩(wěn)定校驗動穩(wěn)定：指電氣設(shè)備承受短路電流產(chǎn)生的電動力效應而不損壞的能力。

二、按短路條件校驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定1.短路熱穩(wěn)定校驗部分電氣設(shè)備動穩(wěn)定按應力和電動力校驗。電器滿足動穩(wěn)定的條件為

ies≥ishish——短路沖擊電流的幅值，ish為：I”為0s短路電流周期分量有效值；Ksh為沖擊系數(shù)，發(fā)電機機端取1.9，發(fā)電廠高壓母線及發(fā)電機電壓電抗器后取1.85，遠離發(fā)電機時取1.8。ies——電器允許通過的動穩(wěn)定電流幅值，生產(chǎn)廠家用此電流表示電器的動穩(wěn)定特性，在此電流作用下電器能繼續(xù)正常工作而不發(fā)生機械損壞。

部分電氣設(shè)備動穩(wěn)定按應力和電動力校驗。ies≥ishish—3．短路計算時間計算短路電流熱效應時所用的短路切除時間tk等于繼電保護動作時間tpr與相應斷路器的全開斷時間tab之和，即

斷路器的全開斷時間tab等于斷路器的固有分閘時間tin與燃弧時間ta之和，即驗算裸導體的短路熱穩(wěn)定時，tpr宜采用主保護動作時間，如主保護有死區(qū)時，則采用能對該死區(qū)起保護作用的后備保護動作時間；驗算電器的短路熱穩(wěn)定時，tpr宜采用后備保護動作時間。少油斷路器的燃弧時間ta為0.04~0.06s，SF6斷路器的燃弧時間ta為0.02~0.04s。3．短路計算時間計算短路電流熱效應時所用的短路切除時間tk4．短路電流計算條件（1）短路計算容量和接線：容量:

應按本工程的設(shè)計規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)的遠景發(fā)展規(guī)劃（一般為本期工程建成后5~10年）。接線:

可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式。（2）短路種類：一般按三相短路驗算；若發(fā)電機出口的兩相短路，或中性點直接接地系統(tǒng)、自耦變壓器等回路中的單相、兩相接地短路較三相短路嚴重時，則應按嚴重情況驗算。

（3）短路計算點：在正常接線方式時，通過電氣設(shè)備的短路電流為最大的短路點，稱為短路計算點。1）對兩側(cè)均有電源的電氣設(shè)備，應選其前、后短路時，通過它的短路電流較大的地點作為短路計算點。例如，校驗圖6-1中的發(fā)電機出口斷路器QF1時，應比較k1和k2短路時流過QF1的電流，選較大的點作為短路計算點。

4．短路電流計算條件（1）短路計算容量和接線：（2）短路種2）短路計算點選在并聯(lián)支路時，應斷開一條支路。因為斷開一條支路時的短路電流大于并聯(lián)短路時流過任一支路的短路電流。例如，校驗圖6-1中分段回路的斷路器QF5或主變低壓側(cè)斷路器QF2時，應選k2和k3點為短路計算點，并斷開變壓器T2。

2）短路計算點選在并聯(lián)支路時，應斷開一條支路。因為斷開一條支3）在同一電壓等級中，匯流母線或無電源支路短路時，短路電流最大。校驗匯流母線、廠用電分支電器（無電源支路）和母聯(lián)回路的電器時，短路計算點應選在母線上。例如，校驗圖6-1中10kV母線時，選k2點。

4）帶限流電抗器的出線回路，由于干式電抗器工作可靠，故校驗回路中各電氣設(shè)備時的短路計算點一般選在電抗器后。例如，校驗圖6-1中出線回路的斷路器QF3時，短路計算點選在出線電抗器后的k5點。

5）110kV及以上電壓等級，因其電氣設(shè)備的裕度較大，短路計算點可以只選一個，選在母線上。例如，校驗圖6-1中110kV的電氣設(shè)備時，短路計算點可選在110kV母線上，即k6點。

（4）短路電流的實用計算方法：在進行電氣設(shè)備的熱穩(wěn)定驗算時，需要用短路后不同時刻的短路電流，即計及暫態(tài)過程，通常采用短路電流實用計算方法，即運算曲線法。該內(nèi)容應在電力系統(tǒng)分析課程中學習。3）在同一電壓等級中，匯流母線或無電源支路短路時，短路電流最第二節(jié)導體與電纜的選擇

一、導體的選擇

（一）導體材料、類型與布置方式選擇1．導體的材料銅：電阻率低，機械強度高，耐腐蝕性比鋁強，但儲量少，價格高。鋁：電阻率比銅高，機械強度低，耐腐蝕性較銅差，但儲量高，價格低。一般優(yōu)先采用鋁導體，在工作電流大，地方狹窄的場所和對鋁有嚴重腐蝕的地方可采用銅導體。

2．導體的選型(1)常用硬導體的截面形狀有矩形、槽形和管形。導體截面形狀影響硬導體的散熱、集膚效應系數(shù)和機械強度。第二節(jié)導體與電纜的選擇一、導體的選擇（一）導體材料、類矩形導體廣泛用于35kV及以下，工作電流不超過4000A的屋內(nèi)配電裝置中，例如，主母線，連接導體和變壓器及小容量發(fā)電機的引出線母線。當單條導體的載流量不能滿足要求時，每相可采用2~4條并列使用；槽形導體適用于35kV及以下，工作電流為4000~8000A的配電裝置中，例如，100MW發(fā)電機的引出線母線；管形導體適用于8000A以上的大電流母線，例如，容量為200MW及以上的發(fā)電機引出線。對110kV及以上屋內(nèi)外配電裝置，采用硬母線時，應選用管形導體（防止電暈）。(2)常用的軟導線有鋼心鋁絞線、組合導線、空心導線、擴徑導線和分裂導線。

鋼心鋁絞線適用于35kV及以上的屋外軟母線；

組合導線用于中小容量發(fā)電機和變壓器的引出線；

空心導線、擴徑導線和分裂導線直徑大，可以減小線路電抗、減小電暈損耗和對通訊的干擾，用于超高壓母線和輸電線路。220kV輸電線路常采用兩分裂導線。

矩形導體廣泛用于35kV及以下，工作電流不超過4000A的220kV管形母線220kV管形母線110kV軟母線(LGJ)110kV軟母線(LGJ)采用單條矩形導體的10kV母線橋采用單條矩形導體的10kV母線橋3．導體的布置方式導體的布置方式常采用三相水平布置和三相垂直布置。（二）導體截面的選擇1．按導體的長期發(fā)熱允許電流選擇截面。匯流母線及長度在20m以下的導體等，一般應按長期發(fā)熱允許電流選擇其截面，即Imax

≤KIal圖6-2b中矩形導體平放，機械強度較高，但散熱條件較差；圖6-2a中矩形導體豎放，散熱條件好，載流量大，但機械強度較差；圖6-2c為矩形導體三相垂直布置，它綜合了圖6-2a、b的優(yōu)點。3．導體的布置方式導體的布置方式常采用三相水平布置和三相2．按經(jīng)濟電流密度選擇截面。按經(jīng)濟電流密度選擇導體截面可以使年計算費用最小。除匯流母線、廠用電動機的電纜等外，年最大負荷利用時數(shù)較大，長度在20m以上的導體，如發(fā)電機和變壓器引出線，其截面一般按經(jīng)濟電流密度選擇。Imax——正常運行方式下導體的最大持續(xù)工作電流，計算時不考慮過負荷和事故時轉(zhuǎn)移過來的負荷；

J——經(jīng)濟電流密度，常用導體的J值，可根據(jù)最大負荷利用時數(shù)Tmax由圖6-3查得。

Imax——導體的最大持續(xù)工作電流，計算時一般需考慮過負荷和事故時轉(zhuǎn)移過來的負荷。經(jīng)濟截面的計算：2．按經(jīng)濟電流密度選擇截面。按經(jīng)濟電流密度選擇導體截面可

圖6-3經(jīng)濟電流密度1—變電所所用、工礦和電纜線路的鋁紙絕緣鉛包、鋁包、塑料護套及各種鎧裝電纜2—鋁矩形、槽形及組合導線3—火電廠廠用的鋁紙絕緣鉛包、鋁包、塑料護套及各種鎧裝電纜4—35~220kV線路的LGJ、LGJQ型鋼心鋁絞線圖6-3經(jīng)濟電流密

按經(jīng)濟電流密度選擇的導體截面應盡量接近計算的經(jīng)濟截面，當無合適規(guī)格的導體時，允許選用小于但接近經(jīng)濟截面的導體。

按經(jīng)濟電流密度選擇的導體截面還需要進行長期發(fā)熱條件校驗，此時計算Imax需考慮過負荷和事故時轉(zhuǎn)移過來的負荷。

由于匯流母線各段的工作電流大小不相同，且差別較大，故匯流母線不按經(jīng)濟電流密度選擇截面。

按經(jīng)濟電流密度選擇的導體截面應盡量接近計算的經(jīng)濟截面，當（三）電暈電壓校驗導體的電暈放電會產(chǎn)生電能損耗、噪聲、無線電干擾和金屬腐蝕等不良影響。為了防止發(fā)生全面電暈，要求110kV及以上裸導體的電暈臨界電壓Ucr應大于其最高工作電壓Umax，即

在海拔不超過1000m的地區(qū)：下列情況可不進行電暈電壓校驗。

1)110kV采用了不小于LGJ-70型鋼心鋁絞線和外徑不小于φ20型管形導體時；2)220kV采用了不小于LGJ-300型鋼心鋁絞線和外徑不小于φ30型的管形導體時。（四）熱穩(wěn)定校驗（三）電暈電壓校驗導體的電暈放電會產(chǎn)生電能損耗、噪聲、無對于特定網(wǎng)絡(luò)和短路切除時間，短路電流熱效應Qk

保持不變，利用上式，取短時最高允許溫度θal計算短路終了時的A值得Ah，取短路前導體的工作溫度θw計算短路開始時的A值得Aw，定義熱穩(wěn)定系數(shù)為此時C達到上限值，若計及集膚效應系數(shù)KS影響，可得到滿足熱穩(wěn)定的導體最小截面為

顯然，當所選導體截面S≥Smin時

，由于短路電流熱效應Qk保持不變，短路終了時的A值A(chǔ)f減小，Af<Ah，故導體短路時的溫度不會超過短時最高允許溫度。根據(jù)可以看出最小截面法:對于特定網(wǎng)絡(luò)和短路切除時間，短路電流熱效應Qk保持不變，利Qk的單位為

A2·s；熱穩(wěn)定系數(shù)C的單位為C可以根據(jù)短路前導體的工作溫度由表6-2查出。實際環(huán)境溫度下，短路前導體的工作溫度θw的計算：由長期發(fā)熱計算公式得兩式兩邊相除再平方得：θ、Ialθ——實際環(huán)境溫度和對應于實際環(huán)境溫度θ的允許電流。

例如：200℃的

Ah=

1.3×104

，

80℃的

Aw=

0.6×104

，則Qk的單位為A2·s；熱穩(wěn)定系數(shù)C的單位為C可以根據(jù)短路（五）硬導體的動穩(wěn)定校驗硬導體的動穩(wěn)定校驗條件為最大計算應力σmax不大于導體的最大允許應力σal，即

σmax≤σal

硬導體的最大允許應力：硬鋁為70×106Pa，硬銅為140×106Pa，1Pa=1N/m2。

計算相間電動力fph（單位為N/m）時，由于相間距離較大，可不考慮形狀的影響，均按下式計算

ish為三相短路沖擊電流（A）；a為相間距離（m）；β為動態(tài)應力系數(shù)。

（五）硬導體的動穩(wěn)定校驗硬導體的動穩(wěn)定校驗條件為最大計算1．每相為單條矩形導體母線的應力計算與校驗矩形導體母線系統(tǒng)可以視為均勻荷載作用的多跨連續(xù)粱，導體所受到的最大彎矩M（N·m）為

導體最大相間計算應力σph（單位為Pa）為

W——導體的截面系數(shù)（m3），即導體對垂直于電動力作用方向軸的抗彎矩，與導體尺寸和布置方式有關(guān)，見表6-3。

滿足動穩(wěn)定的條件為：σmax=

σph≤σal

單條平放，單條豎放1．每相為單條矩形導體母線的應力計算與校驗矩形導體母線系統(tǒng)不滿足動穩(wěn)定時，可適當減小支柱絕緣子跨距L，重新計算。也可以用絕緣子間最大允許跨距Lmax校驗動穩(wěn)定：

令σph=σal

，可得到：只要支柱絕緣子跨距L≤Lmax，即可滿足動穩(wěn)定要求。

，

2．每相為多條矩形導體母線的應力計算與校驗每相為多條導體時，除受相間電動力的作用外，還受到同相中條與條之間的電動力作用，滿足動穩(wěn)定的條件為

σmax=σph+σb≤σal

1)多條矩形導體的相間計算應力σph與單條矩形導體時的相同：不滿足動穩(wěn)定時，可適當減小支柱絕緣子跨距L，重新計算。也但截面系數(shù)為多條矩形導體的截面系數(shù)，根據(jù)每相導體的條數(shù)和布置方式選用表6-3中公式計算。雙條平放雙條豎放三條平放三條豎放圖6-4雙條平放矩形導體側(cè)視圖2)單位長度條間最大電動力fb(單位為N/m)的計算

多條導體的結(jié)構(gòu)：相鄰導體條間距離：一般為矩形導體短邊b的2倍。由于條間距離很小，故條間應力σb比相間應力大的多，為了減小條間計算應力，

一般在同相導體的條間每隔30~50cm左右裝設(shè)一金屬襯墊，如圖6-4所示。襯墊跨距Lb可通過動穩(wěn)定校驗條件來確定。

但截面系數(shù)為多條矩形導體的截面系數(shù)，根據(jù)每相導體的條數(shù)和布置上兩式中，K12和K13分別是第1、2條導體和第1、3條導體間的形狀系數(shù)。

每相多條矩形導體中，電流的方向相同，邊條受的電動力最大。根據(jù)兩平行導體電動力計算公式，并考慮導體形狀對電動力的影響，每相為兩條且各通過50%的電流時，單位長度條間最大電動力fb(單位為N/m)為

每相為三條時，可以認為中間條通過20%電流，

兩邊條各通過40%電流，則單位長度條間最大電動力fb(單位為N/m)為

上兩式中，K12和K13分別是第1、2條導體和第1、3條導體3)條間計算應力σb（單位為Pa）的計算邊條導體所受的最大彎矩Mb（單位為N·m）為

根據(jù)表6-3中的圖可以看出，不論導體是平放還是豎放，每相多條導體所受條間電動力的方向與每相單條豎放時所受相間電動力方向相同，故邊條導體的截面系數(shù)為W=b2h/6，因而條間計算應力σb（單位為Pa）為

按σmax=σph+σb≤σal校驗動穩(wěn)定，如果不滿足動穩(wěn)定要求時，可以適當減小襯墊跨距Lb，重新計算應力σb

。

4)動穩(wěn)定校驗3)條間計算應力σb（單位為Pa）的計算邊條導體所受的最大彎5)用最大允許襯墊跨距Lbmax校驗動穩(wěn)定令σmax=σph+σb中σmax=σal

，得條間允許應力σbal=σal-σph，代入式（6-24）得最大允許襯墊跨距Lbmax（單位為m）為

為防止因Lb太大，同相各條導體在條間電動力作用下彎曲接觸，還應計算襯墊臨界跨距Lcr（單位為m），即

λ的取值，鋁：雙條為1003，三條為1197。

只要Lb=L/(n+1)≤min{Lbmax，Lcr}，就能滿足動穩(wěn)定又避免同相各條導體在條間電動力作用下彎曲接觸，其中n即為滿足動穩(wěn)定的襯墊個數(shù)。

5)用最大允許襯墊跨距Lbmax校驗動穩(wěn)定令σmax=σph類型布置方式截面系數(shù)單位長度相間電動力相間應力單位長度條間電動力條間應力校驗方法單條平放無無豎放雙條平放同上同上豎放三條平放同上同上同上豎放σmax=

σph≤σal

σmax=σph+σb≤σal

或矩形導體的動穩(wěn)定校驗總結(jié)基本單位：長度為”m”，電流為”A”。(σbal=σal–σph)類布置方式截面系數(shù)單位長度相間電動力相間應力單位長度條間電動【例6-1】

某降壓變電所，兩臺31500kVA自然油循環(huán)冷卻主變壓器并列運行，電壓為110/10.5kV。已知：年最大負荷利用小時為4100h，環(huán)境溫度為32℃，主保護動作時間為0.1s，后備保護動作時間為2.5s，斷路器全開斷時間為0.1s，引出線導體三相水平布置，導體平放，相間距離a=0.7m，支持絕緣子跨距L=1.2m，短路電流I”=25.3kA，I0.1=23.8kA，I0.2=21.6kA。試選擇變壓器低壓側(cè)引出線導體。

解（1）按經(jīng)濟電流密度選擇導體截面采用矩形鋁導體，根據(jù)年最大負荷利用小時4100h，由圖6-3可以查得J=0.9，經(jīng)濟截面為

【例6-1】某降壓變電所，兩臺31500kVA自然油循環(huán)冷查矩形鋁導體長期允許載流量表，每相選用2條100mm×10mm雙條矩形鋁導體，平放時允許電流Ial=2613A，集膚系數(shù)Ks=1.42。環(huán)境溫度為32℃時的允許電流為

滿足長期發(fā)熱條件要求(不考慮過負荷運行)。（2）熱穩(wěn)定校驗短路電流熱效應查矩形鋁導體長期允許載流量表，每相選用2條100mm×10短路前導體的工作溫度為查表6-2，用插值法得所選截面S=2000mm2>Smin=153.388mm2，能滿足熱穩(wěn)定要求。

（3）共振校驗短路前導體的工作溫度為查表6-2，用插值法得所選截面S=取β=1，即不考慮共振影響。

（4）動穩(wěn)定校驗相間電動力相間應力取β=1，即不考慮共振影響。（4）動穩(wěn)定校驗相間電動力根據(jù)，可以查得形狀系數(shù)，條間電動力為最大允許襯墊跨距襯墊臨界跨距每跨選取2個襯墊時可以滿足動穩(wěn)定要求。根據(jù)，可以查得形狀系數(shù)，條間電動力為最大允許襯墊跨距襯二、電力電纜的選擇1．電纜型號的選擇基本結(jié)構(gòu)：由導電線芯、絕緣層和保護層三部分組成。常用的線芯數(shù)目：單芯充油電纜（用于110kV及以上）三芯電纜（用于35kV及以下三相系統(tǒng)）雙芯電纜（用于單相系統(tǒng)）四芯、五芯電纜（用于380/220V三相四線系統(tǒng)或有一線芯用于安全接地）。線芯材料：銅芯和鋁芯兩種。二、電力電纜的選擇1．電纜型號的選擇基本結(jié)構(gòu)：由導電線110kV單芯充油電纜110kV單芯充油電纜線芯絕緣：有油浸紙絕緣，塑料絕緣和橡皮（膠）絕緣三類。保護層：塑料電纜的保護層由聚乙烯做成。油浸紙絕緣電力電纜保護層由內(nèi)保護層和外保護層構(gòu)成。內(nèi)保護層目的是防潮和防漏油，有金屬鋁包和鉛包兩種；外保護層防機械損傷和防腐蝕，有鋼帶鎧裝（抗壓）、鋼絲鎧裝（抗拉）等種類，鎧裝層外還有防腐蝕外被層。線芯絕緣：有油浸紙絕緣，保護層：塑料電纜的保護層內(nèi)保護選擇電纜時，應根據(jù)其用途、敷設(shè)方式和場所、工作條件及負荷大小，選擇線芯材料、線芯數(shù)目、線芯絕緣材料和保護層等，進而確定電纜的型號。2．額定電壓選擇：UN≥UNs

3．截面選擇1)長度在20m以下的電纜，一般按長期發(fā)熱允許電流選擇其截面，即

Imax≤KIal

綜合修正系數(shù)K的計算在空氣中敷設(shè)時

在空氣中穿管敷設(shè)時

土壤中直埋或穿管直埋時

選擇電纜時，應根據(jù)其用途、敷設(shè)方式和場所、工作條件及負荷大以上三式中：Kt為溫度修正系數(shù)，按式（6-4）

計算；K1為電纜在空氣中多根并列敷設(shè)時的修正系數(shù)；K2為空氣中穿管敷設(shè)時的修正系數(shù)，當電壓在10kV及以下時，截面S≤95mm2時，K2=1，當截面S=120~185mm2時，K2=0.85；K3為直埋因土壤熱阻不同的修正系數(shù)；K4為土壤中多根并列敷設(shè)的修正系數(shù)。

2)年最大負荷利用時數(shù)≥

5000h，長度在20m以上的電纜，按經(jīng)濟電流密度選擇電纜截面：

按經(jīng)濟電流密度選擇的電纜還應滿足長期發(fā)熱要求：

Imax≤KIal

為了便于敷設(shè)，一般盡量選用線芯截面不大于185mm2的電纜。

以上三式中：2)年最大負荷利用時數(shù)≥5000h，長度在204．熱穩(wěn)定校驗電纜的熱穩(wěn)定校驗仍采用最小截面法，即所選截面S（單位為mm2）應滿足

Qk——短路電流熱效應(A2·s)，Ks=1。熱穩(wěn)定系數(shù)C用下式計算η——計及電纜芯線充填物熱容量隨溫度變化以及絕緣散熱影響的校正系數(shù)，對于3~6kV廠用回路，取0.93；對于10kV及以上回路取1.0；

Q——電纜芯單位體積的熱容量，鋁心取0.59J/(cm3·℃)，銅心取0.81J/(cm3·℃)；

4．熱穩(wěn)定校驗電纜的熱穩(wěn)定校驗仍采用最小截面法，即所選截面α——電纜芯在20℃時的電阻溫度系數(shù),鋁心取0.00403/℃，銅心取0.00393/℃；

Ks——電纜芯在20℃時的集膚效應系數(shù)，S<150mm2的三芯電纜Ks=1，S=150~240mm2的三芯電纜Ks=1.01~1.035；

ρ20——電纜芯在20℃時的電阻溫度系數(shù)，鋁心取3.1×10-6Ω·cm2/cm，銅心取1.84×10-6Ω·cm2/cm；

θh——短路時電纜的最高允許溫度（℃）；

θw——短路前電纜的工作溫度（℃）。

5．允許電壓降校驗對供電距離較遠的電纜線路應校驗其電壓損失:UN、cosφ——分別為線路額定電壓（線電壓）和功率因數(shù)；

α——電纜芯在20℃時的電阻溫度系數(shù),鋁心取0.00403/允許電壓降公式證明:允許電壓降公式證明:L——電纜線路長度（km）；

r=ρ/S、x——單位長度電纜的電阻和電抗（Ω/km）。6~10kV三芯電纜電抗約為0.08Ω/km，35kV三芯電纜約為0.12Ω/km。

【例6-2】某變電所10kV電壓母線用雙回電纜線路向一重要用戶供電，用戶最大負荷5400kW，功率因數(shù)cosφ=0.9，最大負荷利用小時數(shù)為5200h/年，當一回電纜線路故障時，要求另一回仍能供給80%的最大負荷。線路直埋地下，長度為1200m，電纜凈距為200mm，土壤溫度10℃，熱阻系數(shù)80℃·cm/W，短路電流I”=8.7kA，I1=7.2kA，I2=6.6kA，短路切除時間為2s，試選擇該電纜。

解正常情況下每回路的最大持續(xù)工作電流為L——電纜線路長度（km）；r=ρ/S、x——單位長度根據(jù)最大負荷利用小時數(shù)查圖6-3曲線1，得J=0.72直埋敷設(shè)一般選用鋼帶鎧裝電纜，每回路選用兩根三芯油浸紙絕緣鋁心鋁包鎧裝防腐電纜，每根S=120mm2，熱阻系數(shù)80℃·cm/W時的允許載流量為Ial=215A，最高允許溫度為60℃，額定環(huán)境溫度為25℃。

長期發(fā)熱按一回電纜線路故障時轉(zhuǎn)移過來的負荷校驗，即滿足長期發(fā)熱要求。根據(jù)最大負荷利用小時數(shù)查圖6-3曲線1，得J=0.72短路熱效應短路前電纜的工作溫度熱穩(wěn)定系數(shù)C為短路熱效應短路前電纜的工作溫度熱穩(wěn)定系數(shù)C為滿足熱穩(wěn)定要求。電壓損失校驗根據(jù)以上計算可以看出，所選電纜滿足要求。滿足熱穩(wěn)定要求。電壓損失校驗根據(jù)以上計算可以看出，所選電第三節(jié)支柱絕緣子與穿墻套管的選擇支柱絕緣子與穿墻套管用作裸導體的對地絕緣和支撐固定。一、支柱絕緣子的選擇

支柱絕緣子只承受導體的電壓、電動力和正常機械荷載，不載流，沒有發(fā)熱問題。1．種類和型式選擇屋內(nèi)型支柱絕緣子：由瓷件及用水泥膠合劑膠裝于瓷件兩端的鐵底座和鐵帽組成。膠裝方式：鐵底座和鐵帽膠裝在瓷件外表面的稱為外膠裝（Z型），膠裝入瓷件孔內(nèi)的稱為內(nèi)膠裝（ZN型）。性能：外膠裝機械強度高，內(nèi)膠裝增大了電氣距離，電氣性能好，但不能承受扭矩，對機械強度要求較高時，應采用外膠裝或聯(lián)合膠裝絕緣子（ZL型，鐵底座外膠裝，鐵帽內(nèi)膠裝）。

屋外型支柱絕緣子采用棒式絕緣子。第三節(jié)支柱絕緣子與穿墻套管的選擇支柱絕緣子與穿墻套管用作外膠裝支柱絕緣子外膠裝支柱絕緣子2．額定電壓選擇：UN≥UNs

在屋外有空氣污穢或冰雪的地區(qū)，應選用高一級電壓的產(chǎn)品。3．動穩(wěn)定校驗當三相導體水平布置時，如圖6-6所示，支柱絕緣子所受電動力應為兩側(cè)相鄰跨導體受力總和的一半，即式中

L1、L2——與絕緣子相鄰的跨距（m）。

2．額定電壓選擇：UN≥UNs在屋外有空氣污穢或冰雪由于制造廠家給出的是絕緣子頂部的抗彎破壞負荷Fde，因此必須將Fmax換算為絕緣子頂部所受的電動力Fc（單位為N）（如圖6-7所示），根據(jù)力矩平衡關(guān)系得

式中H——絕緣子高度（mm）；H1-——絕緣子底部到導體水平中心線的高度（mm），h為導體放置高度；b為導體支持器下片厚度，一般豎放矩形導體為18mm，平放矩形導體及槽形導體為12mm。

動穩(wěn)定校驗條件為Fc≤0.6Fde

由于制造廠家給出的是絕緣子頂部的抗彎破壞負荷Fde，因此必須式中

Fde——抗彎破壞負荷（N），0.6為安全系數(shù)。

二、穿墻套管的選擇1．種類和型式選擇根據(jù)裝設(shè)地點：可選屋內(nèi)型和屋外型。根據(jù)用途：可選擇帶導體的穿墻套管和不帶導體的母線型穿墻套管。屋內(nèi)配電裝置一般選用鋁導體穿墻套管。式中Fde——抗彎破壞負荷（N），0.6為安全系數(shù)。二2．額定電壓選擇：UN≥UNs

當有冰雪時，應選用高一級電壓的產(chǎn)品。3.額定電流選擇帶導體的穿墻套管，其額定電流：IN≥Imax

母線型穿墻套管本身不帶導體，沒有額定電流選擇問題，但應校核窗口允許穿過的母線尺寸。

4．熱穩(wěn)定校驗Qk為短路電流熱效應[(kA)2·s]；

It制造廠家給出的t秒內(nèi)允許通過的熱穩(wěn)定電流（kA）。母線型穿墻套管無熱穩(wěn)定校驗。5．動穩(wěn)定校驗2．額定電壓選擇：UN≥UNs當有冰雪時，應選用高一穿墻套管端部所受電動力Fmax（單位為N）為

式中

L1——套管端部至最近一個支柱絕緣子間的距離（m），如圖6-6所示；

L2——套管本身長度Lca（m）。

動穩(wěn)定校驗條件為Fmax≤0.6Fde

式中

Fde——抗彎破壞負荷（N），0.6為安全系數(shù)。

穿墻套管端部所受電動力Fmax（單位為N）為式中L1—【例6-3】

選擇例6-1中變壓器低壓側(cè)引出線中的支柱絕緣子和穿墻套管。已知I1.3=19.7kA，I2.6=16.2kA。

解（1）支柱絕緣子的選擇根據(jù)裝設(shè)地點及工作電壓，位于屋內(nèi)部分選擇ZB-10Y型戶內(nèi)支柱絕緣子，其高度H=215mm，抗彎破壞負荷Fde=7350N。

可以滿足動穩(wěn)定要求。戶外部分選高一級電壓的ZS-20/8型支柱絕緣子。【例6-3】選擇例6-1中變壓器低壓側(cè)引出線中的支柱絕緣子（2）穿墻套管的選擇

根據(jù)裝設(shè)地點、工作電壓及最大長期工作電流，選擇CWLC2-10/2000型戶外鋁導體穿墻套管，其UN=10kV，IN=2000A，F(xiàn)de=12250N，套管長度Lca=0.435m，5s熱穩(wěn)定電流為40kA。

滿足熱穩(wěn)定要求。滿足動穩(wěn)定要求。（2）穿墻套管的選擇根據(jù)裝設(shè)地點、工作電壓及最大長期工作第四節(jié)高壓斷路器和隔離開關(guān)的選擇一、高壓斷路器的選擇1．種類和型式的選擇種類：2．額定電壓選擇：UN≥UNs

安裝地點：屋內(nèi)和屋外。3．額定電流選擇：IN≥Imax

4．額定開斷電流選擇(表征了斷路器的滅弧能力):斷路器的額定開斷電流INbr應不小于其觸頭剛剛分開時的短路電流有效值Ik，即

6~10kV電網(wǎng)一般選擇少油、真空和六氟化硫斷路器。

35kV電網(wǎng)一般選擇少油、真空和六氟化硫斷路器，某些35kV屋外配電裝置也可用多油斷路器。

110~330kV電網(wǎng)一般選擇少油和六氟化硫斷路器。

500kV電網(wǎng)一般選擇六氟化硫斷路器。第四節(jié)高壓斷路器和隔離開關(guān)的選擇一、高壓斷路器的選擇1INbr≥Ik開斷計算時間tbr：從發(fā)生短路到斷路器的觸頭剛剛分開所經(jīng)歷的時間。為保證斷路器能開斷最嚴重情況下的短路電流，開斷計算時間等于主保護動作時間tpr1與斷路器固有分閘時間tin之和，即

tbr=tpr1+tin

1)對于非快速動作斷路器（其tbr≥0.1s），可略去短路電流非周期分量的影響，簡化用短路電流周期分量0s有效值I”校驗斷路器的開斷能力，即

INbr≥I”

2)對于快速動作斷路器（其tbr<0.1s），開斷短路電流中非周期分量可能超過周期分量的20%，需要用tbr時刻的短路全電流有效值校驗斷路器的開斷能力，即

INbr≥Ik開斷計算時間tbr：從發(fā)生短路到斷路器的Ipt為觸頭剛剛分開tbr時的短路電流周期分量有效值，在此可取Ipt=I”；

為短路電流非周期分量衰減時間常數(shù)，其中，XΣ、RΣ分別為電源至短路點的等效電抗和等效電阻。5．額定關(guān)合電流選擇如果在斷路器關(guān)合前已存在短路故障，則斷路器合閘時也會產(chǎn)生電弧，為了保證斷路器關(guān)合時不發(fā)生觸頭熔焊及合閘后能在繼電保護控制下自動分閘切除故障，斷路器額定關(guān)合電流iNcl不應小于短路電流最大沖擊值，即

iNcl≥ish

Ipt為觸頭剛剛分開tbr時的短路電流周期分量有效值，在此可6．熱穩(wěn)定校驗Qk為短路電流熱效應[(kA)2·s]；

It為制造廠家給出的t秒內(nèi)允許通過的熱穩(wěn)定電流（kA）。7．動穩(wěn)定校驗ies≥ish

二、隔離開關(guān)的選擇1.隔離開關(guān)的型號應根據(jù)其安裝地點，配電裝置的布置特點等選擇。2.由于隔離開關(guān)沒有滅弧裝置，故沒有開斷電流和關(guān)合電流的校驗，隔離開關(guān)的額定電壓、額定電流選擇和熱穩(wěn)定、動穩(wěn)定校驗項目與斷路器相同。

6．熱穩(wěn)定校驗Qk為短路電流熱效應[(kA)2·s]；I35kV多油斷路器35kV多油斷路器SF6斷路器與電流互感器(110kV)SF6斷路器與電流互感器(110kV)GW5-35kV隔離開關(guān)GW5-35kV隔離開關(guān)GW5-110kV隔離開關(guān)GW5-110kV隔離開關(guān)GW4-110kV雙柱隔離開關(guān)GW4-110kV雙柱隔離開關(guān)戶外單臂伸縮型隔離開關(guān)(斷開狀態(tài))戶外單臂伸縮型隔離開關(guān)(閉合狀態(tài))戶外單臂伸縮型隔離開關(guān)(斷開狀態(tài))戶外單臂伸縮型隔離開關(guān)(閉【例6-4】選擇例6-1中變壓器低壓側(cè)的高壓斷路器和隔離開關(guān)。解根據(jù)安裝地點在屋內(nèi)和例6-1、例6-3的有關(guān)計算結(jié)果，高壓斷路器和隔離開關(guān)的型號和參數(shù)及與計算數(shù)據(jù)的比較見表6-5。表6-5斷路器和隔離開關(guān)選擇比較結(jié)果選校項目計算數(shù)據(jù) SN10-10III/2000型GN22-10/2000型 額定電壓/kV 10 10 10 額定電流/A 1818.65 2000 2000 額定開斷電流/kA25.3 40 - - 額定關(guān)合電流/kA64.5 130 - - 熱穩(wěn)定校驗/(kA)2·s637.8 402×4 402×2 動穩(wěn)定校驗/kA 64.5 130 100由選擇比較結(jié)果可知，所選高壓斷路器和隔離開關(guān)滿足要求?！纠?-4】選擇例6-1中變壓器低壓側(cè)的高壓斷路器和隔離開關(guān)第六節(jié)限流電抗器的選擇限流電抗器分

普通電抗器分裂電抗器｛一、普通電抗器的選擇1．額定電壓選擇：UN≥UNs

2．額定電流選擇：IN≥Imax

3．電抗百分值的選擇電抗器的百分值：是以其本身額定電壓和額定電流為基準的在所選基準電壓和基準電流下的電抗器的標幺值：第六節(jié)限流電抗器的選擇限流電抗器分普通電抗器分裂電抗器電抗器的百分值與標幺值的關(guān)系為選擇出線電抗器電抗百分值的條件是：經(jīng)過電抗器限流后的次暫態(tài)短路電流I”不大于輕型斷路器的額定開斷電流INbr。

如果系統(tǒng)至電抗器前的等效電抗為x*Σ，線路電抗器的選擇條件為

電抗百分值的選擇電抗器的百分值與標幺值的關(guān)系為選擇出線電抗器電抗百分值的電抗器電抗標幺值應滿足由電抗標幺值與百分值的關(guān)系可得出線電抗器電抗百分值一般選3%~6%，母線電抗器電抗百分值一般選8%~12%。

4．電壓損失校驗電抗器電抗標幺值應滿足由電抗標幺值與百分值的關(guān)系可得出線φ——負荷功率因數(shù)角，一般取sinφ=0.6。

電壓損失主要是由回路電流的無功分量在電抗上產(chǎn)生的。5．母線殘壓校驗6．熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定校驗ies≥ish

熱穩(wěn)定：動穩(wěn)定：二、分裂電抗器的選擇(少學時為自學內(nèi)容)φ——負荷功率因數(shù)角，一般取sinφ=0.6。電壓損失【例6-5】試選擇某發(fā)電機10kV機壓母線上的出線電抗器，要求裝設(shè)出線電抗器后可以采用SN10-10I型斷路器，額定開斷電流為INbr=16kA。已知線路最大持續(xù)工作電流為350A，功率因數(shù)為0.8，系統(tǒng)火電廠總?cè)萘?00MVA，歸算到電抗器前的系統(tǒng)總電抗為0.378，出線繼電保護動作時間為2s，斷路器全開斷時間為0.1s。

解基準選取：Sd=100MVA，Ud=10.5kV，Id=5.5kA。根據(jù)安裝地點電網(wǎng)電壓和持續(xù)工作電流初選NKL-10-400型電抗器。歸算到基準容量下電抗器前的系統(tǒng)總電抗為選擇電抗百分值【例6-5】試選擇某發(fā)電機10kV機壓母線上的出線電抗器，要曾選用電抗百分值為3%的電抗器，動穩(wěn)定不能滿足要求，改選電抗百分值為4%的電抗器。

重新計算電抗器后短路電流求計算電抗曾選用電抗百分值為3%的電抗器，動穩(wěn)定不能滿足要求，改選電抗查汽輪發(fā)電機運算曲線，求出短路電流為動穩(wěn)定校驗熱穩(wěn)定校驗查汽輪發(fā)電機運算曲線，求出短路電流為動穩(wěn)定校驗熱穩(wěn)定校驗電壓損失校驗殘壓校驗可以看出，選用NKL-10-400-4型電抗器滿足要求。

電壓損失校驗殘壓校驗可以看出，選用NKL-10-400-第七節(jié)互感器的選擇1．種類和型式選擇一、電流互感器的選擇根據(jù)安裝地點可選擇：屋內(nèi)或屋外式。根據(jù)安裝方式可選擇：支持式、裝入式（裝在變壓器套管或多油斷路器套管中）和穿墻式（兼作穿墻套管）。根據(jù)一次繞組匝數(shù)可選擇：單匝LD（用于大電流）、多匝LF（用于小電流）和母線式LM（用于大電流）。

6~20kV屋內(nèi)配電裝置的電流互感器有：瓷絕緣（如LDC、LFC和LMC系列）結(jié)構(gòu)；樹脂澆注絕緣（小電流回路采用LA和LFZ系列，大電流回路采用LDZ、LMZ、LAJ和LBJ系列）結(jié)構(gòu)。一般多采用澆注絕緣型。

35kV及以上配電裝置的電流互感器采用油浸瓷箱式絕緣結(jié)構(gòu)的獨立式電流互感器（如屋外的LCW系列）。第七節(jié)互感器的選擇1．種類和型式選擇一、電流互感器的選選用母線式電流互感器時，應校核其窗口允許通過的母線尺寸。2．額定電壓選擇：UN≥UNs

3．額定電流的選擇：IN1≥Imax

1)為保證電流互感器的準確級，回路的最大持續(xù)工作電流Imax應盡可能接近一次額定電流IN1。

2)電流互感器的二次額定電流IN2，可根據(jù)二次回路的要求選用5A（強電系統(tǒng)）或1A（弱電系統(tǒng)）。

4．準確級和額定容量的選擇

1)電流互感器的準確級是指在規(guī)定的二次負荷變化范圍內(nèi)，一次電流為額定值時的最大電流誤差百分數(shù)。根據(jù)測量時電流互感器誤差的大小和用途，發(fā)電廠和變電所中電流互感器的準確級分為0.2、0.5、1、3級及P和

TP級。選用母線式電流互感器時，應校核其窗口允許通過的母線尺寸。22)為保證測量儀表的準確度，電流互感器的準確級不得低于所供測量儀表的準確級。用于電能計量的電流互感器，準確級不應低于0.5級，500kV宜采用0.2級；供運行監(jiān)視儀表用的電流互感器，準確級不應低于1級；供粗略測量儀表用的電流互感器，準確級可用3級；穩(wěn)態(tài)保護用的電流互感器選用P級；暫態(tài)保護用的電流互感器選用TP級。

3)電流互感器的額定容量SN2是指在額定二次電流IN2和額定二次阻抗ZN2下運行時，二次繞組輸出的容量，即制造廠家一般提供電流互感器的ZN2(單位為Ω)值。

4)同一臺電流互感器除最高準確級外，還有幾個較低測量精度的準確級，對應于不同的準確級，具有不同的額定容量（或額定二次阻抗）。

2)為保證測量儀表的準確度，電流互感器的準確級不得低于所供測5．二次負荷的校驗為保證所選電流互感器的準確級，其最大相二次負荷S2應不大于所選準確級相應的額定容量，即

S2≤SN2

由

和

得

Z2L≤ZN2

其中，二次負荷阻抗為Z2L為ra、rre——測量儀表和繼電器的電流線圈電阻(Ω)，可由其線圈消耗的功率求得。

rL——儀表或繼電器至電流互感器的連接導線電阻(Ω)；

rc——接觸電阻(Ω)，一般取0.1Ω。

5．二次負荷的校驗為保證所選電流互感器的準確級，其最大相二可將二次負荷校驗條件轉(zhuǎn)化為求連接導線的最小截面。連接導線的電阻應滿足根據(jù)r=ρL/S，可得滿足準確級要求的連接導線最小截面S

為

ρ——連接導線的電阻率Lc——連接導線的計算長度(m)，與儀表和繼電器至電流互感器安裝地點的實際距離及電流互感器的接線方式有關(guān)?？蓪⒍呜摵尚ｒ灄l件轉(zhuǎn)化為求連接導線的最小截面。連接導線的當電流互感器采用單相接線時，如圖6-9a所示，往返導線中的電流相等，電流互感器的二次電壓為

考慮到rL=ρL/S，故可取Lc=2L。

當電流互感器采用星形接線時，如圖6-9b所示，如果一次側(cè)負荷對稱，則中線（返回導線）電流很小可略去不計，電流互感器的二次電壓為當電流互感器采用單相接線時，如圖6-9a所示，往返導線中的故可取Lc=L。當電流互感器采用不完全星形接線時，如圖6-9c所示，中線（返回導線）電流等于

電流互感器的二次電壓為如果只計阻抗的模，忽略相角的旋轉(zhuǎn)，二次負載電阻近似為故近似取故可取Lc=L。當電流互感器采用不完全星形接線時，如圖6-為保證連接導線具有一定的機械強度，銅導線截面不應小于1.5mm2，鋁導線截面不應小于2.5mm2。

6．熱穩(wěn)定校驗對帶有一次繞組的電流互感器，熱穩(wěn)定校驗條件為It——電流互感器1s允許通過的熱穩(wěn)定電流；

Kt——電流互感器的1s熱穩(wěn)定倍數(shù)，Kt=It/IN1。

或7．動穩(wěn)定校驗內(nèi)部動穩(wěn)定校驗條件為ies≥ish

或ies、Kes——電流互感器的動穩(wěn)定電流及動穩(wěn)定電流倍數(shù)，

為保證連接導線具有一定的機械強度，銅導線截面不應小于1.5對采用硬導線連接的瓷絕緣電流互感器，相間電動力作用其瓷帽上。因此，需要進行外部動穩(wěn)定校驗，校驗條件為

L——電流互感器瓷帽端部到最近一個支柱絕緣子間的距離(m)，對母線型電流互感器為:電流互感器瓷帽端部到最近一個支柱絕緣子間的距離+電流互感器兩端瓷帽間的距離；a——相間距離(m)；ish——短路沖擊電流幅值（A）；Fal——電流互感器瓷帽上的允許力（N）。

對采用硬導線連接的瓷絕緣電流互感器，相間電動力作用其瓷帽上【例6-6】

選擇例6-5中10kV出線上的電流互感器。電流互感器接線和測量儀表配置如圖6-10所示，電流互感器至測量儀表的實際距離為L=25m。

解根據(jù)電流互感器安裝在屋內(nèi)，電網(wǎng)的額定電壓為10kV，回路的最大持續(xù)工作電流為350A和供給電能表電流，選用LFZ1-10型屋內(nèi)復匝澆注絕緣式電流互感器，變比為400/5，準確級為0.5級，額定二次阻抗ZN2=0.4Ω，熱穩(wěn)定倍數(shù)Kt=80，動穩(wěn)定倍數(shù)Kes=140?！纠?-6】選擇例6-5中10kV出線上的電流互感器。電流表6-6電流互感器二次負荷（單位：VA）圖6-10例6-6中的電流互感器接線圖儀表名稱及型號A相C相有功電能表(DS1)0.50.5無功電能表(DX1)0.50.5電流表(46L1-A)0.35總計1.351.0電流互感器的二次負荷統(tǒng)計見表6-6，最大相負荷電阻為對采用不完全星形接線互感器，計算長度滿足準確級要求的連接導線最小截面為表6-6電流互感器二次負荷（單位：VA）圖6-10例6常用的連接導線標準截面為0.75、1、1.5、2.5、4、6和10mm2，故選用4mm2的銅導線。

熱穩(wěn)定校驗為熱穩(wěn)定滿足要求。內(nèi)部動穩(wěn)定滿足要求。通過以上計算可以看出，所選電流互感器滿足要求。

澆注絕緣的電流互感器，只校驗內(nèi)部動穩(wěn)定，即常用的連接導線標準截面為0.75、1、1.5、2.5、4、6二、電壓互感器的選擇

電壓互感器的二次負荷阻抗很大，一次電流很小，不存在額定電流選擇問題。外部電網(wǎng)短路電流不通過電壓互感器，故不進行短路穩(wěn)定性校驗。

1．種類和型式選擇應根據(jù)安裝地點及使用條件來選擇電壓互感器的種類和型式。

6~20kV屋內(nèi)：一般采用油浸絕緣或樹脂澆注絕緣的電磁式電壓互感器。

35~110kV：一般采用油浸絕緣的電磁式電壓互感器。

220kV及以上：當容量和準確度等級滿足要求時，一般采用電容式電壓互感器。

需要測量零序電壓時，6~20kV可以采用三相五柱式三繞組電壓互感器，或三臺單相式三繞組電壓互感器。

35kV及以上只有單相式電壓互感器。

二、電壓互感器的選擇電壓互感器的二次負荷阻抗很大，220kV電壓互感器與避雷器220kV電壓互感器與避雷器一次繞組接于線電壓上時，一次繞組額定電壓選UNs

，一次繞組接于相電壓上時，一次繞組額定電壓選。2．額定電壓的選擇電壓互感器一次側(cè)的額定電壓應滿足電網(wǎng)電壓要求，二次側(cè)的額定電壓按測量表計和保護要求，已標準化為100V。電壓互感器一次繞組及二次繞組額定電壓的具體數(shù)值與電壓互感器的相數(shù)和接線方式有關(guān)。二次繞組額定電壓選100V或V。單相式電壓互感器用于測量線電壓或用兩臺接成不完全星形接線時，一次繞組額定電壓選電網(wǎng)額定電壓UNs，二次繞組額定電壓選100V；

三臺單相式電壓互感器接成星形接線時，一次繞組電壓額定選

二次繞組額定電壓選一次繞組接于線電壓上時，一次繞組額定電壓選UNs，一次繞用于中性點直接接地系統(tǒng)，輔助二次繞組額定電壓選100V，用于中性點不接地系統(tǒng)，輔助二次繞組額定電壓選100/3V。

三相式電壓互感器接于電網(wǎng)的線電壓上，三相繞組為一整體，一次繞組額定電壓(線電壓)選UNs，二次繞組額定電壓(線電壓)選100V。3．準確級的選擇電壓互感器的準確級：指在規(guī)定的二次負荷和一次電壓變化范圍內(nèi)，二次負荷功率因數(shù)為額定值時，最大電壓誤差的百分數(shù)。發(fā)電廠和變電所中電壓互感器的準確級分為0.2、0.5、1、3級及3P和

6P級（保護級）。為保證測量儀表的準確度，電壓互感器的準確級不得低于所供測量儀表的準確級。

4．二次負荷的校驗用于中性點直接接地系統(tǒng)，輔助二次繞組額定電壓選100V，用為保證所選電壓互感器的準確級，其最大相二次負荷S2應不大于所選準確級相應的一相額定容量SN2，否則準確級將相應降低，校驗條件為

S2≤SN2

1)根據(jù)負荷的接線方式和電壓互感器的接線方式，盡量使各相負荷分配均勻。

2)計算每一儀表線圈消耗的有功功率和無功功率

。

3)計算各相或相間二次負荷，即

若電壓互感器與負荷的接線方式相同，即可進行校驗，即

式中

S0、φ——分別為接在同一相或同一相間中的各儀表線圈消耗的視在功率和功率因數(shù)角。

S2≤SN2

為保證所選電壓互感器的準確級，其最大相二次負荷S2應不大于所4)若電壓互感器與負荷的接線方式不同

互感器為星形、負荷為不完全星形接線，應用表6-6中相應公式將相間負荷轉(zhuǎn)化為每相負荷，計算出電壓互感器的每相有功功率負荷和無功功率負荷

，并與互感器接線方式相同的每相負荷相加，可得二次負荷為

取最大相負荷進行比較。4)若電壓互感器與負荷的接線方式不同互感器為星形、負荷為取最大的相間負荷進行比較?；ジ衅鳛椴煌耆切?、負荷為星形接線，應用表6-7中相應公式將每相（星形）負荷轉(zhuǎn)化為相間（不完全星形）負荷，計算出電壓互感器的相間有功功率負荷和無功功率負荷

，并與互感器接線方式相同的相間負荷相加，可得二次負荷為

取最大的相間負荷進行比較?；ジ衅鳛椴煌耆切?、負荷為星形接表6-7電壓互感器二次繞組有功及無功負荷計算公式互感器為星形、負荷為不完全星形接線互感器為不完全星形、負荷為星形接線接線接線AABBBCC表6-7電壓互感器二次繞組有功及無功負荷計算公式【例6-7】

選擇某變電站屋內(nèi)10kV母線上的電壓互感器。母線上接有5回出線和1臺主變壓器，共裝有有功電能表6只，無功電能表6只，有功功率表1只，無功功率表1只，母線電壓表1只及絕緣監(jiān)察電壓表3只。

解根據(jù)電壓互感器安裝在屋內(nèi)，電網(wǎng)的額定電壓為10kV，供給電能表電壓及用于絕緣監(jiān)察，選用JSJW-10型三相五柱式電壓互感器（也可選用3只單相JDZJ型澆注絕緣電壓互感器），額定電壓為10/0.1kV，輔助二次繞組為0.1/3kV，準確級為0.5級，三相額定容量SN2=120VA。電壓互感器與測量儀表的接線方式如圖6-11所示，與電壓互感器接線方式不同（不完全星形部分）的各相間二次負荷分配在表6-7中示出?！纠?-7】選擇某變電站屋內(nèi)10kV母線上的電壓互感器。母儀表名稱及型號儀表電壓線圈AB相BC相線圈消耗功率/VAcosφsinφ儀表數(shù)目PabQabPbcQbc有功功率表(46D1-W)0.61010.600.60無功功率表(46D1-var)0.51010.500.50有功電能表(DS1)1.50.380.92563.428.3253.428.325無功電能表(DX1)1.50.380.92563.428.3253.428.325電壓表(46L1-V)0.31010.30總計7.9416.658.2416.65表6-7電壓互感器各相間二次負荷分配根據(jù)表6-7計算不完全星形部分負荷的視在功率和功率因數(shù)，即儀表電壓線圈AB相BC相線圈消耗功率/VAcosφsinφ儀利用表6-6中的計算公式，并計及與電壓互感器接線方式相同的絕緣監(jiān)察電壓表功率P’，得A相負荷為

利用表6-6中的計算公式，并計及與電壓互感器接線方式相同的絕B相負荷為由于Sab與Sbc接近，φab與φbc接近，可知B相負荷最大，即

故選用JSJW-10型電壓互感器滿足要求。B相負荷為由于Sab與Sbc接近，φab與φbc接近，可知第六章

電氣設(shè)備選擇第一節(jié)

電氣設(shè)備選擇的一般條件

第二節(jié)導體與電纜的選擇

第三節(jié)支柱絕緣子與穿墻套管的選擇

第四節(jié)高壓斷路器與隔離開關(guān)的選擇

第五節(jié)高壓熔斷器的選擇

第六節(jié)限流電抗器的選擇

第七節(jié)互感器的選擇

本章計劃學時：10~12學時第六章電氣設(shè)備選擇第一節(jié)電氣設(shè)備選擇的一般條件第二第一節(jié)電氣設(shè)備選擇的一般條件

一般條件：多數(shù)電氣設(shè)備共有的選擇校驗項目。一、按正常工作條件選擇額定電壓和額定電流

1.額定電壓選擇特殊條件：個別電氣設(shè)備具有的選擇校驗項目。｛選擇條件有正常電壓要求是：電氣設(shè)備所在回路的最高運行電壓不得高于電氣設(shè)備的允許最高工作電壓。由于電氣設(shè)備的允許最高工作電壓為其額定電壓的UN的1.1~1.15倍，而電網(wǎng)電壓正常波動引起的最高運行電壓不超過電網(wǎng)額定電壓UNs的1.1倍。一般可以按電氣設(shè)備的額定電壓UN不得低于其所在電網(wǎng)的額定電壓UNs的條件來選擇電氣設(shè)備，即

UN≥UNs

第一節(jié)電氣設(shè)備選擇的一般條件一般條件：多數(shù)電氣設(shè)備共有的注意：海拔影響電氣設(shè)備的絕緣性能，隨裝設(shè)地點海拔的增加，空氣密度和濕度相應減小，使得電氣設(shè)備外部空氣間隙和固體絕緣外表面的放電特性降低，電氣設(shè)備允許的最高工作電壓減小。對海拔超過1000m的地區(qū)，一般應選用高原型產(chǎn)品或外絕緣提高一級的產(chǎn)品。對于現(xiàn)有110kV及以下大多數(shù)電器的外絕緣有一定裕度，可在海拔2000m以下地區(qū)使用。在空氣污穢(腐蝕減低絕緣強度)或有冰雪的地區(qū)，某些電氣設(shè)備應選用絕緣加強型或高一級電壓的產(chǎn)品。

2.額定電流選擇電氣設(shè)備的額定電流IN（或載流量Ial）：在額定環(huán)境溫度θ0下，長期允許通過的電流。為了滿足長期發(fā)熱條件，應按額定電流IN（或載流量Ial）不得小于所在回路最大持續(xù)工作電流Imax的條件進行選擇，即

注意：2.額定電流選擇電氣設(shè)備的額定電流IN（或載流

IN（或Ial）≥Imax

當實際環(huán)境溫度θ不同于導體的額定環(huán)境溫度θ0時，其長期允許電流應該用下式進行修正。

不計日照時，裸導體和電纜的綜合修正系數(shù)K為

θal——導體的長期發(fā)熱允許最高溫度，裸導體一般為70℃；

θ0——導體的額定環(huán)境溫度，裸導體一般為25℃。

我國生產(chǎn)的電氣設(shè)備的額定環(huán)境溫度θ0=40℃。在40~60℃范圍內(nèi)，當實際環(huán)境溫度高于+40℃時，環(huán)境溫度每增高1℃，按減少額定電流1.8%進行修正；當實際環(huán)境溫度低于+40℃時，環(huán)境溫度每降低1℃，按增加額定電流0.5%進行修正，但其最大過負荷不得超過額定電流的20%，實際選擇時一般不修正。

Ialθ=KIal

≥Imax

IN（或Ial）≥Imax當實際環(huán)境溫度θ不同于導回路最大持續(xù)工作電流Imax

的計算:回路名稱最大持續(xù)工作電流

說明發(fā)電機、調(diào)相機回路1.05倍發(fā)電機、調(diào)相機額定電流發(fā)電機和變壓器在電壓降低到0.95額定電壓運行時，出力可以保持不變，故電流可以增大5%變壓器回路1.05倍變壓器額定電流1.3~2.0倍變壓器額定電流若要求承擔另一臺變壓器事故或檢修時轉(zhuǎn)移的負荷出線回路1.05倍線路最大負荷電流考慮5%的線損，還應考慮事故時轉(zhuǎn)移過來的負荷母聯(lián)回路母線上最大一臺發(fā)電機或變壓器的最大持續(xù)工作電流分段回路母線上最大一臺發(fā)電機額定電流的50%~80%變電所應滿足用戶的一級負荷和大部分二級負荷

匯流母線按實際潮流分布確定電容器回路1.35倍電容器組額定電流考慮過電壓和諧波的共同作用回路最大持續(xù)工作電流Imax的計算:回路名稱最大持續(xù)工二、按短路條件校驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定1.短路熱穩(wěn)定校驗熱穩(wěn)定：指電氣設(shè)備承受短路電流熱效應而不損壞的能力。

熱穩(wěn)定校驗的實質(zhì)：使電氣設(shè)備承受短路電流熱效應時的短時發(fā)熱最高溫度不超過短時最高允許溫度。導體通常按最小截面法校驗熱穩(wěn)定。電器的熱穩(wěn)定是由熱穩(wěn)定電流及其通過時間來決定的，滿足熱穩(wěn)定的條件為

Qk——短路電流熱效應；

It——所選用電器t（單位為s）時間內(nèi)允許通過的熱穩(wěn)定電流。

2.短路動穩(wěn)定校驗動穩(wěn)定：指電氣設(shè)備承受短路電流產(chǎn)生的電動力效應而不損壞的能力。

二、按短路條件校驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定1.短路熱穩(wěn)定校驗部分電氣設(shè)備動穩(wěn)定按應力和電動力校驗。電器滿足動穩(wěn)定的條件為

ies≥ishish——短路沖擊電流的幅值，ish為：I”為0s短路電流周期分量有效值；Ksh為沖擊系數(shù)，發(fā)電機機端取1.9，發(fā)電廠高壓母線及發(fā)電機電壓電抗器后取1.85，遠離發(fā)電機時取1.8。ies——電器允許通過的動穩(wěn)定電流幅值，生產(chǎn)廠家用此電流表示電器的動穩(wěn)定特性，在此電流作用下電器能繼續(xù)正常工作而不發(fā)生機械損壞。

部分電氣設(shè)備動穩(wěn)定按應力和電動力校驗。ies≥ishish—3．短路計算時間計算短路電流熱效應時所用的短路切除時間tk等于繼電保護動作時間tpr與相應斷路器的全開斷時間tab之和，即

斷路器的全開斷時間tab等于斷路器的固有分閘時間tin與燃弧時間ta之和，即驗算裸導體的短路熱穩(wěn)定時，tpr宜采用主保護動作時間，如主保護有死區(qū)時，則采用能對該死區(qū)起保護作用的后備保護動作時間；驗算電器的短路熱穩(wěn)定時，tpr宜采用后備保護動作時間。少油斷路器的燃弧時間ta為0.04~0.06s，SF6斷路器的燃弧時間ta為0.02~0.04s。3．短路計算時間計算短路電流熱效應時所用的短路切除時間tk4．短路電流計算條件（1）短路計算容量和接線：容量:

應按本工程的設(shè)計規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)的遠景發(fā)展規(guī)劃（一般為本期工程建成后5~10年）。接線:

可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式。（2）短路種類：一般按三相短路驗算；若發(fā)電機出口的兩相短路，或中性點直接接地系統(tǒng)、自耦變壓器等回路中的單相、兩相接地短路較三相短路嚴重時，則應按嚴重情況驗算。

（3）短路計算點：在正常接線方式時，通過電氣設(shè)備的短路電流為最大的短路點，稱為短路計算點。1）對兩側(cè)均有電源的電氣設(shè)備，應選其前、后短路時，通過它的短路電流較大的地點作為短路計算點。例如，校驗圖6-1中的發(fā)電機出口斷路器QF1時，應比較k1和k2短路時流過QF1的電流，選較大的點作為短路計算點。

4．短路電流計算條件（1）短路計算容量和接線：（2）短路種2）短路計算點選在并聯(lián)支路時，應斷開一條支路。因為斷開一條支路時的短路電流大于并聯(lián)短路時流過任一支路的短路電流。例如，校驗圖6-1中分段回路的斷路器QF5或主變低壓側(cè)斷路器QF2時，應選k2和k3點為短路計算點，并斷開變壓器T2。

2）短路計算點選在并聯(lián)支路時，應斷開一條支路。因為斷開一條支3）在同一電壓等級中，匯流母線或無電源支路短路時，短路電流最大。校驗匯流母線、廠用電分支電器（無電源支路）和母聯(lián)回路的電器時，短路計算點應選在母線上。例如，校驗圖6-1中10kV母線時，選k2點。

4）帶限流電抗器的出線回路，由于干式電抗器工作可靠，故校驗回路中各電氣設(shè)備時的短路計算點一般選在電抗器后。例如，校驗圖6-1中出線回路的斷路器QF3時，短路計算點選在出線電抗器后的k5點。

5）110kV及以上電壓等級，因其電氣設(shè)備的裕度較大，短路計算點可以只選一個，選在母線上。例如，校驗圖6-1中110kV的電氣設(shè)備時，短路計算點可選在110kV母線上，即k6點。

（4）短路電流的實用計算方法：在進行電氣設(shè)備的熱穩(wěn)定驗算時，需要用短路后不同時刻的短路電流，即計及暫態(tài)過程，通常采用短路電流實用計算方法，即運算曲線法。該內(nèi)容應在電力系統(tǒng)分析課程中學習。3）在同一電壓等級中，匯流母線或無電源支路短路時，短路電流最第二節(jié)導體與電纜的選擇

一、導體的選擇

（一）導體材料、類型與布置方式選擇1．導體的材料銅：電阻率低，機