电气设备选择及校验方法

电气设备选择的一般原则

按工作环境及正常工作条件选择电气设备；

（1） 电气设备所处位置、使用环境、工作条件选择型号 （2） 按工作电压选择电气设备的额定电压

（3） 按最大负荷电流选择电气设备的额定电流。 按短路条件校验电气设备的动稳定和热稳定 1) 短路热稳定校验

当系统发生短路，有短路电流通过电气设备时，导体和电器各部件温度(或热量) 不应超过允许值，即满足热稳定的条件zhishang1 式中： I ∞— 短路电流的稳态值； tima —短路电流的假想时间；

It — 设备在t 秒内允许通过的短时热稳定电流； t — 设备的热稳定时间。 2)

短路动稳定校验

当短路电流通过电气设备时，短路电流产生的电动力应不超过设备的允许应力，即满足动稳定的条件zhishang2 式中：

ish ， Ish —— 短路电流的冲击值和冲击有效值;

imax ，Imax —— 设备允许的通过的极限电流峰值和有效值。 3）开关电器断流能力校验

对要求能开断短路电流的开关设备，如断路器、熔断器，其断流容量不小于安装处的最大三相短路容量，zhishang3 式中：

.N W N

U U ≥N c

I I ≥

， — 三相最大短路电流与最大短路容量； ， — 断路器的开断电流与开断容量。

高压开关电器的选择

高压断路器、高压熔断器、高压隔离开关和高压负荷开关 1）根据使用环境和安装条件选择设备型号； 2）正常工作条件下，选择设备额定电压和额定电流 .N W N

U U ≥N c

I I ≥

3） 按最大可能的短路电流校验动稳定性和热稳定性zhishang4

4）开关电器断流能力校验

例5-1 ：试选择某35KV 户内型变电所主变压器二次侧高压开关柜的高压断路器，已知变压器35/10.5KV ，5000KVA ，三相最大短路电流3.35KA ，冲击短路电流8.54KA ，三相短路容量60.9MVA ，继电保护动作时间1.1S 。

解:

1）变压器工作环境选择类型：户内，故选择户内少油断路器

2）二次侧线路电压选择断路器额定电压，变压器二次侧的额定电流来选择断路器额定电流；

3）高压断路器动稳定和热稳定性校验

4）利用最大开断电流校验高压断路器断流能力

高压断路器选择校验表 jianbiao 高压隔离开关的选择

只用于电气隔离而不能分断正常负荷电流和短路电流，不需校验其断流能力。 例:

试选择如图所示变压器10.5kV 侧高压断路器QF 和高压隔离开关QS 。

已知图中K 点短路时I ’’=I ∞=4.8kA,继电保护动作时间tp=1S 。拟采用快速开断的高压断路器，其固有分闸的时间ttr=0.1S 。

(3)(3)

max max ,sh sh

I I i i ≥≥2(3)2

t ima

I t I t ∞≥.max

(3)

.max K

oc K oc S S I I ≥≥

或2275N I A ===275N I A

≥max 8.54i ≥223.35(1.10.1)

t I t ≥?+3.35

oc I ≥

断路器及隔离开关的选择结果

高压熔断器的选择

熔断器没有触头，分断短路电流后熔体熔断，不必校验动稳定和热稳定；仅需校验断流能力： 1）熔断器的类型应符合安装条件（户内或户外） 户内型 RN1主要用于高压电路和设备的短路保护；

RN2用于电压互感器的短路保护；

2）熔断器额定电压应与线路额定电压相同，不得降低电压使用

3）熔断器的额定电流应不小于它所装熔体的额定电流；

（1）保护线路的熔断器熔体电流的选择

.N FU N

U U = ..N FU N FE

I I ≥

应不小于电路计算电流；

（2）保护电压互感器的熔断器熔体电流的选择

由于电压互感器二次侧电流很小，因此保护电压互感器一次侧的RN2型熔断器的熔体额定

电流一般为0.5A

3）熔断器的额定电流应不小于它所装熔体的额定电流；

（3）保护电力变压器（高压侧）的熔断器熔体电流的选择 A 、熔体电流要躲过变压器允许的正常过负荷电流；

B 、熔体电流要躲过来自变压器低压侧的电动机自启动引起的尖峰电流；

C 、熔体电流要躲过变压器空载合闸时的励磁涌流；

4）熔断器断流能力的校验

◆ 对限流式熔断器，断流能力：

能在短路电流达到冲击值之前完全熔断并熄灭电弧，切除短路；

◆ 对非限流式熔断器，断流能力：

不能在短路电流达到冲击值之前完全熄灭电弧，切除短路；

◆ 对具有断流能力上下限的熔断器，断流能力：

互感器的选择

.N FE c

I I ≥

.0.5N FE I A

=

..N FU N FE

I I ≥

.1.(1.5~2.0)N FE N T

I I ≥ ''(3)

oc I I ≥(3)

oc sh

I I ≥(2)

.min oc K I I ≤(3).max

sh oc I I ≤

电流互感器的选择

1）电流互感器的主要性能；

（1）电流互感器的准确级：在额定频率下，二次负荷为额定负荷的25%~100%，功率因数为0.8时，各准确级的电流误差和相位误差不超过规定限值。

计量用：0.1、 0.2、 0.5、 1、 3 、5（电流误差）

保护用：5P 、10P （电流误差1%、3%；复合误差5%、10%）； （2）线圈铁心特性：

计量用：在一次电路短路时易于饱和，以限制二次电流的增长倍数；

保护用：在一次电路短路时不应饱和，二次电流与一次电流成比例增长，保证灵敏度要求。 （3）电流互感器变流比与二次侧额定负荷 一次侧额定电流有多种规格可供用户选择

电流互感器的准确度与二次负荷容量有关，互感器二次侧负荷不得大于其准确级所限定的额

定二次负荷。

2）电流互感器的选择与校验

（1）型号的选择：根据安装地点和工作要求；

（2）额定电压的选择：不应低于装设点线路的额定电压

（3）变比的选择：二次侧额定电流均为5A ，一次侧有多种规格；一次额定电流应不小于线路计算电流； （4）准确度的选择：

计量用：0.2~0.5级；测量用：1.0~3.0级；

12

21

i I N K I N =≈22N

S S ≤

保护用：10P 级；

（5）动稳定和热稳定的校验

例5-3 按例5-1电气条件，选择柜内电流互感器。已知电流互感器采用两相式接线，如图所示，其中0.5级二次绕组用于测量，接有三相有功电度表和三相无功电度表各一只，每一电流线圈消耗功率0.5VA ，电流表一只，消耗功率3VA 。电流互感器二次回路采用BV-500-1×2.5mm2的铜芯塑料线,互感器距仪表的单向长度为2m 。 解：型号、额定电压、额定电流选择：

根据变压器10kV 额定电流275A ，查附录表A-7，选变比为400/5 A 的LQJ-10型电流互感器，Kes=160，Kt=75，t=1s ，0.5级二次绕组的Z2N=0.4Ω。 (1)准确度校验

故满足准确度要求。 (2)动稳定校验

满足动稳定要求。 (3)热稳定校验

22N

S S

≤1es N sh

K i ≥2

2(3)

1()t N ima

K I t I t ∞?≥22

22250.410N N N S I Z VA ≈=?

=2

222()(0.50.53)52/(53 2.5)0.1]7.15i N WL tou S S I R R VA ≈++=+++??+=∑

10VA

<1160 1.4140.490.508.54es N sh K i kA =??=>=221()(750.4)1900

t N K I t ?=??=>

2

(3)223.35 1.213.5ima I t kA S

∞=?=

满足热稳定要求。

所以选择LQJ-10 400/5A 型电流互感器满足要求。

2）电压互感器的选择

1）型号的选择：根据安装地点和工作要求

2）额定电压的选择；不应低于装设点线路的额定电压 ； 3）准确度的选择：按电压仪表对电压互感器准确度要求。 计量用：0.5级以上； 测量用：1.0或3.0级； 保护用：3P 和6P 级；

4）变压器一二次侧都有熔断器保护，不需检验短路动稳定和热稳定。 母线、支柱绝缘子和穿墙套管选择 1）母线的选择

母线都用支柱绝缘子固定在开关柜上，因而无电压要求。

1）材料和类型的选择： 母线的材料有铜和铝。

母线的截面形状有矩形、槽形和管形。

目前变电所的母线除大电流采用铜母线以外，一般尽量采用铝母线。变配电所高压开关柜上的高压母线，通常选用硬铝矩形母线（LMY ）。 2）截面的选择：

（1）一般汇流母线按长期允许发热条件选择截面zhisahng5

22N S S ≤∑∑+=2

2

2)

()(Q P S

（2）当母线较长或传输容量较大时，按经济电流密度选择母线截面

Zhishang6

式中：—经济截面（mm2）；

—汇集到母线的计算电流（A）；

—经济电流密度（A/ mm2）。

3）母线热稳定性校验：

当系统发生短路时，母线上最高温度不应超过母线短时允许最高温度。

Zhishang7

式中：，—母线截面积及最小允许截面(mm2)

—热稳定系数。

—短路电流的假想时间(S)；

—短路电流的稳态值(A)。

4)母线动稳定性校验

当短路冲击电流通过母线时，母线将承受很大电动力。要求每跨母线中产生的最大应力计算值不大于母线材料允许的抗弯应力,即：zhishang8

式中：—短路时每跨母线中最大计算应力(Pa);

—母线允许抗弯应力(Pa)。

校验时，如果不满足要求，则必须采取措施以减小母线计算应力，具体方法有：

①降低短路电流，但需增加电抗器；

②增大母线相间距离，但需增加配电装置尺寸；

③增大母线截面，但需增加投资；

④减小母线跨距尺寸，但需增加绝缘子；

⑤将立放的母线改为平放，但散热效果变差。

2）支柱绝缘子和穿墙套管的选择

支柱绝缘子主要用来固定导线或母线，并使导线或母线与设备或基础绝缘。

穿墙套管用于导线或母线穿过墙壁、楼板及封闭配电装置时，作绝缘支持与外部导线间连接使用