第六章 导体和电气设备的原理与选择1

ห้องสมุดไป่ตู้
UN IN INbr iNcl It2t Ies
ZN-10/2000-40 10(kV) 2000(A) 40(kA) 100(kA) 402×2=3200(kA2s) 100(kA)
计算表明，选ZN-10/2000-40型断路器可满足要求。 隔离开关选择校验同上。
6-3 互感器的原理与选择
互感器的具体作用 一、电磁式电流互感器 电流互感器的特点 1、电流互感器的误差 等值电路图及相量图
确定短路计算点及相应短路电流 短路热稳定计算时间 t k 3.9 0.08 0.3 4.28s 短路计算电抗 S=400MVA
X js* 0.2165 400 / 100 0.866
系统提供的短路电流为
1.2 I* I 2* 1.31 I 4* 1.32 I 1.2 400 3 10.5 400 3 10.5 400 3 10.5 26.4( kA) 28.8( kA)
U I (r jx ) E 2 2 2 2 2
电流互感器的误差

I 1

N I N I N I N I N I 0 1 1 1 2 2 1 1 2 1
I I I 1 0 2

I 0
b I 2
a
c
④电压互感器的型号
使用环境：GY—高原型；TH—湿热带用 额定电压(kV)
设计序号 使用特点：J—有接地保护用辅助线圈；W—五柱式； B—有补偿线圈（提高准确度） 绝缘方式：C—瓷绝缘；G—干式；J—油浸绝缘 Z—环氧树脂浇注绝缘； 结构特点：C—串级结构；D—单相；S—三相 互感器代号：J—电流互感器
4 2 2 2 Qk ( I 2 10I 2 I4 ) (4.28 4) I 4 1054.84( kA2 S ) 12
断路器选择结果表 UNS Igmax I" ish Qk ish
计算数据 10(kV) 1804(A) 26.4(kA) 71(kA) 1054.84(kA2s) 71(kA)
I 8.6
25 14.78(kA) 3 10.5 0.8 25 I 2 2.79 4.79(kA) 3 10.5 0.8 25 I 4 2.5 4.3(kA) 3 10.5 0.8
可见，系统提供的短路电流数值较大。 由于短路切除时间大于1s,不计算非周期分量发热。
i
r U 2 I 2 2


K i I 2 I1 fi 100 (%) I1 I 0 N1 fi sin( ) 100 (%) I 1 N1
x jI 2 2
I 0 N1 i sin i cos( ) 3440 () I 1 N1
I g max 1.05 3U N cos 1804( A)
根据UN＝10.5kV、Igmax=1804A及屋内布置要求，查设 计手册初选型号为ZN-10/2000-40型断路器，其额定技术 数据为UN＝10kV，IN=2000A，额定开断电流INbr=40kA， 动稳定电流ies=100kA，热稳定电流(及时间)It=40kA(2s)， 合闸时间不大于0.2s，固有分闸时间不大于0.08s，燃弧时 间小于0.3s。隔离开关选择：GN2-10-2000


I 1
I 0
b I 2

a
c
i
r U 2 I 2 2


r1
I 1
x1
I 0
r 2
I 2
x2
x jI 2 2
r2L
U 2
E 2
E 1
E 2
L x2
I (r jx ) U 2 2 2L 2L
[例6-1] 试选择发电机出口断路器及隔离开关。 已知发电机技术数据为：PN=25MW，UN=10.5kV， cosφ=0.8。发电机出口短路时，系统侧电抗以100MVA为基 准，归算到发电机出口等值电抗为0.2165，系统等值发电 机容量为400MVA，发电机主保护动作时间0.05s，后备保 护时间3.9s。环境温度为+40℃。 PN 解：
第六章 导体和电气设备的原理与选择
6-1 电气设备选择的一般条件 一、按正常工作条件选择设备 1、额定电压 U N U NS 2、额定电流 I N I g max
各种回路最大长期工作电流的计算方法 ①发电机和变压器回路 I g max 1.05 I N
②馈电线路
I max Pmax 3U N cos
A相(VA) C相(VA) 仪表名称 电流表(46D1-A) 0.35 0.6 0.6 功率表(46D1-W) 0.5 0.5 电能表(DS1) 1.45 1.1 总计
根据互感器安装处的电网电压、最大工作电流和安装地 点的要求，选择LFZJ1-10型屋内型互感器，变比为400/5， 由于供给计费电能表用，故应选0.5级，其二次负荷额定阻 抗为0.8Ω，动稳定倍数Kes=130，热稳定倍数置 Kt=75。
二、断路器结构和工作原理 高压断路器型号意义
S W 6 220 G 1000 额定电流(A) 其它标志 额定电压(kV) 设计序号 使用环境 断路器名称
G(改进型) G(改进型) N(户内)；W(户外) S(少油)；D(多油)；K(空气)；L(SF6)；Z(真空)
(一)少油断路器 1、SN10-10型少油断路器 2、SW2-35/1500型断路器 3、SW6-220型少油断路器 (二)六氟化硫断路器 1、LW6-220型断路器 2、LW10B-220型断路器 3、LW6-500型断路器 4、LW12-500型断路器 (三)真空断路器 1、ZN12-10型断路器
0.2165 10.5kV
I 2 1.31 I 4 1.32
0.126
29( kA)
PN=25MW
i sh 1.9 2 26.4 71( kA)
由发电机提供的短路电流， 可由Xd=0.126直接查汽轮发电机运算曲线求得。
8.6 I*
I 2* 2.79
I 4* 2.5
③母线分段断路器及母联断路器回路 ④汇流母线 3、环境条件对设备选择的影响 ②污染情况 ①温度和湿度 ③海拔高度 ④安装地点
二、按短路状态校验 2 I t Qk 1、短路热稳定校验 t 2、电动力稳定校验 ies ish 3、短路电流计算条件 (1)容量和接线 (2)短路种类 (3)计算短路点 4、短路计算时间 t k t pr t br
6-2 高压断路器和隔离开关的原理与选择
高压断路器主要功能 高压隔离开关的主要功能 一、电弧的形成与熄灭 电弧的危害 1、电弧的形成和弧隙介质的游离与去游离 电弧的电极发射大量的自由电子 强电场发射 热电子发射 弧隙中的中性质点被游离产生自由电子和正离子 碰撞游离 热游离
电弧的去游离过程 复合 扩散 2、交流电弧的熄灭 交流电弧的熄灭条件 介质强度的恢复过程 恢复电压的恢复过程 高压断路器熄灭交流电弧的基本方法 利用灭弧介质 用特殊金属材料作触头 利用气体或油吹动电弧 采用多断口熄弧 提高触头分离速度，迅速拉长电弧
5、电流互感器选择 结构类型和准确度的确定 U N U NS 额定电压的选择 一次额定电流的选择 I1N I g max 二次回路连接导线截面积的计算
S S2 N
2 S2 N I 2 N Z2L
Z 2 L ra rre rL rc
LC S rL
2 I2 LC N LC 2 I 2 N (ra rre rc ) Z 2 N (ra rre rc )
热稳定校验
( I1N K t ) 2 Qk
2 I1N K es ish
动稳定校验 内部动稳定校验 外部动稳定校验
L Fal 0.5 1.73 10 i a
7 2 sh
[例6-2]选择10kV馈线上的电流互感器。已知电抗器后短路 时，ish=22.6kA，Qk=78.7(kA)2.s，出线上Imax=350A，相间 距离a=0.4m，电流互感器至最近一个绝缘子的距离L=1m， 电流互感器与测量仪表相距40m。
选择电流互感器连接导线截面。已知：0.5级准确级的允 许最大负荷Z2N=0.8Ω ，最大相负荷阻抗
2 ra Pmax / I 2 N 1.45 / 25 0.058
连接导线电阻不得超过0.8-(0.058 +0.1)=0.642Ω。 满足准确级额定容量要求的连接线允许最小截面积为
S Z2N 1.75 10 2 3 40 1.89 mm 2 (ra rre rc ) 0.8 0.058 0.1
LC
选用标准截面为2.5mm2的铜线。 该互感器为多匝、浇注式绝缘，只校验内部动稳定
2 I1N K d 2 0.4 130 73.5 22.6kA
( I1N K t ) 2 t (0.4 75) 2 1 900 78.7(kA) 2 s
动热稳定均符合要求。
二、电压互感器 1、电磁式电压互感器 ①特点 ②准确级和额定容量 (1)电压互感器额定电压比 KU U1N / U 2 N KU U 2 U 1 fu 100 % (2)电压误差 U1 (3)影响电压互感器误差的因素 ③电磁式电压互感器分类和结构 (1)单相式和三相式。35kV及以上等级均为单相式。 (2)户内式和户外式。35kV以下多制成户内式。 (3)双绕组和多绕组。 (4)按绝缘分为干式、浇注式、油浸式和瓷绝缘。
1max?馈电线路?cos3maxmaxnui?馈电线路母线分段断路器及母联断路器回路汇流母线母线分段断路器及母联断路器回路汇流母线3环境条件对设备选择的影响温度和湿度污染情况海拔高度安装地点温度和湿度污染情况海拔高度安装地点二按短路状态校验1短路热稳定校验ktqti?2shesii?2电动力稳定校验3短路电流计算条件1容量和接线2短路种类3计算短路点4短路计算时间brprkttt????62高压断路器和隔离开关的原理与选择高压断路器主要功能高压隔离开关的主要功能高压断路器主要功能高压隔离开关的主要功能一电弧的形成与熄灭电弧的危害1电弧的形成和弧隙介质的游离与去游离电?电弧的电极发射大量的自由电子?强电场发射?热电子发射?弧隙中的中性质点被游离产生自由电子和正离子?碰撞游离?热游离?电弧的去游离过程?复合?扩散2交流电弧的熄灭?介质强度的恢复过程?交流电弧的熄灭条件?恢复电压的恢复过程?高压断路器熄灭交流电弧的基本方法?利用灭弧介质?用特殊金属材料作触头?利用气体或油吹动电弧?采用多断口熄弧?提高触头分离速度迅速拉长电弧二断路器结构和工作原理高压断路器型号意义一少油断路器1sn1010型少油断路器2sw2351500型断路器3sw6220型少油断路器1lw6220型断路器二六氟化硫断路器2lw10b220型断路器3lw6500型断路器4lw12500型断路器三真空断路器1zn1210型断路器三断路器的选择1种类和型式的选择2额定电压和额定电流的选择nsnuu?maxgnii?3开断电流选择ptnbrii?ttt??iinbr???222akttptknbreiiii???????ttt??????rxabrprkttt??ainbrttt??shesii?ktqti?25短路热稳定校验4短路动稳定校验6短路关合电流校验shnclii?四隔离开关的选择1隔离开关用途2隔离开关结构和工作原理?gn1912系列高压隔离开关?gw4220型双柱式隔离开关?gw53566110系列隔离开关?gw6220330系列单柱隔隔离开关式?gw10220500垂直伸缩式隔离开关?gw12500隔离开关?gw17500单静触头?gw7220500系列三柱式隔离开关3隔离开关选择选择型式
三、断路器的选择 1、种类和型式的选择 2、额定电压和额定电流的选择
U N U NS
I Nbr I pt
I N I g max
3、开断电流选择
I Nbr I
2 I Nbr I k I pt ( 2 I e

t k
Ta
) 2 a x r
t k t pr tbr tbr tin t a
E 2
( Z 2 Z 2 L ) Lav fi sin( ) 100 (%) 2 222 N 2 S ( Z 2 Z 2 L ) Lav i cos( ) 3440 () 2 222 N 2 S
影响电流互感器的因素
( Z 2 Z 2 L ) Lav fi sin( ) 100 (%) 2 222 N 2 S
( Z 2 Z 2 L ) Lav i cos( ) 3440 () 2 222 N 2 S
铁芯结构尺寸对误差影响 运行参数对误差影响 (1)一次电流I1的影响 (2)二次负载阻抗的影响 电流互感器二次开路
2、电流互感器的准确级和额定容量 电流互感器的准确级 保护型准确级 电流互感器的额定容量 3、电流互感器分类和结构 电流互感器分类 电流互感器结构原理 ☻ LB5-66型电流互感器 ☻ LCWB5-66型电流互感器 ☻ LB7-220W型电流互感器 4、电流互感器接线 单相式接线 不完全星形接线 三相星形接线
4、短路动稳定校验 ies ish 5、短路热稳定校验 I t2t Qk 6、短路关合电流校验 iNcl ish
四、隔离开关的选择 1、隔离开关用途 2、隔离开关结构和工作原理 GN19-12系列高压隔离开关 GW4-220型双柱式隔离开关 GW5-35、66、110系列隔离开关 GW6-220、330系列单柱式隔离开关 GW10-220~500垂直伸缩式隔离开关 GW12-500隔离开关 GW17-500 (单静触头) GW7-220、500系列三柱式隔离开关 3、隔离开关选择 ①选择型式；②额定电压；③额定电流；④校验动稳 定；⑤校验热稳定。