第六章 导体和电气设备的原理和选择
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第六章_导体和电气设备的原理与选择
) 100(%)
13
三、电流互感器的误差
作者：李长松 版权所有
1.误差的来源
(2)相位误差δi：为旋转180°的二次电流相量与一次 电流相量之间的夹角。当-I2超前I1时，δi为正。
当δi很小时：
i
sin
i
ac oa
I0 N1cos(
I1N1
)
所以：
i
I0 N1 I1N1
I2’
相位上都有
cb U2’
δi o
误差。
E2’
11
三、电流互感器的误差
作者：李长松 版权所有
1.误差的来源
(1) 电流误差fi：为二次电流的测量值乘以额定电流比 所得的值与实际一次电流之差，占后者的百分数。
因为
fi
Ki
I2 I1
I1
100(%)
Ki
N2 N1
所以
fi
I2 N2 I1N1 I1N1
Z2f一般包括测量仪表阻抗、继电器的电流线圈阻抗、 连接电缆电阻和接头电阻。
20
三、电流互感器的误差
作者：李长松 版权所有
3.减小误差的措施
fi
I0 N1 I1N1
sin(
) 100(%)
i
I0 N1 I1N1
cos(
) 3440(' )
E. 减少二次绕组的匝数N2。
cos(
) 3440(' )
B. I1较小时，必须增加一次绕组匝数N1。
单匝式：N1=1；当被测电流很小时，误差很大。优点 是构造较简单，价格较低，尺寸较小，短路电流通过
第六章 导体和电气设备选择
流电弧的伏安特性为动态特性。 ）交流电弧的伏安特性为动态特性。 1）动态特性 ） 由于交流电为周期函数，电弧的温度、 由于交流电为周期函数，电弧的温度、 电阻和电压都随位时间变化，故交流电弧的伏 电阻和电压都随位时间变化， 安特性为动态特性。 A燃弧电压 安特性为动态特性。 燃弧电压 2）电弧的热惯性 ） B熄弧电压 熄弧电压 因弧柱的升温和散 u 热要有一个过程，电弧 热要有一个过程， i 的温度总是滞后于周期 电流的变化， 电流的变化，这种现象 称为电弧的热惯性。 称为电弧的热惯性。
（3）弧隙介质强度的恢复过程 ） 电弧电流过零时， 电弧电流过零时，弧隙介质的绝缘能力 由起始介质强度逐渐增强的过程， 由起始介质强度逐渐增强的过程，称为弧隙 介质强度的恢复过程。 介质强度的恢复过程。 1）近阴极效应使弧隙出现起始介质强度 ） 电弧电流过零前后弧隙中的电荷分布 － ＋ － ＋
T=0-过零前 过零前
IN≥Imax
3）自然环境条件 • 选择导体和电器时，应按当地环境条件校 选择导体和电器时， 核它们的基本使用条件。 核它们的基本使用条件。 • 当气温、风速、湿度、污秽等级、海拔高 当气温、风速、湿度、污秽等级、 地震烈度、 度、地震烈度、覆冰厚度等环境条件超出 一般电器的规定使用条件时， 一般电器的规定使用条件时，应向制造部 门提出补充要求或采取相应的防护措施。 门提出补充要求或采取相应的防护措施。
(3)带电抗器的出线回 带电抗器的出线回 路在母线和母线隔离 开关隔板前的母线引 线及套管， 线及套管，应按电抗 器前如d7点短路选择 点短路选择。 器前如 点短路选择。 而对隔板后的导体和 电器一般可按电抗器 为短路计算点， 后d8为短路计算点， 为短路计算点 以便出线选用轻型断 路器，节约投资。 路器，节约投资。
（3）弧隙介质强度的恢复过程 ） 电弧电流过零时， 电弧电流过零时，弧隙介质的绝缘能力 由起始介质强度逐渐增强的过程， 由起始介质强度逐渐增强的过程，称为弧隙 介质强度的恢复过程。 介质强度的恢复过程。 1）近阴极效应使弧隙出现起始介质强度 ） 电弧电流过零前后弧隙中的电荷分布 － ＋ － ＋
T=0-过零前 过零前
IN≥Imax
3）自然环境条件 • 选择导体和电器时，应按当地环境条件校 选择导体和电器时， 核它们的基本使用条件。 核它们的基本使用条件。 • 当气温、风速、湿度、污秽等级、海拔高 当气温、风速、湿度、污秽等级、 地震烈度、 度、地震烈度、覆冰厚度等环境条件超出 一般电器的规定使用条件时， 一般电器的规定使用条件时，应向制造部 门提出补充要求或采取相应的防护措施。 门提出补充要求或采取相应的防护措施。
(3)带电抗器的出线回 带电抗器的出线回 路在母线和母线隔离 开关隔板前的母线引 线及套管， 线及套管，应按电抗 器前如d7点短路选择 点短路选择。 器前如 点短路选择。 而对隔板后的导体和 电器一般可按电抗器 为短路计算点， 后d8为短路计算点， 为短路计算点 以便出线选用轻型断 路器，节约投资。 路器，节约投资。
导体及电气设备的原理与选择
导体及电气设备的原理与选择前言在现代社会中，导体及电气设备是我们生活中不可或缺的一部分。
无论是家庭用电还是工业生产，电气设备都扮演着重要的角色。
本文将介绍导体和电气设备的原理，以及如何选择合适的设备。
导体的原理导体是一种能够传导电流的材料。
在导体中，电流的传导是由电子的移动来实现的。
导体中的电子在受到外界电场的力作用下，会发生自由移动，从而形成电流。
导体的导电性取决于其原子或分子结构。
通常，具有松散结构的材料，例如金属，是良好的导体。
金属中的电子可以自由移动，因此可以很容易地形成电流。
而对于非金属材料，由于其原子或分子结构的限制，电子的移动受到阻碍，因此导电性较差。
导体的选择在选择导体时，需要考虑以下因素：1. 导电性能不同的导体具有不同的导电性能。
一般来说，金属材料具有更好的导电性能，因此常用于电路的导线和连接器中。
在选择导线和连接器时，应选择具有良好导电性能的金属材料，如铜或铝。
2. 机械强度导体在使用过程中需要承受一定的机械应力，因此导体材料的机械强度也是选择的重要考虑因素之一。
导体应能够抵抗拉伸、弯曲和挤压等力。
一些强度较高的导体材料，如钢铁或铜合金，常用于要求较高机械强度的场合。
3. 抗腐蚀性导体可能暴露在潮湿、酸性或碱性环境中，因此其抗腐蚀性也是选择导体的重要考虑因素之一。
一些具有良好抗腐蚀性的材料，如不锈钢或镀银的铜线，常被选用。
4. 成本因素导体的成本也是选择的重要因素。
不同材料的导体具有不同的价格。
在满足性能要求的前提下，应选择成本较低的导体材料。
电气设备的原理电气设备是指用于控制、转换和分配电能的设备。
电气设备的原理可以总结为以下几点：1. 电路原理电气设备的工作原理基于电路原理。
电路由电源、导线、开关、元件等组成。
电气设备的工作状态取决于电路中元件的连接和开关的状态。
通过控制开关的状态，可以实现电气设备的启动、停止、控制等功能。
2. 电能转换电气设备的一个重要功能是将电能转换成其他形式的能量。
发电厂电气部分第六章习题解答
第6章导体和电气设备的原理与选择6-1什么是验算热稳定的短路计算时间t k以及电气设备的开断计算时间t br？答：演算热稳定的短路计算时间t k为继电保护动作时间t pr和相应断路器的全开断时间t br之和，而t br是指断路器分断脉冲传送到断路器操作机构的跳闸线圈时起，到各种触头分离后的电弧完全熄灭位置的时间段。
6-2开关电器中电弧产生与熄灭过程与那些因素有关？答：电弧是导电的，电弧之所以能形成导电通道，是因为电弧柱中出现了大量的自由电子的缘故。
电弧形成过程：⑴电极发射大量自由电子：热电子+强电场发射；⑵弧柱区的气体游离，产生大量的电子和离子：碰撞游离+热游离。
电弧的熄灭关键是去游离的作用，去游离方式有２种：复合：正负离子相互吸引，彼此中和；扩散：弧柱中的带电质点由于热运行逸出弧柱外。
开关电器中电弧产生与熄灭过程与以下因素有关：⑴电弧温度；⑵电场强度；⑶气体介质的压力；⑷介质特性；⑸电极材料。
6-3开关电器中常用的灭弧方法有那些？答：有以下几种灭弧方式：1）利用灭弧介质，如采用SF6气体；2）采用特殊金属材料作灭弧触头；3）利用气体或油吹动电弧，吹弧使带电离子扩散和强烈地冷却面复合；4）采用多段口熄弧；5）提高断路器触头的分离速度，迅速拉长电弧，可使弧隙的电场强度骤降，同时使电弧的表面突然增大，有利于电弧的冷却和带电质点向周围介质中扩散和离子复合。
6-4什么叫介质强度恢复过程？什么叫电压恢复过程？它与那些因素有关？答：弧隙介质强度恢复过程是指电弧电流过零时电弧熄灭，而弧隙的绝缘能力要经过一定的时间恢复到绝缘的正常状态的过程为弧隙介质强度的恢复过程。
弧隙介质强度主要由断路器灭弧装置的结构和灭弧介质的性质所决定，随断路器形式而异。
弧隙电压恢复过程是指电弧电流自然过零后，电源施加于弧隙的电压，将从不大的电弧熄灭电压逐渐增长，一直恢复到电源电压的过程，这一过程中的弧隙电压称为恢复电压。
电压恢复过程主要取决于系统电路的参数，即线路参数、负荷性质等，可能是周期性的或非周期性的变化过程。
发电厂电气部分最全第六章习题解答
第6章导体和电气设备的原理与选择最全答案6-1什么是验算热稳定的短路计算时间t k以及电气设备的开断计算时间t br？答：演算热稳定的短路计算时间t k为继电保护动作时间t pr和相应断路器的全开断时间t br之和，而t br是指断路器分断脉冲传送到断路器操作机构的跳闸线圈时起，到各种触头分离后的电弧完全熄灭位置的时间段。
6-2开关电器中电弧产生与熄灭过程与那些因素有关？答：电弧是导电的，电弧之所以能形成导电通道，是因为电弧柱中出现了大量的自由电子的缘故。
电弧形成过程：⑴电极发射大量自由电子：热电子+强电场发射；⑵弧柱区的气体游离，产生大量的电子和离子：碰撞游离+热游离。
电弧的熄灭关键是去游离的作用，去游离方式有２种：复合：正负离子相互吸引，彼此中和；扩散：弧柱中的带电质点由于热运行逸出弧柱外。
开关电器中电弧产生与熄灭过程与以下因素有关：⑴电弧温度；⑵电场强度；⑶气体介质的压力；⑷介质特性；⑸电极材料。
6-3开关电器中常用的灭弧方法有那些？答：有以下几种灭弧方式：1）利用灭弧介质，如采用SF6气体；2）采用特殊金属材料作灭弧触头；3）利用气体或油吹动电弧，吹弧使带电离子扩散和强烈地冷却面复合；4）采用多段口熄弧；5）提高断路器触头的分离速度，迅速拉长电弧，可使弧隙的电场强度骤降，同时使电弧的表面突然增大，有利于电弧的冷却和带电质点向周围介质中扩散和离子复合。
6-4什么叫介质强度恢复过程？什么叫电压恢复过程？它与那些因素有关？答：弧隙介质强度恢复过程是指电弧电流过零时电弧熄灭，而弧隙的绝缘能力要经过一定的时间恢复到绝缘的正常状态的过程为弧隙介质强度的恢复过程。
弧隙介质强度主要由断路器灭弧装置的结构和灭弧介质的性质所决定，随断路器形式而异。
弧隙电压恢复过程是指电弧电流自然过零后，电源施加于弧隙的电压，将从不大的电弧熄灭电压逐渐增长，一直恢复到电源电压的过程，这一过程中的弧隙电压称为恢复电压。
电压恢复过程主要取决于系统电路的参数，即线路参数、负荷性质等，可能是周期性的或非周期性的变化过程。
第六章电气设备的原理与选择
断路器的最大特点：能断开电器中负荷电流和短路电流。
一、电弧的产生与熄灭
1、电弧的产生
电弧产生的条件：电源电压大于10－20V
电流大于80－100mA；
电弧产生的危害：a、电弧温度高，可能烧坏触头；
b、使触头绝缘物遭受损坏；
c、引起电器烧毁，危害电力系统；
电弧产生和维持的原因：是中性质点被游离的结果。
b、短路种类。一般按三相短路 验算，若其它种类短路较三相短 路严重时，则应按最严重的情况 验算。
c、计算短路点。选择最严重情 况的短路点，即通过电器设备的 短路电流最大。
第二节 高压断路器的原理与选择
断路器的作用：
⑴正常运行时起控制作用：倒换运行方式、投入或退出设备；
⑵系统故障时起保护作用：切除故障部分。
2、电弧的产生物理过程：
游 离——中性质点分解成自由电子和正离 子。
（1）强电场发射：当触头刚分开，产生强电 场，当 E=U / s 大于3×106 V/m时，阴极电子 被电场拉出形成触头空间的自由电子。
（2）热电子发射：在开关分闸时，动静触头 之间的接触压力和接触面积减小，接触电阻 增大，接触表面发热严重，产生局部高温， 阴极金属材料中的电子获得动能而逸出成为 自由电子。
作用：在低压短弧的熄灭起着重要作用。
（2）弧隙电压恢复过 程：电弧电流过零后， 电路施加于弧隙电压， 从不大的电弧电压逐渐 增长，一直恢复到电源 电压，这一过程的弧隙 电压称为恢复电压，其 电压恢复过程以Ur(t)表 示；
组成：瞬态恢复电压
工频恢复电压
影响Ur(t)的因素：线路 参数和负荷性质。
（2）采用特殊金属材料作开关触头：
采用熔点高、导热系数和热容量大的耐高温金属材料作触 头，一方面抑制游离过程，另一方面还抗电弧和抗熔焊。
发电厂电气部分导体和电气设备的原理与选择课件
电气设备型号的选择
总结词
电气设备型号的选择应根据其使用环境、性能要求、操作条件及维护需求等因素进行。
详细描述
在选择电气设备时，应考虑其使用环境，如温度、湿度、压力、腐蚀等，以及性能要求 ，如电压、电流、功率、效率等。同时，还需考虑设备的操作条件，如控制方式、操作 频率等，以及维护需求，如维修方便性、备件供应等。此外，电气设备型号的选择应符
变压器
变压器的作用
变压器是发电厂电气系统中用于变换电压的设备，它能够将一种电压等级的电能转换为另一种电压等级的电能。变压 器在输电、配电和发电等环节中都发挥着重要的作用。
变压器的原理
变压器利用电磁感应原理，通过一次绕组和二次绕组的相互作用，实现电压的变换。当交流电压施加在一次绕组时， 会在铁芯中产生交变磁场，从而在二次绕组中产生感应电动势，实现电压的变换。
要点二
互感器的原理
互感器利用电磁感应原理，将一次绕 组接入高电压和大电流的电路中，通 过电磁感应将二次绕组中的感应电动 势转换为低电压和小电流。二次绕组 通常与测量或保护装置连接，实现测 量或保护功能。
要点三
互感器的选择
选择互感器时，需要考虑其额定电流 、额定电压、准确级和安装环境等因 素。根据实际需求，选择合适的互感 器，以确保电路的正常运行和安全保 护。
THANKS
感谢观看
03
CATALOGUE
原理
导体电阻
01
导体电阻：导体在导电 过程中所遇到的阻力， 由导体的几何尺寸和材 料性质决定。
02
电阻的单位是欧姆，符 号为Ω。
03
电阻与导体的长度成正 比，与截面积成反比。
04
电阻率是描述材料导电 能力的物理量，电阻率 越大，导电能力越差。
导体和电气设备的原理与选择ppt
电气设备分类及特点
导体和电气设备的分类与特点
02
导体和电气设备的原理
1
导体和电气设备的物理原理
2
3
导体内的电流通过电子的流动产生，电阻则是导体对电流的阻碍。
电流与电阻
电流在导体中会产生磁场，当磁场发生变化时，会在邻近的导体中引起感应电流。
磁场与电磁感应
电流通过导体时会产生热量，这是焦耳定律的基本内容。
导体分类及特点
电气设备可分为发电设备、变电设备、输电设备、配电设备和用电设备等。发电设备如水力发电厂、火力发电厂等可将其他形式的能量转化为电能；变电设备如变压器可改变电压等级；输电设备如输电线路可将电能远距离传输；配电设备和用电设备则负责电能分配和使用。各种电气设备在电能的生产、传输和使用过程中发挥着不同的作用，并具有各自的特点和应用场景。
导体
电气设备是指用于电能的产生、传输、分配和使用的设备，如发电机、变压器、电动机、开关等。电气设备的核心是利用电磁原理实现电能与机械能、热能等其他形式的能量转换。
电气设备
导体和电气设备的定义
保障电力系统的安全与稳定
导体和电气设备在电力系统中扮演着至关重要的角色，它们是电能传输和分配的核心组成部分，保障了电力系统的安全与稳定运行。
适用性原则
根据使用场所、环境条件、设备性能要求等因素，选择适合的导体和电气设备，确保其能够正常工作并发挥最佳性能。
了解需求
01
在选择导体和电气设备之前，需要明确具体的使用需求，包括电流大小、电压等级、防护等级、使用频率等因素。
导体和电气设备的选用方法
查阅资料
02
通过查阅相关资料，了解各种导体和电气设备的性能特点、价格、适用范围等信息，以便进行合理选择。
导体和电气设备的分类与特点
02
导体和电气设备的原理
1
导体和电气设备的物理原理
2
3
导体内的电流通过电子的流动产生，电阻则是导体对电流的阻碍。
电流与电阻
电流在导体中会产生磁场，当磁场发生变化时，会在邻近的导体中引起感应电流。
磁场与电磁感应
电流通过导体时会产生热量，这是焦耳定律的基本内容。
导体分类及特点
电气设备可分为发电设备、变电设备、输电设备、配电设备和用电设备等。发电设备如水力发电厂、火力发电厂等可将其他形式的能量转化为电能；变电设备如变压器可改变电压等级；输电设备如输电线路可将电能远距离传输；配电设备和用电设备则负责电能分配和使用。各种电气设备在电能的生产、传输和使用过程中发挥着不同的作用，并具有各自的特点和应用场景。
导体
电气设备是指用于电能的产生、传输、分配和使用的设备，如发电机、变压器、电动机、开关等。电气设备的核心是利用电磁原理实现电能与机械能、热能等其他形式的能量转换。
电气设备
导体和电气设备的定义
保障电力系统的安全与稳定
导体和电气设备在电力系统中扮演着至关重要的角色，它们是电能传输和分配的核心组成部分，保障了电力系统的安全与稳定运行。
适用性原则
根据使用场所、环境条件、设备性能要求等因素，选择适合的导体和电气设备，确保其能够正常工作并发挥最佳性能。
了解需求
01
在选择导体和电气设备之前，需要明确具体的使用需求，包括电流大小、电压等级、防护等级、使用频率等因素。
导体和电气设备的选用方法
查阅资料
02
通过查阅相关资料，了解各种导体和电气设备的性能特点、价格、适用范围等信息，以便进行合理选择。
发电厂电气部分第六章(3)
Kθ θ al θ θ al θ 0
式中：Imax － 导体所在回路的最大持续工作电流 Ial
裸导体的选择
2.选择导体的截面大小 (2)按经济电流密度选择截面
作者：李长松 版权所有
当负荷电流通过载流导体时，将产生电能损耗。电能 损耗的大小与负荷电流的大小、母线截面(或母线电 阻)有关。
同一熔断器内，通常可分别接入额定电流 大于熔断器额定电流的任何熔体
6
7
用来保护电路中的电气设备免受过载和电路电流的危害。
不能用来正常地切断和接通电路，必须与其它电器（隔离开关、 接触器、负荷开关等）配合 广泛用在1000V及以下的装置中，在3~110kV高压配电装置作为 小功率电力线路、配电变压器、电力电容器、电压互感器等设备 的保护。
三、高压熔断器的分类
2. 非限流型高压熔断器：自然灭弧
作者：李长松 版权所有
在熔体熔化后，短路电流不减小，一直达到最大值。 在第一次过零或经过几个半周期之后电弧才熄灭。
四、高压熔断器的选择和校验
1. 选择额定电压 非限流型： UN ≥ UNS
作者：李长松 版权所有
限流型：
原因：
UN ≡ UNS
I
IN1 Id
2－截面较大 1－截面较小
三、高压熔断器的分类
分类方式 性能 保护范围 熄弧方式 安装场所 保护对象 型式 结 构 极数 底座绝缘子 限流式、非限流式 一般、后备、全范围 角壮式(大气中熄弧)、石英砂填料、喷射式、真空等 分类名称
户外、户内
变压器、电动机、电压互感器、单台并联电容器、电容 器组、电容器组、供电回路等 插入式、母线式、跌落式、非跌落式、混合式等 单极、三级 单柱、双柱
t 1 电源 2(粗) 1(细) d 2
式中：Imax － 导体所在回路的最大持续工作电流 Ial
裸导体的选择
2.选择导体的截面大小 (2)按经济电流密度选择截面
作者：李长松 版权所有
当负荷电流通过载流导体时，将产生电能损耗。电能 损耗的大小与负荷电流的大小、母线截面(或母线电 阻)有关。
同一熔断器内，通常可分别接入额定电流 大于熔断器额定电流的任何熔体
6
7
用来保护电路中的电气设备免受过载和电路电流的危害。
不能用来正常地切断和接通电路，必须与其它电器（隔离开关、 接触器、负荷开关等）配合 广泛用在1000V及以下的装置中，在3~110kV高压配电装置作为 小功率电力线路、配电变压器、电力电容器、电压互感器等设备 的保护。
三、高压熔断器的分类
2. 非限流型高压熔断器：自然灭弧
作者：李长松 版权所有
在熔体熔化后，短路电流不减小，一直达到最大值。 在第一次过零或经过几个半周期之后电弧才熄灭。
四、高压熔断器的选择和校验
1. 选择额定电压 非限流型： UN ≥ UNS
作者：李长松 版权所有
限流型：
原因：
UN ≡ UNS
I
IN1 Id
2－截面较大 1－截面较小
三、高压熔断器的分类
分类方式 性能 保护范围 熄弧方式 安装场所 保护对象 型式 结 构 极数 底座绝缘子 限流式、非限流式 一般、后备、全范围 角壮式(大气中熄弧)、石英砂填料、喷射式、真空等 分类名称
户外、户内
变压器、电动机、电压互感器、单台并联电容器、电容 器组、电容器组、供电回路等 插入式、母线式、跌落式、非跌落式、混合式等 单极、三级 单柱、双柱
t 1 电源 2(粗) 1(细) d 2
发电厂电气部分6_导体和电气设备的原理与选择
短路电流有效值
I Nbr Ik
开断计算时间tbr ：从发生短路到断路器的触头刚刚分开所经 历的时间。为保证断路器能开断最严重情况下的短路电流， 开断计算时间等于主保护动作时间tpr1与断路器固有分闸时间 tin之和，即
tbr=tpr1+tin
三、高压断路器 —按正常工作条件选择
4、额定开断电流的选择
二、电弧 ——电弧产生过程
1、概念： 触头开断有一定电压和电流的电路时，触头间
产生强烈而又刺眼亮光的现象。
2、产生条件： 电源电压>10~20V，电流>80~10ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱmA
动静触头分离瞬间，触头间就会出现电弧。此时，触头虽已分开，但是 电路中的电流还在继续流通。只有电弧熄灭，电路才被真正断开。
（1）阴极发射（起因）
（3）固有恢复电压方面的要求： 因为发电机的瞬态恢复电压是由发电机和升压变压器参数决定
的，而不是由系统决定的，所以其瞬态恢复电压上升取决于发电机和 变压器的容量等级，等级越高，瞬态恢复电压上升的越快。
大型发电机组，选用专用的发电机断路器。
三、高压断路器 —按短路状态校验
1、热稳定性校验：It2t Qk
QF3 QF1 k1 k2
k8
k7 QF4 QF2
Ig1
Ig2
3．短路电流计算条件
(3)短路计算点的选择 ▪ 选择通过电气设备的短 路电流为最大的点为短 路计算点
❖母联断路器回路： 应考虑当由母联断 QF5 路器向备用母线充 电时，
备用母线k4点短路，则全部 短路电流流过母联断路器的 情况。
k6 k5
It k3 k4 QF3 QF1 k1 k2
Ig1
k8 k7 QF4 QF2
I Nbr Ik
开断计算时间tbr ：从发生短路到断路器的触头刚刚分开所经 历的时间。为保证断路器能开断最严重情况下的短路电流， 开断计算时间等于主保护动作时间tpr1与断路器固有分闸时间 tin之和，即
tbr=tpr1+tin
三、高压断路器 —按正常工作条件选择
4、额定开断电流的选择
二、电弧 ——电弧产生过程
1、概念： 触头开断有一定电压和电流的电路时，触头间
产生强烈而又刺眼亮光的现象。
2、产生条件： 电源电压>10~20V，电流>80~10ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱmA
动静触头分离瞬间，触头间就会出现电弧。此时，触头虽已分开，但是 电路中的电流还在继续流通。只有电弧熄灭，电路才被真正断开。
（1）阴极发射（起因）
（3）固有恢复电压方面的要求： 因为发电机的瞬态恢复电压是由发电机和升压变压器参数决定
的，而不是由系统决定的，所以其瞬态恢复电压上升取决于发电机和 变压器的容量等级，等级越高，瞬态恢复电压上升的越快。
大型发电机组，选用专用的发电机断路器。
三、高压断路器 —按短路状态校验
1、热稳定性校验：It2t Qk
QF3 QF1 k1 k2
k8
k7 QF4 QF2
Ig1
Ig2
3．短路电流计算条件
(3)短路计算点的选择 ▪ 选择通过电气设备的短 路电流为最大的点为短 路计算点
❖母联断路器回路： 应考虑当由母联断 QF5 路器向备用母线充 电时，
备用母线k4点短路，则全部 短路电流流过母联断路器的 情况。
k6 k5
It k3 k4 QF3 QF1 k1 k2
Ig1
k8 k7 QF4 QF2
发电厂电气部分：第6章导体和电气设备的原理与选择
根据以上条件，选择电气设备时：
U N UsN , 通常选U N UsN .
4
一、按正常工作条件选择 2、额定电流
在周围环境温度下，电气设备的长期允许电流。
I N Imax
IN 电气设备的额定电流
Imax 各种合理的运行方式下，流过电气设备的最大工作电流
5
2、额定电流
I
的确定：
max
① 发电机、调相机、变压器回路： Imax 1.05IN
短路两种情况下的短路电流，选其大者。
It
K1
QF1
K2
Ig1
Ig2
15
③ 短路计算点的确定 变压器回路的断路器(QF3)，也应比较其前与其后短路 两种情况下的短路电流，选其大者为短路计算点。
It
K3 QF3
K1
Ig1
Ig2
16
③ 短路计算点的确定 母线联络断路器的计算点，以QF5为例，考虑向备用母线
充电时，备用母线故障的短路电流为其短路计算点。
K4 QF5
17
③ 短路计算点的确定 带电抗器的出线回路，由于电抗器的工作可靠性很高，且
断路器与电抗器之间的距离小，一般选择电抗器后的点为 短路计算点，目的是可选择轻型设备，节省投资。
K8 K7 QF4
18
二、按短路条件进行校验
4、短路计算时间t的确定：
二、按短路条件进行校验 3、短路电流的计算： ② 短路种类： 一般按三相短路来验算，若其它短路较三相短路严重时， 按最严重情况验算。
13
二、按短路条件进行校验 3、短路电流的计算： ③ 短路计算点的确定
通过电器的短路电流为最大的那些点为短路计算点。
14
③ 短路计算点的确定 发电机回路的断路器QF1，应比较断路器前短路与断路器后
第六章导体和电气设备的原理与选择
-----由灭弧装置的结构和灭弧介质的性质决定
弧隙电源电压Ur(t) ---电弧电流自然过零后，电源施加于弧隙 的电压的恢复过程，用恢复电压表示。
-----与线路参数、负荷性质等有关
介质强度的恢复Ud(t)
近
阴
极
效
应
U 2U0
U
0
i
Ua
a
弧隙电压恢复过程 Ur(t) 恢复电压由两部分组成：瞬态恢复电压Utr和 工频恢复电压Usr 受线路参数的影响，电压恢复过程可能是周 期性的变化过程或非周期性变化过程。
当地环境条件校验
我国规定电气设备的一般额定环境条件
额定环境温度（计算温度或基准温度）
1）裸导体和电缆：25℃
2）断路器、隔离开关、穿墙套管、电流互 感
器、电抗器等：40 ℃
3）无日照
海拔高度 不超过1000m
选择导体和电器时的实际环境温度
屋外
裸导体 最热月平均 最高温度
电缆 电器
电缆沟：最 热月平均最 高温度
当海拔在1000~4000m时，按照海拔每增加100m， Ualm下降 1%来修正；
如果Ualm不能满足要求，需选择高原型产品或外绝缘提高一级 的产品。
现有110kV及以下的设备，外绝缘裕度大，可在海拔2000m以 下使用。
典型回路最大持续工作电流Imax的计算方法
发电机、调相机回路---1.05倍发电机、调相机额定电流
强电场发射 热电子发射
碰撞游离 热游离
游离
去游离
复合 扩散
拉长电弧 冷却 增大气体介质压力
浓度扩散 温度扩散 冷气吹弧
3、交流电弧的特点
过零自然熄灭 动态伏安特性
燃弧电压
第六章 导体和电气设备的原理与选择
tpr——继电保护动作时间。备在保验护算动电作器时的间短。路热效应时，宜采用后
tbr——相应断路器的全开断时间
tbr =tin+ta
tin ——断路器固有分闸时间，可在手册上查出。 ta ——断路器开断时电弧持续时间。
第二节 高压断路器和隔离开关的原理与选择
回顾 : 高压断路器的主要功能 ①正常状况下，控制各电力线路的开断与闭合。 ②事故时在继电保护装置控制下能自动切除短路电流。
（3）计算短路点
②母联断路器 考虑当采用该母联断路器向备用路线充电时，备
用母线故障流过该备用母线的全部短路电流。 ③带电抗器的出线回路
由于干式电抗器工作可靠性较高，且断路器与电 抗器间的连线很短，故障几率小，一般可选电抗 器后为计算短路点，这样出线可选用轻型断路器， 以节约投资。
系统
k6
k5
It
(2)采用有限流电阻的熔断器保护的设备，可不 校验动稳定。
(3)装设在电压互感器回路中的裸导体和电气设 备可不校验动、热稳定。
3、短路电流计算条件：
做校验用的短路电流应按下列情况确定： （1）容量和接线
按本工程设计最终容量计算，并考虑电力系统远景发展规划 (一般为本工程建成后5～10年)；其接线应采用可能发生最大短 路电流的正常接线方式，但不考虑在切换过程中可能短时并列 的接线方式(如切换厂用变压器时的并列)。
（二）交流电弧特性
1、交流电弧的波形 交流电弧具有过零值自然熄灭 及动态的伏安特性两大特点。
i Ua
图中A点是电弧产生时的电压，称为燃弧电压。 B点是电弧熄灭时的电压，称为熄弧电压。
显然，由于介质的热惯性，燃弧电压必然大于熄弧电压。
2、交流电弧的熄灭
在电流过零时，采取有效 措施加强弧隙的冷却，使 弧隙介质的绝缘能力达到 不会被弧隙外施电压击穿 的程度，则在下半周电弧 就不会重燃而最终熄灭。
6导体及电气设备的原理与选择
按短路条件校验设备的动稳定和热稳定 k7点为短路 • 短路计算点的确定方法 k 短路时，流过 QF 的为 4 7 点短路时，流过 k 点短路时，由于电抗 5 3 k 点短路时，流过 计算点。此 如图所示： 1 系统和所有发电机供给 k2点短路 器 L 的限流作用，流过 QF 短路电流为： 时，也会流 6 QF 短路电流为： 1 的短路电流之和，即： 1）QF1、QF 、 QF QF 的短路电流比 k4点短 时，流过 2 7 3的选择 过全部短路 I + I + I G 1 G 2 G 3 II + I + I IG1 + IG2+ G 2 G 3 s IG3。 s+ 路时小。 2 ） QF （ QF ）的选择 QF6 短路 电流，但 • QF16 可能的选择为 k1、k2 8 1 QF4的额定 电流为： k两点。 3 QF 和 QF 的选择 6点为短路计算点。 •） QF 可能的选择为 k 、 4 65 2 电流要比 I 此时，所有发电机 4 ） QF 的选择 G1 k3两点： 7 • 和系统供给的短路 母联断路器 QF5 QF5小得多。 s QF • 但断路器与电抗 QFQF 7可能的选择为 • 电流都通过 厂用断路器 5。 4 器之间的连线很 k4、k5两点。 出现在用母联断路 短，电抗器本身 器对备用母线进行 • 充电检查时，恰好 若 Is>IG1 IG2 IG3 的运行相当可靠。 显然： I+ I+ I，则 G2+ G3+ s>IG1 k • 为使 QF7轻型化， 2点为短路计算点， • 备用母线上发生短 可见应选 k1点进行短 路的情况。 一般将 k 点确定为 反之， 为短路计算 5 3 路计算。 短路计算点。 点。 6-1 短路电流计算点的确定
导体和电气设备的原理与选择ppt
根据保护设备的动作特性和负荷性质进行适当的 配置和调整。
06
安全与维护
导体的安全距离与保护措施
导体安全距离
为了保证安全，不同类型和规格的导体之间应保持一定的距离，如高低压线路的 安全距离、带电作业的安全距离等。
保护措施
在导体的铺设和安装过程中，应采取适当的保护措施，如穿管铺设、采用封闭式 母线等，防止导体裸露、老化等问题。
连接方式
导体的连接方式主要有焊接、压接、螺丝连接等。不同的连接方式有各自的 优缺点和应用范围。
固定方法
导体的固定方法主要有螺丝固定、卡扣固定、支架固定等。根据不同的使用 环境和需求，选择合适的固定方法可保证导体的稳定性和安全性。
05
电气设备的选择与配置
电路元件的选择与计算
1
根据电路参数选择适当的导体类型和规格，如 电缆、铜线等。
2
根据电流和电压要求选择合适的断路器和接触 器等元件。
3
根据电路布局和安装环境选择适宜的元件尺寸 和类型。
电源设备的选型与配置
根据负荷性质和设备功率选择合适的电源设备， 如稳压电源、不间断电源等。
根据设备电压和电流要求配置合适的电源线径和 插座规格。
根据电源设备的特性和使用环境进行正确的安装 和接线。
开关设备的选型与配置
根据负荷性质和功率选择适 宜的开关设备，如断路器、
隔离开关等。
根据开关设备的特性和使用 环境进行正确的安装和接线
。
根据开关设备的操作方式和 操作机构选配适合的开关规
格。
保护设备的选型与配置
根据设备和线路的要求选择适当的保护设备，如 熔断器、继电器等。
根据保护设备的特性和使用环境进行正确的安装 和接线。
导体的热稳定性与电压降
06
安全与维护
导体的安全距离与保护措施
导体安全距离
为了保证安全，不同类型和规格的导体之间应保持一定的距离，如高低压线路的 安全距离、带电作业的安全距离等。
保护措施
在导体的铺设和安装过程中，应采取适当的保护措施，如穿管铺设、采用封闭式 母线等，防止导体裸露、老化等问题。
连接方式
导体的连接方式主要有焊接、压接、螺丝连接等。不同的连接方式有各自的 优缺点和应用范围。
固定方法
导体的固定方法主要有螺丝固定、卡扣固定、支架固定等。根据不同的使用 环境和需求，选择合适的固定方法可保证导体的稳定性和安全性。
05
电气设备的选择与配置
电路元件的选择与计算
1
根据电路参数选择适当的导体类型和规格，如 电缆、铜线等。
2
根据电流和电压要求选择合适的断路器和接触 器等元件。
3
根据电路布局和安装环境选择适宜的元件尺寸 和类型。
电源设备的选型与配置
根据负荷性质和设备功率选择合适的电源设备， 如稳压电源、不间断电源等。
根据设备电压和电流要求配置合适的电源线径和 插座规格。
根据电源设备的特性和使用环境进行正确的安装 和接线。
开关设备的选型与配置
根据负荷性质和功率选择适 宜的开关设备，如断路器、
隔离开关等。
根据开关设备的特性和使用 环境进行正确的安装和接线
。
根据开关设备的操作方式和 操作机构选配适合的开关规
格。
保护设备的选型与配置
根据设备和线路的要求选择适当的保护设备，如 熔断器、继电器等。
根据保护设备的特性和使用环境进行正确的安装 和接线。
导体的热稳定性与电压降
导体及电气设备的原理与选择
按短路条件校验设备的动 ） ） ） ）k此 和 电 出 器 充 备 路短如两显可路Qk若k反点母厂Qk但器短的为一短6Q点324时系流现对电用的QQQQFF两点、F路图点然见计I之。联用断之，运使般路为FFFF76s，统都在备检母情1>可可k点为1657可Q计所。：应算，断断路间电行将计短I、 （ 和 的5所供通用用查线况G两能能F： 短路能1Ik算 示 选 。 路 路 器 的 抗 相 算有给过母母时上。QQQ选+7G35点轻的的计为 点路2kQII的FFF发的联线，发Qk点 ： 器 器 与 连 器 点当kQIk系的I器Q路+择GG1s1GF45284。F3算+点型选选22IFF点短 确计短点电短断进恰生、 ） 的点选1统短时LQQ的 电 线 本 。可1++G5I67+短。G的点3的II短短路短机路路行好短化择择FF路 定算进1和路小I的 选Q+短择GG确 抗 很 身靠+G限。54路3短3I时路IF路路2，为为所电。+，s计为点行选择G路为+定。>流3路2I电，时的有流I+I电s时k则算，短择G时kG方作I2电流，G流13发之1、选流，、3用，流法。过由电和为择为流k，比流Q于6机，2：-F：流过k电1过供即74的点过抗短给：k计时过电Q电Q为短路7FF点算，全流流45电的小为点也部，要流额得短。会短但比计定多路此流 路算。点k时 Q电 IGs2的F点1， 流16确短短流 为定路路过 ：
••
• ••
“都2式应各若际式流流母大根序流0T有中对种变的中，的联一据确的00H5一：其回压过断台电定总mC”UP0的oU定 额 路 器 负 般 路 发 源 。 和％mNs的aSN地Ux的 定 最 有 荷 可 器 电 支 往 。— ～—、—N湿区—裕 电 大 过 电 取 的 机 路 往8——Q—0热。m—度 流 长 负 流 母 最 或 与 并设％设a线带x线，进期荷。线大变负不备；—备路型路实行工运分长压荷等所—的最产U额际修作行段期器支于在线额荷大N品≥定上正电的工的路接电路定,负U。k电均。流可一作最在于网最电NW荷S压可能台电大母母I的大压及m时a，使时最流工线线额有xk的的vk用，大则作上上定功a功计Vr；在还发应电的的电负；率算电 取 流 全海 应 实压荷因方机 母 。 部拔 计 际、数法额 线 负不 及 排无。如定 上 荷超 其 列功下电 最 电过 实 顺负。
导体和电气设备的原理与选择
-17-
（1）弧柱中自由电子的来源 a. 触头分离瞬间，阴极区发射电子，对电弧的产生起决定作用 冷电子发射(强电场发射)：动静触头分离时，触头间的间隙很小，触头 间会形成很高的电场强度，将阴极触头金属表面中的自由电子从中拉出来。 其数量取决于电场强度的大小。 热电子发射：动静触头分离时，触头间接触电阻增大，接触处大量发热， 阴极表面温度升高而发射电子。其数量取决于触头材料和表面温度。
压作用下形成电子流，介质被击穿而形成电弧。
热游离 电弧形成后，触头间电压立刻降低，但弧柱的温度很高。处于高温下的
介质分子和原子产生剧烈运动，不断发生碰撞，也会游离出自由电子和离子。 可以维持电弧的燃烧。
-19-
-20-
1、电弧的产生、维持及物理过程
（2）电弧的形成过程 阴极在强电场作用下发射电子。发射的电子在触头电压作用下产生碰撞 游离，就形成了电弧。 在高温作用下，阴极产生热发射，并在介质中发生热游离，使电弧维持 和发展。
开关电器是电力系统的重要设备之一。 正常情况下，当电气设备检修或系统运行方式改变时，用于接入或退出
发电机、变压器、线路等设备。 故障时，用于切断故障部分，使电力系统恢复正常运行。 包括：断路器、隔离开关、熔断器、负荷开关等。
-15-
6.2.1 高压断路器的原理与选择
高压断路器是开关电器中功能最为完善、结构最复杂的一种设备，是电 力系统最重要的控制和保护设备。
-23-
2、交流电弧的熄灭
(1)交流电弧的特性 随着正弦交流电流的周期性变化，交流电弧电流也将随之每半周过零 一次。 在电弧电流过零时，电弧向弧隙输送能量减少，电弧温度和热游离下 降，电弧将自动熄灭（交流电弧过零值自然熄灭）。 如果在电弧自然熄灭时，采取有效措施加强弧隙的冷却，使弧隙介质的 绝缘能力达到不会被弧隙外加电压击穿的程度，则在下半周电弧就不会 重燃而最终熄灭。
第六章电气设备原理与选择
所选电器的最高工作电压不得低于所接电网的最高运行电压 电气设备的最高工作电压为额定电压的1.1－1.15倍
电网的电压波动一般不超过额定电压的1.15倍
UN>=Uns •额定电流
电器的额定电流指在一定环境温度下，长时间内电器所能 允许通过的电流。
IN>=Imax Imax－－最大持续工作电流
•Imax的计算方法：
✓电弧的危害
开关电器在开断有电流的电路时，电弧的产生是不可避免 的。电弧产生后，若不能在1～3个周波内尽快熄灭，将带 来很大的危害：
•电弧的温度很高，可达5000～7000度以上，常超过 金属的汽化点，可能烧坏开关电器的金属触头。
•烧坏开关电器的绝缘。如，烧坏瓷绝缘的表面，甚至 完全损坏，或者使有机绝缘材料炭化，以致失去绝缘性 能。
•额定电压选择
UN >= UNS
•额定电流选择 IN >= Imax
•热稳定校验
It2t Qk
•动稳定校验
ies ish
互感器的原理与选择
•额定电压选择
UN >= UNS
高压断路器的额定电压反映了相间、相对地及触头间隙 的绝缘水平，为保证受端电压水平，输电线路的始端电 压高于线路额定电压。因此国标中对高压电器，规定了 对应各级额定电压的最高电压。220KV及以下1.15Ue， 330KV及以上1.1Ue
•额定电流选择
IN >= Imax
✓发电机、变压器、调相机回路：Imax=1.05Ie
（由于电压下降5％时，出力不变）。若变压
器有过负荷运行的情况，按过负荷确定（1.3
～2倍的变压器额定电流）
DL5
练习：计算DL1、DL4、DL5 的最大持续工作电流
电网的电压波动一般不超过额定电压的1.15倍
UN>=Uns •额定电流
电器的额定电流指在一定环境温度下，长时间内电器所能 允许通过的电流。
IN>=Imax Imax－－最大持续工作电流
•Imax的计算方法：
✓电弧的危害
开关电器在开断有电流的电路时，电弧的产生是不可避免 的。电弧产生后，若不能在1～3个周波内尽快熄灭，将带 来很大的危害：
•电弧的温度很高，可达5000～7000度以上，常超过 金属的汽化点，可能烧坏开关电器的金属触头。
•烧坏开关电器的绝缘。如，烧坏瓷绝缘的表面，甚至 完全损坏，或者使有机绝缘材料炭化，以致失去绝缘性 能。
•额定电压选择
UN >= UNS
•额定电流选择 IN >= Imax
•热稳定校验
It2t Qk
•动稳定校验
ies ish
互感器的原理与选择
•额定电压选择
UN >= UNS
高压断路器的额定电压反映了相间、相对地及触头间隙 的绝缘水平，为保证受端电压水平，输电线路的始端电 压高于线路额定电压。因此国标中对高压电器，规定了 对应各级额定电压的最高电压。220KV及以下1.15Ue， 330KV及以上1.1Ue
•额定电流选择
IN >= Imax
✓发电机、变压器、调相机回路：Imax=1.05Ie
（由于电压下降5％时，出力不变）。若变压
器有过负荷运行的情况，按过负荷确定（1.3
～2倍的变压器额定电流）
DL5
练习：计算DL1、DL4、DL5 的最大持续工作电流
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励磁电流
电压误差
误差
相位误差
原因
负荷电流
3.
减小误差的方法 减小r1、r2、x1和x2 减小I0 补偿匝数：n2增加几匝
（1） （2） （3）
4.
电压互感器结构 重量或价格： W KU2 N1 改进绝缘结构之一：一次绕组分成两部分
U1
1 U1 2
1 1 2 W 2 K( U N1 ) KU 2 N1 2 2
注意：选最接近
SJ的标准截面
三、电晕电压校验
U cr U max
四、热稳定校验 k sQk Af Ai 2 S
k sQk S A f -Ai
2
五、硬导体的动稳定校验
1. 矩形导体应力计算 1）单条矩形导体应力计算
2 M f ph L al W 10W
ph
L L max
10 al W f ph
2）多条矩形导体应力计算
max ph b al
M b f b L2b f b L2b b 2 W 12W 2b h
两条时： 三条时：
L bmax
12( al ph ) W fb
b
2h( al ph ) fb
弯矩计算：
对集中载荷： 最大弯矩：M = k j Pl 最大绕度：y knj pl 3 100 EI
m 2 (m m m ) 2 f m j b 正常时：M 1 max m 2 (mm m j ) 2 f
2 短路时：M 2 （m +m d） (m j mm ) 2 f 2 地震时：M 3 （m +m dz） (mm m) 2 f
L cr b
所选衬垫跨距必须满足：
4
h fb
Lb Lcr 及Lb Lmax，
2. 槽形导体应力计算
1 8 2 1 f b 2(0.5ish ) 10 5 10 i sh h h 2 f b L2b i sh L2b b 4.16109 12WY hWY
6.
电流互感器的选择
（1） 一次回路额定电压和额定电流的选择
（２） 二次回路额定电流的选择 强电系统：５Ａ、弱电系统：1A
（3） 型式的选择
户内式 穿墙式
安装地点
安装方式
户外式
支持式 装入式
（4） 准确级和额定容量的选择 准确级：
仪表准确级
额定容量：
（5）热稳定校验
（6）动稳定校验 内部： 外部：
1 U1 2
U2
改进绝缘结构之二：串级结构
1 1 2 W 4 K( U N1 ) KU 2 N1 4 4
三、电容式电压互感器
1. 工作原理：电容分压原理
U1
C1 C2
Z2
U2
2.
误差分析
C1
U2
jx 2 jx 2 1 j (C1 C 2 )
C1 U1 C1 C 2
M max max( M 1 , M 2 , M 3 )
c) 校验
M max max al W ymax ym y j (0.5 1) D
六、硬导体的共振校验
Nf f1 EI m
L L max
一、电磁式电流互感器
1. 电磁式电流互感器的工作原理和特点 工作原理：和变压器相似 一、二次绕组的匝数非常少
特点
二次侧仪表电流线圈的阻抗非常小，相当于短路运行
2. 电磁式电流互感器的误差
电流误差 相位误差
3. 电磁式电流互感器的准确级和额定容量
量测用（量测级）
电流互感器
保护用（保护级）
4. 运行参数对误差的影响
X *
X*
X*L
I
2. 分裂电抗器百分数的选择
（2）两臂电压波动校验
U1 % U 2 % 5%
三、热稳定和动稳定校验
第五节 高压熔断器的选择
屋内式
1. 型式的选择
屋外式
2. 额定电压的选择
U N U NS
3. 额定电流的选择 1) 熔管额定电流的选择
保护变压器
2) 熔体额定电流的选择
x2 x2 1 ( C1 C 2 )
C1 U1 C1 C 2
C1 U1 C1 C 2
C2 Z2
U2
3. （1）
减小误差的方法 串联电抗器，使其和 （C1+C2）产生串联谐振
（2）
加装中间变压器
k 2x 2 C1 U2 U1 1 k2x2 ( L) C1 C 2 (C1 C 2 )
4.
电压互感器使用时应注意的问题
（1）二次测工作时不得短路 （2）二次测一端必须接地 （3）连接时注意其一、二次线圈接线端子上的极性，和变压器 一样，采用“减极性”标号法。
第三节 限流电抗器的选择
一、额定电流和额定电压的选择
普通电抗器：Imax为回路最大持续工作电流
二、电抗器百分数的选择
1. 普通电抗器百分数的选择
7.
使用时应注意的问题
（1）二次测工作时不得开路 （2）二次测必须接地 （3）连接时注意其一、二次线圈接线端子上的极性，和变压器 一样，采用“减极性”标号法。
二、电磁式电压互感器
1. 工作原理及特点
容量非常小的变压器，并接于电网，一次电流与线路电流无关
工作原理：和变压器相似
特点
二次侧仪表电压线圈的阻抗非常大，相当于开路运行
2 7
动稳定校验中，有L和Lb两个参数需选择，一般先假设一个，然后选另一个
3. 管形母线应力计算
a) 载荷组合条件
载荷
风速
自重
引下线重
覆冰重
短路电动力 地震力
覆冰时风速 状 态 正常 最大风速
短路 50%最大风速 地震 25%最大风速
√ √ √ √
√ √ √ √
√ √ √
b) 计算方法
对均匀载荷： 最大弯矩：M = k fl 2 kn fl 2 最大绕度：y 100 EI
（1） 一次电流I1的影响
结论：一次电流I1应尽可能接近I1N
（2） Z2f和cosφ的影响 结论：二次负荷增加，电流误差和相位误差增加
（3） 二次侧开路 结论：二次侧不许开路
5. 减少误差的方法
（1） 减少二次绕组的漏磁阻抗Z2 （2） 选用磁阻小的铁心 （3） 同步增加一、二次绕组匝数 （4） 匝数补偿：只补偿电流误差 （5） 短路匝补偿：只补偿相位误差，且增加了电流误差
U NS 110KV I 8000A
钢芯铝绞线
软导体
组合导线 分类导线 扩径导线水平ຫໍສະໝຸດ 放 矩形布 置方式 水平横放 垂直布置
二、 截面积的选择
1.汇流母线、小于20米的短导线：按长期发热允许电流选择
I max KI al
2.利用小时数大、大于20米的短导线：按经济电流密度选择
I max SJ J
第三节 互感器的原理和选择
互感器在电力系统一、二次设备之间起桥梁作用
电流互感器
互感器类型
电压互感器 量程扩张
Ki I 1N N 2 I 2N N1 KU U 1N N 1 U 2N N 2
互感器作用
电气仪表和继电器标准化
TA:5A、TV:100V
隔离高压：一、二次侧绝缘，且二次侧接地
保护电容器
4. 开断电流校验
5. 选择性校验
第六节 导体的选择
一、 型式的选择
硬导体 裸露式 导体 封闭式 软导体 材料选择 铝 铝合金 铜
单片： U NS 35KV I 2000A 矩形 硬导体 形状选择 多片： U NS 35KV 2000A I 4000A
槽形 U NS 35KV 4000A I 8000A 管形
2.
误差及其产生原因
0 1 I I I2 I I2 U1 U 1 (r1 jx1 ) (r2 jx ) 2 2
U1
2 U1 U 0 (r1 jx1 ) [(r1 r2 ) j(x1 x )] I I2 2
电压误差
误差
相位误差
原因
负荷电流
3.
减小误差的方法 减小r1、r2、x1和x2 减小I0 补偿匝数：n2增加几匝
（1） （2） （3）
4.
电压互感器结构 重量或价格： W KU2 N1 改进绝缘结构之一：一次绕组分成两部分
U1
1 U1 2
1 1 2 W 2 K( U N1 ) KU 2 N1 2 2
注意：选最接近
SJ的标准截面
三、电晕电压校验
U cr U max
四、热稳定校验 k sQk Af Ai 2 S
k sQk S A f -Ai
2
五、硬导体的动稳定校验
1. 矩形导体应力计算 1）单条矩形导体应力计算
2 M f ph L al W 10W
ph
L L max
10 al W f ph
2）多条矩形导体应力计算
max ph b al
M b f b L2b f b L2b b 2 W 12W 2b h
两条时： 三条时：
L bmax
12( al ph ) W fb
b
2h( al ph ) fb
弯矩计算：
对集中载荷： 最大弯矩：M = k j Pl 最大绕度：y knj pl 3 100 EI
m 2 (m m m ) 2 f m j b 正常时：M 1 max m 2 (mm m j ) 2 f
2 短路时：M 2 （m +m d） (m j mm ) 2 f 2 地震时：M 3 （m +m dz） (mm m) 2 f
L cr b
所选衬垫跨距必须满足：
4
h fb
Lb Lcr 及Lb Lmax，
2. 槽形导体应力计算
1 8 2 1 f b 2(0.5ish ) 10 5 10 i sh h h 2 f b L2b i sh L2b b 4.16109 12WY hWY
6.
电流互感器的选择
（1） 一次回路额定电压和额定电流的选择
（２） 二次回路额定电流的选择 强电系统：５Ａ、弱电系统：1A
（3） 型式的选择
户内式 穿墙式
安装地点
安装方式
户外式
支持式 装入式
（4） 准确级和额定容量的选择 准确级：
仪表准确级
额定容量：
（5）热稳定校验
（6）动稳定校验 内部： 外部：
1 U1 2
U2
改进绝缘结构之二：串级结构
1 1 2 W 4 K( U N1 ) KU 2 N1 4 4
三、电容式电压互感器
1. 工作原理：电容分压原理
U1
C1 C2
Z2
U2
2.
误差分析
C1
U2
jx 2 jx 2 1 j (C1 C 2 )
C1 U1 C1 C 2
M max max( M 1 , M 2 , M 3 )
c) 校验
M max max al W ymax ym y j (0.5 1) D
六、硬导体的共振校验
Nf f1 EI m
L L max
一、电磁式电流互感器
1. 电磁式电流互感器的工作原理和特点 工作原理：和变压器相似 一、二次绕组的匝数非常少
特点
二次侧仪表电流线圈的阻抗非常小，相当于短路运行
2. 电磁式电流互感器的误差
电流误差 相位误差
3. 电磁式电流互感器的准确级和额定容量
量测用（量测级）
电流互感器
保护用（保护级）
4. 运行参数对误差的影响
X *
X*
X*L
I
2. 分裂电抗器百分数的选择
（2）两臂电压波动校验
U1 % U 2 % 5%
三、热稳定和动稳定校验
第五节 高压熔断器的选择
屋内式
1. 型式的选择
屋外式
2. 额定电压的选择
U N U NS
3. 额定电流的选择 1) 熔管额定电流的选择
保护变压器
2) 熔体额定电流的选择
x2 x2 1 ( C1 C 2 )
C1 U1 C1 C 2
C1 U1 C1 C 2
C2 Z2
U2
3. （1）
减小误差的方法 串联电抗器，使其和 （C1+C2）产生串联谐振
（2）
加装中间变压器
k 2x 2 C1 U2 U1 1 k2x2 ( L) C1 C 2 (C1 C 2 )
4.
电压互感器使用时应注意的问题
（1）二次测工作时不得短路 （2）二次测一端必须接地 （3）连接时注意其一、二次线圈接线端子上的极性，和变压器 一样，采用“减极性”标号法。
第三节 限流电抗器的选择
一、额定电流和额定电压的选择
普通电抗器：Imax为回路最大持续工作电流
二、电抗器百分数的选择
1. 普通电抗器百分数的选择
7.
使用时应注意的问题
（1）二次测工作时不得开路 （2）二次测必须接地 （3）连接时注意其一、二次线圈接线端子上的极性，和变压器 一样，采用“减极性”标号法。
二、电磁式电压互感器
1. 工作原理及特点
容量非常小的变压器，并接于电网，一次电流与线路电流无关
工作原理：和变压器相似
特点
二次侧仪表电压线圈的阻抗非常大，相当于开路运行
2 7
动稳定校验中，有L和Lb两个参数需选择，一般先假设一个，然后选另一个
3. 管形母线应力计算
a) 载荷组合条件
载荷
风速
自重
引下线重
覆冰重
短路电动力 地震力
覆冰时风速 状 态 正常 最大风速
短路 50%最大风速 地震 25%最大风速
√ √ √ √
√ √ √ √
√ √ √
b) 计算方法
对均匀载荷： 最大弯矩：M = k fl 2 kn fl 2 最大绕度：y 100 EI
（1） 一次电流I1的影响
结论：一次电流I1应尽可能接近I1N
（2） Z2f和cosφ的影响 结论：二次负荷增加，电流误差和相位误差增加
（3） 二次侧开路 结论：二次侧不许开路
5. 减少误差的方法
（1） 减少二次绕组的漏磁阻抗Z2 （2） 选用磁阻小的铁心 （3） 同步增加一、二次绕组匝数 （4） 匝数补偿：只补偿电流误差 （5） 短路匝补偿：只补偿相位误差，且增加了电流误差
U NS 110KV I 8000A
钢芯铝绞线
软导体
组合导线 分类导线 扩径导线水平ຫໍສະໝຸດ 放 矩形布 置方式 水平横放 垂直布置
二、 截面积的选择
1.汇流母线、小于20米的短导线：按长期发热允许电流选择
I max KI al
2.利用小时数大、大于20米的短导线：按经济电流密度选择
I max SJ J
第三节 互感器的原理和选择
互感器在电力系统一、二次设备之间起桥梁作用
电流互感器
互感器类型
电压互感器 量程扩张
Ki I 1N N 2 I 2N N1 KU U 1N N 1 U 2N N 2
互感器作用
电气仪表和继电器标准化
TA:5A、TV:100V
隔离高压：一、二次侧绝缘，且二次侧接地
保护电容器
4. 开断电流校验
5. 选择性校验
第六节 导体的选择
一、 型式的选择
硬导体 裸露式 导体 封闭式 软导体 材料选择 铝 铝合金 铜
单片： U NS 35KV I 2000A 矩形 硬导体 形状选择 多片： U NS 35KV 2000A I 4000A
槽形 U NS 35KV 4000A I 8000A 管形
2.
误差及其产生原因
0 1 I I I2 I I2 U1 U 1 (r1 jx1 ) (r2 jx ) 2 2
U1
2 U1 U 0 (r1 jx1 ) [(r1 r2 ) j(x1 x )] I I2 2