电力系统设计第五讲——电气设备的选择(互感器、断路器、隔离开关等).

2）电流互感器的误差
K i I 2 I1 fi 100(%) I1
' 2
定义电流误差：

I 超前 I 1 定义相位差 ： I 与 I 1 之间的夹角， 时为正。
' 2


3）电流互感器的准确级和额定容量 CT的准确级：

6）热稳定校验
I t Qk
2 t

7）动稳定校验
ies ish

8）操作时间
二、隔离开关的选择


1、隔离开关的主要用途 隔离电压 倒闸操作 分合小电流 ： 分、合避雷器、电压互感器和空载母线 分、合励磁电流不超过2A的空载变压器 关、合电容电流不超过5A的空载线路


2、隔离开关的选择
3、交流电弧的特点

交流电弧具有热惯性。随着交流电流的瞬时值不 断变化，电弧的温度、直径、电弧电压也随时间 变化。交流电弧每半周过零一次，电弧自然熄灭。
电弧的热惯性：交流电弧的电流瞬时值随时间周 期变化，电弧的温度、直径及电弧电压也随时间 变化，但弧柱的受热升温或散热降温都有一定过 程，跟不上电流的变化，这种现象叫电弧的热惯 性。
第五讲 发电厂、变电站电气一次系统设计 (2)
一、高压断路器原理与选择

1、开关电器的作用和种类
在正常情况下电力系统中的发电机、变 压器、线路等由于检修或改变运行方式， 需要将它们接入或退出；在故障时，必 须迅速切断故障部分，使电力系统恢复 正常运行。



仅用来在正常工作情况下，断开或闭合正常工作 电流。如：高压负荷开关、低压闸刀开关、接触 器、磁力启动器； 仅用来断开故障情况下的过负荷电流或短路电流。 如：高、低压熔断器； 既用来断开或闭合正常工作电流，也用来断开或 闭合过负荷电流或短路电流。如：高压断路器、 低压空气开关（能起控制和保护的作用）； 不要求断开或闭合电流，只用来在检修时隔离电 压。如：隔离开关。
5）短路关合电流的选择 断路器合闸前，线路有短路故障，断路器 在合闸过程中，动、静触头在未接触时，产 生电弧，有短路电流流过，容易使触头熔焊 和受到电动力破坏。且断路器在关合短路电 流时，接通后又跳闸，此时还要能够切除短 路电流。为保证断路器在关合短路时的安全， 其额定关合电流INcl 不应小于短路电流最大 冲击值ish ， INcl ≥ ish


4）游离与去游离 游离和去游离是电弧燃烧的两个相反过程， 游离过程使弧道中带电离子增加，有助于 电弧燃烧；去游离过程使弧道中带电离子 减少，有利于电弧熄灭。 开关电器中，为加强灭弧能力，都采用各 种措施减弱游离过程。从等离子体观点看， 就是控制温度，使触头间的介质，由等离 子体态转化为其它物态。
6、高压断路器选择

1）断路器的种类和形式的选择
按灭弧介质和灭弧方式分为：多油、少油、压缩空气、 SF6、真空 操动机构：断路器进行合闸、分闸操作，并保持在合 闸状态，这些任务全靠操动机构完成。操动系统的动 作过程，实际上是使操动元件（如合闸元件或分闸元 件）获得动能，再通过拐臂和连杆机构，将动能传到 触头，去实现合闸或分闸，操动系统中独立于断路器 本体的那一部分，称为操动机构。其它作为传递动力 的部分，称传动机构。包括：手动机构、电磁机构、 气动机构、弹簧机构、液压机构

由灭弧装置的结构和灭弧介质的性质决定 灭弧介质：油、空气、真空、SF6

Ur(t) ---弧隙电压恢复过程中的弧隙电源电压
Ur(t)与线路参数、负荷性质等有关
5、高压断路器熄灭交流电弧的基本方法


1、利用灭弧介质 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 4、采用多断口熄弧 5、拉长电弧并增大断路器触头的分离速度
1）种类和形式的选择 安装地点：屋内式和屋外式 绝缘支柱数目：单柱、双柱、三柱 2）额定电压选择
源自文库


UN ≥ UNS

3）额定电流选择 IN ≥ Imax 4）热稳定校验

I t Qk
2 t

5）动稳定校验
ies ish
三、互感器的原理与选择




1、互感器的作用 互感器包括电流互感器（TA 或CT）和电压互感器 （TV或 PT）。 1)将一次回路的高电压和大电流变为二次回 路标准 的低电压（100V）和小电流（5A 1A），使测量仪 表和保护装置标准化、小型化，并使其结构轻巧、 价格便宜和便于屏内安装。 2)使二次设备与高压部分隔离，且互感器二次侧均 接地，从而保证了设备和人身安全。


交流电弧熄灭的基本条件：弧隙介质的绝缘 能力达到不被弧隙外施电压击穿的程度，才 能保证电弧不被重燃而最终熄灭。电弧过零 后，如果电源电压大于介质强度恢复电压， 弧隙被击穿，电弧重燃，反之，电弧便熄灭： Ud(t) ≥ Ur(t)
Ud(t) ---弧隙介质强度恢复过程中的耐受电压
4、交流电弧的熄灭条件


2、电磁式电流互感器 1）特点： a、一次绕组串联在电路中，匝数很少。故 一次绕组中的电流完全取决于被测电路的负 荷电流，而与二次电流大小无关。 b、二次绕组所接仪表的电流线圈阻抗很小， 正常情况下，在接近于短路状态下运行。 额定电流比 ，一次、二次额定电流之比
Ki I N1 / I N 2 N2 / N1


2）额定电压选择 UN ≥ UNS

3）额定电流选择 IN ≥ Imax 4 ）开断电流选择 --- 断路器灭弧能力的参数， 指在额定电压下可能开断的最大电流，不应 小于实际开断瞬间的短路电流周期分量Ipt INbr ≥ Ipt 当INbr 比系统短路电流大很多时， INbr ≥ I”

2、开关电器电弧形成的物理过程

1）电弧放电的特征及危害 2）电弧形成的过程：电弧的产生和维持是 触头间中性质点（分子和原子）被游离的 结果。游离就是中性质点转化为带电质点。 游离的过程有四种形式： 强电场发射 热电子发射 碰撞游离 热游离

3）去游离的形式 电弧中发生游离的同时，还进行着使带电 质点减少的去游离过程 ： a、复合去游离 拉长电弧；加快电弧的冷却；加大气体介 质的压力。 b、扩散去游离 浓度扩散 ；温度扩散 ；用高速冷气吹弧