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第五章电器选择
一、本章学习方法指导
通过本章学习，应了解电器元件选择的一般方法；掌握均匀截面导体热发热及电动力计算方法；掌握断路器、隔离开关、矩形母线和电流互感器的选择方法。

学习电器元件选择的一般方法是了解正确选择必须满足的条件。

选择断路器、隔离开关、矩形母线和电流互感器的条件是在选择电器元件选择的一般方法基础上再增加各种电器的特殊工作要求的条件。

在电器选择计算中应注意个计算量的单位，若计算单位有误其计算结果可以肯定是错误的。

二、短路电流的电动力和发热
1.短路电流的最大电动力
当电力系统中发生三相短路后，三相平行导体流过三相冲击短路电流时导体之间产生最大的电动力为中间相所承受的电动力F（3），其计算公式：
L
F（3）=1.73 [ i(3)im]2──×10-7(N) (5━1)
a
式中：i （3）im—三相冲击短路电流，A；
L—导体长度,m；
a—导体相间距离，m。

使用式（5—1），当三相冲击短路电流的单位为安培(A)、导体长度与导体相间距离单位为米(或取两者单位相同)时，导体所承受的最大电动力单位为牛顿(N)；计算中应注意各物理量的单位，若三相冲击短路电流的单位为kA时，计算式中应乘以10-6其计算导体承受最大电动力的单位仍为牛顿(N)。

2.短路电流的发热
根据短路电流发热可以视为绝热过程的特点，利用导体短路时热平衡方程式的关系可以得到利用短路电流的热效应(Q k)表示短路电流产生热量大小的方法。

因此，将复杂的短路电流发热计算变换为短路电流的热效应。

短路电流的热效应(Q k )计算式：
J
Q k＝S2 (A k—A i ) (━━━) (5—2)
Ω•m4
1
或A k＝━━Q k＋A i(5—3)
S2
为在实用中简化A k和A i的计算，将常用导体材料的平均参数代入公式后，绘制成θ＝f(A)关系曲线，如图5—1所示,图中横坐标为A值,纵坐为θ值。

使用图5—1所示的曲线计算导体短路时的最高温度θk的步骤如下：首先根据运行温度θi从曲线中查出A i之值，然后将A i与Q k之值代入公式(5—3)中计算出A d之值，最后再根据Ad从图5—1曲线中查出θd之值。

同理，当导体材料的温度θ值确定之后，从图5—1中可直接查到所对应的A值；反之，已知A值时也可从曲线中找到对应的θ之值。

使用图5—1应注意，其横坐标的单位为[J/(Ω•m4)]，
图5—1导体θ＝f(A)曲线
(3)短路电流的热效应Q k计算。

短路电流的热效应Q k为：
Q k =∫0t I2dt＝∫0t(i k.p+i k. ap)2dt
式中i k.p—短路电流周期分量；
i k.ap—短路电流非周期分量。

可以近似地认为短路电流的热效应Q k：
Q k = Q k.p +Q k.ap （5—4）
式中Q K.p—短路电流周期分量热效应；
Q K.ap—短路电流非周期分量热效应。

(1) 短路电流周期分量热效应Q K.p
根据短路电流热效应Q K.P的定义知道，Q K.P =∫0t I K.P2dt。

在实用计算中Q K.p的计算是以近似积分计算为基础，利用辛卜生近似计算公式求得，公式如下：
I”2+ 10 I2KP(t/2)+ I2K.t2
Q K.P= ─────────t （5—5）
12
式中I”─次暂态短路电流；
I KP(t/2)—t/2秒时短路电流周期分量有效值,A；
I KP.t—t秒时短路电流周期分量有效值,A；
t—短路电流持续时间,t。

2) 短路电流非周期分量热效应Q KaP
根据短路电流热效应Q K.aP的定义知道：
Q K.aP =∫0t I K.aP2dt=∫0t[√2I”e-(t/Ta)]2dt=TaI” 2[1- e-(2t/Ta)]=TI”2 （5—6）
式中Ta—时间常数，Ta=X L∑/R L∑，X L∑─短路回路总电抗，R L∑—短路回路总电阻；
T—短路电流非周期分量发热等效时间,实用计算可以采用表5─1所示数据。

表5─1 非周期短路电流发热等值时间T值
Q K.P将远大于短路电流非周期分量热效应Q K.aP，这时短路电流非周期分量所产生的热量可以略去不计，近似地取Q K≈Q KP。

使用式(5—5)、(5—6)时，为了数字计算上的方便通常选用短路电流的单位为kA。

但是，将选用短路电流的单位为kA时的计算结果Q k值带入式(5—3)时乘以106，以便与图(5—1)所示曲线横坐标的单位一致。

三、电器选择
1.电气设备和载流导体选择的一般条件
(1)按正常工作条件选择电器。

按正常工作条件选择电器是保证电器正常工作所需的各项条件，若不满足将会在正常工作时引起电器损坏。

1)根据额定电压选择。

电器的额定电压是在其铭牌上所标出的线电压值。

此外，电器还有一个最大工作电压，即电器在长期运行中所能承受的最高电压值。

一般电器的最大工作电压比其额定电压高10％～15％，选择电器时必须保证电器实际承受的最高电压不超过其最大工作电压，否则会造成电器因绝缘击穿而损坏。

为此，根据额定电压选择电器时应满足以下条件：电器的额定电压U N不小于电器装设地点电网的额定电压U NC,即：
U N≥U NC （5—7）
2)根据额定电流选择。

电器的额定电流I N应不小于安装设备回路的最大工作电流
I max，即：
I N≥I max （5—8）
若不满足按额定电流选择电器的条件，电器将会因正常工作时的温度超过其正常最高允许发热温度而引起损坏。

(2)校验热稳定和动稳定。

短路电流通过电器时，会引起电器温度升高，并产生巨大的电动力。

若电器校验热稳定或动稳定不合格，当电器通过短路电流时，电器将因短路热效应或短路电动力效应而引起损坏。

1) 校验动稳定。

为保证电器的动稳定，在选择电器时应满足电器的动稳定电流
i P不小于通过电器的最大三相冲击短路电流I(3)im的条件，即：
i P≥i(3)im （5—9）
2) 校验热稳定。

为保证电器的热稳定，在选择电器时应满足电器所允许的热效应（I2t×t）不小于短路电流通过电器时短路电流的最大热效Q k的条件，即：I2t×t ≥Q k（5—10）
式中：Q k━━短路时的最大热效应；
I t━━t秒钟热稳定电流。

(3)根据机械负载选择。

根据机械负载选择电器时,要求电器端子的允许机械负载不小于电器引线在正常和短路时所承受的最大作用力。

(4)按电器工作的特殊要求校验。

根据各种电器的用途、工作特点等进行特殊项目的校验。

例如高压断路器应校验其断路能力，互感器应校验准确度等等。

四、母线的选择
选择矩形母线(每相单条)的一般的条件如下：
1、按最大工作电流选择母线截面
按最大工作电流选择母线截面时，应满足母线的额定电流I Nw不小于回路的最大工作电流I max条件，即：
I Nw≥ I Nmax(5—11)
实际选择中，应按公式(5—11)条件查阅产品样本或设计手册确定某一个标称截面S N1 。

2、按经济电流密度选择母线截面
经济电流密度选择截面时应满足以下条件：
I W
S2＝━━━(mm2)(5—12)
J
式中S2──经济截面,mm2；
I W──回路工作电流,A；
J ──经济电流密度,A/mm2。

实际选择中，应首先计算出经济截面,再按经济截面查阅产品样本或设计手册选取与之最相近的标准截面S N2为所选定的新截面。

需要强调指出：在按经济电流密度选择的标准截面S N2若小于按最大工作电流选择的标准截面S N1时，必须按初步选定的S N1为选定的标准截面，否则不能满足正常发热的要求，会造成正常运行时母线温度超过正常允许值,是不允许的。

3、校验动稳定
校验母线动稳定的条件是母线的允许应力σp不小于短路电流所产生的最大应力σmax，即：
σp σmax (5—13)
母线最大应力σmax的计算
跨距数(指两个固定连接母线点之间的跨距数量，下同)为1和2时
FL
M＝━━━（N—m）(5—14)
8
跨距数大于2时
FL
M＝━━━(N—m) (5—15)
10
在以上两式中：F──母线所承受的最大电动力，N；
L──同一相母线两个相邻瓷瓶之间的距离，m。

图5—2母线的各种布置情况
(a)母线水平排列竖放;(b)母线水平排列平放;(c)母线垂直排列竖放
母线截面系数(抗弯矩)W之值与三相母线的相对位置有关，当母线布置如图5—2(a)所示时，母线截面系数W为：
b2h
W＝━━(5—16) 6
母线布置如图5—3(b)、(c)所示时，母线截面系数W为:
bh2
W＝━━(5—17) 6
为记忆母线截面系数W计算公式，比较式(5—16)、(5—17)可以看出母线截面系数W计算公式的分子部分与母线所受电动力的方向有关：在矩形母线所受电动力的方向上的截面边长为平方，即图5—2(a)所示的b、图5—3(b)、(c)h所示的h；与矩形母线所受电动力的方向相垂直的截面边长为一次方，即图5—2(a)
所示的h、图5—3(b)、(c)所示的b。

母线最大计算应力σmax的计算
M
σ＝───(Pa) (5—18)
W
式中M──母线的最大弯矩，N—m；
W──截面系数，m3。

当母线的计算应力等于其允许应力时，同一相中两个相邻瓷瓶之间的最大允许距离称为母线的最大允许跨距，记为Lmax。

其表示式为:
/ 10×σp×W
所以Lmax＝/─────────(5—19) √ f
如果校验母线动稳定不合格，可以采用如下措施减小母线应力：改变母线的布置方法增大截面系数，例如将三相水平排列的母线由立放改为平放；增大母线截面，使母线截面系数增大；增加母线相间距离a值,使最大电动力减小；减小短路电流值,使最大电动力减小等等。

4、校验热稳定
母线热稳定的合格条件:
θdP≥θk (5—20)
式中θk──短路时母线最高允许温度,℃；
θdP─母线短路时最高允许温度，℃。

如果校验母线热稳定不合格，可以采用如下措施：增加母线的截面积、减少短路电流数值及其通过母线的时间等等。

“最小允许截面”是指短路电流通过母线后母线的温度恰好升高到短路时最高允许时,所要求最小的母线截面积。

其计算公式如下：
√Q K √Q K
S min＝──────= ────(5—21)
√A NK—A N0 C
式中S min─最小允许截面mm2；
A Nk─短路时最高允许温度θNk所对应的A值,J/Ω•m4；
A NO─长期额定工作温度θN0所对应的A值,J/Ω•m4；
Q K─短路热效应。

A2•s。

五、高压断路器的选择
高压断路器应按下列条件选择与校验
1.型式选择
选择高压断路的型式与其安装场所和配电装置的结构等条件有关，同时还应该考虑便于施工、调试和维护方便等项要求，并经技术经济比较之后确定。

2.按额定电压选择
按额定电压选择的条件是断路器的额定电压不小于装设断路器回路所在电网的额定电压，一般在10KV及其以上装置中均选择两者相同。

3.按额定电流选择
按额定电流选择的条件是断路器的额定电流不小于装设断路器回路的最大持续工作电流。

4.按额定短路开断电流选择
按额定额定短路开断电流选择的条件是断路器额定开断电流不小于断路器触头刚刚分开时所通过的短路电流。

5.按机械负载选择
按机械负载选择的条件是断路器端子允许的荷载，不大于断路引线在正常运行和短路时所承受的最大电动力。

6.校验动稳定
校验动稳定断路器的额定峰值耐受电流(i p)不小于通过断路器的最大三相短路冲击电流[i(3)im]，即：
i p≥ i(3)im
7.校验热稳定
校验热稳定断路器允许的最大短路热效应(I2t×ｔ)不小于短路热效应(Q K)，即：I2t×t≥ Q K
8.选择操动机构
根据断路器的类型和操作电源及其回路的要求，选择与断路器相配套使用的操动机构。

六、高压隔离开关的选择
比较高压隔离开关与高压断路器的作用，可以看出隔离开关不能由于接通或断开工作电流及电路电流。

因此，隔离开关的选择与校验项目应比高压断路器的选择与校验项目少按额定短路开断电流选择一项，即按型式、额定电压、额定电流、机械负荷、校验动稳定、校验热稳定、选择操动机构等几项选择与校验。

七、限流电抗器的选择
限流电抗器实质上是电阻很小的空芯电感线圈，将限流电抗器串入主回路中用于限制短路电流。

1.普通水泥电抗器的主要技术参数
普通水泥电抗器的主要技术参数有额定电压、额定电流、电抗百分值和有功功率损耗等。

普通水泥电抗器的电抗百分值（X L%）表示电抗器通过额定电流时，电抗器的电压降与额定电压之比的百分值。

普通水泥电抗器的损耗是指电抗器通过额定电流时所产生的有功功率损耗，一般电抗器损耗为0.17%～0.4%。

电抗器后发生短路时，由于电抗器具有较大的电抗，使得电抗器前的电压较高，这时电抗器前的电压称为残余（剩余）电压。

2.电抗器的选择方法
(1)按额定电压选择。

要求电抗器的额定电压不小于装设电抗器回路所在电网的额定电压。

(2)按额定电流选择。

要求电抗器的额定电流不小于装设电抗器回路的最大持续工作电流。

(3)确定电抗百分值。

首先按照限制短路电流的要求经计算选择电抗百分值，
然后根据按额定电压、额定电流查阅产品样本或设计手册初步确定电抗
器型号。

(4)计算与校验确定电抗器型号。

根据初步确定的电抗器型号进行电压损失
校验、残余电压校验、动稳定校验、热稳定校验，在满足全部校验条件
时最后确定电抗器电抗型号。

若检验计算中某一项不合格，则需要重新
选择电抗器型号后重新校验，直至全部合格。

八、互感器的选择
1.电流互感器的选择
(1)型式的选择。

根据电流互感器安装的场所和使用条件，选择电流互感器的绝缘结构、安装方式、结构型式等。

(2)按额定电压选择。

要求电流互感器的额定电压不小于装设电流互感器回路所在电网的额定电压，通常选择两者相等。

(3)按额定电流选择。

要求电流互感器的一次额定电流不小于装设电抗器回路的最大持续工作电流。

(4)按准确度级选择。

要求电流互感器的准确度级应符合其二次测量仪表对准确度的要求。

(5)校验二次负荷。

要求电流互感器的二次负荷不超过规定准确度下所允许的最大负荷。

(6)校验热稳定。

要求电流互感器允许的热效应（即电流互感器的热稳定倍
数K h与电流互感器ts钟热稳定电流乘积的平方再乘以t）不小于短路电流的热效应，故热稳定条件为：
(K h I N1 )2 t≥Q k
式中Q k—短路热效应；
K h─电流互感器的t秒钟热稳定倍数；
I N1─电流互感器一次额定电流。

(7)校验动稳定。

电流互感器的动稳定校验包括校验互感器内部动稳定和互
感器外部动稳定两部分。

校验互感器内部动稳定的条件是互感器允许通过的极限电流（峰值）不小于通过互感器的三相冲击短路电流（峰值）。

互感器允许通过的极限电流（峰值）等于√2倍的互感器一次额定电流与互感器热稳定倍数K m的乘积，故互感器内部动稳定条件为：
(K m√2 I N1 )≥i im
式中K m—互感器热稳定倍数；
I N1—互感器一次额定电流；
i im—通过互感器的三相冲击短路电流（峰值）。

校验电流互感器外部动稳定（即一次侧瓷绝缘端部受电动力的机械动稳定），要求电流互感器电流互感器一次侧端部允许作用力不小于电流互感器一次侧瓷绝缘端部所受最大电动力，故电流互感器的外部动稳定条件为：
F f≥F max
式中F f—电流互感器一次侧端部允许作用力；
F max—电流互感器一次侧瓷绝缘端部所受最大电动力。

二、电压互感器的选择
1.型式的选择。

根据电压互感器安装的场所和使用条件选择电压互感器的
绝缘结构和安装方式等。

2.按额定电压选择。

为保证电压互感器的测量准确性，要求电压互感器的一次额定电压应在其所安装电网额定电压的90%~110%之间。

3.按容量和准确度级选择。

要求互感器二次最大一相的负荷(S2)不超过设计要求准确度级的额定二次负荷(S N2)，而且S2应该尽量接近S N2，因S2过小也会使误差增大。

复习题例
1. 某10KV配电装置中，母线水平排列。

母线通过的最大短路电流如下：I″＝26KA；I0.45=23KA；I0.9=20KA。

短路电流持续时间t＝0.9S。

母线相间距离a＝25cm，母线长度L＝100cm。

最大负荷电流为Imax=580A。

若选用矩形铝线为(50×4)mm2时，试求：
(1)母线短路时所承受的最大电动力；
(2)线短路后的最高温度θk之值；
(3)试选择该回路适用的铝母线。

解:根据题意已知I p″＝26KA，所以i(3)im＝√2 K im I(3)″＝√2×1.8×26＝66.19KA
(1)母线短路时所受的最大电动力
L
F (3)＝1.73[i (3) im]2─10-7
a
1
＝1.73×66.192━━━10-7
0.25
＝3032N
(2)短路时的最高温度θK计算
短路电流周期分量热效应Q K.P
I”2+ 10 I2KP(t/2)+ I2K.t262+10⨯23 2+202
Q K.P= ──────────t = ────────0.9=120 KA 2•s
12 12
因为一般高压电路取Ta=0.05 s,且t＝0.9s , 查得T＝0.05s 。

短路电流非周期分量热效应Q K.aP
Q K.aP =TI”2=0.05×262＝33.8 kA 2•s。

短路电流周期分量热效应Q K
Q K＝Q K.P＋Q K.aP＝120＋33.8＝153.8 kA 2•s
因为I N1≈ Imax，故θi＝70℃,查曲线5—1得:Ai＝0.6×1016[J/(Ω.m)4]
根据公式(5—3)计算
1
A K＝(──)Q K＋A i
S2
1
＝────────×153.8 ×106＋0.6×1016
(50×4×10-6)2
＝0.985×1016 [J/(Ω.m4)]
(在计算A K时，由于Q K的单位为kA2•s，所以应乘以1016将其单位变换为A 2•s) 查曲线图5—1，θK=145℃。

(3)计算母线应力
单位电动：:
10-7
f＝1.73×i2im━━━
a
10-7
＝1.73×(66.19×103) 2 ━━
0.25
＝3032 N／m
最大弯矩：
fL23032×12
M＝━━＝━━━━━＝303.2 N—m
1010
母线采用平放，母线的截面系数：
bh20.004×0.0502
W＝──＝━━━━━━━━━=1.67×10-6m3
6 6
计算应力:
M 303.2
σmax＝━━＝━━━━━━＝181.6×106Pa
W 1.67×10-6
(3)选择母线截面
由于计算应力σmax大于铝母线的允许应力70×106Pa，故动稳定不合格，应采取措施使其动稳定合格。

1)采用减小同一相两个相邻瓷瓶之间距离的方法，来达到动稳定合格的要求。

为此，计算最大跨距：
/ 10×σp×W / 10×70×106×1.67×10-6
Lmax＝/━━━━━━━＝/ ━━━━━━━━━━━━━＝0.62 m √ f √3032
选取同一相两个相邻瓷瓶的距离为0.60m时，则动稳定合格。

当L=0.80m时，最终选用S N2＝(63×6.3)mm2铝母线。

2)采用增加母线截面的方法(即母线相间距离a＝0.25m，而同一相两个相邻瓷瓶距离L＝1m的条件不变)达到动稳定的要求时，要求母线最小截面系数Wmin为：M 303.2
Wmin＝━━＝━━━━━＝4.33×10-6m3
σP 70×106
查附录1，选择S N3＝(63×8)mm2矩形铝母线，其截面系数为:
b×h20.008×0.0632
W′＝━━━━＝━━━━━━━━＝5.29×10-6m3
6 6
因63×8 mm2矩形铝母线的截面系数大于最小截面系数，故动稳定合格。

当L=1.0m时，最终选用S N3＝(63×8)mm2矩形铝母线。

2. 某10KV屋内配电装置中，环境计算温度为25℃，回路最大工作电流为600A。

该回路通过的最大短路电流:I″＝I0.5＝I1＝22KA。

短路电流持续时间t＝1S。

操作电源为直流220V。

试选择该回路适用的高压断路器和隔离开关。

解：根据本题给定的条件，查阅设计手册初步选用SN10—10I—600／300型高压断路器和GN6T—10—600型隔离开关。

SN10—10I—600／300型高压断路器参数:额定电压Ue＝10KV，额定电流Ie＝600A，额定开断电流Ieo＝16KA,2秒钟热稳定电流I2＝16KA，额定峰值耐受电
流ip＝52KA，屋内式。

GN6T—10—600型隔离开关参数:额定电压Ue＝10kv,额定电流Ie＝600A，5秒钟热稳定电流I5＝20KA，额定峰值耐受电流ip＝52KA，屋内式。

该回路通过的三相最大冲击短路电流i(3) im＝√ 2 ×K im×I″(3)＝√2 ×1.8×22＝56KA,SN10—10—600／350型断路器额定峰值耐受电流ip＝52KA，因i(3) im＞ip，其动稳定不合格。

为此，重新选择SN10-10Ⅱ—1000／500型高压断路器，其主要参数如下:额定电压Ue＝10KV，额定电流Ie＝1000A，额定开断电流Ip＝31.5KA，2秒钟热稳定电流I2＝31.5KA，额定峰值耐受电流ip＝74KA，屋内式。

SN10—10Ⅱ—1000／500型高压断路器额定峰值耐受电流ip＞i(3)im，动稳定合格。

据题意短路电流持续时间t＝1S，且I″＝I0.5＝I1＝22KA，所以短路电流发热的等值时间＝1S。

短路电流的热效应:
Q k= I”2t=222×1=484 KA 2S
SN10—10Ⅱ—1000／500型断路器允许的最大短路热效应
Q′p＝I22×2＝31.522×2＝1987KA2·S
显然，Q'P>Qk,故SN10—10Ⅱ—1000／500型断路器热稳定合格。

根据操作电源为220V直流电源的特点，断路器配用CDⅡ—10型操动机构。

根据同一回路中高压断路器与隔离开关的技术参数应相适应的原则，将隔离开关改选用GN6—10T／1000型隔离开关。

GN6—10T／1000型隔离开关技术参数如下:额定电压Ue=10 KV，额定电流Ie=1000 A，额定峰值耐受电流ip＝75KA，5秒钟热稳定电流I5＝30KA。

允许最大短路热效应Qk= I25×2＝302×5＝4500 KA2·S。

根据选择条件，全部合格。

将选定高压断路器和隔离开关的选择计算结果列入表格中:
配用
配用
3. 试选择图5—13所是电路中10KV线路用电流互感器。

已知条件：线路最大工作电流为390A；电流表为1T1─A型，消耗功率为3VA；有功电能表为DS1型，电流线圈消耗功率为0.5VA；无功电能表为DX1型，电流线圈消耗功率为0.5VA；电流互感器至仪表间距离为20m；母线相间距离为0.4m；互感器端部与最近支持瓷瓶间距离为0.8m；互感器二次额定电流为5A；该支路通过的最大短路电流为I =I1.5=I3=17KA；短路电流通过时间为3S。

图5—13 例题5—5电路图
解：根据已知条件，初步选定LFC—10—400—0.5/3型互感器，其主要参数如下：额定电压10KV，额定电流400A，额定变比400/5，0.5级二次额定副负荷0.6Ω，1S热稳定倍数K h=75,动稳定倍数K m=165，瓷帽端部允许最大力F f=763N。

根据图5—13可以看出，A相负荷最大。

1T1—A型电流表电阻为r1=s1/I2e2=3/52=0.12Ω,DS1型有功电能表电阻为r2=s1/I2e2=0.5/52=0.02Ω, DX1型无功电能表电阻为r3=0.02Ω,A相仪表线圈总电阻r y= r1=+r2+ r3=(0.12+0.02+0.02)=0.16 Ω。

互感器允许二次导线电阻为：r jo=Z e2-r y-r C=0.6-0.16-0.1=0.34 Ω。

由于采用不完全接线，故计算长度L j = √3⨯L 1 =√3⨯20=34.6m.所以二次电缆截面为：ρ L C 1.75⨯10-8⨯34.6
S jo≥────106=────────106=1.78 (mm2）
r jo0.34
选用标准截面2.5mm2的铜导线。

校验热稳定：短路热效应Qk=I2⨯t=172⨯3=867 KA2S
(K h I 1 e)2 t=(75⨯0.4)21=900 KA2S，(K h I 1 e)2 t >867 KA2S热稳定合格。

校验内部动稳定：
该支路通过的最大冲击短路电流为i im =2.55⨯I"=2.55⨯17=43.4KA
K m√2 I e1=165⨯√2 ⨯0.4=93.3 KA, K m√2 I e1>43.4 KA 内部动稳定合格。

校验外部动稳定：
L/2 1/2
Fmax=1.76──10-7=1.76⨯434002──10-7=414.3 (N)<760(N) 外部动稳定
a 0.4
合格。

选择项目全部合格，故选用LFC—10—400—0.5/3型电流互感器。

查曲线5—1，得知Qd>400︒C，母线的热稳定不合格。

计算最小允许截面，短路之前母线温度θe＝70℃，取C=87。

√Q K √1090×106
S min＝─────= ───────=379 mm2
C 87
查附录，再次选定S N2＝(63×6.3)mm2，I N2＝910 A，因S N2＞Smin故热稳定合格。

校验动稳定
短路电流通过电气设备或载流导体时,会有哪些危害?
2 三相平行导体在通过短路电流时,为什么要计算三相短路时的最大电动力?在三相导体通过三相短路电流时,哪相所承受的电动力最大?应如何计算?
3 载流导体长期发热和短路时发热各有什么特点?铜、铝母线各自的允许温度为多少?
4 导体通过短路电流时,导体的最高温度如何计算?
5 选择电气设备的一般条件是什么?
6 选择矩形母线的条件是什么?
7 什么是母线的最大允许跨距?应如何计算?
8 什么是母线的最小允许截面?应如何计算?
9 选择支持瓷瓶的条件是什么?
10 如何选择高压断路器？如何选择隔离开关?
11选择电抗器的条件是什么?
12选择电流互感器的条件是什么?
13选择电压互感器的条件是什么?
14 某35kV配电装置中,三相母线垂直布置。

已知该装置中的一条支路的最大工作电流Imax＝600A,母线相间距离a＝0.5m,同相瓷瓶间距离L＝1.2m;该支路通过的最大短路电流为:I"(3)＝30kA,I(3)0.4＝28kA, I(3)0.8＝26kA短路电流持续时间t＝
0.8S,环境温度θ＝25℃。

试求:
1)该支路选用矩型铜母线（50×4）mm2时,母线的最大应力和短路后最高温升值?
2)该支路选用矩形铝质母线时其截面为多少?
3)选择该支路所用支持瓷瓶的型号?
4)选择该支路所用高压断路器和隔离开关的型号?
15 已知变电站某条出线的最大工作电流Imax=550A,COS=0.8。

若限制该出线上的短路电流不大于15KA，断路器全部分闸时间t D=0.1S，继电保护动作时间t P= 1.5S。

电源至装置10KV母线的电抗X*∑S=0.05（S j =100MVA，U j = U P）。

试选择该支路所用限流电抗器的型号?
16.试选择图5—16所是电路中10KV某支路用电流互感器。

已知条件：线路最大工作电流为390A；电流表为1T1─A型，消耗功率为3VA；有功电能表为DS1型，电流线圈消耗功率为0.5VA；无功电能表为DX1型，电流线圈消耗功率为0.5VA；有功功率表为46D1—W型，电流线圈消耗功率为1.5VA；无功电能表为46D1—var型，电流线圈消耗功率为1.5VA；电流互感器至仪表间距离为10m；母线相间距离为0.4m；互感器端部与最近支持瓷瓶间距离为0.8m；互感器二次额定电流为5A；该支路通过的最大短路电流为I"=I1= I2=15KA；短路电流通过时间为2S。

图5—16 习题16电路图
17.试选择图5—17中10KV母线用电压互感器。

已知电压互感器所接仪表如下：DS1型有功功率表4只（每个电压线圈消耗功率为0.6VA）；DX1型无功功率2只（每个电压线圈消耗功率为0.5VA）；DS1型有功电能表10只（每个电压线圈消耗功率为6.84VA）；DX1型无功电能表8只（每个电压线圈消耗功率为4.56VA）；16L1—HZ频率表1只（电压线圈消耗功率为0.5VA）.
图5—17 习题17电路图
三相短路时平行导体之间的最大电动力
发生三相短路时,每相导体所承受的电动力等于该相导体与其它两相导体之间电动力的矢量和。

三相导体水平布置时,由于各相导体所通过的电流不同,所以边缘相与中间相所承受的电力也不相同。

当发生三相短路时,如果不计及短路电流周期分量的衰减,各相短路电流i A 、i B 、i C 分别为:
i A =I m [Sin(ωt + α) - e-（t/Ta）Sinα] ┓
2 2
i B =I m [Sin(ωt + α- ━π) - e-（t/Ta）Sin(α- ━π)] ┣（5━3)
3 3
2 2
i C =I m [Sin(ωt + α+ ━π) - e-（t/Ta）Sin(α+ ━π)] ┛
3 3
式中I m ━三相短路电流周期分量的幅值,A;
α━合闸角,red;
T a ━时间常数,S。

取形状系数K f =1,根据公式(5━2)可以计算出作用于边缘相A相(或C相)导体上的电动力F’(3)A 为
1 L
F’（3）A=F’（3）AB +F’（3）AC =2(i A i B + ──i A i C )──×10-7(5━4)
2 a
式中F’（3）AB ━A、B两相导体之间的电动力,N ;
F’（3）AC ━A、C两相导体之间的电动力,N。

同理,作用于中相B相导体上的电动力F’（3）B 为:
L
F’(3）B =F’（3）AB +F’（3）BC =2(i A i B +i B i C )──10-7 (N)(5━5)
a
式中F’（3）AB ━A、B两相导体之间的电动力,N；
F’（3）BC ━B、C两相导体之间的电动力,N。

将公式(5━3)代入公式(5━4)、(5━5)之中，利用求导的方法可得A、B各相导体所承受的最大电动力F（3）A、F（3）B分别为:
L
F（3）A =1.61 [ i(2)im]2──×10－7(N) (5━6)
a
L
F（3）B =1.73 [ i(3)im]2──×10－7(N) (5━7)
a
式中：i（3）im—三相冲击短路电流，A。

显然导体采用水平布置，发生三相短路时中间相所承受的电动力最大，应按公式（5—7）进行计算。