导体和电气设备的原理与选择(启动)
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脱 扣
线 圈
放大器
负 载
3.接零和接地保护
火线
零线
PE保护线
电流 I 很 小，可避免 人体触电！ 接零保护
接地保护 外 壳 负 载
本次课程是一次实践性教学 课程，望大家能联系实际，切实 掌握所学内容，并能把所学知识 运用到生产和生活中去！
第六章结束
裕度 系数
低压单相照明配电单元系统
安装、调试、校核、保护
所学的知识必须要能 运用到实践当中去
“用起来的知识才有力量”
电力系统示意图
发电机常用 电压等级 6.3kV
地区降压站
其它发电站输 电线路
常用电压等级：35kV 110kV
10.5kV
15.75kV
升压变压器
常用电压等级
35kV 110kV 220kV 500kV
日
光 灯 220V 40W 单相三极插座
保护
短路和过载保护 漏电保护 接零和接地保护
我们国家的安全方针： 预防为主
安全第一！
1.短路和严重过载保护
使用熔断器和自动空气开关
火线 进线 弹簧 触点
自动空气开关
锁扣
连杆
线圈
双金属片 发热元件
Βιβλιοθήκη Baidu
负载
2.漏电保护
使用漏电保护开关
火线
零线
2.电抗百分值选择
3.短路热稳定和动稳定校验
It2t Qk，ies ish
2.电抗百分值选择
(1)普通电抗器 按将短路电流限制到一定数值的要求选择 I NUd x L (%) ( x x ) 100% I dU N
Id x I
要求限制到 的短路电流 电源至电抗器 后的短路点的 总电抗标幺值 电源至电抗器 前的总电抗标 幺值
xL1 (%) xL (%)
•1、2侧均有电源，3侧短路 2 xL1 (%) xL (%) 1 f
(2)分裂电抗器
按两臂母线电压波动不大于额定电压的5％校验
U1 U 3 xL1 I1 sin1 3 xL1 fI 2 sin 2 x L1 x L1 % UN 3I N
173 I max L(r cos x sin )% 5% U
Qk Smin 103 C
4.2Q 1 (h 20) C ln 102 K f 20 1 ( w 20) 1
二.绝缘子和套管的选择选择
1.型式选择：根据安装地点、环境等选择。 2.电压选择：
M ph W
截面系数
M f ph L2 /10(导体所受的最大弯矩）
应满足
ph al
10 alW Lmax f ph
满足动稳定要求的绝缘子最大允许跨距
2.多条矩形导体构成的母线的应力计算 应满足
ph b al
M b fb L2 b b W 12W
二.按短路状态校验
1.热稳定校验 2.动稳定校验 特殊情况：
2 t
I t Qk ies ish或I es I sh
短路电流 热效应
（1）用熔断器保护的电气设备，可不校验热稳定；
（2）用有限流电阻的熔断器保护的电气设备，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。
第三节
第四节
第五节
第六节 电缆、绝缘子和套管的选择
第一节 电气设备选择的一般条件
基本要求：
1. 按正常运行条件进行选择；
2. 按短路条件校验热稳定和动稳定。
一.按正常工作条件选择电气设备
1.额定电压
2.额定电流
U N U Ns
I N I max
3.环境条件：海拔高度；温度；装设位置（室内 或室外）
（3）电度表
1 火进 零进
2
3
4 火出 零出
负 载
（4）漏电保护开关
（5）熔断器（保险）
（6）白炽灯
（7）两地联控开关
（8）单相插座
（9）日光灯
2.线路安装
PE 保 护 线
零
火
低压单相照明配电原理图
电源指示灯
胶盖开关
零 火 PE保护线
电度表 DD28型
1 2 3 4
漏电 保护开关 熔断器
第六章 导体和电气设备的原理与选择
1.掌握导体和电气设备选择的一般条件 2.掌握断路器和隔离开关的原理与选择方法 3.掌握互感器的原理与选择方法 4.掌握限流电抗器的选择方法 5.掌握高压熔断器的选择方法 6.掌握导体的选择方法 7.掌握电缆、绝缘子和套管的选择方法
第一节 电气设备选择的一般条件 第二节 高压开关电器 互感器原理与选择 限流电抗器选择 裸导体的选择
I max KIal
K Kt K1K2或 K Kt K3 K4
（空气中） （土壤中）
Kt：温度修正系数； K1：空气中多根电缆并列修正系数； K2：空气中穿管修正系数； K3：直埋土壤中的修正系数；
K4：土壤中多根导体并列时的修正系数。
4.允许电压降校验： U (%) 5.热稳定校验：
一.导体类型
导 体
二.导体截面选择
1.按导体长期发热允许电流选择
导体正常最 高允许温度
I max KI al
al K al 0
额定环 境温度
2.按经济电流
密度选择
I max SJ J
选择该截面的导体 可使年计算费用最 低
I max KIal
三.电晕电压校验
对110kV及以上裸导体，按晴天不发生全面电晕条件校验。
k h w
mC0 Ah [ 2 ln(1 h ) h ) 0 mC0 Aw [ 2 ln(1 w ) w ) 0
1 Qk Ah Aw 2 S
四.硬导体的动稳定校验
1.单条矩形导体构成的母线的应力计算
Ucr Umax
四.热稳定校验
考虑集肤效应的影响，由式（3－34）可得短路热稳定决定的 导体最小截面。
Smin
Qk K f 1 Qk K f Ah Aw C
1 t 2 mC0 1 I kt dt (1 )d Ah Aw 2 0 S 0
回顾：
限制短路电流， 维持母线残压。
1. 什么是限流电抗器？其作用是什么？ 2. 限流电抗器分为哪几类？各自的作用原理是什么？ 3. 限流电抗器如何装设？ 4. 使用限流电抗器应注意什么？
正常运行时 的电压降
第四节 限流电抗器选择
1.额定电压和电流选择
U N U Ns，I N I max
I1 I2 U1 (%) U (%) xL1 (%)( sin 1 f sin 2 ) IN IN I2 I1 U 2 (%) U (%) xL1 (%)( sin 2 f sin 1 ) IN IN
第五节
裸导体的选择
矩形 硬导体 槽形 管形 钢芯铝绞线 软导体 铝绞线 组合导线 分裂导线 扩径导线
短路点的选择
发电机回路 母联
分段
变压器回路 带电抗器的出线 厂用变压器回路
4、短路计算时间
热稳定：继电保护动作时间和断路器的全开断时间之和。
tk t pr tbr t pr (tin ta )
开断能力计算时间
tk t pr1 tin
第四节 限流电抗器选择
衬垫跨距选择
Lb Lcr 且Lb Lb max
六.硬导线共振校验 导体不发生共振的最大绝缘子跨距
Nf Lmax f1
EI m
第六节 电缆、绝缘子和套管的选择
一、电力电缆选择 1.电缆芯材料和型号选择：根据用途、敷设方式和使用条 件进行选择。 2.电压选择：
U N U Ns
3.截面选择：
2.电抗百分值选择
(1)普通电抗器 按正常运行电压损失校验
I max U (%) xL (%) sin 5% IN 按母线残压校验 I U re (%) x L (%) 60% ~ 70% IN
(2)分裂电抗器 按将短路电流限制到一定数值的要求选择 Id I U ) N d 100% xL (%) ( x I I dU N •仅3侧有电源，1（或2）侧短路
3.短路电流计算条件
(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)。 (2)短路种类：一般按三相短路验算，若其他种类短路较三相 短路严重时，则应按最严重的情况验算。 (3)计算短路点：在计算电路图中，同电位的各短路点的短路 电流值均相等，但通过各支路的短路电流将随着短路点的位 置不同而不同。在校验电器和载流导体时，必须确定电气设 备和载流导体处于最严重情况的短路点，使通过的短路电流 校验值最大。
M ph W
2 12 sh
M f ph L2 /10
1 fb 2.5K i 108 b
防止导体弯曲的衬垫临界跨距
Lcr b
4
h fb
满足动稳定要求的最大允许衬垫跨距
12( al ph )W 2h( al ph )W Lb max b fb fb
U N U Ns
3.穿墙套管的额定电流选择：
al 85 IN I N I max al 0 45
850 400
2
4.套管的热稳定校验： I t t Qk
5.动稳定校验
F1 F2 2 Lc Fmax 1.73ish 10 7 2 a H1 Fmax 0.6 Fde H
发电站
发电站站间联络线（并网）
区域 降压 站
常用电压等级 10kV 6kV
远距离输电
常用电压等级：35kV 110kV 220kV 500kV
低 压 终端 降压 用 站常用电压等级380V/220V 户
建筑电气安装图
安装
1.主要元器件
（1）220V电源指示灯
（2）胶盖开关 （开启式负荷开关）
线 圈
放大器
负 载
3.接零和接地保护
火线
零线
PE保护线
电流 I 很 小，可避免 人体触电！ 接零保护
接地保护 外 壳 负 载
本次课程是一次实践性教学 课程，望大家能联系实际，切实 掌握所学内容，并能把所学知识 运用到生产和生活中去！
第六章结束
裕度 系数
低压单相照明配电单元系统
安装、调试、校核、保护
所学的知识必须要能 运用到实践当中去
“用起来的知识才有力量”
电力系统示意图
发电机常用 电压等级 6.3kV
地区降压站
其它发电站输 电线路
常用电压等级：35kV 110kV
10.5kV
15.75kV
升压变压器
常用电压等级
35kV 110kV 220kV 500kV
日
光 灯 220V 40W 单相三极插座
保护
短路和过载保护 漏电保护 接零和接地保护
我们国家的安全方针： 预防为主
安全第一！
1.短路和严重过载保护
使用熔断器和自动空气开关
火线 进线 弹簧 触点
自动空气开关
锁扣
连杆
线圈
双金属片 发热元件
Βιβλιοθήκη Baidu
负载
2.漏电保护
使用漏电保护开关
火线
零线
2.电抗百分值选择
3.短路热稳定和动稳定校验
It2t Qk，ies ish
2.电抗百分值选择
(1)普通电抗器 按将短路电流限制到一定数值的要求选择 I NUd x L (%) ( x x ) 100% I dU N
Id x I
要求限制到 的短路电流 电源至电抗器 后的短路点的 总电抗标幺值 电源至电抗器 前的总电抗标 幺值
xL1 (%) xL (%)
•1、2侧均有电源，3侧短路 2 xL1 (%) xL (%) 1 f
(2)分裂电抗器
按两臂母线电压波动不大于额定电压的5％校验
U1 U 3 xL1 I1 sin1 3 xL1 fI 2 sin 2 x L1 x L1 % UN 3I N
173 I max L(r cos x sin )% 5% U
Qk Smin 103 C
4.2Q 1 (h 20) C ln 102 K f 20 1 ( w 20) 1
二.绝缘子和套管的选择选择
1.型式选择：根据安装地点、环境等选择。 2.电压选择：
M ph W
截面系数
M f ph L2 /10(导体所受的最大弯矩）
应满足
ph al
10 alW Lmax f ph
满足动稳定要求的绝缘子最大允许跨距
2.多条矩形导体构成的母线的应力计算 应满足
ph b al
M b fb L2 b b W 12W
二.按短路状态校验
1.热稳定校验 2.动稳定校验 特殊情况：
2 t
I t Qk ies ish或I es I sh
短路电流 热效应
（1）用熔断器保护的电气设备，可不校验热稳定；
（2）用有限流电阻的熔断器保护的电气设备，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。
第三节
第四节
第五节
第六节 电缆、绝缘子和套管的选择
第一节 电气设备选择的一般条件
基本要求：
1. 按正常运行条件进行选择；
2. 按短路条件校验热稳定和动稳定。
一.按正常工作条件选择电气设备
1.额定电压
2.额定电流
U N U Ns
I N I max
3.环境条件：海拔高度；温度；装设位置（室内 或室外）
（3）电度表
1 火进 零进
2
3
4 火出 零出
负 载
（4）漏电保护开关
（5）熔断器（保险）
（6）白炽灯
（7）两地联控开关
（8）单相插座
（9）日光灯
2.线路安装
PE 保 护 线
零
火
低压单相照明配电原理图
电源指示灯
胶盖开关
零 火 PE保护线
电度表 DD28型
1 2 3 4
漏电 保护开关 熔断器
第六章 导体和电气设备的原理与选择
1.掌握导体和电气设备选择的一般条件 2.掌握断路器和隔离开关的原理与选择方法 3.掌握互感器的原理与选择方法 4.掌握限流电抗器的选择方法 5.掌握高压熔断器的选择方法 6.掌握导体的选择方法 7.掌握电缆、绝缘子和套管的选择方法
第一节 电气设备选择的一般条件 第二节 高压开关电器 互感器原理与选择 限流电抗器选择 裸导体的选择
I max KIal
K Kt K1K2或 K Kt K3 K4
（空气中） （土壤中）
Kt：温度修正系数； K1：空气中多根电缆并列修正系数； K2：空气中穿管修正系数； K3：直埋土壤中的修正系数；
K4：土壤中多根导体并列时的修正系数。
4.允许电压降校验： U (%) 5.热稳定校验：
一.导体类型
导 体
二.导体截面选择
1.按导体长期发热允许电流选择
导体正常最 高允许温度
I max KI al
al K al 0
额定环 境温度
2.按经济电流
密度选择
I max SJ J
选择该截面的导体 可使年计算费用最 低
I max KIal
三.电晕电压校验
对110kV及以上裸导体，按晴天不发生全面电晕条件校验。
k h w
mC0 Ah [ 2 ln(1 h ) h ) 0 mC0 Aw [ 2 ln(1 w ) w ) 0
1 Qk Ah Aw 2 S
四.硬导体的动稳定校验
1.单条矩形导体构成的母线的应力计算
Ucr Umax
四.热稳定校验
考虑集肤效应的影响，由式（3－34）可得短路热稳定决定的 导体最小截面。
Smin
Qk K f 1 Qk K f Ah Aw C
1 t 2 mC0 1 I kt dt (1 )d Ah Aw 2 0 S 0
回顾：
限制短路电流， 维持母线残压。
1. 什么是限流电抗器？其作用是什么？ 2. 限流电抗器分为哪几类？各自的作用原理是什么？ 3. 限流电抗器如何装设？ 4. 使用限流电抗器应注意什么？
正常运行时 的电压降
第四节 限流电抗器选择
1.额定电压和电流选择
U N U Ns，I N I max
I1 I2 U1 (%) U (%) xL1 (%)( sin 1 f sin 2 ) IN IN I2 I1 U 2 (%) U (%) xL1 (%)( sin 2 f sin 1 ) IN IN
第五节
裸导体的选择
矩形 硬导体 槽形 管形 钢芯铝绞线 软导体 铝绞线 组合导线 分裂导线 扩径导线
短路点的选择
发电机回路 母联
分段
变压器回路 带电抗器的出线 厂用变压器回路
4、短路计算时间
热稳定：继电保护动作时间和断路器的全开断时间之和。
tk t pr tbr t pr (tin ta )
开断能力计算时间
tk t pr1 tin
第四节 限流电抗器选择
衬垫跨距选择
Lb Lcr 且Lb Lb max
六.硬导线共振校验 导体不发生共振的最大绝缘子跨距
Nf Lmax f1
EI m
第六节 电缆、绝缘子和套管的选择
一、电力电缆选择 1.电缆芯材料和型号选择：根据用途、敷设方式和使用条 件进行选择。 2.电压选择：
U N U Ns
3.截面选择：
2.电抗百分值选择
(1)普通电抗器 按正常运行电压损失校验
I max U (%) xL (%) sin 5% IN 按母线残压校验 I U re (%) x L (%) 60% ~ 70% IN
(2)分裂电抗器 按将短路电流限制到一定数值的要求选择 Id I U ) N d 100% xL (%) ( x I I dU N •仅3侧有电源，1（或2）侧短路
3.短路电流计算条件
(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)。 (2)短路种类：一般按三相短路验算，若其他种类短路较三相 短路严重时，则应按最严重的情况验算。 (3)计算短路点：在计算电路图中，同电位的各短路点的短路 电流值均相等，但通过各支路的短路电流将随着短路点的位 置不同而不同。在校验电器和载流导体时，必须确定电气设 备和载流导体处于最严重情况的短路点，使通过的短路电流 校验值最大。
M ph W
2 12 sh
M f ph L2 /10
1 fb 2.5K i 108 b
防止导体弯曲的衬垫临界跨距
Lcr b
4
h fb
满足动稳定要求的最大允许衬垫跨距
12( al ph )W 2h( al ph )W Lb max b fb fb
U N U Ns
3.穿墙套管的额定电流选择：
al 85 IN I N I max al 0 45
850 400
2
4.套管的热稳定校验： I t t Qk
5.动稳定校验
F1 F2 2 Lc Fmax 1.73ish 10 7 2 a H1 Fmax 0.6 Fde H
发电站
发电站站间联络线（并网）
区域 降压 站
常用电压等级 10kV 6kV
远距离输电
常用电压等级：35kV 110kV 220kV 500kV
低 压 终端 降压 用 站常用电压等级380V/220V 户
建筑电气安装图
安装
1.主要元器件
（1）220V电源指示灯
（2）胶盖开关 （开启式负荷开关）