电气设备的选择(1)
电气设备的选择(1)
高压熔断器
高压熔断器选择和校验项目： 选择型式： 选择额定电压：UN≥UNS 选择额定电流：IN≥Imax
校验开断能力：INbr≥I ″
电气设备的选择(1)
四、电流互感器的原理与选择
电流互感器是一种特殊的变压器，它正常 工作在接近短路状态，为仪用变流器
作用：
➢ 将一次系统各回路大电流变为二次侧的5A或1A、 0.5A以下的小电流，以便于测量仪表及继电器的 小型化、系列化、标准化
2、电动力稳定校验，校验导体的最大受力 （5-29）
电气设备的选择(1)
短路电流计算条件
1、容量和接线：最大运行方式 2、短路种类 ：一般为三相短路 3、计算短路点： 可能通过被选设 备的最大短路电 流
4、短路计算时间： tk=tpr＋tab
电气设备的选择(1)
表5-3 主要电气设备的选择和校验项目
电气设备的选择(1)
短路发热计算
（5-5）
式中：
由此得出：
（5-9）
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短路发热计算
图5-2 导体的θ=f(A)曲线 电气设备的选择(1)
短路电流热效应值Qk的计算
w Qk常用的计算方法为近似数值积分法。 短路全电流中包含周期分量Ip和非周期分 量Inp，其热效应Qk也由两部分构成：
➢ 将一次系统与二次系统在电气方面隔离，同时 互感器二次侧必须有一点可靠接地，从而保证 二次设备及运行人员的安全
➢ 使二次系统脱离一次系统成为独立的系统；使测 量和保护装置脱离一次设备构成集中的装置
电气设备的选择(1)
电流互感器
由一、二次绕组及铁芯构成,其一次绕组 的匝数N1很少,一般只有一匝或几匝,串在 一次主回路中,而二次绕组的匝数N2较多, 且与阻抗值很小的电流型负载如电流表线 圈、继电器电流线圈及电度表电流线圈等 串接。 一次绕组电流由一次主回路决定,不受二 次回路的影响; 二次电流则主要决定于一 次绕组的电流,但也受负载阻抗的影响。 因为负载阻抗值很小,电流互感器的正常 工作状态近似于变压器的短电气路设备的状选择态(1) ，
电缆的型号很多，应根据其用途、敷设 方式和使用条件进行选择
➢潮湿或腐蚀地区应选用塑料护套电缆 ➢高温场所宜用耐热电缆 ➢重要直流回路宜选用阻燃型电缆 ➢敷设在高差大的地点，应采用不滴流 或塑料电缆 ➢直埋地下一般选用钢带铠装电缆
电气设备的选择(1)
二、电力电缆选择
（二）电缆额定电压选择
电缆的额定电压应大于等于所在电网的额 定电压
电气设备的选择(1)
高压断路器
油断路器 ：S为少油、D为多油
压缩空气断路器：K
六氟化硫断路器：L
真空断路器：Z 电气设备的选择(1)
高压断路器
高压断路器选择和校验项目： 选择型式： 选择额定电压：UN≥UNS 选择额定电流：IN≥Imax 校验开断能力：INbr≥I ″ 校验热稳定：It2*t≥QK 校验动稳定：ies≥ish
其他计算方法同相间应力计算，截面系数
一定为W=b2h/6
电气设备的选择(1)
二、电力电缆选择
电力电缆选择和校验项目：
➢电缆芯线材料及型号 ➢额定电压 ➢截面选择 ➢允许电压降校验 ➢热稳定校验。
电气设备的选择(1)
二、电力电缆选择
（一）电缆芯线材料及型号选择
电缆芯线有铜芯和铝芯，国内工程一般选用铝 芯电缆
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的空载线电气路设备的选择(1)
高压隔离开关
电气设备的选择(1)
高压隔离开关
高压隔离开关选择和校验项目： 选择型式： 选择额定电压：UN≥UNS 选择额定电流：IN≥Imax 校验热稳定：It2*t≥QK 校验动稳定：ies≥ish
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w第四节
w高压电器的选择选择
电气设备的选择(1)
一、高压断路器的原理与选择
高压断路器是电力系统中最重要的开关设备， 它的作用在正常情况下接通或断开电路，在 系统发生故障时自动地迅速地断开故障电路。 断路器能完成以上功能是因为断路器有完善 的灭弧装置，能够熄灭在开断电路时所产生 的电弧。 断路器是功能最完善、任务最繁重、结构最 复杂、价格也最昂贵的开关电器。
电气设备的选择(1)
二、高压隔离开关的原理与选择
隔离开关没有灭弧装置，不能断开正常负 荷电流，更不能断开短路电流，否则此时产 生的电弧不能熄灭，甚至造成飞弧，会伤及 设备并且严重危及人身安全。
作用：
隔离电压:用隔离开关将被检修的设备与电源电压隔离
倒闸操作:常用隔离开关配合断路器，协同操作来完成 分、合小电流路器： 分、合避雷器、电压互感器和空载母线
三、高压熔断器的原理与选择
熔断器是最简单的保护电器，它用来保护 电气设备免受过载和短路电流的损害
作用： 隔离电压:用隔离开关将被检修的设备与电源电压隔离 倒闸操作:常用隔离开关配合断路器，协同操作来完成 分、合小电流路器：
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
式中Ta为非周期分量时间常数值
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Qk的计算—非周期分量Qnp计算
表5-2
非周期分量时间常数Ta
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导体短路时的电动力计算
w 两根细长平行导体间的电动力计算 （5-18）
三相导体水平放置受力最大的为中间相 导体短路的电动力
电气设备的选择(1)
电动力最大值的计算
（5-22） 还应考虑母线共振影响对电动力 的影响，引入修正系数β
电气设备的选择(1)
一、母线选择
（四）硬母线的动稳定校验
方法：校验导体受到电动力时，电动力产 生的计算应力与导体材料允许应力的比较， 当计算应力小于材料允许应力时，动稳定 满足。
(5-39)
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一、母线选择
（四）硬母线的动稳定校验
1、每相为单条矩形母线的应力计算
(5-37)
(5-38)
发热
发热的原因: 电阻损耗 磁滞和涡流损耗 介质损耗 分类: 长期发热，由正常工作电流产生的； 短时发热，故障时由短路电流产生的。
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发热
w 发热对电气设备的影响： w （1）使绝缘材料的绝缘性能降低
w （2）使金属材料的机械强度下降 w （3）使导体接触部分的接触电阻增加
电气设备的选择(1)
1、每相为多条矩形母线的应力计算
图5-8 两条矩形母线衬垫布置
电气设备的选择(1)
一、母线选择
（四）硬母线的动稳定校验
1、每相为多条矩形母线的应力计算 计算思路: 每相由多条矩形母线组成,作用 在每条导 体上总的最大计算应力由相间应力和同相 不同条间的应力组成, 应分别计算相间应 力和条间应力,再进行相加,不能超过材料 的允许应力,相间应力的计算方法同每相单
硬导体材料的最大允许应力， 硬铜 140MPa、硬铝70MPa
电气设备的选择(1)
导体短时发热计算
图5-1 短路时导体的发热过程
电气设备的选择(1)
短路时导体发热的平衡方程式
（5-1） 其中：
代入式（5-1）得： （5-2）
电气设备的选择(1)
整理得： 积分得：
（5-2） （5-3）
（5-4）
一、按正常工作条件选择
1、额定电压选择
UN ≥ UNS
（5－25）
2、额定电流选择
ΙN ≥ Ιmax
（5－26）
3、按当地环境条件校核
要考虑气温、风速、温度、污秽等级、海
拔高度、地震烈度和覆冰厚度等环境条件
对电气设备的影响
电气设备的选择(1)
电气设备选择的一般条件
二、按短路情况校验
1、短路热稳定校验，校验导体短时发热 （5-28）
电气设备的选择(1)
Qk的计算—周期分量Qp计算
任意函数y=f(x)的定积分采用辛普生公式计算 : 取n＝4
电气设备的选择(1)
Qk的计算—周期分量Qp计算
进一步简化计算，近似认为y2=1/2(y1+y3), 称为1-10-1法
电气设备的选择(1)
Qk的计算—非周期分量Qnp计算
当tk>0.1s时,
电气设备的选择(1)
一、母线选择
3.母线的布置形式
电气设备的选择(1)
槽形形母线的布置形式
电气设备的选择(1)
一、母线选择
（二）母线截面积选择 方法： 1.按最大长期工作电流选择,用于发电厂的 主母线和引下线以及持续电流较小，年利 用小时数较低的其他回路的导线 。 2.按经济电流密度选择,用于年利用小时数 高而且长度较长负荷大回路的导线 。
W=bh2/6 W=b2h/6
电气设备的选择(1)
一、母线选择
若不满足公式: 就需要采用一定的措施:
✓ 限制短路电流 ✓ 变更母线放置方式以加大截面系数 ✓ 增大母线相间距离 ✓ 减小绝缘子间的跨距或增大母线截面积
计算满足动稳定要求的最大绝缘子跨距
电气设备的选择(1)
一、母线选择
（四）硬母线的动稳定校验
导体在正常和短路时的最高允许温度及热稳定系数
电气设备的选择(1)
电动力
载流导体通过电流时，相互之间的作 用力，称为电动力。
短路时冲击电流所产生的交流电动力 达到很大的数值，可能导致设备变形 或损坏。为保证电器和导体不致破坏， 电器和导体因短路冲击电流产生的电 动力作用下的应力不应超过材料的允 许应力。
电气设备的选择(1)
1. 按最大长期工作电流选择 2. 保证母线正常工作时的温度不超过允许温
度 （5-32）
母线实际允许载流量与周围环境温度及 母线的布置方式有关，若实际周围环境 温度与规定的环境温度不同时，母线的 允许温度要修正，即引入温度修正系数
