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1、第五章 电气设备的选择 内容：电气设备选择的原则，开关电器、互感器、穿墙套管和绝缘子的选择，低压电气设备的选择。 重点：熟悉穿墙套、管、绝缘子和低压电器的选择，掌握开关电器和互感器的选择。第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章第十一章第五章 电气设备的选择5.1 电气设备选择的一般原则5.2高压开关电器的选择5.3互感器的选择5.4母线、支柱绝缘子和穿墙套管选择5.5高压开关柜选择5.6低压熔断器选择5.7低压断路器选择 小结思考题与习题第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章第十一章5.1 电气设备选择的一般原则
2、1按工作环境及正常工作条件选择电气设备 2按正常工作条件选择电气设备 （1）按工作电压选择电气设备的额定电压 电气设备的额定电压UN应不低于其所在线路的额定电压UWN，即：UN UWN （2）按最大负荷电流选择电气设备的额定电流 电气设备的额定电流应不小于实际通过它的最大负荷电流Imax（或计算 电流IC），即： IN Imax 或 IN Ic 3按短路条件校验电气设备的动稳定和热稳定 (1)动稳定校验 或 式中，imax为电气设备的极限通过电流峰值；Imax为电气设备的极限通 过电流有效值。 (2)热稳定校验 式中, It为电气设备的热稳定电流；t为热稳定时间。 4开关电器必须校验断流能力
3、开关电器设备的断流容量不小于安装地点最 大三相短路容量， 即：即： 或或 S S k .max第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章第十一章5.2 高压开关电器的选择 高压开关电器主要指高压断路器、高压熔断器、高压隔离开关和高压负荷开 关。具体选择如下： 1根据使用环境和安装条件选择设备的型号 2按正常条件选择设备的额定电压和额定电流 3动稳定校验 或 4热稳定校验 式中，It为电气设备的热稳定电流；t为热稳定时间。 5开关电器断流能力校验 对具有断流能力的高压开关设备需校验其断流能力。 开关电气设备的断流容量不小于安装地点最大三相短路容量，即： Soc
4、 Skmax或 式中，Ioc 、Soc为制造厂提供的最大开断电流和开断容量。第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章第十一章5.2.1 高压断路器的选择 按断路器使用场合、环境条件来选择型号，然后再选择额定电压、额定电流值， 最后校验动稳定、热稳定和断流容量。 例5-1 试选择某35KV变电所主变次总高压开关柜的高压断路器，已知变压器35/10.5kV,5000KVA, 三相最大短路电流为3.35kA，冲击短路电流为8.54kA，三相短路容量为60.9MVA，继电保护动作时间为1.1s。 解：因为户内型，故选择户内少油断路器。根据变压器二次侧额定电 流选择
5、断路器的额定电流。 查附录表A-4，选择SN10-10I/630型少油断路器，其有关技术参数及安装地点电气条件和计算选择结果列于下表，可见断路器的参数均大于装设地点的电气条件，选断路器合格。 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章第十一章表表5-2 高压断路器选择校验表 序号SN10-10I/630选择要求装设地点电气条件结论项目数据项目数据1UN10kVUW.N10kV合格2IN630AIC275A合格3I.N16kAIK(3)3.35kA合格4imax40kAish(3)8.54kA合格5It2 41624=1024kA2SI2tima(3.2)2(
6、1.1+0.1)=13.5 kA2S合格返回返回第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章第十一章5.2.2 高压隔离开关选择 隔离开关只需要选择额定电压和额定电流，校验动稳定度和热稳定度。 例5-2 按例5-1所给的电气条件，选择柜内隔离开关。 解：由于10kV出线控制采用成套开关柜，选择GN -10T/600高压隔离开关。选择计算结果列于下表。 表表5-2 高压隔离开关选择校验表 序号GN -10T/600 选择要求安装地点电气条件结论项目数据项目计算数据1UN10kVUW.N10kV合格2IN600AIC275A合格3imax52kAish(3)8.5
7、4kA合格4It2t2025=2000kA2SI2tima(3.35)2(1.1+0.1)=13.5 kA2S 合格第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章第十一章5.2.3 高压熔断器的选择 1保护线路的熔断器的选择 (1) 熔断器型号的选择 户内熔断器选择RN1型,户外熔断器选择RW型。 (2) 熔断器的额定电压应等于线路的额定电压 UN.FU = UN （3）熔体额定电流IN.FE 不小于线路计算电流 IN.FE Ic （4） 熔断器额定电流不小于熔体额定电流 IN.FU IN.FE （5） 熔断器断流能力校验 对限流式熔断器(RN1型),其断流能力
8、I 应满足: I I (3) 式中，I(3)为熔断器安装地点的三相次暂态短路电流的有效值。 对非限流式熔断器(RW型),其断流能力应大于三相短路冲击电流有效值： I Ish(3) 对断流能力有下限值的熔断器(RW型)还应满足: I.min IK(2) 式中，I.min为熔断器分断电流下限值；Ik(2)为线路末端两相短路电流。 2保护电力变压器的熔断器熔体电流选择 (1) 熔断器型号的选择 户内熔断器选择RN1型,户外熔断器选择RW型。 （2）熔体额定电流IN.FE的选择 熔断器熔体额定电流应满足： IN.FE = (1.52.0)I1N.T IN.FE - 熔断器熔体额定电流； I1N.T -
9、 变压器一次绕组额定电流。 3保护电压互感器短路的熔断器选择 因电压互感器二次侧电流很小，故选择RN2型专用熔断器，其熔体额定电流为0.5A。第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章第十一章5.3 互感器的选择互感器的选择5.3.1 电流互感器选择电流互感器选择 高压电流互感器二次侧线圈一般有一至数个不等,其中一个二次线圈用于测量,其他二 次线圈用于保护。 1.电流互感器的主要性能 (1) 准确级 电流互感器测量线圈的准确级设为0.1、0.2、0.5、1、3、5六个级别 （数值越小越精确），保护用的互感器或线圈的准确级一般为级和10级两种,电流误差分别为和
10、，其复合误差分别为5和10。 (2) 线圈铁芯特性 测量用的电流互感器的铁芯在一次电路短路时易于饱和,以限制 二次电流的增长倍数，保护仪表。保护用的电流互感器铁芯则在一次电流短路时不应饱和，二次电流与一次电流成比例增长， 以保证灵敏度要求。 (3) 变流比与二次额定负荷 电流互感器的一次额定电流有多种规格可供用户选择,二次绕组回路所带负荷不应超过额定负荷值。第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章第十一章2.电流互感器的选择（1）电流互感器型号的选择 根据安装地点和工作要求选择电流互感器的型号。（2）电流互感器额定电压的选择 电流互感器额定电压应不低于装设
11、点线路额定电压。（3）电流互感器变比选择 根据一次负荷计算电流Ic选择电流互感器变比。电流互感器一次侧额定电流有20、30、40、50、75、100、150、200、300、400、 600、800、1000、1200、1500、2000（A）等多种规格，二次侧额定电流均为5A。第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章第十一章（4）电流互感器准确度选择及校验 准确度选择的原则：计量用的电流互感器的准确度选0.20.5级，测量用的电流互感器的准确度 选1.03.0级。 准确度校验的原则: S2 S2N 或 S2Si+ I2N2(RWL+RXC) 电流互感器1
12、0%误差曲线具体校验步骤如下： （1）按照保护装置类型计算流过电流互感器的一次电流倍数； （2）根据电流互感器的型号、变比和一次电流倍数，在10%误差曲线上确定电流互感器的允许二次负荷； （3）按照对电流互感器二次负荷最严重的短路类型，计算电流互感器的实际二次负荷； （4）比较实际二次负荷与允许二次负荷。如实际二次负荷小于允许二次负荷，表示电流互感器的误差不超过10%，如实际二次负荷大于允许二次负荷，则应采取下述措施，使其满足10%误差： 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章第十一章5.电流互感器动稳定和热稳定校验（1）动稳定度校验 Kes 动稳定倍数
13、 （2）热稳定度校验 （Kt I1N）2 t I(3)2 tima Kt 热稳定倍数 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章第十一章 例例5-3 按例5-1电气条件，选择柜内电流互感器。已知电流互感器采用两相式接线，如图所示，其中0.5级二次绕组用于测量，接有三相有功电度表和三相无功电度表各一只，每一电流线圈消耗功率0.5VA，电流表一只，消耗功率3VA。电流互感器二次回路采用BV-500-12.5mm2的铜芯塑料线,互感器距仪表的单向长度为2m。解：解：根据变压器10kV额定电流275A，查附录表7，选变比为400/5 A的LQJ-10型电流互感器，K
14、es=160，Kt=75，0.5级二次绕组的Z2N=0.4。 (1)准确度校验 S2n =25 S2Si+ （ ） =（0.5+0.5+3）+25 2/(532.5)+0.1=7.1510VA 故满足准确度要求。 22NINZ2VA104 . 022 NItouWLRR3第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章第十一章（2） 动稳定校验（3） 热稳定度校验 K Keses I I1N1N=160=1601.4141.4140.4=90.500.4=90.50i ishsh =8.54kA=8.54kA 满足动稳定要求。满足动稳定要求。 （K Kt t I
15、I1N1N）2 2 t=t=（75750.40.4）2 21=9001=900 I I(3)2(3)2 t tima ima =3.35=3.352 21.2=13.5KA1.2=13.5KA2 2S S 满足热稳定要求。满足热稳定要求。 所以选择所以选择LQJ-10 400/5ALQJ-10 400/5A型电流互感器满足要求。型电流互感器满足要求。第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章第十一章5.3.2电压互感器选择 电压互感器的选择如下： 1按装设点环境及工作要求选择电压互感器型号 2电压互感器的额定电压应不低于装设点线路额定电压 3按测量仪表对电压
16、互感器准确度要求选择并校验准确度 计量用电压互感器准确度选0.5级以上，测量用的准确度选1.03.0 级，保护用的准确度为3P级和6P级。 准确度校验:二次侧负荷S2应不大于电压互感器二次侧额定容量， 即 S2S2N 式中， 和 分别为仪表、继电器电压线圈消耗的总有功功率和总无功功率。 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章第十一章 例例5-4 例5-1总降变电所10kV母线配置三只单相三绕组电压互感器，采用Y0/Y0/ 接法，作母 线电压、各回路有功电能和无功电能测量及母线绝缘监视用。电压互感器和测量仪表的接线 如图5-3所示。该母线共有四路出线，每路
17、出线上均装设三相有功电度表和三相无功电度表及 功率表各一只，每个电压线圈消耗的功率为1.5VA，四只电压表，其中三只分别接于各相，一 只用于测量各线电压。电压线圈的负荷均为4.5VA。若选择三只JDZJ-10型电压互感器，试校验 其二次负荷是否符合其准确度要求。 解：解：查附表A-8，选三只JDZJ-10型电压互感器,电压比为10000/ ： 100/ :100/ V, 准确度0.5级,二次绕组(单相)额定负荷为50VA。 若不考虑电压线圈的功率因数，接于线电压的负荷折算成单相负荷为 B相负荷为 故二次负荷满足准确度要求。bcabbcabbcbcababbSSCOSSCOSSCOSSCOSSS
18、2121)30120()300(31)30()30(31VASVASSSSSSSSSSSSSSSSSNkvhwhwvhwhwvkvbcabvkvbvb5042.254)5 . 15 . 15 . 1 (215 . 44)5 . 15 . 15 . 1(215 . 43/4)(214)(213/21212varvar第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章第十一章5.4 母线、支柱绝缘子和穿墙套管选择5.4.1 母线的选择 母线都用支柱绝缘子固定在开关柜上，因而无电压要求，其选择条件如下： 1.型号选择 母线的种类有矩形母线和管形母线，母线的材料有铜、铝。目
19、前变电所的母线除大电流采用铜母线以外，一般尽量采用铝母线。变配电所高压开关柜上的高压母线，通常选用硬铝矩形母线（LMY）。 2.母线截面选择 (1)对一般汇流母线按计算电流选择母线截面 Ial Ic式中，Ial为汇流母线允许的载流量(A)；Ic为汇集到母线上的计算电流(A) (2)对年平均负荷、传输容量较大时，宜按经济电流密度选择母线截面 Sec = Ic / j ec 式中，j ec为经济电流密度，Sec为母线经济截面。第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章第十一章3.硬母线动稳定校验 al c 式中，al为母线最大允许应力(Pa)，硬铝母线（LMY）
20、al=70Mpa，硬铜母线（TMY） al=140Mpa； c为母线短路时冲击电流ish(3)产生的最大应力。 计算公式为： c = M / W 式中，M为母线通过i sh(3)时受到的弯曲力矩；W为母线截面系数。 M = Fc(3) l / K 式中，Fc(3)为三相短路时中间相受到的最大计算电动力(N)；l 为档距 (m)；K为系数,当母线档数为12档时，K=8，当母线档数为大于2档时，K=10。 W = b2h/6 式中，b为母线截面水平宽度(m)；h为母线截面垂直高度(m)。4.母线热稳定校验 式中，I(3)为三相短路稳态电流(A)，tima为假想时间(s)；C为导体的 热稳定计算系数
21、。第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章第十一章5.4.2 支柱绝缘子的选择 支柱绝缘子的型号及有关参数见表5-4 应按下列条件选择： （1）按使用场所（户内、户外）选择型号； （2）选择额定电压； （3）校验动稳定 FC(3) K Fal 式中，Fal为支柱绝缘子最大允许机械破坏负荷（见表5-4）；按弯曲破坏负荷计算时，K=0.6，按拉伸破坏负荷计算时，K=1；Fc（3）为短路时冲击电流作用在绝缘子上的计算力，母线在绝缘子上平放时，按Fc（3）= F（3）计算，母线竖放时，则Fc（3）=1.4 F（3）。第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章
22、第七章 第八章 第九章 第十章第十一章5.4.3 穿墙套管的选择 （1）使用场所选择型号； （2）选择额定电压； （3）选择额定电流 （4）校验动稳定和热稳定 动稳定校验 Fc 0.6 Fal Fc = K(l1+l2)/a ish (3) 210-7N 式中， Fc为三相短路冲击电流作用于穿墙套管上的计算力（N）；Fal为穿墙套管允许的最大抗弯破坏负荷（N）；l1为穿墙 套管与最近一个支柱绝缘子之间的距离（m），l2为套管本身的长度（m），a为相间距离，K = 0.862。 热稳定校验: I(3) 2 tima It 2t 式中，It为热短时的电流有效值；t为热稳定短路电流有效值试验时间。第
23、一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章第十一章 例5-5 选择例5-1总降变电所 10kV室内母线，已知铝母线的经济电流密度为1.15，假想时间为1.2s，母线水平放置在支柱绝缘子上，型号为ZA-10Y，跨距为1.1m,母线中心距为0.3m，变压器10KV套管引入配电室穿墙套管型号为CWL-10/600，相间距离为0.22m，与最近一个支柱绝缘子间的距离为1.8m，试选择母线，校验母线、支柱绝缘子、穿墙套管的动稳定和热稳定。解:（1）选择LMY硬铝母线，其按经济截面选择： 查附录表A-12-2，选择LMY-3（505）。 （2）母线动稳定和热稳定校验 母线
24、动稳定校验 三相短路电动力 弯曲力矩按大于2档计算 （N） 计算应力为 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章第十一章(3)支柱绝缘子动稳定校验 查表5-4支柱绝缘子最大允许的机械破坏负荷(弯曲)为3.75kN, KFal=0.63.75103=2250(N) Fc(3)KFal 故支柱绝缘子满足动稳定要求(4)穿墙套管动稳定和热稳定校验 动稳定度校验： 查表5-5 Fal=7.5kN，l2=0.56m；l1=1.8m，a=0.22m, 按式(5-30) 则: = 0.6 Fal=0.67.5103=4500(N) Fc0.6 Fal 穿墙套管满足动稳定
25、要求 热稳定校验: 额定电流为600A的穿墙套管5秒热短时电流有效值为12kA，根据式（5-31）： （kA2s） 故穿墙套管满足热稳定要求。 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章第十一章5.5 高压开关柜选择 5.5.1 开关柜的技术参数 产品使用环境条件： （1）环境温度：-25+40 （2）海拔高度：1000m （3）相对湿度：月平均不大于90%(+25); （4）无火灾、爆炸危险、严重污垢、化学腐蚀及剧烈震动的场所。 5.5.2 开关柜选择 1.开关柜型号选择： 一、二级负荷：移开式 三级负荷：固定式 2.回路方案号选择： 按照变电所主接线选
26、3.柜内设备选择： 按前述方法选 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章第十一章5.6 低压熔断器选择5.6.1. 低压熔断器选择 （1）根据工作环境条件要求选择熔断器的型号； （2）熔断器的额定电压应不低于保护线路的额定电压； （3）熔断器的额定电流应不小于其熔体的额定电流，即 5.6.2. 熔体额定电流的选择 （1）熔断器体额定电流INFE应不小于线路的计算电流IC，使熔体在线路正 常工作时不至熔断。即： INFE IC （2）熔体额定电流还应躲过尖峰电流PK，因此，熔体额定电流应满足下 式条件： INFE KIpk 式中，K为小于1的计算系数，K的
27、取值见表5-6。第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章第十一章熔断器表5-6 K系数的取值范围线路情况起 动 时 间K值 单台电动机3s以下0.250.3538s（重载起动）0.350.58s以上及频繁起动、反接制动0.50.6多台电动机按最大一台电动机起动情况0.51Ic与Ipk较接近时1第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章第十一章（3）熔断器应考虑与被保护线路配合，在被保护线路过负荷或短路时能得到可靠的保护，还应满足下列条件： INFE KOLIal 式中， Ial为绝缘导线和电缆最大允许载流量，KOL为绝缘
28、导线和电缆允许短时过负荷系数，当熔断器作短路保护时，绝缘导线和电缆的过负荷系数取2.5，明敷导线取1.5，当熔断器作为过负荷保护时，各类导线的过负荷系数取0.81。 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章第十一章5.6.3. 熔断器的断流能力校验 (1)对限流式熔断器，只需满足条件 I I(3） (2)对非限流式熔断器应满足条件 I Ish(3) 5.6.4前后级熔断器间选择性配合 低压线路中，熔断器较多，前后级间的熔断器在选择性上必须配合，以使靠近故障点的熔断器 最先熔断。一般前级熔断器的熔体电流应比后级大23级。 第一章 第二章 第三章 第四章 第五
29、章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章第十一章例5-6 有一台电动机，UN=380V、PN=17kW，IC=42.3A，属重载起动，起动电流188A，起动时间为38s。采用BLV型导线穿钢管敷设线路，导线截面为10mm2。该电机采用RT0型熔断器做短路保护，线路最大短路电流为21kA。选择熔断器及熔体的额定电流，并进行校验。解：1选择熔体及熔断器额定电流 INFEIc=42.3A INFEKIpk=(0.4188)A=75.2A 根据上两式计算结果查附表11选INFE=80A 熔断器的额定电流应不小于其熔体的额定电流，查附表11选RT0100型 熔断器，其熔体额定电流为80A，熔断器额定电
30、流为100A,最大断流能力 50kA。 2校验熔断器能力 IOC=50kA =21kA 断流能力满足要求。 3导线与熔断器的配合校验： 熔断器作短路保护,导线为绝缘导线时：KoL=2.5、查附表13-2 Ial=48A。 INFE=80A 572 A 与保护线路的配合 Iop(0)=600A4.5Ial=4.5 168A=756A 满足要求。第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章第十一章2.长延时过流脱扣器的动作电流整定 动作电流整定 Iop(1)KrelIc = 1.1125A=137.5A 选取128160200中整定电流为160A（0.8倍）的脱扣
31、器，则Iop(1)=160A 与保护线路的配合 Iop= 1607.6KV 满足要求。5. 灵敏度校验 Ks = Ik.min/Iop = 2.5103/600=4.21.3 灵敏度满足要求。 所选低压断路器为DW15-200或DW15-400，脱扣器额定电流为200A第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章第十一章小 结 1电气设备的型号选择，根据工作要求和环境条件。 2电气设备的额定电压应不小于线路额定电压，电气设备的额定电流应不小于线路实际计算电流。 3按短路条件校验电气设备的动稳定和热稳定，如隔离开关、电流互感器、穿墙套管、母线（硬）等。 但电缆只
32、需校验热稳定而不需要校验动稳定。电压互感器则不必校验动稳定和热稳定，支柱绝缘子不需要校验热稳定，而要校验动稳定。 4分断短路电流的开关设备，如断路器、熔断器均需校验断流能力。 5电流互感器还需要选择变比、准确度，并且要校验其二次负荷是否符合准确度要求 6低压熔断器和低压断路器的保护特性误差较大，在进行选择性配合时，要将误差计入。 7高压开关柜的选择主要有型号选择，回路方案号选择及柜内设备选择.第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章第十一章 本章重点讲述了变电所常用高压电气设备选择校验的一般原则及具体选择方本章重点讲述了变电所常用高压电气设备选择校验的一般
33、原则及具体选择方法，对低法，对低 压电气设备则主要讲述了低压熔断器和低压断路器的选择。除了掌握压电气设备则主要讲述了低压熔断器和低压断路器的选择。除了掌握电气设备选择的电气设备选择的 一般原则和方法，还应掌握各设备选择的特殊性。一般原则和方法，还应掌握各设备选择的特殊性。习 题1.根据根据 选择电气设备的型号。2.按短路条件校验电气设备的按短路条件校验电气设备的动稳定和热稳定, 如 、 、 、 等电气设备。3.电缆只需校验 ， 支柱绝缘子只需校验 。4.断路器既要校验 和 ，也要校验 。5.高压开关柜回路方案号根据 选择。 答案 1. 工作要求和环境条件工作要求和环境条件。 2. 隔离开关、电流互感器、穿墙套管、 母线。 3. 热稳定、动稳定。 4. 热稳定和动稳定、断流能力。 5. 主接线。 返回第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章第十一章