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1、教 案第五章 电气设备的选择2011年4月 14 日 第 八 周概 述本章教学目的及基本要求：掌握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。本章教学内容的重点和难点：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。本章教学内容的深化和拓宽：前后级低压断路器选择性的配合；低压断路器灵敏度的校验本章教学方法、方式：讲授 启发 讨论本章主要参考资料：刘介才编，工厂供电，机械工业出版社，2003年出版 江文，许慧中 主编，供配电技术，中国电力出版社，2005年出版。单 元 教 案 首 页 2011年4月 14 日 第 八 周课题：5.1 电气
2、设备选择的一般原则 课次： 15.2 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 低压断路器选择教学方法：讲授、讨论、启发 教具：普通教学目的：掌握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。教学重点：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。教学难点：开关电器和互感器的选择。教学过程时间分配（包括组织教学：复习旧课、作业问题分析、讲授新课、新课小结、布置作业） 新课导入 7分钟讲授新课 70分钟巩固小结 3分钟课堂练习 10分钟课后记： 一
3、、电气设备选择的一般原则对各种电气设备的基本要求是正常运行时安全可靠，短时通过短路电流时不致损坏，因此，电气设备必须按正常工作条件进行选择，按短路条件进行校验。（一）、按正常条件选择1环境条件2按电网额定电压选择电气设备的额定电压UNUNS 3按最大长时负荷电流选择电气设备的额定电流电气设备的额定电流IN应不小于通过它的最大长时负荷电流Ilo.m（或计算电流Ica），即INIlo.m 电器设备的额定电流是指规定环境温度为+40时，长期允许通过的最大电流。如果电器周围环境温度与额定环境温度不符时，应对额定电流值进行修正。方法是：当高于+40时，每增高1，额定电流减少1.8%；当低于+40时，每降
4、低1，额定电流增加0.5%，但总的增加值不得超过额定电流的20%。若已知电气设备的最高允许工作温度，当环境最高温度高于40，但不超过60时，额定电流也可按下式修正： 选电气设备时，应使修正后的额定电流INq不小于所在回路的最大长时负荷电流Ilo.m，即（二）、按短路情况校验 1热稳定校验短路电流通过电器设备时，电器的各部件温度(或发热效应)应不超过短时允许发热温度。即或 或2动稳定性校验短路电流通过电器设备时，电器设备各部件应能承受短路电流所产生的机械力效应，不发生变形损坏，即 或 二、高压一次设备的选择 电气设备名称 电压 kV 电流 A 断流能力 kA或MVA短路电流校验 动稳定度 热稳定
5、度高压熔断器高压隔离开关高压负荷开关高压断路器电流互感器电压互感器高压电容器 母 线 电 缆支柱绝缘子套管绝缘子 选择校验的条件设备的额定电压应不小于装置地点的额定电压设备的额定电流应不小于通过设备的计算电流设备的最大开断电流(或功率)应不小于它可能开断的最大电流(或功率)按三相短路冲击电流校验按三相短路稳态电流和短路发热假想时间校验表中表示必须校验，表示不要校验。三、低压一次设备的选择 按照表的要求选择电气设备名称 电压 V 电流 A 断流能力 kA短路电流校验 动稳定度 热稳定度低压熔断器低压刀开关低压负荷开关低压断路器表中表示必须校验，表示一般可不校验，表示不要校验。四、互感器的选择一、
6、电磁式电流互感器电流互感器主要由一次绕组、铁心和二次绕组构成，工作原理与变压器相似。其特点是： 一次绕组匝数少且粗，有的型号还没有一次绕组，利用穿过其铁心的一次电路作为一次绕组(相当于1 匝)； 而二次绕组匝数很多，导体较细； 一次绕组串接在一次电路中，二次绕组与仪表、继电器电流线圈串联，形成闭合回路，由于这些电流线圈阻抗很小，所以电流互感器二次回路接近短路状态； 互感器等值总阻抗在一次回路中所占比重极小，其一次回路电流大小取决于其负荷电流的大小，而与互感器二次负荷无关，因此电流互感器可看作一恒流源。电流互感器的额定电流比称为电流互感器的变比，用Ki表示。（一）电流互惑器误差和准确级1电流互感
7、器误差电流互感器二次侧测量的I2与一次回路的I1在大小和方向上有差别，这种差别称为电流互感器的测量误差。大小误差称为电流误差（f i），方向误差称为角误差（ i）。两种误差均与互感器的激磁电流、原边电流、二次负载阻抗和阻抗角等的大小有关。电流误差可以使所有接于电流互感器二次回路的设备产生误差，角误差仅对功率型设备有影响。2电流互感器的准确级根据电流互感器测量的误差大小可划分为不同的准确级。准确级是指在规定的二次负荷变化范围内，一次电流为额定值的最大电流误差。电流互感器按功能分为计量型和保护型两类。计量用电流互感器，当电路发生过流或短路时，铁心应迅速饱和，以免二次电流过大，对仪表产生危害。保护用
8、的电流互感器，当短路发生时，铁心不应饱和，应能给继电保护提供较准确的短路电流，保证其可靠动作。（二）常用电流互惑器的类型电流互感器的类型很多，按一次绕组匝数分有单匝（包括母线式、芯柱式、套管式）和多匝式（包括线圈式、绕环式、串级式）；按用途有测量用和保护用两大类；按绝缘介质类型分有油浸式，环氧树脂浇注式、干式、SF6气体绝缘式等。但电流互感器均为单相式，以便于使用。（三）电流互感器的选择电流互感器按一般条件选择外，还应根据二次设备要求选择电流互感器的准确级和校验二次侧额定容量，对继电保护用的电流互感器应校验其10误差倍数。1额定电压应大于或等于电网额定电压2额定电流应大于或等于一次回路最大长时
9、负荷电流3电流互感器的准确级应不小于二次侧所接仪表的准确级4电流互感器的额定容量应不小于所接二次设备的容量5动稳定性校验内部动稳定按下式校验： 外部动稳定按下式校验： 若产品样本未标明出线端部的允许力Fal，而给出特定相间距离a40cm和出线端部至相邻支持绝缘子的距离L50cm为基础的动稳定倍数Kes时，则其动稳定按下式校验 当电流互感器为瓷绝缘母线式时，产品样本一般给出电流互感器端部瓷帽处的允许应力值，则其动稳定可按下式校验： 6热稳定校验电流互感器的热稳定性一般用热稳定倍数Kts表示，一般是1s时间内的热稳定电流Its与其额定电流IN2之比值。因此，电流互感器可根据下式校验热稳定，即： 7
10、10误差校验保护型的电流互感器，为保证继电保护可靠动作，允许其误差不超过10，因此对保护型的电流互感器需进行10误差校验。校验时根据二次回路的负载阻抗值，从所选电流互感器的10误差曲线上，查出允许的电流倍数m，其数值应大于保护装置动作时的实际电流倍数m p，即 （四）电流互感器运行中应注意事项1）电流互感器在接线时，应注意接线端子的极性（同名端）。2）电流互感器的二次线圈及外壳均应接地。3）电流互感器二次回路不准开路或接熔断器。二、电磁式电压互感器电压互感器一次线圈是并联接在高压电路上，二次线圈与仪表和继电器的电压线圈相并联，工作原理与变压器相似。其特点是： 一次线圈并联接在电路中，其匝数很多
11、，阻抗很大，因而它的接入对被测电路没有影响； 二次侧并接的仪表和继电器的电压线圈具有很大阻抗，在正常运行时，电压互感器接近于空载运行； 其一次回路电压大小与互感器二次负荷无关，因此电压互感器对二次系统相当于一个恒压源。电压互感器的变比是一、二次侧额定电压之比。（一）电压互感器的误差和准确级电压互感器的误差分为电压误差和角误差。电压误差影响所有二次设备的电压精度，角误差仅影响功率型设备。电压互感器的两种误差均与空载激磁电流、一次电压大小、二次负载及功率因数有关。互感器的一定准确级对应一定的二次容量，如二次容量超过其额定值，准确级将相应下降。（二）电压互感器的类型及接线电压互感器按相数分单相、三相
12、三芯柱和三相五芯柱式；按线圈数分双线圈和三线圈；按绝缘方式分干式、油浸式和充气(SF6)式；按安装地点分户内和户外等多种型式。（三）电压互感器的选择35kV及以下的电压互感器一、二次侧均装有熔断器保护，不需要校验短路动稳定和热稳定。电压互感器的选择原则如下。1电压互感器一次额定电压U1N不小于电网的额定电压UNs2电压互感器二次额定电压U2N按表46进行选择3电压互感器的准确值不小于所接仪表的准确值4电压互感器的额定容量不小于二次侧负荷的容量 （四）电压互感器运行中应注意事项l）电压互感器在接线时，应注意接线端子的极性同名端。2）电压互感器在运行时，二次侧不能短路。3）电压互感器二次绕圈的一端及外壳应接地。
