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1、2019/5/26,河北科技大学电气信息学院,2,第五章 电气设备选择与校验,2019/5/26,河北科技大学电气信息学院,3,5.1 电气设备选择的一般原则,一、按正常工作条件选择,使用环境条件：包括设备的安装地点（户内或户外）、环境温度、海拔高度、相对湿度等，还应考虑防尘、防腐、防爆、防火等要求。 额定电压：电气设备的额定电压应不低于设备安装地点电网的最高工作电压 ，即 UNUW.max 额定电流：电气设备的额定电流应不小于设备正常工作时的最大负荷电流 ，即 INIW.max,注意：我国生产的电气设备是按环境温度 40设计的，如果安装地点的实际环境温度 40，则额定电流应乘以温度校正系数,
2、2019/5/26,河北科技大学电气信息学院,4,二、按短路情况进行校验,动稳定校验：满足动稳定的条件是,或,热稳定校验：满足热稳定的条件是,式中，It为电气设备在t为秒时间内的热稳定电流；t为热稳定试验时间（s）；tima为假想时间（s）。,式中， 、 分别为电器的极限通过电流峰值和有效值。,2019/5/26,河北科技大学电气信息学院,5,断流能力校验：满足热稳定的条件是,对断路器、熔断器等电气设备，均担负着切断短路电流的任务，因此，必须使其额定开断容量或额定开断电流大于其安装处的最大短路容量或短路电流，即,或,式中，Ioc 、 Soc 分别为断路器在额定电压下的最大开断电流（kA）和开断
3、容量（MVA）； Ik 、Sk分别为安装地点的最大三相最大短路电流（kA）和短路容量（MVA）。,各种高低压电气设备的选择和校验项目如表5-1所示。,2019/5/26,河北科技大学电气信息学院,6,一、高压开关设备的选择与校验,例5-1 试选择某35kV户内变电所主变压器二次侧高压开关柜内的高压断路器和高压隔离开关。,5.2 高低压开关设备的选择与校验,高压开关设备的选择，主要是对高压断路器、高压隔离开关以及高压负荷开关的选择。,解 :,查附录表16和17，选择SN10-10I/630型断路器和GN8-10T/400型隔离开关.,2019/5/26,河北科技大学电气信息学院,7,表5-2 高
4、压断路器和高压隔离开关选择表,2019/5/26,河北科技大学电气信息学院,8,二、低压开关设备的选择与校验,低压断路器过流脱扣器的选择,过流脱扣器的额定电流应不小于线路的计算电流，即,低压断路器过流脱扣器的整定,式中， 为可靠系数，对动作时间在0.02s以上的万能式断路器（DW型），取1.35；对动作时间在0.02s以下的塑料外壳式断路器（DW型），取1.72。,瞬时过流脱扣器的动作电流应躲过线路的尖峰电流 ，即,2019/5/26,河北科技大学电气信息学院,9,（ 取1.2）,（ 取1.1）,短延时过流脱扣器的动作电流也应躲过线路的尖峰电流 ，即,长延时过流脱扣器的动作电流应躲过线路的计算
5、电流 ，即,过流脱扣器的动作电流应与被保护线路的允许电流相配合，即,短延时过流脱扣器的动作时间有0.2s、0.4s和0.6s三种，应按前后保护装置的选择性要求来确定。,长延时过流脱扣器的动作时间一般为12h。,需要指出：若上式不满足要求，应加大导线截面，使Ial增大。,2019/5/26,河北科技大学电气信息学院,10,（ 取1.1）,低压断路器的选择与校验,低压断路器的额定电压应不低于保护线路的额定电压； 低压断路器的额定电流应不小于它所安装脱扣器的额定电流； 低压断路器的类型应符合安装条件、保护性能及操作方式的要求；,热脱扣器的动作电流应躲过线路的计算电流，即,低压断路器热脱扣器的选择与整
6、定,热脱扣器的额定电流应不小于线路的计算电流，即,2019/5/26,河北科技大学电气信息学院,11,1.5,式中， Iop为低压断路器瞬时或短延时过流脱扣器的动作电流； 为低压断路器保护线路末端的最小短路电流，对中性点不接地系统，取两相短路电流 ；对中性点直接接地系统，取单相短路电流 。,低压断路器保护灵敏度校验,对动作时间在0.02s以上的DW型断路器： 对动作时间在0.02s以下的DZ型断路器：,断流能力的校验：,2019/5/26,河北科技大学电气信息学院,12,5.3 互感器的选择与校验,一、电流互感器的选择,额定电压：应不低于安装地点电网的额定电压。 额定电流：一次绕组的额定电流应
7、不小于线路的计算电流，二次绕组的额定电流通常为5A。,准确度等级的选择：为保证准确度，电流互感器二次侧的实际负荷应小于其准确度等级所规定的额定二次负荷，即,说明：一次绕组的额定电流通常取线路最大工作电流或变压器额定电流的1.21.5倍。,2019/5/26,河北科技大学电气信息学院,13,因此，满足准确度等级的连接导线电阻为,其中，RWL为连接导线电阻，其计算公式为 ：,式中，lc 为连接导线的计算长度（m），与电流互感器的接线方式有关。,l为从电流互感器二次端子到仪表、继电器接线端子的单向长度,一相式接线: 三相完全星形接线 : 两相不完全星形接线和两相电流差接线 ：,2019/5/26,河
8、北科技大学电气信息学院,14,则连接导线的截面为 ：,注意：保护用电流互感器，还应按10%误差曲线进行校验。,连接导线一般采用铜芯绝缘导线，其截面不得小于1.5mm2。,图5-1 电流互感器的10%误差曲线,电流互感器的10%误差曲线，是指电流互感器的误差为10%时，一次电流倍数 与二次负荷阻抗最大允许值的关系曲线，如图5-1所示。,2019/5/26,河北科技大学电气信息学院,15,式中，es 为电流互感器的动稳定倍数，且 。,动稳定校验：满足动稳定的条件为,热稳定校验：满足热稳定的条件为,式中，t 为电流互感器的热稳定倍数，且 。,二、电压互感器的选择,额定电压：电压互感器一次绕组的额定电
9、压应与安装地点电网的额定电压相同，二次绕组的额定电压通常为100V。,2019/5/26,河北科技大学电气信息学院,16,准确度等级的选择：电压互感器二次侧的实际负荷必须小于其准确度等级所规定的额定二次负荷，即,式中，Si 、 分别为二次侧所接仪表并联线圈消耗的功率及其功率因数。,注意：,电压互感器的三相负荷通常并不相等，为了满足准确度要求，应按最大负荷相进行选择。 连接电压互感器与测量仪表的铜线截面不得小于1.5mm2。,2019/5/26,河北科技大学电气信息学院,17,一、熔断器熔体额定电流的选择,熔体的额定电流不小于线路的计算电流，即,熔体的额定电流应躲过线路的尖峰电流，即,熔体的额定
10、电流应与被保护线路的允许电流相配合，即,（1.52）INT,对于保护电力线路的熔断器，其熔体额定电流应满足：,对于保护电力变压器的熔断器：,5.4 熔断器的选择与校验,2019/5/26,河北科技大学电气信息学院,18,二、熔断器的选择与校验,对限流式熔断器（如RN1、RT0等）：,对非限流式熔断器（如RW4、RM10等）：,对于保护电压互感器的RN2型熔断器，其熔体额定电流一般选用0.5A。,额定电压：熔断器的额定电压应不低于保护线路的额定电压 ，即,额定电流：熔断器的额定电流应不小于它所安装熔体的额定电流，即,熔断器断流能力的校验：,2019/5/26,河北科技大学电气信息学院,19,三、
11、熔断器保护灵敏度校验,47,四、前后熔断器之间的选择性配合,熔断器的保护特性曲线：是指熔断器熔体的熔断时间和通过其电流的关系曲线 。,式中， 为熔断器保护线路末端的最小短路电流，对中性点不接地系统，取两相短路电流 ；对中性点直接接地系统，取单相短路电流 。,选择性配合：发生短路故障时，应使靠近故障点的熔断器最先熔断，将故障切除，保证其他部分仍能正常运行。,2019/5/26,河北科技大学电气信息学院,20,前后熔断器之间的选择性配合条件：应按其保护特性曲线来进行校验。,熔断器的实际熔断时间与从平均保护特性曲线上查出的时间可能有50%的误差； 熔体截面越大，额定电流越大，时限特性越高。,2019
12、/5/26,河北科技大学电气信息学院,21,一般而言，只要前一级熔断器熔体额定电流比后一级熔断器的熔体额定电流大23级，就能保证选择性动作。,图5-2 熔断器保护的选择性配合 a）熔断器在线路中的选择性配置 b）熔断器保护特性曲线进行选择性校验,2019/5/26,河北科技大学电气信息学院,22,5.5 导线截面的选择与校验,一、概述,1发热条件：,导线在通过正常最大负荷电流（计算电流）时产生的发热温度不超过其正常运行时的最高允许温度。,2电压损失条件：,导线或电缆在通过正常最大负荷电流时产生的电压损失应小于允许电压损失，以保证供电质量。,3机械强度条件：,在正常工作条件下，导线应有足够的机械
13、强度以防止断线，故要求导线截面不应小于最小允许截面。,4 经济电流密度条件：,经济电流密度是指使线路的年运行费用支出最小的电流密度，按这种原则选择的导线和电缆截面称为经济截面。,2019/5/26,河北科技大学电气信息学院,23,根据设计经验，导线截面选择的原则如下：,对35kV及以上的外部供电线路：先按经济电流密度按选择导线截面，然后再校验其他条件。 对供电线路较长的610 kV线路：先按允许电压损失条件选择导线截面，然后再校验机械强度和发热条件； 对供电线路较短的610 kV线路：应先按发热条件选择截面，然后校验电压损失和机械强度。 对低压照明线路：因其对电压质量要求较高，故先按允许电压损
14、失条件选择截面，再校验其他条件； 对低压动力线路：因其负荷电流较大，则应按发热条件选择截面，再校验其他条件。,2019/5/26,河北科技大学电气信息学院,24,二、按发热条件选择导线和电缆截面,按发热条件选择三相系统中的相线截面时，应使导线的允许载流量Ial不小于通过相线的计算电流I30，即,此时，按发热条件选择截面的条件为：,导线的允许载流量与环境温度和敷设条件有关。当导线敷设地点的环境温度与导线允许载流量所采用的环境温度不同时，则允许载流量应乘以温度校正系数，即,（一）三相系统相线截面的选择,2019/5/26,河北科技大学电气信息学院,25,或,即铜导线允许载流量为同截面铝导线允许载流
15、量的1.3倍。,环境温度的规定：在室外，取当地最热月平均气温；在室内，取当地最热月平均气温加5。对埋入土中的电缆，取当地最热月地下0.81m深处的土壤月平均气温。 铜、铝导线的等效换算: 若近似认为铜、铝导线的散热情况相同，则其发热温度相同时，可认为其功率损耗相同，即：,2019/5/26,河北科技大学电气信息学院,26,式中， 为过流保护装置的动作电流，对于熔断器为熔体的额定电流 ， 为绝缘导线或电缆的允许短时过负荷倍数。,需要指出：若上式不满足要求，应加大导线截面，使Ial增大。,按发热条件选择导线或电缆截面时，还必须与其相应的过流保护装置（熔断器或低压断路器的过流脱扣器）的动作电流相配合
16、，以便在线路过负荷或短路时及时切断线路电流，保护导线或电缆不被毁坏。因此，应满足的条件是：,2019/5/26,河北科技大学电气信息学院,27,对动力线路， 一般要求中性线截面应不小于相线截面的一半，即 0.5 ；对照明线路，因中性线电流与相线电流相等，因此，可取 。,中性线（N线）截面的选择,（二）低压系统中性线和保护线的选择,一般三相四线制的中性线截面：应不小于相线截面的一半，即,由三相四线制引出的两相三线制线路和单相线路：其中性线截面应与相线截面相同，即,对于三次谐波电流相当突出的三相四线制线路 ：中性线截面应不小于相线截面，即,2019/5/26,河北科技大学电气信息学院,28,当相线截面 16mm2
