第六章 导体和电气设备的原理与选择(二)ppt课件.ppt
发电厂电气部分,(第三版),6.1 电气设备选择的一般条件6.2 高压断路器和隔离开关的原理与选择6.3 互感器的原理与选择6.4 限流电抗器的选择6.5 高压熔断器的选择6.6 裸导体的选择6.7 电缆、绝缘子和套管的选择,第六章 导体和电气设备的原理与选择,6.3 互感器的原理与选择,将一次回路的高电压和大电流变为二次回路标准的低电压(100V)和小电流(5A或1A)，从而使测量仪表和保护装置标准化、小型化，并使其结构轻巧、价格便宜和便于屏内安装；并可采用小截面电缆进行远距离测量。,互感器是一次系统和二次系统间的联络元件，用以分别向测量仪表、继电器的电流线圈和电压线圈供电，正确反映电气设备的正常运行和故障情况。,互感器的作用是：,作者：李长松 版权所有,互感器的作用,将二次设备与高压部分隔离，保护工作人员的安全；同时，互感器二次侧均接地，这样可防止当一、二次绝缘损坏时，在二次设备上发生高压危险。,作者：李长松 版权所有,一、电流互感器的工作原理,电力系统中广泛采用的是电磁式电流互感器，它的工作原理和变压器相似。,一次绕组串联在所测量的一次回路中，并且匝数很少。因此，一次绕组中的电流I1完全取决于被测回路的负荷电流，而与二次绕组电流I2大小无关。,电流互感器的原理接线如图：,电流互感器的工作特点：,作者：李长松 版权所有,一、电流互感器的工作原理,电力系统中广泛采用的是电磁式电流互感器，它的工作原理和变压器相似。,二次绕组匝数N2很多，是一次绕组匝数的若干倍。二次绕组中的电流I2完全取决于一次绕组电流I1。,即有：,电流互感器的原理接线如图：,电流互感器的工作特点：,作者：李长松 版权所有,二、电流互感器的工作状态,电流互感器的二次回路中所串接的负载，是测量仪表和继电器的电流线圈。它们的阻抗都很小，因此电流互感器在正常工作时，二次侧接近于短路状态，这是与普通电力变压器的主要区别。,电流互感器在正常工作时，二次绕组绝对不允许开路,作者：李长松 版权所有,二、电流互感器的工作状态,电流互感器在正常工作状态时，二次负荷电流I2所产生的二次磁势F2对一次磁势F1有去磁作用，因此合成磁势F0及铁芯中的合成磁通数值都不大，在二次绕组内所感应的电势E2数值不超过几十伏。,为了减小电流互感器的尺寸、重量和造价，其铁芯截面是按正常工作状态（即合成磁势F0及铁芯中合成磁通数值都不大的状态）设计的。,作者：李长松 版权所有,二、电流互感器的工作状态,因此，如果运行中的电流互感器二次绕组开路，则二次磁势F2等于零，而一次磁势F1不变，且全部用于激磁。此时合成磁势F0等于F1，比正常状态的合成磁势增大了许多倍，使铁芯中的磁通急剧增加而达到饱和状态。,铁芯饱和致使随时间变化的磁通波形变为平顶波。在波形上升和下降处，因磁通急剧变化在开路的二次绕组内所感应的电势E2可达几千伏甚至更高，对设备和人员是极其危险的。,作者：李长松 版权所有,三、电流互感器的误差,1.误差的来源,根据磁势平衡原理有,I1N1-I2N2=I0N1,作者：李长松 版权所有,三、电流互感器的误差,1.误差的来源,(1)电流误差fi：为二次电流的测量值乘以额定电流比所得的值与实际一次电流之差，占后者的百分数。,因为,所以,作者：李长松 版权所有,三、电流互感器的误差,1.误差的来源,(1)电流误差fi：,当i很小时，,所以有：,作者：李长松 版权所有,三、电流互感器的误差,1.误差的来源,(2)相位误差i：为旋转180的二次电流相量与一次 电流相量之间的夹角。当-I2超前I1时，i为正。,当i很小时：,所以：,作者：李长松 版权所有,三、电流互感器的误差,2.影响误差的因素,可见，fi和i都与激磁磁势F0(I0N1)及一次磁势F1(I1N1)有关。F0 F1 fii；F0 F1 fii。,具体影响电流互感器的误差的因素有：一、二次绕组的匝数；一次电流的大小；铁芯材料质量、结构尺寸；二次回路的负载阻抗等,作者：李长松 版权所有,三、电流互感器的误差,3.减小误差的措施,A.运行时，应使一次实际电流接近一次额定电流。,但如果I1继续增大，由于铁芯磁路饱和，误差反而会增大。同时，此时的发热也会超过允许值。,当I1比IN1小得多时，由于F1很小，则误差较大。,当I1=(100%-120%)IN1 时，F1 fii。,多匝式：N11；当被测电流很小时，也能保证要求的精度。缺点是构造较复杂，价格贵。当IN1小于600A1000A时，可以将电流互感器制成多匝式的。,作者：李长松 版权所有,三、电流互感器的误差,3.减小误差的措施,B.I1较小时，必须增加一次绕组匝数N1。,因为当I1很小时，若N1=1；则I1N1小，误差就大。,作者：李长松 版权所有,三、电流互感器的误差,3.减小误差的措施,单匝式：N1=1；当被测电流很小时，误差很大。优点是构造较简单，价格较低，尺寸较小，短路电流通过时的动稳定度高。IN1大于600A1000A的电流互感器，都制成单匝式的。,B.I1较小时，必须增加一次绕组匝数N1。,增大铁芯的横截面S，磁路不易饱和,作者：李长松 版权所有,三、电流互感器的误差,3.减小误差的措施,C.为了减小磁势F0，必须减小铁芯的磁阻rm。,缩短磁路长度L(如采用圆形截面铁芯),采用磁导率高的电工钢,因为，如果F1不变的情况下，而增大Z2f，则I2减小，F2减小，使F0增大，结果是fi、i增大。,Z2f一般包括测量仪表阻抗、继电器的电流线圈阻抗、连接电缆电阻和接头电阻。,作者：李长松 版权所有,三、电流互感器的误差,3.减小误差的措施,D.要尽量减小二次回路的负载Z2f。,由于二次电流与二次匝数成反比，所以减少二次绕组的匝数N2会是二次电流比未减少匝数前增大，从而补偿了电流误差。,作者：李长松 版权所有,三、电流互感器的误差,3.减小误差的措施,E.减少二次绕组的匝数N2。,电流互感器的准确级以电流误差fi来定义的。即：在规定的二次负荷变化范围内，一次电流为额定值时的最大电流误差。（准确级越大，误差越大，精度越低）,作者：李长松 版权所有,四、电流互感器的准确级与额定容量,1.电流互感器的准确级,测量用：0.2级 0.5级 1级 3级 10级,保护用：P级 TP级（相当于 3级10级）,只有二次负载阻抗Z2f在一定范围内（小于某个值），才能保证电流互感器达到一定的准确级。,同一台电流互感器工作在不同准确级时，可以带不同范围（上限值）的二次负载阻抗。,电流互感器的额定容量SN2是指在二次额定电流IN2和额定二次阻抗ZN2下运行时，二次绕组输出的容量。即：,作者：李长松 版权所有,四、电流互感器的准确级与额定容量,2.电流互感器的额定容量,可见，额定容量和额定阻抗只差一个系数，所以，额定容量常用二次额定阻抗来表示。,同一台电流互感器工作在不同准确级时，会有不同的额定容量，即可以带不同范围的额定二次阻抗。,作者：李长松 版权所有,四、电流互感器的准确级与额定容量,2.电流互感器的额定容量,要想保证准确级，就要保证：Z2fZN2(或 S2fSN2),仪表,继电器,电缆,接头,作者：李长松 版权所有,五、电流互感器的分类和结构,电流互感器的种类很多，型号中的字母符号代表了其类型，其表示方式如下：,作者：李长松 版权所有,五、电流互感器的分类和结构,如图为电流互感器的结构原理图。,作者：李长松 版权所有,五、电流互感器的分类和结构,单匝式电流互感器是由载流导体（作为一匝原绕组）穿过绕有副绕组的环形铁芯构成。它结构简单、体积小、价格低。但由于原绕组是单匝，当被测电流很小时，原边磁势小，测量精确度很低。当一次额定电流为400A及以下时，为提高其测量准确度，将一次绕组制成两匝或两匝以上，就构成了复匝式。,作者：李长松 版权所有,五、电流互感器的分类和结构,不同的二次负荷对电流互感器有不同的精度要求。为了节省空间和成本，往往几个铁芯（各自绕着相应的二次绕组）共享一个一次线圈，构成一台电流互感器。一般335kV电流互感器均有两个二次绕组；110kV电流互感器有34个二次绕组；而220kV则有45个二次绕组。,另外，为了适应不同一次负荷电流的要求，110kV及以上的电流互感器常常将一次绕组分成几组，通过改变一次绕组的串并联关系，即可方便地获得23个额定电流比。,作者：李长松 版权所有,六、电流互感器的接线,单相式接线,单相式接线仅反映三相电流平衡系统的运行状态，可作为一般测量和过负荷保护等。,作者：李长松 版权所有,六、电流互感器的接线,不完全星形接线,不完全星形接线常用于610kV中性点不直接接地三相三线制系统中，可供三相二元件功率表或电能表使用，仅取A相电流和C相电流即可。它们的公用回线中流过的电流即为B相电流，从而节省了一台电流互感器。,作者：李长松 版权所有,六、电流互感器的接线,两相电流差接线,两相电流差接线可用于610kV的过电流保护。,作者：李长松 版权所有,六、电流互感器的接线,三相星形接线,三相星形接线广泛应用于负荷不平衡的三相四线制系统，也可用于一般的三相三线制系统，可测量电路的三相电流，监视各相负荷不对称情况。,作者：李长松 版权所有,七、电流互感器的选择,选择电流互感器时，首先要根据装设地点、用途等具体条件确定互感器的结构类型、准确度等级、额定电流比KL；其次要根据互感器的额定容量和二次负荷计算二次回路连接导线的截面积；最后其动稳定和热稳定。,作者：李长松 版权所有,七、电流互感器的选择,1.结构类型和准确度的确定,根据配电装置的类型，相应选择户内或户外式电流互感器。一般情况下，35kV以下为户内式，而35kV及以上为户外式或装入式(装入变压器或断路器内部)。,作者：李长松 版权所有,七、电流互感器的选择,1.结构类型和准确度的确定,电流互感器准确级的确定，取决于二次负荷的性质。O.2级用于实验室的精密测量、重要的发电机和变压器回路及500kV重要回路；二次负荷如果属一般电能计量，则电流互感器采用O.5级；功率表和电流表可配用1.O级的电流互感器；一般测量则可用3.0级。如果几个性质不同的测量仪表需要共用一台电流互感器时，则互感器的准确级按就高不就低的原则确定。,作者：李长松 版权所有,七、电流互感器的选择,1.结构类型和准确度的确定,一般用于继电保护装置的电流互感器，可选5P或1OP级(在旧型号中，则为B、C、D级)。此外还应按10误差曲线进行校验，以保证在短路时误差也不会超过1O。,作者：李长松 版权所有,七、电流互感器的选择,2.额定电压的选择,电流互感器的额定电压，应满足下列条件：,UN UNS,3.额定电流的选择及额定电流比的确定,电流互感器一次绕组的额定电流I1N已标准化，应选择比一次回路最大长期电流Imax略大一点的标准值。当I1N确定后，电流互感器的额定电流比也随之确定，即为KLI1N/5。,作者：李长松 版权所有,七、电流互感器的选择,4.二次回路连接导线截面积的计算,电流互感器准确级确定以后，就能够查出保证其准确级的二次负荷Z2N，应使,其中：rz 二次负载(测量仪表或继电器线圈)的电阻；rw 连接导线的电阻；rj 连接处的接触电阻(一般取O.1)。,作者：李长松 版权所有,七、电流互感器的选择,4.二次回路连接导线截面积的计算,上式中除rw外均可查得，于是可求出允许的rw值。由于导线电阻与导线截面、长度和电阻率均有关，所以连接导线的最小截面应为,其中：连接导线的电阻率，mm2/m；控制电缆一般采用铜导线，0.0175；L 连接导线的计算长度，m，与互感器接线有关；,作者：李长松 版权所有,七、电流互感器的选择,4.二次回路连接导线截面积的计算,如果电流互感器至测量仪表的距离为L1，当电流互感器采用单相接线时，L2L1；当电流互感器采用不完全星形接线时，则L L1；当电流互感器采用星形接线时，中性线上的电流很小，故可取LL1。,L 连接导线的计算长度，m，与互感器接线有关；,为了保证连接导线的机械强度，要求导线的最小截面积不应小于1.5mm2（铜）。,作者：李长松 版权所有,七、电流互感器的选择,5.热稳定校验,电流互感器接线的热稳定校验，应满足下列条件：,其中：Qk 短路电流在短路作用时间内的热效应，kA2s；Kt 电流互感器热稳定倍数，即电流互感器1s热稳定电流与一次线圈额定电流的比值，可从本书附表八或手册中查到。,电流互感器的动稳定校验包括两个方面的内容，即：内部电动力稳定性校验和外部电动力稳定性校验。,作者：李长松 版权所有,七、电流互感器的选择,6.动稳定校验,(1)内部电动力稳定性校验,对于复匝式电流互感器，应满足：,其中：Kd 电流互感器动稳定倍数，可由本书附表八查得。,作者：李长松 版权所有,七、电流互感器的选择,6.动稳定校验,(2)外部电动力稳定性校验,a.相间相互作用的电动力有可能使瓷绝缘的电流互感器损坏。外部动稳定应满足：,Fp 作用于电流互感器端部的允许电动力，由制造 厂家提供，N；L 电流互感器瓷帽端部至最近一个母线支持绝缘子之间的距离，m；a 相间距离，m；ish 短路冲击电流，A。,作者：李长松 版权所有,七、电流互感器的选择,6.动稳定校验,(2)外部电动力稳定性校验,b.若电流互感器为母线瓷套绝缘(如LMC型)，应满足：,Fp 作用于瓷套端部的允许电动力，N；L 计算长度，m；L1 电流互感器瓷套帽端至最近一个母线支持绝缘 子之间的距离，m；L2 电流互感器自身两瓷套帽端的距离，m；,按工作原理，电压互感器可分为：,作者：李长松 版权所有,电压互感器,电压互感器的作用是把高电压变为低电压。,电磁式电压互感器,电力变压器型，原理和普通变压器相似；适用于6kV110kV系统；价格贵，容量大，误差小（相对于后者）,电容式电压互感器,电容分压型；适用于110kV500kV系统；价格低，容量小，误差大（相对于前者）,1.电磁式电压互感器的工作原理,作者：李长松 版权所有,一、电磁式电压互感器的工作原理和工作状态,电磁式电压互感器的工作原理、构造和连接方法都和普通电力变压器相同。,其主要区别在于电压互感器的容量很小，通常只有几十到几百伏安。,2.电磁式电压互感器的工作状态,作者：李长松 版权所有,一、电磁式电压互感器的工作原理和工作状态,一次绕组并联在所测量的一次回路中。一次绕组电压等于电网电压，不受二次回路负荷的影响；并且在大多数情况下，二次负荷是恒定的。,接在二次绕组的负荷是仪表和继电器的电压线圈，它们的阻抗很大，通过的电流很小，因此，电压互感器正常工作时，二次绕组接近于空载状态（即是说，运行中的电压互感器，二次绕组决不能短路）。此时，二次电压接近于二次电势，并决定于一次电压值。,即有：额定电压比,1.电磁式电压互感器的误差来源,作者：李长松 版权所有,二、电磁式电压互感器的误差,1.电磁式电压互感器的误差来源,作者：李长松 版权所有,二、电磁式电压互感器的误差,(1)电压误差fu：二次电压乘以额定电压比与实际一次电压之差占一次电压的百分比。,1.电磁式电压互感器的误差来源,作者：李长松 版权所有,二、电磁式电压互感器的误差,(1)电压误差fu：二次电压乘以额定电压比与实际一次电压之差占一次电压的百分比。,1.电磁式电压互感器的误差来源,作者：李长松 版权所有,二、电磁式电压互感器的误差,(2)相位误差u：旋转180的二次电压相量与一次电压相量之间的夹角。并规定U1超前-U2时，u为正。,当u为很小时，有：,1.电磁式电压互感器的误差来源,作者：李长松 版权所有,二、电磁式电压互感器的误差,(2)相位误差u：旋转180的二次电压相量与一次电压相量之间的夹角。并规定U1超前-U2时，u为正。,1.电磁式电压互感器的误差来源,作者：李长松 版权所有,二、电磁式电压互感器的误差,可见，fu和u都由两部分组成：,与I0有关的fu0和u0是空载误差,1.电磁式电压互感器的误差来源,作者：李长松 版权所有,二、电磁式电压互感器的误差,与I2有关的ful和ul是负载误差,2.影响误差的因素及减小误差的方法,作者：李长松 版权所有,二、电磁式电压互感器的误差,(1)影响误差的因素有：,互感器本身的构造及材料,内阻抗r1、x1、r2、x2,空载电流I0,互感器的运行工况,二次负载电流I2的大小,二次负载的功率因数cos2,一次侧电压U1的大小,2.影响误差的因素及减小误差的方法,作者：李长松 版权所有,二、电磁式电压互感器的误差,(2)减小误差的方法,减小内阻抗：减小线圈电阻；减少匝数；选用合理的线圈结构,减小空载电流I0：减小磁阻；增加匝数；选用高磁导率的材料,2.影响误差的因素及减小误差的方法,作者：李长松 版权所有,二、电磁式电压互感器的误差,(2)减小误差的方法,减小二次负载电流I2：二次负载Z2f尽可能大，即减少并联的仪表和继电器的数目,功率因数cos2：应保证在0.8的范围内,一次侧电压U1：一般变化范围不大,电压互感器的准确级以电压误差fu来定义的。即：在规定的一次电压和二次负荷变化范围内，二次负荷功率因数为额定值时，电压误差的最大值。（准确级越大，误差越大，精度越低）,作者：李长松 版权所有,三、电压互感器的准确级与额定容量,1.电压互感器的准确级,测量用：0.2级 0.5级 1级 3级,只有二次负载阻抗Z2f在一定范围内（大于某个值），才能保证电压互感器达到一定的准确级。,同一台电压互感器工作在不同准确级时，可以带不同范围（下限值）的二次负载阻抗。,电压互感器的额定容量SN2是指对应于最高准确级下的容量(VA)。即：电压互感器在这种负荷容量下所引起的误差，不会超过这一准确级规定的数值。,作者：李长松 版权所有,三、电压互感器的准确级与额定容量,2.电压互感器的额定容量,同一台电压互感器工作在不同准确级时，会有不同的额定容量，即可以带不同范围的额定二次阻抗。,另外，按照电压互感器在最高工作电压下长期工作允许发热条件，还规定有最大（极限）容量。,作者：李长松 版权所有,三、电压互感器的准确级与额定容量,2.电压互感器的额定容量,同一台电压互感器工作在不同准确级时，会有不同的额定容量，即可以带不同范围的额定二次阻抗。,例如：JSJW-10型电压互感器,作者：李长松 版权所有,四、电压互感器的分类和结构,1.电压互感器的分类和结构,(1)单相式和三相式。35kV及以上电压等级不制造三相式，均为单相式电压互感器。,(2)户内式和户外式。35kV以下多制成户内式；110kV及以上电压等级则制成户外式；35kV电压互感器既有户内式也有户外式。,作者：李长松 版权所有,四、电压互感器的分类和结构,1.电压互感器的分类和结构,(3)双绕组和三绕组。三绕组电压互感器有两个二次绕组，一个是基本二次绕组，用于测量仪表和继电器；另一个称为附加二次绕组或开口三角绕组，用来反映系统单相接地。,(4)按绝缘分为干式、浇注式、油浸式和瓷绝缘。油浸式又分为普通结构和串级结构两种。335kV电压等级都制成普通结构，110kV及以上电压等级的电压互感器才制成串级结构。,作者：李长松 版权所有,四、电压互感器的分类和结构,1.电压互感器的分类和结构,如图为110kV串级式电压互感器内部结构图和接线示意图。,作者：李长松 版权所有,四、电压互感器的分类和结构,1.电压互感器的分类和结构,随着电压等级的升高，电压互感器一次绕组的绝缘需随之增强。,串级式电压互感器的一次绕组分成匝数相等的几组，并在组与组的连接点上与铁芯相连，使铁芯与绕组之间可以采用分级绝缘。,同时将铁芯与绕组装入充满变压器油的瓷箱中，从而可节省绝缘材料降低电压互感器成本。,串级式电压互感器接线示意图,作者：李长松 版权所有,四、电压互感器的分类和结构,1.电压互感器的分类和结构,如图为JSJW-10型电压互感器原理图和外形结构示意图。,作者：李长松 版权所有,四、电压互感器的分类和结构,1.电压互感器的分类和结构,JSJW-10型电压互感器常用于320kV中性点不直接接地系统或经消弧线圈接地系统中。,在这种情况下，五柱式的两个旁轭为产生的零序磁通提供了畅通的磁路，这就避免了普通电压互感器因零序磁阻太大导致电流过大而发热损坏。,在这种系统中如果发生单相接地故障，则接地相对地电压为零，非接地相对地电压升高 倍。,作者：李长松 版权所有,四、电压互感器的分类和结构,2.电压互感器的型号含义,作者：李长松 版权所有,五、电压互感器的接线,图(a)接线仅用于小接地电流系统（35kV及以下），只能测得线电压。,图(b)接线只能用于大接地电流系统（110kV及以上），只能测量相电压。,作者：李长松 版权所有,五、电压互感器的接线,图(c)接线是由两台单相电压互感器组成的VV形接线（二次侧b相接地），可用来测量线电压，但不能测量相电压，广泛用于35kV及以下的电网中。,作者：李长松 版权所有,五、电压互感器的接线,图(d)所示为一台三相五柱式电压互感器接线。一次绕组接成星形，且中性点接地。基本二次绕组也接成星形，并中性点接地，既可测量线电压，又可测量相电压。,附加二次绕组每相的额定电压按100V/3设计，接成开口三角形，亦要求一点接地。正常时，开口三角形绕组两端电压为零，如果系统发生一相完全接地，开口三角形绕组两端会出现100V电压，供给绝缘监测继电器，使之发出一个故障信号（但不跳开断路器）。这种接线在335kV电网中得到广泛应用。,作者：李长松 版权所有,五、电压互感器的接线,用在小接地电流系统时二次绕组的额定电压为100V/3；而用在大接地电流系统中二次绕组的额定电压为100V。其目的是不管在那种系统中当发生一次系统一相完全接地时，在开口三角形绕组两端的电压均为100V。,这种接线可用于小接地电流系统，也可用于大接地电流系统。但应注意两种情况下附加的二次绕组的额定电压不同。,作者：李长松 版权所有,五、电压互感器的接线,335kV电压互感器高压侧一般经隔离开关和高压熔断器接入高压电网，低压侧也应装设熔断器。,110kV及以上的电压互感器可直接经隔离开关接入电网，不设高压熔断器（低压侧仍需装熔断器）。,380V的电压互感器可直接经熔断器接入电网，而不用隔离开关。,作者：李长松 版权所有,五、电压互感器的接线,无论是电流互感器还是电压互感器，都要求二次侧有一点可靠接地，以防止万一互感器绝缘损坏，一次侧的高电压窜入二次回路危及二次设备和人身的安全。,作者：李长松 版权所有,六、电压互感器的选择,1.选择结构类型、接线方式和准确等级,根据配电装置类型，相应地电压互感器可选择户内式或户外式。35kV及以下可选用油浸式结构或浇注式结构；110kV及以上可选用串级式结构或电容分压式结构。,320kV当只需要测量线电压时，可采用两只单相电压互感器的VV接线。,作者：李长松 版权所有,六、电压互感器的选择,1.选择结构类型、接线方式和准确等级,作者：李长松 版权所有,六、电压互感器的选择,1.选择结构类型、接线方式和准确等级,选择电压互感器的准确级要根据二次负荷的需要。若二次负荷为电能计量，可采用0.5级电压互感器；发电厂中功率表和电压继电器可配用1.0级；一般的测量表计（如电压表）可配用3.0级。如果几种准确级要求不同的二次负荷同接一台电压互感器，则应按负荷要求的最高等级考虑。,作者：李长松 版权所有,六、电压互感器的选择,2.选择额定电压,电压互感器一次绕组的额定电压应与安装地点电网额定电压相等。特别要注意开口三角形绕组额定电压的选择：,用在小接地电流系统时的额定电压为100V/3；而用在大接地电流系统时的额定电压为100V。,作者：李长松 版权所有,六、电压互感器的选择,3.选择容量,电压互感器的型号和准确级确定以后，与此准确级对应的额定容量即已确定（可从本书附录四有关手册中查得）。,为了保证电压互感器得准确级，其二次侧所带负荷的实际容量不能超过额定容量。,计算电压互感器的二次负荷容量时，必须注意互感器的接线方式和二次负荷的连接方法，可查有关手册。,作者：李长松 版权所有,七、互感器在主接线中配置原则,互感器在主接线中的配置与测量仪表、同步点的选择、保护和自动装置的要求以及主接线的形式有关。图614为发电厂中互感器配置示例。,作者：李长松 版权所有,七、互感器在主接线中配置原则,1、电压互感器的配置：,1)、母线：除旁路母线外每组母线配置一组，用于同步、测量和保护；2)、线路：对端有电源时，装设一台单相用于同期；3)、发电机：装设2-3组电压互感器；4)、变压器：为满足同期或保护的要求，装设一组。,作者：李长松 版权所有,七、互感器在主接线中配置原则,1、电流互感器的配置：,1)、满足测量和保护装置的需要；对于大电流接地系统按三相配置，对于小电流接地系统采用两相或三相配置；2)、装设地点应按尽量消除保护装置的死区来设置；3)、尽量不在紧靠母线侧装设电流互感器；4)、为了减轻内部故障对发电机的损伤，用于自动调节励磁装置的电流互感器应布置在发电机定子绕组的出线侧。,6.4 限流电抗器的选择,作者：李长松 版权所有,限流电抗器,关于“百分电抗”,百分电抗是以电抗器自身额定值为基准值的标么值乘以100。即：,所以电抗器电抗的有名值为：,相同UN、IN时，XL%越大，XL越大，限流效果越好。,相同UN、XL%时，IN越小，XL越大，限流效果越好。,作者：李长松 版权所有,一、普通电抗器的选择和校验,1.选择额定电压和额定电流,额定电压：,额定电流：,注意：电抗器安装地点不同，所在回路的Imax就不同，一定要正确选择。,作者：李长松 版权所有,一、普通电抗器的选择和校验,2.选择电抗百分数,电抗器的百分数是按“将所在回路的短路电流(电抗器后发生短路)限制到一定数值”的原则来选择的。,这样，经过电抗器限流后，所在回路就可以选用轻型的断路器(比如，出线就选用SN10系列断路器)。,也就是说，经过电抗器限流后的短路电流值I”不会超过所要选用的轻型断路器的额定开断电流INbr。,因此：最终我们就按“将电抗器所在回路的短路电流(电抗器后发生短路)限制到不大于所要选用的轻型断路器的额定开断电流INbr”的原则来选择电抗百分数。,作者：李长松 版权所有,一、普通电抗器的选择和校验,2.选择电抗百分数,其中：X*电源到电抗器前的系统电抗标么值 X*L电抗器电抗标么值,（上述标么值都是在系统基准值Sd、Ud、Id下得出的）,按要求：应该把短路电流I”限制到所用QF的INbr。,比如：对SN8-10/600型QF，其SNbr=200MVA,作者：李长松 版权所有,一、普通电抗器的选择和校验,2.选择电抗百分数,其中：,作者：李长松 版权所有,一、普通电抗器的选择和校验,2.选择电抗百分数,而,作者：李长松 版权所有,一、普通电抗器的选择和校验,2.选择电抗百分数,先由负荷电流和短路电流选择该回路的断路器；由断路器的INbr得到短路电流的限制值I”利用上式计算所需百分电抗最小值，然后选择。,作者：李长松 版权所有,一、普通电抗器的选择和校验,3.校验正常运行时的电压损失,：功率因数角，一般cos=0.8,以相电压表示U,作者：李长松 版权所有,一、普通电抗器的选择和校验,3.校验正常运行时的电压损失,要求U5，才校验通过。若大于5，说明XL选大了，需重新选择后再校验。,作者：李长松 版权所有,一、普通电抗器的选择和校验,4.校验母线短路时的母线残压,而短路时通常sin1(感性负载8090),对母线分段电抗器、厂用电抗器和装有无延时保护的出线电抗器，不校验此项。,由于母线短路时的母线残压就等于此时在电抗器上的电压降，所以有：,注意：上式中的I”应是按选定百分电抗后重新计算的短路电流值。,作者：李长松 版权所有,一、普通电抗器的选择和校验,5.校验动稳定,最大三相短路冲击电流应不大于电抗器动稳定电流。,6.校验热稳定,实际短路电流热效应应不大于电抗器热稳定效应。,作者：李长松 版权所有,二、分裂电抗器的选择和校验,1.分裂电抗器的原理,分裂电抗器两臂间有磁的联系。两臂自感L相同，自感抗为XLL；两臂间互感为MfL（f为互感系数，一般为0.40.6），XMMfLfXL。,分裂电抗器的等值电路如图：,作者：李长松 版权所有,二、分裂电抗器的选择和校验,2.分裂电抗器电抗百分值确定,分裂电抗器电抗百分值仍按下式计算：,但因分裂电抗器产品系按单臂自感电抗XL1给出，所以应进行换算。XL1与XL的关系与电源连接和限制哪一侧短路电流有关。,当只有中间抽头接电源，两臂短路时XL1XL。,当两臂接有电源，而中间抽头短路时XL12XL/(1-f)。,作者：李长松 版权所有,二、分裂电抗器的选择和校验,3.校验电压波动,分裂电抗器在运行中两臂的负荷应尽量接近，否则将引起很大的电压偏差和电压波动。,(1)正常运行时，分裂电抗器两臂母线电压波动不应大于母线额定电压的5，可按课本(6-48)(6-49)所列公式校验。,(2)当一臂母线短路时，另一臂母线电压会因互感影响而升高。此升高电压会使电动机的无功电流增大，甚至使继电保护装置误动作。因此，当使用分裂电抗器时，感应电动机的继电保护整定应避开此电流增值。,6.5 高压熔断器的选择,作者：李长松 版权所有,一、高压熔断器的用途和工作原理,1.高压熔断器的用途,用途：保护电气设备免受过载和短路电流的损害。,35kV及以下：保护小容量配电回路保护电压互感器与负荷开关配合，可代替高压断路器,作者：李长松 版权所有,高压熔断器,RW3-10,户外高压跌落式熔断器,RW5-35,RW11-10RW11-35,作者：李长松 版权所有,一、高压熔断器的用途和工作原理,2.高压熔断器的工作原理,由金属熔体、支持熔体的触头和外壳(熔管)组成。,某些熔断器内还装有特种灭弧介质，如产气纤维管、石英砂等，用来熄灭熔体熔断时形成的电弧。,熔体是熔断器内的主要元件。它由金属制成，具有一定的截面。,铅、铅锡合金和锌的熔点低，但电阻率较大，所以制成的熔体截面积大，形成的电弧截面也大。,铜的电阻率小，热传导率高，制成的熔体截面小。缺点是熔点高，在小而持久的过负荷时不易熔化。,作者：李长松 版权所有,一、高压熔断器的用途和工作原理,2.高压熔断器的工作原理,熔断器与所保护的线路或设备串联。,正常状态下，熔体仅通过不大于额定值的负荷电流，其正常发热温度不会使它熔断。其它部分如触头、外壳也会发热，但都不超过它们的长期发热允许温度。,当回路发生过负荷或短路时，过负荷电流或短路电流通过熔体在其上产生发热。熔体在被保护设备的温度未达到破坏其绝缘之前熔断，从而电路断开，设备得到保护。,作者：李长松 版权所有,二、高压熔断器的技术特性和技术参数,1.高压熔断器的技术特性,熔体上通过电流越大，熔断越快。,熔体熔断时间与通过电流的关系称为“熔断器的保护特性”。（也叫“安秒特性”）,当IIN时，熔断时间为,当同一短路电流Id流过不同额定电流的熔体时，额定电流小的熔体先熔断。（t2t1）,2截面较大 1截面较小,作者：李长松 版权所有,二、高压熔断器的技术特性和技术参数,2.高压熔断器的技术参数,(1)熔断器的额定电流 INft,保证壳体的载流部分和接触部分长期通过此电流，不损坏熔断器。,(2)熔体的额定电流 INfs,长期通过熔体而熔体不会熔断的最大电流。,注意：熔断器和熔体的额定电流不一定相同，但INfsInft。在同一个熔断器内，通常可装入多个具有不同额定电流的熔体。,(3)最大开断电流(容量),熔断器能切断的最大电流。,作者：李长松 版权所有,三、高压熔断器的分类,1.限流型高压熔断器,在熔体熔化后，短路电流未达到最大值之前，就立即减小到0的熔断器。,比如：RN210型熔断器，熔管内充填有石英砂。利用石英砂的冷却作用，增强去游离，使电弧在短路电流未达到最大值(冲击值)时就熄灭，起到限流作用。,因为灭弧时间很短，电流变化很大，会产生过电压。可能会超过正常电源电压的几倍。,用限流型熔断器保护的设备，可以不校验短路时的动稳定和热稳定。,作者：李长松 版权所有,三、高压熔断器的分类,2.非限流型高压熔断器：自然灭弧,在熔体熔化后，短路电流不减小，一直达到最大值。在第一次过零或经过几个半周期之后电弧才熄灭。,作者：李长松 版权所有,四、高压熔断器的选择和校验,1.选择额定电压,非限流型：UN UNS,限流型：UN UNS,原因：,用在UNUNS的系统中，过电压倍数约22.5倍，不会超过这个电压等级电网中电气设备的绝缘水平；,但如果把限流型熔断器用在UNUNS的系统中，过电压倍数可达3.54倍，会损坏电气设备的绝缘；,若把把限流型熔断器用在UNUNS的系统中，则过电压会使电弧重燃，并且难以熄灭。,(1)INft INfs Imax,作者：李长松 版权所有,四、高压熔断器的选择和校验,2.选择额定电流,(2)INfS 考虑,A.保护35kV及以下电力变压器，计及励磁涌流、电动机启动等因素，则,INfs K Imax,B.用于保护电力电容器，计及涌流和波形畸变，则,INfs K Imax,注意：对于保护电压互感器高压侧的RN2型熔断器，其熔体按机械强度选择。因为负荷电流很小，若按其选择，则截面太细易断。,非限流型：INbr Ish,作者：李长松 版权所有,四、高压熔断器的选择和校验,3.校验开断容量,限流型：INbr I”,如果电网电路中有几个熔断器串联，则应考虑各级熔断器特性的配合问题。,作者：李长松 版权所有,四、高压熔断器的选择和校验,4.校验选择性,即任一支路发生过负荷或短路，熔断器必须有选择性的熔断，应只有该支路中的熔断器熔断。,INfs2 INfs1,作者：李长松 版权所有,四、高压熔断器的选择和校验,4.校验选择性,INfs2 INfs1,因此，在d点短路，熔断器1的熔断是有选择性的，而熔断器2的熔断是非选择性的。,所以，电路中串联接入几个熔断器时，必须根据它们的保护特性曲线，检查在装置中出现最大短路电流情况下，熔断器的选择性是否有保证。,6.6 裸导体的选择,作者：李长松 版权所有,裸导体的选择,裸导体一般按下列各项选择和校验：,选择导体的材料、类型和敷设方式选择导体截面的大小,选择项目,电晕校验母线短路时的热稳定校验母线短路时的电动力稳定校验（只对硬导体进行）母线共振校验,校验项目,作者：李长松 版权所有,裸导体的选择,1.选择导体的材料、类型和敷设方式,常用的导体材料有铜、铝（铝合金）和钢。,(1)导体的材料,铜：,电阻率低，机械强度大，抗腐蚀性强；工业上有很多重要用途，储量不多，价值较贵；只用在持续工作电流大，且出线位置特别狭窄或对 铝有严重腐蚀而对铜腐蚀较轻的户外配电装置中。,铝（铝合金）：,电阻率为铜的1.72倍，密度只有铜的30；储量丰富，价值低；铝或铝合金材料的导体广泛应用在户外和户内配电 装置中。,作者：李长松 版权所有,裸导体的选择,1.选择导体的材料、类型和敷设方式,常用的导体材料有铜、铝（铝合金）和钢。,(1)导体的材料,钢：,电阻率为铜的68倍，机械强度大，价值低廉；用于交流时，有很大的磁滞损耗和涡流损耗；只适用于高压、小热量，工作电流不大于300400 安的低压电路和直流电路中。,作者：李长松 版权所有,裸导体的选择,1.选择导体的材料、类型和敷设方式,常用的导体材料有铜、铝（铝合金）和钢。,(1)导体的材料,作者：李长松 版权所有,裸导体的选择,1.选择导体的材料、类型和敷设方式,工程上常用的硬导体截面有矩形、槽形和管形。,(2)导体的截面形状,矩形：,散热条件好，便于固定和连接；但集肤效应严重；单条矩形截面最大不超过1250mm2；当工作电流超过最大截面单条导体允许载流量时，每相可将24条矩形导体并列使用。,适用于35kV及以下，工作电流在4000A及以下（50MW及以下机组）的配电装置中。,作者：李长松 版权所有,裸导体的选择,1.选择导体的材料、类型和敷设方式,工程上常用的硬导体截面有矩形、槽形和管形。,(2)导体的截面形状,槽形：,机械强度大，载流量大；集肤效应系数小；,适用于工作电流4000A8000A（50MW100MW机组）的配电装置中。,作者：李长松 版权所有,
