电气设备的选择讲解.docx

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电气设备的选择讲解

电气设备的选择

1.断路器AZD-121250A/31.5kA

AZD是企业或者行业系列型号

12是额定电压，12kV

1250A是额定电流。

31.5kA是额定短路开断电流。

1.1断路器的作用

在电网中，断路器主要的作用有两个方面：

（1）控制作用。

即根据运行需要，投入或切除部分电力设备或线路。

（2）保护作用。

即在电力设备或线路发生故障时，通过继电保护及自动装置作用于断路器，将故障部分从电网中迅速切除，以保证电网非故障部分的正常运行。

高压

（1）.正常情况下接通和断开高压电路中的空载及负荷电流.

（2）.在系统发生故障时能与保护装置和自动装置相配合,迅速切断故障电流,防止事故扩大,从而保证系统安全运行.

从其实断路器就是一种开关,它和其他普通开关的不同点主要在:

①适用电压等级高;②灭弧介质及方式,有真空,少油,多油及六氟化硫等等;③灭弧能力强,效果好.

1.2断路器的原理

电路的火线与开关两端相连。

开关置于接通状态时，电流能磁化电磁体，电磁体产生的磁力随电流的增强而增强，电流降低磁力也会减弱。

当电流跃升到危险水平时，电磁体会产生足够大的磁力，以拉动一根与开关联动装置相连的金属杆，使移动接触器倾斜并离开静态接触器，切断电路中断电流。

双金属条设计也是相同的原理，区别在于无需给电磁体能量，而是让金属条在高电流下发热自行弯曲，继而启动联动装置

1.3断路器的选择

1.3.1 一般选用原则  

（1）根据用途选择断路器的型式及极数；  

  根据最大工作电流选择断路器的额定电流；根据需要选择脱扣器的类型、附件的种类和规格。

具体要求是：

 ①断路器的额定工作电压≥线路额定电压；  

 ②断路器的额定短路通断能力≥线路计算负载电流；  

 ③断路器的额定短路通断能力≥线路中可能出现的最大短路电流（一般按有效值计算）；  

 ④线路末端单相对地短路电流≥1.25倍断路器瞬时（或短延时）脱扣整定电流；        

⑤断路器欠压脱扣器额定电压等于线路额定电压；        

⑥断路器的分励脱扣器额定电压等于控制电源电压；        

⑦电动传动机构的额定工作电压等于控制电源电压；  

 ⑧断路器用于照明电路时，电磁脱扣器的瞬时整定电流一般取负载电流的6倍。

（2）采取断路器作为单台电动机的短路保护时，瞬时脱扣器的整定电流为电动机启动电流的1.35倍（DW系列断路器）或1.7倍（DZ系列断路器）。

（3）采用断路器作为多台电动机的短路保护时，瞬时脱扣器的整定电流为1.3倍最大一台电动机的启动电流再加上其余电动机的工作电流。

（4）采用断路器作为配电变压器低压侧总开关时，其分断能力应大于变压器低压侧的短路电流值，脱扣器的额定电流不应小于变压器的额定电流，短路保护的整定电流一般为变压器额定电流的6-10倍；过载保护的的整定电流等于变压器的额定电流。

（5）初步选定断路器的类型和等级后，还要与上、下级开关的保护特性进行配合，以免越级跳闸，扩大事故范围。

2.电流互感器LZZBJ9-1010kV，31.5kA/3S25~30/5A0.2S/0.5/10P30

L--------电流互感器

Z---------支柱式

Z---------浇注绝缘

B---------带保护级

J---------加强型

本型电流互感器为环氧树脂浇注绝缘户内型产品，全封闭结构，耐污染及潮湿，可用于各种环境比较恶劣的地区。

9是设计序号，10是指电压为10KV的电流互感器，31.5是额定热稳定电流，0.5是测量的准确级，10P30是保护级别（其意义是在30倍额定电流下二次的输出电流误差为

10%），25~30/5A是一次与二次的变比，0.2S/0.5/10P30是准确组合。

2.1电流互感器的作用

为了保证电力系统安全经济运行，必须对电力设备的运行情况进行监视和测量。

但一般的测量和保护装置不能直接接入一次高压设备，而需要将一次系统的大电流按比例变换成小电流,供给测量仪表和保护装置使用。

在测量交变电流的大电流时,为便于二次仪表测量需要转换为比较统一的电流（我国规定电流互感器的二次额定为5A或1A），另外线路上的电压都比较高如直接测量是非常危险的。

电流互感器就起到变流和电气隔离作用。

它是电力系统中测量仪表、继电保护等二次设备获取电气一次回路电流信息的传感器，电流互感器将高电流按比例转换成低电流，电流互感器一次侧接在一次系统，二次侧接测量仪表、继电保护等。

所以电流互感器会分为测量用电流互感器和保护用电流互感器；

保护用电流互感器主要与继电装置配合，在线路发生短路过载等故障时，向继电装置提供信号切断故障电路，以保护供电系统的安全。

2.2电流互感器的原理

在发电、变电、输电、配电和用电的线路中电流大小悬殊，从几安到几万安都有。

为便于测量、保护和控制需要转换为比较统一的电流，另外线路上的电压一般都比较高如直接测量是非常危险的。

电流互感器就起到电流变换和电气隔离作用。

对于指针式的电流表，电流互感器的二次电流大多数是安培级的（如5A等）。

对于数字化仪表，采样的信号一般为毫安级（0-5V、4-20mA等）。

微型电流互感器二次电流为毫安级，主要起大互感器与采样之间的桥梁作用。

微型电流互感器也有人称之为“仪用电流互感器”。

（“仪用电流互感器”有一层含义是在实验室使用的多电流比精密电流互感器，一般用于扩大仪表量程。

）

电流互感器与变压器类似也是根据电磁感应原理工作，变压器变换的是电压而电流互感器变换的是电流罢了。

电流互感器接被测电流的绕组（匝数为N1），称为一次绕组（或原边绕组、初级绕组）；接测量仪表的绕组（匝数为N2）称为二次绕组（或副边绕组、次级绕组）。

电流互感器一次绕组电流I1与二次绕组I2的电流比，叫实际电流比K。

电流互感器在额定电流下工作时的电流比叫电流互感器额定电流比，用Kn表示。

Kn=I1n/I2n

电流互感器（Currenttransformer简称CT）的作用是可以把数值较大的一次电流通过一定的变比转换为数值较小的二次电流，用来进行保护、测量等用途。

如变比为400/5的电流互感器，可以把实际为400A的电流转变为5A的电流。

2.3电流互感器的选择

额定电压

电流互感器额定电压不小于装设点线路额定电压。

变比

应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标准比（如20、30、40、50、75、100、150、2×a/C）等多种规格，二次侧额定电流通常为1A或5A。

其中2×a/C表示同一台产品有两种电流比，通过改变产品的连接片接线方式实现，当串联时，电流比为a/c，并联时电流比为2×a/C。

一般情况下，计量用电流互感器变流比的选择应使其一次额定电流I1n不小于线路中的负荷电流（即计算IC）。

如线路中负荷计算电流为350A，则电流互感器的变流比应选择400/5。

保护用的电流互感器为保证其准确度要求，可以将变比选得大一些。

准确级

应根据测量准确度要求选择电流互感器的准确级并进行校验。

下表为不同准确级电流互感器的误差限值：

电流互感器准确级和误差限值

准确级选择的原则：

计费计量用的电流互感器其准确级不低于0．5级；用于监视各进出线回路中负荷电流大小的电流表应选用1．0—3．0级电流互感器。

为了保证准确度误差不超过规定值，一般还校验电流互感器二次负荷（伏安），互感器二次负荷S2不大于额定负荷S2n，所选准确度才能得到保证。

准确度校验公式：

S2≤S2n。

二次回路的负荷l：

取决于二次回路的阻抗Z2的值，则：

S2=I2n2︱Z2︱≈I2n2（∑︱Zi︱+RWl+RXC）

或S2V1≈∑Si+I2n2（RWl+RXC）

式中，Si、Zi为二次回路中的仪表、继电器线圈的额定负荷和阻抗，RXC为二次回路中所有接头、触点的接触电阻，一般取0．1Ω，RWL为二次回路导线电阻，

计算公式化为：

RWL=LC/（r×S）。

式中，r为导线的导电率，铜线r=53m/（Ωmm2），铝线r=32m（Ωmm2），S为导线截面积（mm2），LC为导线的计算长度（m）。

设互感器到仪表单向长度为L1，

则：

L1互感器为星形接

LC=L1两相V形接线

2L1一相式接线

继电保护用的电流互感器的准确度常用的有5P和l0P。

保护级的准确度是以额定准确限值一次电流下的

电流互感器

最大复合误差ε%来标称的（如5P对应的ε%=5%）。

所谓额定准确限值一次电流即一次电流为额定一次电流的倍数（n=I1/I1n），也称为额定准确限值系数。

即要求保护用的电流互感器在可能出现的范围内，其最大复合误差不超过ε%值。

电流互感器ε%误差曲线校验步骤：

⑴按照保护装置类型计算流过电流互感器的一次电流倍数

⑵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

⑶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

⑷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%误差：

1）增大连接导线截面或缩短连接导线长度，以减小实际二次负荷

2）选择比较大的电流互感器，减小一次电流倍数，增大允许二次负荷

3）将电流互感器的二次绕组串联起来，使允许二次负荷增大一倍。

动、热稳定度

需校验电流互感器的动稳定度和热稳定度，厂家的产品技术参数中都给出了动稳定倍数Kes和热稳定倍数Kt，因此按下列公式分别校验动稳定和热定度即可。

1）动稳定度校验Kes×I1N≥iSh

2）热稳定度校验（KtI1n）2t≥I⑶∞tima

式中，t为热稳定电流时间。

额定容量

电流互感器二次额定容量要大于实际二次负载，实际二次负载应为25～100%二次额定容量。

容量决定二次侧负载阻抗，负载阻抗又影响测量或控制精度。

负载阻抗主要受测量仪表和继电器线圈电阻、电抗及接线接触电阻、二次连接导线电阻的影响。

3.熔断器XRNP-120.5A

熔断器XRNP-120.5A是指额定电压为12kV，额定电流为0.5A

3.1.熔断器的作用

安装在电路中，保证电路安全运行的电器元件。

当电路发生故障或异常时，伴随着电流不断升高，并且升高的电流有可能损坏电路中的某些重要器件或贵重器件，也有可能烧毁电路甚至造成火灾。

若电路中正确地安置了熔断器，那么，熔断器就会在电流异常升高到一定的高度和一定的时候，自身熔断切断电流，从而起到保护电路安全运行的作用。

熔断切断电流，从而起到保护电路安全运行的作用。

3.2熔断器的工作原理

利用金属导体作为熔体串联于电路中，当过载或短路电流通过熔体时，因其自身发热而熔断，从而分断电路的一种电器。

3.3熔断器的选择

（1）熔断器额定电压应符合电动机的运行电压。

熔断器的工作电压与其熔管长度及绝缘强度有关。

不能把熔断器用在高于其额定电压的回路中去，也不能把大熔片装到小溶断管中去。

（2）熔断器的额定电流应大于电动机回路长期通过的最大工作电流。

（3）熔断器的极限断路电流应大于流过的最大短路电流。

用以保证切断故障电流时，不致烧毁熔断器。

（4）熔件的额定电流应按下列三个条件选择：

  ①按正常工作条件选择：

  电动机起动电流可达（4～8）IeD，起动持续时间约为5～10s。

在此条件下，熔断器既不应老化，也不能熔断。

  具体的熔断器特性应按生产厂家供给的曲线，由试验得知，熔断器的额定电流约为最大通过电流的一半时，可满足上述要求。

熔件的额定电流可按下式选择 

Ie〃rj≥Iq/K 

式中Iq-电动机起动电流，一般为（4～8）IeD即为电动机额定电流的4～8倍。

 K-比例系数。

一般为1.5～2.5。

对不经常起动的电动机，取2.5，对频繁起动的电动机应取1.5。

绕线式 

电动机起动电流较小，所取系数可降低为1.25。

  ②应按与控制电器在时间上相互配合选择：

  当熔断器与电磁接触器配合使用时，应保证熔断器先切断短路或过载电流，接触器在其后空载断开。

已知接触器动作时间为0.04～0.06s。

为此，要求熔断器的熔断时间为0.02～0.03s，其可靠系数可达 

Kk=（0.04-0.06s/0.02-0.03）=2 

  根据熔丝熔断试验，当短路电流达（20～25）Ie〃rj时，其熔断时间能满足0.02～0.03s。

故按下式选取熔体电流。

Ie〃rj≥Idmax/20～25 

式中Idmax--通过熔断器的最大短路电流 

3.4熔断器与断路器的区别

他们相同点是都能实现短路保护，熔断器的原理是利用电流流经导体会使导体发热，达到导体的熔点后导体融化所以断开电路保护用电器和线路不被烧坏。

它是热量的一个累积，所以也可以实现过载保护。

一旦熔体烧毁就要更换熔体。

 断路器也可以实现线路的短路和过载保护，不过原理不一样，它是通过电流底磁效应（电磁脱扣器）实现断路保护，通过电流的热效应实现过载保护（不是熔断，多不用更换器件）。

具体到实际中，当电路中的用电负荷长时间接近于所用熔断器的负荷时，熔断器会逐渐加热，直至熔断。

像上面说的，熔断器的熔断是电流和时间共同作用的结果起到对线路进行保护的作用，它是一次性的。

而断路器是电路中的电流突然加大，超过断路器的负荷时，会自动断开，它是对电路一个瞬间电流加大的保护，例如当漏电很大时，或短路时，或瞬间电流很大时的保护。

当查明原因，可以合闸继续使用。

正如上面所说，熔断器的熔断是电流和时间共同作用的结果，而断路器，只要电流一

过其设定值就会跳闸，时间作用几乎可以不用考虑。

断路器是现在低压配电常用的元件。

也有一部分地方适合用熔断器，

4.HY5WZ-17/45避雷器

HY5WZ-17/45是指额定电压为17kV雷电冲击电流下残压为45kV的氧化锌避雷器

4.1避雷器的作用

用于保护电气设备免受高瞬态过电压危害并限制续流时间也常限制续流赋值的一种电器。

避雷器的作用是用来保护电力系统中各种电器设备免受雷电过电压、操作过电压、工频暂态过电压冲击而损坏的一个电器。

避雷器的类型主要有保护间隙、阀型避雷器和氧化锌避雷器。

保护间隙主要用于限制大气过电压，一般用于配电系统、线路和变电所进线段保护。

阀型避雷器与氧化锌避雷器用于变电所和发电厂的保护，在500KV及以下系统主要用于限制大气过电压，在超高压系统中还将用来限制内过电压或作内过电压的后备保护。

4.2.避雷器的工作原理  

避雷器是连接在导线和地之间的一种防止雷击的设备，通常与被保护设备并联。

避雷器可以有效的保护电力设备，一旦出现不正常电压，避雷器产生作用，起到保护作用。

 当被保护设备在正常工作电压下运行时，避雷器不会产生作用，对地面来说视为断路。

一旦 出现高电压，且危及被保护设备绝缘时，避雷器立即动作，将高电压冲击电流导向大地，从 而限制电压幅值，保护电气设备绝缘。

当过电压消失后，避雷器迅速恢复原状，使系统能够 正常供电。

避雷器的主要作用是通过并联放电间隙或非线性电阻的作用，对入侵流动波进行 削幅，降低被保护设备所受过电压值，从而达到保护电力设备的作用。

避雷器不仅可用来防护大气高电压，也可用来防护操作高电压。

如果出现雷雨 

天气，电闪雷鸣就会出现高电压，电力设备就有可能有危险，此时避雷器就会起作用，保护 电力设备免受损害。

避雷器的最大作用也是最重要的作用就是限制过电压以保护电气设备。

 避雷器是使雷电流流入大地，使电气设备不产生高压的一种装置，主要类型有管型避雷器、 阀型避雷器和氧化锌避雷器等。

每种类型避雷器的主要工作原理是不同的，但是他们的工作 实质是相同的，都是为了保护点了设备不受损害。

4.3.避雷器的选型

4.3.1避雷器选型总体原则 避雷器选型的一般原则如下。

（1）根据被保护对象选择避雷器类型。

（2）按系统中长期作用在避雷器上的最高电压确定避雷器的持续运行电压。

（3）估算通过避雷器的雷电放电电流幅值，选择避雷器的标称放电电流。

（4）根据被保护设备的额定雷电冲击耐受电压和操作冲击耐受电压，按照绝缘配合系数的要求，留够绝缘裕度，确定避雷器雷电冲击保护水平和操作冲击保护水平。

（5）避雷器额定电压：

施加避雷器端子间的最大允许工频电压有效值，按照此电压所设计的避雷器，能在所规定的动作负载试验中确定的暂时过电压下正确地工作。

5.JDZX9-10Q

kV，50/50/150VA电压互感器

J------------------电压互感器

D------------------单相

Z------------------环氧树脂浇注

X------------------剩余绕组

9------------------设计序号

------额定电压比（一次电压绕组/计量绕组/保护绕组/剩余电压绕组）

50/50/150VA-----------------准确级及额定输出

5.1电压互感器的作用

把高电压按比例关系变换成100V或更低等级的标准二次电压，供保护、计量、仪表装置使用。

同时，使用电压互感器可以将高电压与电气工作人员隔离。

电压互感器虽然也是按照电磁感应原理工作的设备，但它的电磁结构关系与电流互感器相比正好相反。

电压互感器二次回路是高阻抗回路，二次电流的大小由回路的阻抗决定。

当二次负载阻抗减小时，二次电流增大，使得一次电流自动增大一个分量来满足一、二次侧之间的电磁平衡关系。

可以说，电压互感器是一个被限定结构和使用形式的特殊变压器。

5.2电压互感器的原理

电压互感器是一个带铁心的变压器。

它主要由一、二次线圈、铁心和绝缘组成。

当在一次绕组上施加一个电压U1时，在铁心中就产生一个磁通φ，根据电磁感应定律，则在二次绕组中就产生一个二次电压U2。

改变一次或二次绕组的匝数，可以产生不同的一次电压与二次电压比，这就可组成不同比的电压互感器。

电压互感器将高电压按比例转换成低电压，即100V，电压互感器一次侧接在一次系统，二次侧接测量仪表、继电保护等；主要是电磁式的（电容式电压互感器应用广泛），另有非电磁式的，如电子式、光电式。

其工作原理与变压器相同，基本结构也是铁心和原、副绕组。

特点是容量很小且比较恒定，正常运行时接近于空载状态。

电压互感器本身的阻抗很小，一旦副边发生短路，电流将急剧增长而烧毁线圈。

为此，电压互感器的原边接有熔断器，副边可靠接地，以免原、副边绝缘损毁时，副边出现对地高电位而造成人身和设备事故。

测量用电压互感器一般都做成单相双线圈结构，其原边电压为被测电压（如电力系统的线电压），可以单相使用，也可以用两台接成V-V形作三相使用。

实验室用的电压互感器往往是原边多抽头的，以适应测量不同电压的需要。

供保护接地用电压互感器还带有一个第三线圈，称三线圈电压互感器。

三相的第三线圈接成开口三角形，开口三角形的两引出端与接地保护继电器的电压线圈联接。

正常运行时，电力系统的三相电压对称，第三线圈上的三相感应电动势之和为零。

一旦发生单相接地时，中性点出现位移，开口三角的端子间就会出现零序电压使继电器动作，从而对电力系统起保护作用。

线圈出现零序电压则相应的铁心中就会出现零序磁通。

为此，这种三相电压互感器采用旁轭式铁心（10KV及以下时）或采用三台单相电压互感器。

对于这种互感器，第三线圈的准确度要求不高，但要求有一定的过励磁特性（即当原边电压增加时，铁心中的磁通密度也增加相应倍数而不会损坏）。

[3]

电压互感器是发电厂、变电所等输电和供电系统不可缺少的一种电器。

精密电压互感器是电测试验室中用来扩大量限，测量电压、功率和电能的一种仪器。

电压互感器和变压器很相像，都是用来变换线路上的电压。

线路上为什么需要变换电压呢?

这是因为根据发电、输电和用电的不同情况，线路上的电压大小不一，而且相差悬殊，有的是低压220V和380V，有的是高压几万伏甚至几十万伏。

要直接测量这些低压和高压电压，就需要根据线路电压的大小，制作相应的低压和高压的电压表和其他仪表。

5.3电压互感器的选择

《火力发电厂、变电所二次接线设计技术规程》中有关规定：

 电压互感器的选择应能满足以下要求：

 一、 应满足一次回路额定电压要求 结合学习〈《设计手册》〉中有关章节：

1、按电压等级选择电压互感器：

目前制造厂所生产的电压互感器的额定一次电压等级有：

0.5kV、3 kV、6 kV、10 kV、15 kV、18 kV、20 kV、35 kV、60 kV、110 kV、220 kV、330 kV、500 kV，以上电压为电压互感器一次绕组接于电网的线电压。

若接于电网的相电压，则电压互感器的一次绕组的额定电压为U=     

式中Uxe----额定一次相电压；Ux-xe---额定一次线电压； 所选择的电压互感器应符合：

1.1Ux-xe 〉Uie 〉0.9Ux-xe或1.1Uxe 〉UIe 〉1.1Uxe 

    式中----电压互感器相应的额定一次电压。

 电压互感器的二次绕组额定电压按下表选：

绕组

主二次绕组

接于零序电压的辅助二次绕组

绕组接法

线电压（V）

相电压

在中性点直接接地的电网中

在中性点不直接接地或经消弧线圈接地的电网中

二次电压（V）

100

100/

100

100/3

一、容量和准确等级（包括电压互感器的剩余绕组）应满足测量仪表、保护装置和自动装置的要求。

结合学习《设计手册》有关章节：

2、按准确级和容量选择电压互感器：

Ⅰ、按准确级：

即对于各种测量表计，应按下列规定选择电压互感器：

〈1〉装设在发电机、电力变压器、调相机、厂用（或所用）馈线、出线等回路中的电度表用电压互感器为0.5级，供计算电费的电度表专用电压互感器，其准确等级应不低于0.2级。

〈2〉供作运行监视、估算电度表、发电厂中的功率表和电压继电器的电压互感器，其准确等级选用1级。

〈3〉供用于估计被测量数值的表计（如电压表和只有一只线圈的电压继电器）用电压互感器，其准确级为3级。

〈4〉对于接于三相系统相与地之间的单相电压互感器，且需要同时向保护、知道装置、测量一般和计量装置提高电压量时，一般应具有二个二次绕组和一个剩余电压绕组，其准确级组合为0.2、0.5、3P和6P的组合。

〈5〉对于接于三相系统的单相互感器，一般应具有两个二次绕组，其准确级组合应分别满足所接最高准确等级负荷要求的0.2、0.5、3P和6P组合。

〈6〉对于接于三相系统相与地之间的计量专用电压互感器，一般应具有准确级组合为0.2/0.5或0.5/0.5的二个二次绕组。

Ⅱ、按二次负荷选择：

电压互感器的准确级和二次负荷大小有关，并且以负荷最重的一相来判别它的准确级是否能达到要求。

对负荷不太大的，一般于按负荷估算而确定电压互感器的容量

据当前各类继电保护（数字式微机等），测量仪表和计量装置的厂家技术资料和现场实测，每个元件（线路、变压器等），每个电压等级的功率消耗一般不超过下述范围：

继电保护3~5VA（数字式微机保护RCS-9000系列，查说明书只有0.5VA/相）；测量仪表：

2~4VA；计量装置：

4~6VA（110kV及以下电压等级）。

按照上述估计数据，母线用电压互感器二次相负荷每绕组不超过50VA，总容量不超过100VA；线路用电压互感器相负荷每绕组不超过10VA，总容量不超过30VA。

对于较复杂的大型变电所，而要求精确计算出电压互感器的实际负载时，则应按设计手册中的表20~25和表20~26中规定的公式进行验算。

Ⅲ、用估计法对电压互感器容量选择例举：

、

设某变电所10kⅠ段Ⅱ段母线各有出线7条，所设保护、测量、计量装置类型均同，试确定10kVⅠ段Ⅱ段母线电压互感器容量

显然：

Ⅰ段Ⅱ段母线电压互感器容量相同。

每台总容量估算：