关于电气设备的选择方法.docx
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关于电气设备的选择方法
式中，为冲击电流有效值，为电气设备的极限通过电流有效值。
shImaxI
关于电气设备的选择方法
电气设备选择的一般原则是什么?
答：
电气设备的选择应遵循以下 3 项原则：
（1） 按工作环境及正常工作条件选择电气设备
a 根据电气装置所处的位置,使用环境和工作条件,选择电气设备型号；
b 按工作电压选择电气设备的额定电压；
c 按最大负荷电流选择电气设备和额定电流。
（2） 按短路条件校验电气设备的动稳定和热稳定
（3） 开关电器断流能力校验
5-2 高压断路器如何选择？
答：
（1）根据使用环境和安装条件来选择设备的型号。
（2）在正常条件下，按电气设备的额定电压应不低于其所在线路的额定电压选择额定电压，
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选择额定电流。
（3）动稳定校验
（3
I max ≥ I sh）
（3）
（4）热稳定校验
（
It2t ≥ I ∞3）2tima
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
安装点最大三相短路容量，即 Soc ≥ SK.max
5-3 跌落式熔断器如何校验其断流能力?
答：
跌落式熔断器需校验断流能力上下限值,应使被保护线路的三相短路的冲击电流小于其
关于电气设备的选择方法
上限值,而两相短路电流大于其下限值。
5-4 电压互感器为什么不校验动稳定，而电流互感器却要校验？
答：
电压互感器的一、二次侧均有熔断器保护，所以不需要校验短路动稳定和热稳定。
而
电流互感器没有。
5-5 电流互感器按哪些条件选择？
变比又如何选择？
二次绕组的负荷怎样计算？
答：
1）电流互感器按型号、额定电压、变比、准确度选择。
2）电流互感器一次侧额定电流有
20，30，40，50，75，100，150，200，400，600，800，1000，1200，1500，2000（A）等
多种规格，二次侧额定电流均为 5A，一般情况下，计量用的电流互感器变比的选择应使其
一次额定电流不小于线路中的计算电流。
保护用的电流互感器为保证其准确度要求，可以
将变比选的大一些。
3） 二次回路的负荷取决于二次回路的阻抗的值。
5-6 电压互感器应按哪些条件选择？
准确度级如何选用？
答：
电压互感器的选择如下：
●按装设点环境及工作要求选择电压互感器型号；
●电压互感器的额定电压应不低于装设点线路额定电压；
●按测量仪表对电压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 1.0 级或 3.0 级，保护用
的准确度为 3P 级和 6P 级。
5-7 室内母线有哪两种型号？
如何选择它的截面？
答：
母线的种类有矩形母线和管形母线，母线的材料有铜和铝。
母线截面选择：
（1）按计算电流选择母线截面，且 I a1 ≥ I c
式中， I a1 为母线允许的载流量； I c 为汇集到母线上的计算电流。
（2）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，且 Sec =
I c
jec
式中， jec 为经济电流密度， Sec 为母线经济截面。
5-8 支柱绝缘子的作用是什么？
按什么条件选择？
为什么需要校验动稳定而不需要校验热
稳定？
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答：
（1）作用是用来固定导线或母线，并使导线与设备或基础绝缘。
（2）支柱绝缘支的选择应符合下列几个条件：
①按使用场所选择型号
②按工作电压选择额定电压
③校验动稳定
（3）因为短路时会产生冲击电流并作用在绝缘子上，但不会发热就不需要校验热稳定。
5-9 穿墙套管按哪些条件选择？
答：
穿墙套管按下列几个条件选择：
1）按使用场所选择型号；
2）按工作电压选择额定电压；
3）按计算电流选择额定电流；
4）动稳态校验
Fc ≤ 0.6Fa1
ish ⨯10-7
Fc =
K （l1 + l1 ） （3）2
a
式中， Fc 为三相短路电流作用于穿墙套管上的计算力（N）； Fa1 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间的距离（m）， l2 为套管本身的长
度（m）， a 为相间距离， K = 0.862 。
5）热稳定校验
（
I ∞3）2 ≤ It2t
式中， It 为热稳定电流； t 为热稳定时间。
5-10 为什么移开式开关柜柜内没有隔离开关，而固定式开关柜柜内有隔离开关？
答：
移开式开关柜中没有隔离开关，是因为断路器在移开后能形成断开点，故不需要隔离
开关。
而固定式开关柜内的结构型式是固定式，所以需要隔离开关。
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
1
Un
10kV
>=
Uw.n
10kV
合格
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5-11 电压线路中，前后级熔断器间在选择性方面如何进行分配？
答：
一般前级熔断器的熔体额定电流应比后级熔断器的熔体额定电流大 2 至 3 级，以使靠
近故障点的熔断器最先熔断。
5-12 低压断路器选择的一般原则是什么？
答：
（1）低压断路器的型号及操作机构形式应符合工作环境，保护性能等方面的要求；
（2）低压断路器的额定电压应不低于装设地点线路的额定电压；
（3）低压断路器的额定电流应不小于它所能安装的最大脱扣器的额定电流；
（4）低压断路器的短路断流能力应不小于线路中最大三相短路电流；
A：
对万能式（DW 型）断路器，其分断时间在 0.02s 以上时，有
（
I oc ≥ I K3）
B：
对塑壳式（DZ 型或其他型号）断路器，其分断时间在 0.02s 以下时，有
（3
I oc ≥ I sh）
或
（3
ioc ≥ ish）
5-13 某 10kV 线路计算电流 150A，三相短路电流为 9kA，冲击短路电流为 23kA，假想时间
为 1.4s，试选择隔离开关、断路器，并校验它们的动稳定和热稳定。
解：
据题意可得：
Uwn=10kV.Ic=150A.Ik（3）=9kA.Ish（3）=23kA.
（1） 高压断路器的选择
查表 A-4，选择 SN10-10I/630 型少油断路器，其有关技术参数及装设地点的电气条件和计
算选择结果列于下表中，从中可以看出断路器的对数均大于装设地点的电气条件，故所选
断路器合格。
序
号
CN-10T/400
选择
要求
装设地点电气条件
结论
项目
数据
项目
数据
1
Un
10kV
>=
Uw.n
10kV
合格
2
In
400A
>=
Ic
150A
合格
3
Imax
30kA
>=
Ish（3）
23kA
合格
4
It^2*t
14^2*5=13720kA
^2s
>=
Ik^2*t
ima
9^2*（1.4+0.1）=121
.5kA^2s
合格
2
In
630A
>=
Ic
150A
合格
3
Ioc
16kA
>=
Ik（3）
9kA
合格
4
Imax
40kA
>=
Ish（3）
23kA
合格
5
It^2*t
16^2*4=1024kA^2s
>=
Ik^2*ti
ma
9^2*（1.4+0.1）=121.5k
A^2s
合格
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（2）高压隔离开关的选择
查表 A-5,选择 CN-10T/400 高压隔离开关。
选择计算结果列于下表中。
5-14 某 10kV 车间变电所，变压器容量为 630kVA，高压侧短路容量为 100MVA，若用 RN1 型
高压熔断器做高压侧短路保护，试选择 RN1 型熔断器的规则并校验其断流能力。
解：
（1）选择熔断器额定电压：
UN.FU=UN=10kV
选择熔体和熔断器额定电流：
IN.FE>=IC=SN/（1.732UN）=36.37
IN.FU>=IN.FE
根据上式计算结果查表 A-6-1，选 RN1-10 型熔断器，其熔体电流为 40A，熔断器额定电流
为 50A，最大断流能力 12KA。
（2）检验熔断器能力：
Ioc=12kV>Ikmax=10kA
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所以：
所选 RN1-10 型熔断器满足要求。
5-15在习题 5-13 的条件下，若在该线路出线开关柜配置两只电流互感器 LQJ-10 型，分
别装在 A,C 相（两相 V 形接线），电流互感器 0.5 级二次绕组用于电能测量，三相有功及无
功电度表各一只，每个电流线圈消耗负荷 0.5VA，有功率表一只，每个电流线圈负荷为
1.5VA，中性线上装一只电流表，电流线圈消耗负荷为 3VA（A,C 相各分担 3VA 的一半）。
3.0 级二次绕组用做继电保护，A,C 相各接两只 DL 型电流继电器，每只电流继电器线圈消
耗负荷为 2.5VA。
电流互感器至仪表﹑继电器的单向长度为 2.5m，导线采用 BV-500-
1*2.5mm2 的铜心塑料线。
试选择电流互感器的变比，并校验其动稳定，热稳定和各二次绕
组的负荷是否符合准确度的要求。
解：
⑴测量用的电流互感器的选择。
根据线路电压为 10KV，计算电流为 150A，查表 A-7，选变比为 200/5A 的 LQJ-10 型电
流互感器，Kes=160，Kt=75，t=1s，0.5 级二次绕组的 Z 2N =0.4 欧姆。
① 准确度校验
S2N ≈ I 2N * Z 2N ≈ 25 * 0.4 = 10 VA
S2 ≈ ∑ Si + I 2N （RWL + Rtou ）
= （0.5 + 0.5 + 3 + 1.5） + 25 * （
3 ⨯ 2.5
2.5 ⨯ 53
+ 0.1）
= 5.5 + 3.3
= 8.8 < S2N
满足准确度要求。
② 动稳定校验
Kes ⨯ 2I1N = 160 ⨯1.414 ⨯ 0.2 = 45.25 > I sh = 23 KA
满足动稳定要求。
③ 热稳定校验
（
（Kt I1N ）2 t = （75 ⨯ 0.2）2 ⨯1 = 225 > I ∞3）2tmin = 92 ⨯1.5 = 121.5
满足热稳定要求。
所以选择 LQJ-10 200/5A 电流互感器满足要求。
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⑵保护用的电流互感器的选择
线路电压 10KV，计算电流 150A，查表 A-7，选变比 400/5A 的 LQJ-10 型电流互感器，
Kes=160,Kt=75,t=1s,3.0 级二次绕组的 Z 2N =0.6 欧姆。
①准确度校验
S2N ≈ I 2N * Z 2N ≈ 25 * 0.6 = 15 VA
S2 ≈ ∑ Si + I 2N （RWL + Rtou ）
= （2.5 + 2.5） + 25 * （
3 ⨯ 2.5
2.5 ⨯ 53
+ 0.1）
= 5 + 3.3
= 8.3 < S2N
满足准确度要求。
②动稳定校验
Kes ⨯ 2I1N = 160 ⨯1.414 ⨯ 0.4 = 90.5 > I sh = 23
满足动稳定要求。
③热稳定校验
（
（Kt I1N ）2 t = （75 ⨯ 0.4）2 ⨯1 = 900 > I ∞3）2tmin = 92 ⨯1.5 = 121.5
满足热稳定要求。
所以选择 LQJ-10 400/5A 型电流互感器满足要。
5-16 试按例 5-4 所给条件，选择三相五芯式电压互感器型号，并校验二次负荷是否符合准
确度要求（提示三相五芯柱式互感器所给的二次负荷为三相负荷，将接于相电压、线电压
的负荷换算成三相负荷）。
解：
根据要求查表 A-8，选项 3 只变压器 JDZJ-10 型电压互感器电压变比为
10000
3
:
10000
3
:
10000
3
；
零序法阻规定用 6P 级三相负荷为：
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2 + 4.5 + 1.5 ⨯ 6 ⨯1.73 + 4.5 ⨯1.73
= 38.85W < 50VA
故三次负荷满足要示。
5-17 按习题 5-13 电气条件，选择母线上电压互感器的断流能力。
解：
根据题 5-13 所给的电气条件有：
IN.Foc≥Ic=150A
对于百限流式，要求 Ioc≥9kA
对于非限流式，要求 IOC≥Ish
Psh≥230mvA 过大，Poc≥P’=9kA×10kV=90MVA
∴选用限流式 RW9-10/200 高压熔断器。
5-18 变压器室内有一台容量为 1000kVA（10/0.4kV）的变压器，低压侧母线采用 TMY 型，
试初步选择低压母线的截面。
解：
按流选择母线截面
已知变压器额定容量和一,二次侧额定电压,可计算低压侧母线电压：
I 2N = S N / 3U 2N =
1000
3 ⨯ 0.4
= 1443.4 A
根据所求的 I2N查表 A-12-2 可知，初选母线为 TMY-80×8 型，最大允许的载流量为：
1690A,大于 1443.4A,即 I a1 > I c 。
由母线截面选择原则可知满足要求，故选择 TMY-80×8
型。
5-19 某高压配电室采用 TMY—80×10 硬铜母线，平放在 ZA—10Y 支柱绝缘子上，母线中心
距为 0.3m，支柱绝缘子间跨距为 1.2m，与 CML—10/600 型穿墙套管间跨距为 1.5m，穿墙
套管间距为 0.25m。
最大短路冲击电流为 30kA，试对母线、支柱绝缘子和穿墙套管的动稳
定进行校验。
解：
（1）母线动稳定校验
三相短路点动力
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Fc（3） = 3K f ish）2
l
a
=
1.732 ⨯1⨯ （30 ⨯103 ）2 ⨯1.2
0.3
⨯10-7
= 623.52N
弯曲力矩按大于 2 档计算，即
M =
Fc（3）l
10
=
623.52 ⨯1.2
10
= 74.82Nm
W =
b2h
6
=
0.082 ⨯ 0.01
6
= 1.06 ⨯10-5 m3
计算应力为σ c =
M
W
=
74.82
1.06 ⨯10
-5
= 7.05 ⨯106 Pa = 7.05MPa
σ a1 = 140MPa > σ c
故母线满足动稳定要求。
（2）支柱绝缘子动稳定校验
由表 5-4 可得，支柱绝缘子最大允许机械破坏负荷为 3.75kN，则
KFa1 = 0.6 ⨯ 3.75 ⨯103 = 2250N
因
Fc（3） = 623.52 < KFa1 = 2250
故支柱绝缘子满足动稳定校验。
（3）穿墙套管动稳定校验
查表 5-5 得， Fa1 = 7.5kN , l2 = 0.56m, l1 = 1.8m, a = 0.25m ，由公式得
ish=
Fc =
k （l1 + l2 ） （3）2
a
0.862 ⨯ （1.8 + 0.56）
0.25
⨯ （30 ⨯103 ）2 ⨯10-7
= 732.3N
0.6Fa1 = 0.6 ⨯ 7.5 ⨯103 = 4500N > Fc
故穿墙套管动稳定要求。
7，起动时间为 3~8s，塑料绝缘导体截面为 16 mm ，穿钢管敷设，三相短路电流为
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5-20 某 380V 动力线路，有一台 15KW 电动机，功率因数为 0.8，功率为 0.88，起动倍数为
2
16.7kA，采用熔断器做短路保护并与线路配合。
试选择 RTO 型熔断器及额定电流（环境温
度按+35 设摄氏度计）
解：
由效率η N , PN ,U N , cos a 求 I N 。
I N =
PN
3⨯U N ⨯ cos a ⨯η N
=
15
3 ⨯ 0.88 ⨯ 0.8 ⨯ 0.38
= 32.37 A
起动电流 I pk = 7I N = 7 ⨯ 32.37 = 226.6 A
选择熔体及熔断器额定电流
I N.FE ≥ I c = 32.37 A
I N.FE ≥ 0.4I pk = 90.6 A
查表 A-11，选 I N.FE = 100 A
查表 A-11 选 RTO-100 型熔断器，其熔体额定电流为 100A，熔断器额定电流为 100A，最
大断流能为 50kA。
5-21 某 380V 低压干线上，计算电流为 250A，尖峰电流为 400A，安装地点三相短路冲击电
流为 30kA，试选择 DW15 型低压断路器的规格（带瞬时和延长时脱扣器），并校验断路器的
断流能力。
解：
（1）瞬时脱扣器额定电流选择及动作电流整定
① I N.OR ≥ I c = 250 A ，故选取 I N.OR = 400 A 脱扣器；
② I op（0） ≥ K rel I pk = 1.35 ⨯ 400 = 540 A
查表 A—10—5 的整定倍数，选择 1.5 倍整定倍数的瞬时脱扣器，则动作电流整定值为
1.5 ⨯ 400 = 600 > 540 A
③与保护线路的配合
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I op（0） = 600 ≤ 4.5I a1 = 4.5 ⨯ 672 = 3024
故满足要求。
（2）长延时过电流脱扣器动作电流整定
①动作电流整定
I op
（1） ≥ K rel I c = 1.1⨯ 250 = 275A
查表 A—10—5，选取 192~240~300 中的整定电流为 300A 的脱扣器，则
I op
（1） = 300 A
②与保护线路的配合
I op = 300 < KOL I a1 = 1⨯ 672 = 672
故满足要求。
（3）断路器额定电流选择
I N.QR ≥ I N.OR = 400 A
查表 A—10—1，选 400ADW15 系列断路器。
（4）断流能力校验
（
I oc = 50 A > I k3） = 30kA
故满足要求。
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