高压设备选择的基本原则(3)

电能测量以及功率方向保护用的电压互感器应选择0.5级或1级的，只供估计被测值的仪表和一般电压继电器的选用3级电压互感器为宜。

电压互感器的额定二次容量（对应于所要求的准确级）SN2，应不小于电压互感器的二次负荷S2，即SN2≥S2 (7-21)

S2=(?S0cos?)2?(?S0sin?)2?cos?—各仪表的功率因数。

如果各仪表和继电器的功率因数相近，或为了简化计算起见，也可以将各仪表和继电器的视在功率直接相加，得出大于S2的近似值，它若不超过SN2，则实际值更能满足式(7-21)的要求。

由于电压互感器三相负荷常不相等，为了满足准确级要求，通常以最大相负荷进行比较。 计算电压互感器各相的负荷时，必须注意互感器和负荷的接线方式。

[例7-3] 已知某35kV变电所低压侧10kV母线上接有有功电能表10只、有功功率表3只、无功功率表1只、母线电压表及频率表各1只，绝缘监视电压表3只、电压互感器及仪表接线和负荷分配如图7-3和表7-5所示。试选择供10kV母线测量用的电压互感器。 图7-3测量仪表与电压互感器的连接图

(?P0)2?(?Q0)2 (7-22)

式中S0、P0 、Q0—各仪表的视在功率、有功功率和无功功率。

图7-3 测量仪表与电压互感器的连线图

解 鉴于10.5kV为中性点不接地系统，电压互感器除供测量仪表外，还用来作交流电网绝缘监视，因此，查附录4，选用JSJW-10型三相五柱式电压互感器(也可选用3只单相JDZJ-10型浇注绝缘TV，但不能用JDJ或JDZ型TV接成星形)，其一、二次电压为

103/0.1/

0.1kV。3由于回路中接有计费用电能表，故电压互感器选用0.5准确级。与此对应，互感器三相总的额定容量为120VA。电压互感器接线为YN，yn，d0。查附录9得各仪表型号及参数，连同初步计算结果列于表7-5中。

表7-5 电压互感器备相负荷分配(不完全星形负荷部分)

仪表名称及型号 每线圈消耗 功率(VA) 0.6 0.5 1.5 1.2 0.3 仪表电压线圈 COS?1 1 sin? 0.925 仪表数目 3 1 10 1 1 AB相 Pab 1.8 0.5 5.7 1.2 Qab 13.9 Pbc 1.8 0.5 5.7 0.3 BC相 Qbc 13.9 有功功率表46D1-W 无功功率表46D1-var 有功电能表DS1 频率表46L1-Hz 电压表16L1-V 0.38 1 1 总计

9.2 13.9 8.3 13.9 根据表7-5可求出不完全星形部分负荷为 Sab=Pab2?Qab2?cos?9.22?13.92 =16.7(VA)

ab=Pab/Sab=9.2/16.7=0.55

?ab=56.6

o

Sbc=Pbc2?Qbc2?8.32?13.92 =16.2(VA) cos

?bc=Pbc/Sbc=8.3/16.2=0.51

?bc=59.2

o

由于每相上还接有绝缘监视电压表V（

P?=0.3W， Q?=0），故A相负荷为

PA=

131313131Sab cos(

? o

ab-30)+Pa =

?13×16.7 cos(56.6 o-30 o)+0.3=8.62(W)

QA=Sab

? sin(

ab-30

o

) =

13×16.7 sin(56.6 o-30 o) =4.3(var)

B相负荷为 PB=

[Sab cos(

? o

ab+30)+ Sbc cos(

? o

bc-30)]+Pb

?=

[16.7 cos(56.6 o+30 o)+ 16.2 cos(59.2 o-30 o)]+0.3=9.04(W)

QB=

3[Sab sin(

?ab+30

o

)+ Sbc sin(

?bc-30

o

)]

=

13[16.7 sin(56.6 o+30 o)+ 16.2 sin(59.2 o-30 o)]=14.2(var)

显而易见，B相负荷较太，故应按B相总负荷进行校验 SB?222PB2?QB=9.04?14.2=16.8<

120(VA) 3故所选JSJW-l0型互感器满足要求。

第四节 高压熔断器的选择

高压熔断器按额定电压、额定电流、开断电流和选择性等项来选择和校验。 一、额定电压选择

对于一般的高压熔断器，其额定电压UN必须大于或等于电网的额定电压UNs。但是对于充填石英砂有限流作用的熔断器，则不宜使用在低于熔断器额定电压的电网中，这是因为限流式熔断器灭弧能力很强，在短路电流达到最大值之前就将电流截断，致使熔体熔断时因截流而产生过电压，其过电压倍数与电路参数及熔体长度有关，一般在UNs=UN的电网中，过电压倍数约2~2.5倍，不会超过电网中电气设备的绝缘水平，但如在UNs

二、额定电流选择

熔断器的额定电流选择，包括熔管的额定电流和熔体的额定电流的选择。 （一）熔管额定电流的选择

为了保证熔断器载流及接触部分不致过热和损坏，高压熔断器的熔管额定电流应满足式（7-22）的要求，即 INft ≥INfs （7-23） 式中 INft—熔管的额定电流； INfs—熔体的额定电流

（二）熔体额定电流选择

为了防止熔体在通过变压器励磁涌流和保护范围以外的短路及电动机自启动等冲击电流时误动作，保护35kV及以下电力变压器的高压熔断器，其熔体的额定电流可按式(7-23)选择，即 INfs =KImax (7-24)

式中K—可靠系数(不计电动机自启动时K=1.1~1.3，考虑电动机自启动时K=1.5~2.0)；

Imax一电力变压器回路最大工作电流。

用于保护电力电容器的高压熔断器的熔体，当系统电压升高或波形畸变引起回路电流增大或运行过程中产生涌流时不应误熔断，其熔体按式(7-25)选择，即

INfs =KINc (7-25)

式中K一可靠系数(对限流式高压熔断器，当一台电力电容器时K=1.5~2.0，当一组电力电容器时K=1.3~1.8)； INc一电力电容器回路的额定电流。

三、熔断器开断电流校验

INbr≥Ich(或I\ （7-26） 式中INbr—熔断器的额定开断电流

对于没有限流作用的熔断器，选择时用冲击电流的有效值Ich 进行校验；对于有限流作用的熔断器，在电流达最大值之前已截断，故可不计非周期分量影响，而采用I\进行校验。

四、熔断器选择性校验

为了保证前后两级熔断器之间或熔断器与电

源(或负荷)保护装置之间动作的选择性，应进行熔体选择性校验。各种型号熔断器的熔体熔断时间可由制造厂提供的安秒特性曲线上查出。如图7-4所示，为两个不同熔体的安秒特性

曲线（INfs1

对于保护电压互感器用的高压熔断器，只需按额定电压及断流容量两项来选择。

第五节 支柱绝缘子和穿墙套管的选择

一、绝缘子简介

绝缘子俗称为绝缘瓷瓶,它广泛地应用在发电厂和变电所的配电装置、变压器、各种电器以及输电线之中。用来支持和固定裸载流导体，并使裸导体与地绝缘,或者用于使装置和电气设备中处在不同电位的载流导体间相互绝缘。因此,要求绝缘子必须具有足够的电气绝缘强度、机械强度、耐热性和防潮性等等。

绝缘子按安装地点,可分为户内(屋内)式和户外(屋外)式两种。 按结构用途可分为支持绝缘子和套管绝缘子。 （一）支柱绝缘子

支柱绝缘子又分为户内式和户外式两种。户内式支柱绝缘子广泛应用在3~110kV各种电压等级的电网中。

1. 户内式支柱绝缘子

户内式支柱绝缘子可分为外胶装式、内胶装式及联合胶装式等三种。 2. 户外式支柱绝缘子

户外支柱绝缘子有针式和实心棒式两种。图7-6所示为户外支柱绝缘子结构图。它主要由绝缘瓷体2、4,铸铁帽5和具有法兰盘的装脚1组成。

（二）套管绝缘子

套管绝缘子简称为套管。套管绝缘子按其安装地点可分户内式和户外式两种。 1.户内式套管绝缘子

户内式套管绝缘子根据其载流导体的特征可分为以下三种型式：采用矩形截面的载流体、采用圆形截面的载流导体和母线型。前两种套管载流导体与其绝缘部分制做成一个整体,使用时由载流导体两端与母线直接相连。而母线型套管本身不带载流导体,安装使用时,将原载流母线装于该套管的矩形窗口内。

2.户外式套管绝缘子

户外式套管绝缘子用于将配电装置中的户内载流导体与户外载流导体之间的连接处,例如线路引出端或户外式电器由接地外壳内部向外引出的载流导体部分。因此,户外式套管绝缘子两端的绝缘分别按户内外两种要求设计

二、支柱绝缘子及穿墙套管的选择

支柱绝缘子和穿墙套管的选择和校验项目见表7-6。 项目 额定电压 额定电流 热稳定 支持绝缘子 穿墙套管 式（7-1） 动稳定 式（7-26） 式（7-2） 式（7-4） 支柱绝缘子及穿墙套管的动稳定性应满足式（7-26）的要求：

Fal≥Fca （7-27）

式中Fal —支柱绝缘子或穿墙套管的允许荷重。

Fca —加于支柱绝缘子或穿墙套管上的最大计算力。 Fal可按生产厂家给出的破坏荷重Fdb的60%考虑，即

Fal=0.6 Fdb (N) (7-28)

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