第十四章_电气设备的选择(5)

（5）电容式电压互感器的开口三角绕组的不平衡电压较高，常常影响零序保护装置的灵敏度。当灵敏度不能满足要求时，可要求制造部门装设高次谐波滤过器。

5、铁磁谐振特性和防谐措施

电容式电压互感器具有带铁芯的非线性电感和电容器。在一次电压或二次电流剧变时，将产生暂态过程和非工频铁磁谐振。因此要求制造厂家应采取抑制措施（例如装设谐振式阻尼器），保证铁磁谐振特性满足下列要求：在1.2倍额定电压且负载为零时，电压互感器二次侧短路后又突然消失短路，其二次电压峰值应在额定频率10个周波时间内恢复到与正常值相差不大于10％的数值；而在1.5倍额定电压，且在相同的短路条件下，其二次电压回路铁磁谐振持续时间不应超过2s。

电磁式电压互感器安装在中性点非直接接地系统中，且当系统运行状态发生突变时，有可能发生并联谐振。为防止此类型铁磁谐振发生，可在电压互感器上装设设消谐器，亦可在开口三角端子上接人电阻或白炽灯泡。电阻R可按下式选取：

R?X （14-42） K13式中：K13—次绕组对开口三角绕组的变比；

X—电压互感器感抗。当电网内有多台互感器时，应取并联值。

R值为抑制谐振的总阻值。若分置于n台互感器时，每个电阻值应取nR。

例14－4 选择例14－3中10.5kV母线测量用电压互感器及其高压熔断器。已知：母线上接有馈线7回、厂用变压器2回、主变压器1回，共有有功电度表10只、有功功率表3只、无功功率表1只、母线电压及频率表各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14－8和表14－14所示。

3×WUuvwVAR10×WhfVVVVVW

图14－8 测量仪表与电压互感器的连接图

表14－14 电压互感器各相负荷分配（不完全星形负荷部分）

仪表名称及型号 有功功率表16D1—W 无功功率表16D1—VAR 有功电度表DS1 频率表16Ll—Hz 电压表16L1—V 总计

每线圈消耗功率（VA） 0.6 0.5 1.5 0.5 0.2 仪表电压线圈 仪表数目 3 1 0.925 10 1 1 UV相 Puv 1.8 0.5 5.7 0.5 8.5 13.9 13.9 Quv VW相 Pvw 1.8 0.5 5.7 8.2 13.9 314 13.9 Qvw cos? sin? 1 1 0.38 1 1 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，因此选用JSJW—10型三相五柱式电压互感器（也可选用3只单相JDZJ型浇注绝缘电压互感器），其一、二次电压为10/0.1/0.1kV。由于回路中接有计费用电3度表，故互感器选用0.5准确级。与此对应，互感器三相的额定容量为120VA。电压互感器接线为Y0/Y0/?。

根据表14－14可求出不完全星形部分负荷为：

S?P22uvuv?Quv?8.52?13.92?16.3(VA)S22vw?Pvw?Qvw?8.22?13.92?16.1(VA)

cos?Puv?8.5uv??0.52、?uv?58.7?Suv16.3cos?Pvwvw?S?8.2?0.51、?vw?59.3?vw16.1由于每相上尚接有绝缘监视电压表V（P??0.2，Q??0），故U相负荷为：

P1?U?3S??P??1uvcos??uv?303?16.3cos?58.7??30???0.2?8.45(W)

Q1U?3S??1uvsinuv?30???3?16.3sin?58.7??30???4.5(var)V相负荷为： P1

V?1??S PV?3??Suvcos??uv?30????????Svwcos?vw?3030???????P?uvcos?uv?30?Svwcos?vw???Pvv? ? ?13?13???????????3????16.3cos?16.3cos58.758.7???3030???16.3cos16.3cos59.359.3???3030??????0.2??0.2 ??8.33 (W)8.33 (W)

Q1??QV?1???SSuvsin??uv?30??Suvsin?uv?30???V?3uvsin???uv?30??S?uvsin???? 13?uv?30??????? ??13????16.3sin58.7??30??16.3sin59.3???30??? ?13.96 (var)3??16.3sin?58.7?30???16.3sin??59.3?30???

?13.96 (var)315

显而易见，V相负荷较大，故只须用V相总负荷来进行校验。

22SV?PV?QV?8.312?13.972?16.28VA＜120VA 3因此所选JSJW－10型互感器满足要求。 五、限流电抗器的选择

目前电力系统常用的限流电抗器，有普通电抗器和分裂电抗器两种。两者的选择方法基本相同，一般按照额定电压、额定电流、电抗百分数、动稳定和热稳定进行选择和校验。

1.额定电压和额定电流的选择

额定电压和额定电流的选择应满足：

UN?UNs （14-43） IN?Imax （14-44）

式中：UN、－电抗器的额定电压和额定电流；

UN、－电网额定电压和电抗器的最大持续工作电流。 sImax分裂电抗器当用于发电厂的发电机或主变压器回路时，Imax一般按发电机或主变压器额定电流的70％选择；而用于变电站主变压器回路时，Imax取两臂中负荷电流较大者，当无负荷资料时，一般按主变压器额定容量的70％选择。

2.普通电抗器电抗百分数选择

（1）电抗器的电抗百分数按将短路电流限制到一定数值的要求来选择，设要求将短

??，则电源至短路点的总电抗标幺值X??为： 路电流限制到Iz?? （14-45） X???IB/Iz式中：IB－基准电流。

? 所需电抗器的电抗标么值为：X?k?X???X???－电源至电抗器前的系统电抗标幺值。 式中：X??电抗器在其额定参数下的百分电抗

Xk%?X?kINUB?100% （14-46） IBUN或 Xk%???IB?IU??NB?100% （14-47） ?X?????Iz?IBUN式中：UB－基准电压。

（2）电压损失校验。

普通电抗器在运行时，电抗器的电压损失应不大于额定电压的5％，即：

?U%?Xk%Imaxsin??5% （14-48） IN316

式中：?－负荷功率因数角，一般cos??0.8。

（3）母线残压校验。若出线电抗器回路未设置无时限保护，为减轻短路对其他用户的影响，当线路电抗器后短路时，母线残压应不低于电网额定值的60～70％，即：

?Ucy%?Xk%??Iz?60~70% （14-49） IN3.分裂电抗器电抗百分数的选择

因分裂电抗器产品系按单臂自感电抗XL％算出，按前面公式所计算出的电抗百分值Xk％应进行换算，XL％与Xk％的关系与电源连接和限制那一侧短路电流有关。分裂电抗器的接线如图14－9所示。

U当仅3侧有电源，1（或2）侧短路时，XL%＝Xk%； 当1、2侧有电源，3侧短路时，XL％＝2 Xk%／（1－f0）。

3式中：f0－分裂电抗器的互感系数，如无资料，取f0＝0.5。

12在正常运行情况下，分裂电抗器的电压损失很小，但两

I1I2臂负荷变化可引起较大的电压波动，故要求两臂母线的电压

U1U2波动不大于母线额定电压的50%。由于电抗器的电阻很小，III且电压降是由电流的无功分量在电抗器的电抗中产生的，故

图14－9 分裂电抗器接线 母线I的电压为：

U1?U?3XLI1sin?1?3XLI2sin?2

因为 XL?XL%UN ?1003IN故 U1?U??XL%?I1I UN?sin?1?f02sin??2 （14-50）

100IN?IN?I1Isin?1?f02sin?2) （14-51） ININU100%； UN上式除以UN，可得I段母线电压的百分数：

U1%?U%?XL%(式中：U%—分裂电抗器电源侧电压的百分值，U%?I1、I2—I、Ⅱ段母线上负荷电流；

?1、?2—I、II段母线上负荷功率因数角，一般可取cos??0.8；

UN、IN—电抗器的额定电压和额定电流。 同理II段母线的电压：

317

U2?U??XL%?I2IUN?sin?2?f01sin?1? （14-52） 100IN?IN??I2?I1或 U2%?U%?XL%? sin?2?f0sin?1? （14-53）

IIN?N?计算时如无负荷资料，可按一臂为0.3IN，另一臂为0.7IN计算母线电压和电压波动。

4.热稳定和动稳定校验

热稳定和动稳定校验应满足下式；

Itt?Iktk （14-54） ies?ik （14-55）

式中：ik、Ik—电抗器后短路冲击电流和稳态短路电流；

。 ies、It—电抗器的动稳定电流和短时热电流（t＝1s）

由于分裂电抗器抵御二臂同时流过反向短路电流的动稳定能力较低，因此，在可能出

现上述情况时，分裂电抗器除分别按单臂流过短路电流校验外，还应按两臂同时流过反向短路电流进行动稳定校验。

在选择分裂电抗器时，还应注意电抗器布置方式和进出线端子角度的选择。

例14－5 如图14－6所示接线，已知10.5kV出线拟使用SN8－10型断路器，其允许开断电流INbr=11kA，断路器QF全开断时间tab=0.1s，出线保护动作时间tpr=1s，线路最大持续工作电流为360A，试选择出线电抗器。

解：按正常工作电压和最大持续工作电流选择NKL－10—400电抗器（N－水泥支柱，K－电抗器，L－铝线），UN=10kV，IN＝400A。

由图14－8可求电抗器前系统电抗：

???X?0.33?0.209?0.128

0.33?0.209???INbr，则 令Iz?IB?INUB?5.5?400?10500?Xk%???X????100%???0.128??100%?2.84%

???11?5500?10000?Iz?IBUN若选用3％的电抗，计算结果表明不满足动稳定要求，故改选NKL－10－400－4型，其Xk%?4%，ies?25.5kA，It1?22.5(kA?s)

计算电抗器后短路电流

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