第六章导体和电气设备的原理与选择

1、船舶电气设备与系统 2022-6-6课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系第六章第六章 导体和电气设备的原理与选择导体和电气设备的原理与选择 第一节第一节 电气设备选择的一般条件电气设备选择的一般条件1. 按额定电压选：按额定电压选： 保证保证UNUns（UN电气设备额定电压；电网额定电压Uns ） 一般电气设备允许的最高工作电压：一般电气设备允许的最高工作电压：220kV及及以下为以下为1.15UN；300500kV为为1.1UN一、按正常工作条件选择电气设备一、按正常工作条件选择电气设备2. 按额定电流选：按额定电流选： 保证保证IN

2、Imax（ IN电气设备额定电流电气设备额定电流；最大持续工作电流Imax ）绪：可靠、正常选择、短路校验绪：可靠、正常选择、短路校验船舶电气设备与系统 2022-6-6课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系第六章第六章 导体和电气设备的原理与选择导体和电气设备的原理与选择 1）发电机、调相机或变压器回路）发电机、调相机或变压器回路Imax=1.05IN;2）变压器有过负荷运行时，）变压器有过负荷运行时，Imax= 1.32 ITN3）母联断路器回路）母联断路器回路Imax= (IGmax)max;4）母线分段电抗器）母线分段电抗器Ima

3、x= 50%-80%(IGmax)max;5）出线回路）出线回路Imax=本线路本线路Imax+事故转移事故转移Imax。3. 按当地环境条件选：按当地环境条件选： 1）海拔在）海拔在10003500米，每增加米，每增加100米，允许米，允许电压将下降电压将下降1%。110kV及以下电气设备可在及以下电气设备可在2000米下长期运行米下长期运行。船舶电气设备与系统 2022-6-6课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系拉萨海拔：拉萨海拔：3659.4m西宁：西宁： 2296.3m昆明：昆明： 1892.5m南宁：南宁： 72.2m天津：天津： 5.2m电气工程与自动化学院电力系电气工程与自

4、动化学院电力系第六章第六章 导体和电气设备的原理与选择导体和电气设备的原理与选择 2）按修正温度）按修正温度额定环境温度：额定环境温度：+ 40。的但最大不超过额定电流可增加，每降低减少，时，每增加%20%,5 . 01,40%8 . 116040NNICCICCC 此外，地点、条件、检修、运行和环境等此外，地点、条件、检修、运行和环境等.船舶电气设备与系统 2022-6-6课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系第六章第六章 导体和电气设备的原理与选择导体和电气设备的原理与选择 二、按短路状态校验电气设备二、按短路状态校验电气设备1. 热

5、稳定校验热稳定校验 要求：要求：It2tQk 或或 It2t I2t eq 其中其中It为为t秒内允许通过的短路电流。秒内允许通过的短路电流。2. 动稳定动稳定校验校验 要求：要求：iesish 或或 IesIsh 同时需考虑特定工程安装使用条件：对电气设同时需考虑特定工程安装使用条件：对电气设备的机械负荷能力进行校验，即电气设备的备的机械负荷能力进行校验，即电气设备的端子允端子允许荷载许荷载应大于设备引线在短路时的最大点动力。应大于设备引线在短路时的最大点动力。船舶电气设备与系统 2022-6-6课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系第

6、六章第六章 导体和电气设备的原理与选择导体和电气设备的原理与选择 下列情况可不校验动、热稳定：下列情况可不校验动、热稳定： 1）有熔断器保护的电气设备，可不校热稳定。）有熔断器保护的电气设备，可不校热稳定。 2）有限流电阻保护的设备，可不校动稳定。）有限流电阻保护的设备，可不校动稳定。 3）电压互感器回路中的裸导体和电气设备可不）电压互感器回路中的裸导体和电气设备可不校动、热稳定。校动、热稳定。 4）电缆不校动稳定。）电缆不校动稳定。3. 按电气的特殊要求校验按电气的特殊要求校验（如：断路器校验断路能力、（如：断路器校验断路能力、互感器校验准确度等）互感器校验准确度等）船舶电气设备与系统 20

7、22-6-6课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系第六章第六章 导体和电气设备的原理与选择导体和电气设备的原理与选择 4. 短路电流计算条件短路电流计算条件 1）容量和接线：按最终容量计算，并考虑远景）容量和接线：按最终容量计算，并考虑远景发展规划，接线按可能发生最大短路电流的正常运发展规划，接线按可能发生最大短路电流的正常运行方式考虑。行方式考虑。 2）短路种类：按三相短路计算）短路种类：按三相短路计算 3）计算短路点：通过电气设备短路电流最大的）计算短路点：通过电气设备短路电流最大的点。点。船舶电气设备与系统 2022-6-6课 件轮

8、机工程学院船电系轮机工程学院船电系若三台发电机容量相同若三台发电机容量相同 QF1短路计算点：短路计算点：K2 QF5短路计算点：短路计算点：K4 QF4短路计算点：短路计算点：K8 QF3短路计算点：短路计算点：K3电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系第六章第六章 导体和电气设备的原理与选择导体和电气设备的原理与选择 船舶电气设备与系统 2022-6-6课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系第六章第六章 导体和电气设备的原理与选择导体和电气设备的原理与选择 4）短路计算时间）短路计算时间 a. 热稳定计算时间热稳定计算时

9、间: 继电保护动作时间继电保护动作时间+断路器断路器的全开断时间之和：的全开断时间之和：tk=tpr+ tbr tbr=断路器固有分闸时间断路器固有分闸时间+开断电弧时间开断电弧时间 当验算当验算裸导体及裸导体及110kV以下以下电缆采用电缆采用主保护主保护动作动作时间。如果保护有死区或拒动，采用能保护该死区时间。如果保护有死区或拒动，采用能保护该死区的后备保护动作时间，并采用相应处的短路电流。的后备保护动作时间，并采用相应处的短路电流。 当验算当验算电气设备及电气设备及110kV及以上及以上充油电缆热稳定充油电缆热稳定时，为了可靠，继电保护动作时间一般采用时，为了可靠，继电保护动作时间一般采

10、用后备保后备保护护的动作时间。的动作时间。船舶电气设备与系统 2022-6-6课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系第六章第六章 导体和电气设备的原理与选择导体和电气设备的原理与选择 b.断路开断计算时间断路开断计算时间tk：主保护时间：主保护时间+断路器断路器固有分闸时间固有分闸时间 tbr=tpr1+tin 对于无延时保护，为保护启动和执行机构时对于无延时保护，为保护启动和执行机构时间之和，传统的电磁式保护装置一般为间之和，传统的电磁式保护装置一般为0.050.06s，微机保护装置一般为微机保护装置一般为0.0160.03s船舶电气设

11、备与系统 2022-6-6课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系第六章第六章 导体和电气设备的原理与选择导体和电气设备的原理与选择 第二节第二节 高压断路器和隔离开关的原理与选择高压断路器和隔离开关的原理与选择高压断路器的主要高压断路器的主要功能功能： 1. 正常运行时倒换运行方式（接入或退出运正常运行时倒换运行方式（接入或退出运行），起控制作用；行），起控制作用； 2. 故障时快速切断故障回路，起保护作用。故障时快速切断故障回路，起保护作用。 特点：特点：能开断电路中的负荷电流和短路电流。能开断电路中的负荷电流和短路电流。船舶电气设备与

12、系统 2022-6-6课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系第六章第六章 导体和电气设备的原理与选择导体和电气设备的原理与选择 1. 电弧的概念电弧的概念：能量集中、温：能量集中、温度高、亮度大的气体自持放电度高、亮度大的气体自持放电现象。现象。 电弧由阳极区、弧柱、阴电弧由阳极区、弧柱、阴极区组成。电弧是一束游离气极区组成。电弧是一束游离气体，质量极轻，容易变形。体，质量极轻，容易变形。一、电弧的形成与熄灭一、电弧的形成与熄灭船舶电气设备与系统 2022-6-6课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系电气工程与自动化学院电力系电气工程

13、与自动化学院电力系第六章第六章 导体和电气设备的原理与选择导体和电气设备的原理与选择 2. 电弧的形成电弧的形成 电弧的产生和维持是触头间中性点（原子、分子）电弧的产生和维持是触头间中性点（原子、分子）被游离的结果。被游离的结果。1）强电场发射：强电场下（）强电场发射：强电场下（3106V/m)，金属表面，金属表面的电子被电场力拉出形成自由电子，阴极表面向外发的电子被电场力拉出形成自由电子，阴极表面向外发射电子；射电子；2）热电子发射：高温的阴极表面向外发射电子；）热电子发射：高温的阴极表面向外发射电子；3）碰撞游离）碰撞游离: 阴极电子向阳极方向移动，其它粒子阴极电子向阳极方向移动，其它粒子

14、发生碰撞；发生碰撞； 4）热游离：维持电弧然烧所需的游离过程。高温作）热游离：维持电弧然烧所需的游离过程。高温作用下，粒子电能超过一定值，粒子碰撞变成正、负离用下，粒子电能超过一定值，粒子碰撞变成正、负离子。子。船舶电气设备与系统 2022-6-6课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系第六章第六章 导体和电气设备的原理与选择导体和电气设备的原理与选择 3. 去游离过程去游离过程 去游离：自由电子和正离子相互吸引，发生中和现去游离：自由电子和正离子相互吸引，发生中和现象。象。 去游离形式：去游离形式：1）复合去游离，带电质点（正负离子）复合

15、去游离，带电质点（正负离子）相互吸引。相互吸引。 2）扩散，带电质点从电弧内部逸出。有）扩散，带电质点从电弧内部逸出。有: 浓度扩散和温度扩散。可用高速冷气吹弧。浓度扩散和温度扩散。可用高速冷气吹弧。电弧的形成：电弧的形成：强电场发射强电场发射热电子发射热电子发射触头触头分离分离电场游离电场游离温度升高温度升高热游离热游离形成电弧形成电弧船舶电气设备与系统 2022-6-6课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系第六章第六章 导体和电气设备的原理与选择导体和电气设备的原理与选择 结论：结论：游离有利于电弧的燃烧，去游离使弧道中游离有利于电弧

16、的燃烧，去游离使弧道中的带电质点减少，有利于熄弧。当去游离的带电质点减少，有利于熄弧。当去游离游离，电弧游离，电弧熄灭；熄灭； 去游离去游离= 游离，电弧稳定燃烧；游离，电弧稳定燃烧； 去游离去游离Ur(t)物理意义：电流过零后，弧隙物理意义：电流过零后，弧隙介质强度一直大于弧隙恢复电介质强度一直大于弧隙恢复电压，电弧熄灭。压，电弧熄灭。船舶电气设备与系统 2022-6-6课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系第六章第六章 导体和电气设备的原理与选择导体和电气设备的原理与选择 二、断路器开断短路电流时的工作状况分析二、断路器开断短路电流时

17、的工作状况分析1. 弧隙电压的恢复过程只取决于电路参数弧隙电压的恢复过程只取决于电路参数R、L、C船舶电气设备与系统 2022-6-6课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系第六章第六章 导体和电气设备的原理与选择导体和电气设备的原理与选择 期过程，且最大值不超过期过程，且最大值不超过U02111)4RLrCLC（弧隙电压弧隙电压Uc为按指数规律变化的非周为按指数规律变化的非周幅值将达到幅值将达到2U02111)4RLrCLC（弧隙电压弧隙电压Uc为周期性振荡过程，其最大为周期性振荡过程，其最大况况 为临界电阻。为临界电阻。2111)4RL

18、rCLC（弧隙电压弧隙电压Uc为非周期性过程，为临界状为非周期性过程，为临界状12crLrC船舶电气设备与系统 2022-6-6课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系第六章第六章 导体和电气设备的原理与选择导体和电气设备的原理与选择 触头两端并联电阻触头两端并联电阻r电弧电流被分流或限电弧电流被分流或限制制使之易熄灭使之易熄灭/恢复电压值及上升速度都降低恢复电压值及上升速度都降低抑制过电压的产生。抑制过电压的产生。2. 不同短路形式对断路器开断能力的影响不同短路形式对断路器开断能力的影响1）开断中性点直接接地系统中的单相短路电路）开断中性

19、点直接接地系统中的单相短路电路 起始工频恢复电压起始工频恢复电压U0Um2）开断中性点不直接接地的小电流接地系统中的）开断中性点不直接接地的小电流接地系统中的 三相短路三相短路 UA0=1.5UA 为最大。为最大。 断口电弧的熄灭，关键在首先开断相，但后续断口电弧的熄灭，关键在首先开断相，但后续开断相燃弧时间长、电弧能量大，可能造成的破坏开断相燃弧时间长、电弧能量大，可能造成的破坏更为严重。更为严重。船舶电气设备与系统 2022-6-6课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系第六章第六章 导体和电气设备的原理与选择导体和电气设备的原理与选择

20、 3）开断中性点直接接地大电流接地系统的三相短路）开断中性点直接接地大电流接地系统的三相短路时，先开断相恢复电压的工频分量为最大时，先开断相恢复电压的工频分量为最大UA0=1.3UA4）开断两相短路时，以发生在大电流接地系统是最）开断两相短路时，以发生在大电流接地系统是最为严重，工频恢复电压可达相电压的为严重，工频恢复电压可达相电压的1.3倍。倍。三、高压断路器的选择三、高压断路器的选择 按灭弧介质分为：油断路器（多油、少油）、压缩按灭弧介质分为：油断路器（多油、少油）、压缩空气断路器、空气断路器、SF6断路器、真空断路器等。断路器、真空断路器等。1. 断路器种类和形式的选择断路器种类和形式的

21、选择船舶电气设备与系统 2022-6-6课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系第六章第六章 导体和电气设备的原理与选择导体和电气设备的原理与选择 1）油断路器）油断路器 多油断路器的油同时兼作为灭弧介质和带电体多油断路器的油同时兼作为灭弧介质和带电体与不带电体之间的绝缘。曾广泛用于与不带电体之间的绝缘。曾广泛用于3563kV，由，由于油耗量大，现已被淘汰于油耗量大，现已被淘汰。 少油断路器的油只作灭弧和触头间弧隙的绝缘少油断路器的油只作灭弧和触头间弧隙的绝缘介质，断路器中的带电体与接地部件之间的绝缘主介质，断路器中的带电体与接地部件之间的

22、绝缘主要采用瓷件，应用于要采用瓷件，应用于110220kv电压等级。电压等级。船舶电气设备与系统 2022-6-6课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系第六章第六章 导体和电气设备的原理与选择导体和电气设备的原理与选择 船舶电气设备与系统 2022-6-6课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系第六章第六章 导体和电气设备的原理与选择导体和电气设备的原理与选择 船舶电气设备与系统 2022-6-6课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电

23、力系第六章第六章 导体和电气设备的原理与选择导体和电气设备的原理与选择 2）压缩空气断路器）压缩空气断路器 以压缩空气为灭弧介质和绝缘介质的断路器以压缩空气为灭弧介质和绝缘介质的断路器，具有大容量下开断能力强及开断时间短的特点，具有大容量下开断能力强及开断时间短的特点。介质无毒，无火灾危险，动作快，噪声大。主。介质无毒，无火灾危险，动作快，噪声大。主要用于要用于220kv及以上电压的屋外配电装置。及以上电压的屋外配电装置。船舶电气设备与系统 2022-6-6课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系第六章第六章 导体和电气设备的原理与选择导体

24、和电气设备的原理与选择 船舶电气设备与系统 2022-6-6课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系第六章第六章 导体和电气设备的原理与选择导体和电气设备的原理与选择 3）SF6 断路器断路器 以以SF6气体为灭弧介质及绝缘介质的气体为灭弧介质及绝缘介质的断路器。在超高压断路器中，断路器。在超高压断路器中，SF6断路器断路器的元件数量最少，可靠性高，开断能力强，的元件数量最少，可靠性高，开断能力强，检修期长，无火灾危险，检修期长，无火灾危险，SF6气体虽无毒气体虽无毒但其分解物有毒性。但其分解物有毒性。 特别在特别在220kv及以上配电装置

25、中得到及以上配电装置中得到广泛应用，但在广泛应用，但在35kv以下及屋内配电装以下及屋内配电装置中使用较少。置中使用较少。船舶电气设备与系统 2022-6-6课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系第六章第六章 导体和电气设备的原理与选择导体和电气设备的原理与选择 4）真空断路器）真空断路器 利用真空条件熄灭电弧的利用真空条件熄灭电弧的断路器。真空断路器适于频繁断路器。真空断路器适于频繁操作，能连续开断额定电流万操作，能连续开断额定电流万次以上，在额定短路开断电流次以上，在额定短路开断电流下也能连续开断数十次甚至上下也能连续开断数十次甚至上

26、百次。其灭弧部分不需检修，百次。其灭弧部分不需检修，无火灾危险。无火灾危险。 在在35kv及以下配电装置中及以下配电装置中广泛使用。广泛使用。船舶电气设备与系统 2022-6-6课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系第六章第六章 导体和电气设备的原理与选择导体和电气设备的原理与选择 2. 额定电压和电流选择额定电压和电流选择需满足：需满足：NSNUUmaxNII3. 按额定短路开断电流选择按额定短路开断电流选择 按额定短路开断电流选择的条件是断路器额定按额定短路开断电流选择的条件是断路器额定开断电流不小于断路器触头刚刚分开时所通过的开断电

27、流不小于断路器触头刚刚分开时所通过的短路电流。短路电流。INbr I船舶电气设备与系统 2022-6-6课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系第六章第六章 导体和电气设备的原理与选择导体和电气设备的原理与选择 4. 按关合电流选择按关合电流选择 在断路器合闸之前，若线路上已存在短路故障，在断路器合闸之前，若线路上已存在短路故障，则在合闸过程中，动、静触头在未接触时即有巨大的则在合闸过程中，动、静触头在未接触时即有巨大的短路电流流过（预击穿），更容易发生熔焊和遭受电短路电流流过（预击穿），更容易发生熔焊和遭受电动力的损坏。断路器在关合短路电

28、流时，接通后又自动力的损坏。断路器在关合短路电流时，接通后又自动跳闸，此时要求断路器能可靠切断短路电流。动跳闸，此时要求断路器能可靠切断短路电流。额定额定关合电流不小于短路最大冲击电流关合电流不小于短路最大冲击电流。iNcl ish5. 按短路热稳定和动稳定校验按短路热稳定和动稳定校验2tKI tQesshii船舶电气设备与系统 2022-6-6课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系第六章第六章 导体和电气设备的原理与选择导体和电气设备的原理与选择 四、隔离开关的选择四、隔离开关的选择主要用途主要用途a. 隔离电压：与电源电压隔离，安全检

29、修隔离电压：与电源电压隔离，安全检修b. 倒闸操作倒闸操作c. 分、合小电流：分、合避雷器、电压互感器合空载分、合小电流：分、合避雷器、电压互感器合空载母线；分、合励磁电流不超过母线；分、合励磁电流不超过2A的变压器；关合电容的变压器；关合电容电流不超过电流不超过5A的空载线路。的空载线路。 隔离开关的选择与校验项目应比高压断路器的选隔离开关的选择与校验项目应比高压断路器的选择与校验项目少按额定短路开断电流及关合电流选择择与校验项目少按额定短路开断电流及关合电流选择，即按型式、额定电压、额定电流、校验动稳定、校，即按型式、额定电压、额定电流、校验动稳定、校验热稳定、选择操动机构等几项选择与校验

30、。验热稳定、选择操动机构等几项选择与校验。 船舶电气设备与系统 2022-6-6课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系第六章第六章 导体和电气设备的原理与选择导体和电气设备的原理与选择 第三节第三节 互感器的原理及选择互感器的原理及选择互感器包括互感器包括：电流互感器：电流互感器(TA)和电压互感器和电压互感器(TV) 是一次系统和二次系统间的联络元件。是一次系统和二次系统间的联络元件。互感器的互感器的作用作用： a. 将高电压与大电流变为二次回路标准低电压将高电压与大电流变为二次回路标准低电压（100V）和小电流（）和小电流（5A 或或

31、1A），使测量仪表和保护），使测量仪表和保护装置标准化、小型化。装置标准化、小型化。 b. 隔离高电压，且互感器二次侧均接地，以保隔离高电压，且互感器二次侧均接地，以保证设备和人身安全。证设备和人身安全。船舶电气设备与系统 2022-6-6课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系第六章第六章 导体和电气设备的原理与选择导体和电气设备的原理与选择 1. 工作原理工作原理 与变压器相似。原边串联在电路与变压器相似。原边串联在电路中，砸数很少，中，砸数很少，一次电流取决于线一次电流取决于线路负荷，与互感器二次负荷无关，即路负荷，与互感器二次负荷无

32、关，即一次绕组的电流为被测电路中的电流一次绕组的电流为被测电路中的电流。副边砸数多，负荷阻抗小，近似于。副边砸数多，负荷阻抗小，近似于短路状态。短路状态。变比变比: Ki=I1N/ I2NN2/N1称为额定电称为额定电流流比。比。一、电磁式电流互感器一、电磁式电流互感器A船舶电气设备与系统 2022-6-6课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系第六章第六章 导体和电气设备的原理与选择导体和电气设备的原理与选择 2. 误差误差 电流互感器受励磁电流的影响，产生电流误差电流互感器受励磁电流的影响，产生电流误差fi 和相位误差和相位误差。电流误

33、差值为：。电流误差值为：%100112IIIKfii 电流互感器电流互感器 (a)等值电路等值电路 (b)向量图向量图 船舶电气设备与系统 2022-6-6课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系 相位误差相位误差是实际的一次电流相位与二次电流相是实际的一次电流相位与二次电流相量间的夹角。实际上，电流误差主要决定于励磁电量间的夹角。实际上，电流误差主要决定于励磁电流所产生的铁损（有功分量），相位误差决定于励流所产生的铁损（有功分量），相位误差决定于励磁电流的磁化分量（无功分量）。磁电流的磁化分量（无功分量）。 电流互感器的参数及特性主要有额定值、准确电流互感器的参数及特性主要有额定值、准确级

34、、保护用电流互感器级、保护用电流互感器10%倍数。倍数。1）准确级）准确级：在规定的二次负荷范围内，一次电流：在规定的二次负荷范围内，一次电流为额定值时的最大误差为额定值时的最大误差3. 准确级和额定容量准确级和额定容量电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系第六章第六章 导体和电气设备的原理与选择导体和电气设备的原理与选择 船舶电气设备与系统 2022-6-6课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系第六章第六章 导体和电气设备的原理与选择导体和电气设备的原理与选择 船舶电气设备与系统 2022-6-6课 件轮机工程学院船电系轮

35、机工程学院船电系电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系第六章第六章 导体和电气设备的原理与选择导体和电气设备的原理与选择 测量用电流互感器测量用电流互感器有有0.1、0.2、0.3、0.5、1级等，保护用电流互感器有级等，保护用电流互感器有5P、10P级，保护级级，保护级的准确级是以额定准确限值一次电流下的最大复的准确级是以额定准确限值一次电流下的最大复合误差标称。合误差标称。 暂态特性保护用电流互感器暂态特性保护用电流互感器有有TPX（无气隙（无气隙环型铁心）、环型铁心）、TPY（铁心带有小气隙，适用于（铁心带有小气隙，适用于超高压电力系统继电保护）、超高压电力系统继电保护）、

36、TPZ（铁心带有较（铁心带有较大气隙，二次侧不出现故障电流中的直流分量）大气隙，二次侧不出现故障电流中的直流分量）级。级。船舶电气设备与系统 2022-6-6课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系第六章第六章 导体和电气设备的原理与选择导体和电气设备的原理与选择 4. 电流互感器的选择电流互感器的选择 1）型式的选择型式的选择。根据电流互感器安装的场所。根据电流互感器安装的场所和使用条件，选择电流互感器的绝缘结构、安装方和使用条件，选择电流互感器的绝缘结构、安装方式、结构型式等。式、结构型式等。 2）按额定电压选择按额定电压选择。电流互感

37、器的额定电压。电流互感器的额定电压不小于装设电流互感器回路所在电网的额定电压，不小于装设电流互感器回路所在电网的额定电压，通常选择两者相等。通常选择两者相等。 3）按额定电流选择按额定电流选择。 一次额定电流不小于装设回路的最大持续工作一次额定电流不小于装设回路的最大持续工作电流。电流。船舶电气设备与系统 2022-6-6课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系第六章第六章 导体和电气设备的原理与选择导体和电气设备的原理与选择 二次额定电流的选择：二次额定电流的选择：5A、1A（弱电系统用（弱电系统用1A，强电系统用，强电系统用5A；若配电

38、装置离控制室远，尽；若配电装置离控制室远，尽量采用量采用1A，以多带负荷，减少电缆截面，提高准，以多带负荷，减少电缆截面，提高准确级。确级。 4）按准确度级选择按准确度级选择。准确级应符合其二次测。准确级应符合其二次测量仪表对准确度的要求。量仪表对准确度的要求。 5）校验二次负荷校验二次负荷。为保证互感器的准确级，。为保证互感器的准确级，其二次负荷不超过规定准确度下所允许的最大负其二次负荷不超过规定准确度下所允许的最大负荷。荷。 船舶电气设备与系统 2022-6-6课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系第六章第六章 导体和电气设备的原理与

39、选择导体和电气设备的原理与选择 6）校验热稳定和动稳定。校验热稳定和动稳定。 热稳定校验：热稳定校验：只对本身带有一次回路导体的电流只对本身带有一次回路导体的电流互感器进行热稳定校验。互感器进行热稳定校验。 2tKIQ21NKKIQ 动稳定校验：动稳定校验：包括由同一相的电流相互作用产生包括由同一相的电流相互作用产生的内部电动力校验，以及不同相的电流相互作用产生的内部电动力校验，以及不同相的电流相互作用产生的外部电动力校验。的外部电动力校验。shesNshesiKIii12或内部动稳定校验：内部动稳定校验：外部动稳定校验：外部动稳定校验：)(1073. 15 . 027NaLiFshal船舶电

40、气设备与系统 2022-6-6课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系第六章第六章 导体和电气设备的原理与选择导体和电气设备的原理与选择 二、电磁式电压互感器二、电磁式电压互感器 常用的有油浸式和树脂浇注式电压互感器，此常用的有油浸式和树脂浇注式电压互感器，此外还有用外还有用SF6气体绝缘式的电压互感器。气体绝缘式的电压互感器。 是一台小容量的变压器，但结构要求有较高的是一台小容量的变压器，但结构要求有较高的安全系数。副边电压都是安全系数。副边电压都是100V（或（或100/3），正常），正常副边接近空载状态副边接近空载状态。1. 工作原理

41、工作原理已标准化统一，是电网额定电压，由于变比：uNNNNuKUUNNUUK212121船舶电气设备与系统 2022-6-6课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系第六章第六章 导体和电气设备的原理与选择导体和电气设备的原理与选择 （1）分类）分类安装地点：屋外和屋内式；安装地点：屋外和屋内式；按相数：单相和三相式（按相数：单相和三相式（20kv以下）以下） ；按绝缘：浇注式（按绝缘：浇注式（335kv）、油浸式（）、油浸式（110kv及以及以上）和上）和SF6气体绝缘式（气体绝缘式（110kv及以上与及以上与GIS配套使配套使用）用）2.

42、 分类和结构分类和结构（2）油浸式电压互感器的结构）油浸式电压互感器的结构 通常在共用的铁心上绕有一次绕组和通常在共用的铁心上绕有一次绕组和13个二次个二次绕组。一般测量和保护公用一个二次绕组，为提高测绕组。一般测量和保护公用一个二次绕组，为提高测量精度，便分设两个二次绕组，也有的电压互感器再量精度，便分设两个二次绕组，也有的电压互感器再船舶电气设备与系统 2022-6-6课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系另设一个附加二次绕组，在其外部接成开口三角形，另设一个附加二次绕组，在其外部接成开口三角形，供接地保护用。供接地保护用。1）油浸式单相电压互感器）油浸式单相电压互感器 钢制油箱和瓷套

43、管结构，钢制油箱和瓷套管结构，10kV级为屋内式，只级为屋内式，只有一个二次绕组，无开口三角附加绕组。有一个二次绕组，无开口三角附加绕组。 额定电压为线电压，有两只相同的高压套管，额定电压为线电压，有两只相同的高压套管，可用以测量某一线电压，或按可用以测量某一线电压，或按V-V接线测相间电压接线测相间电压，或星形接线。，或星形接线。 35kV通常是户外式，可有两个二次绕组，其通常是户外式，可有两个二次绕组，其一供测量保护用，另一个为附加绕组，供接地保护一供测量保护用，另一个为附加绕组，供接地保护用。用。电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系第六章第六章 导体和电气设备的原理与选择

44、导体和电气设备的原理与选择 船舶电气设备与系统 2022-6-6课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系 互感器的额定电压为相电压，互感器的额定电压为相电压，并有一只高压套管和一只接地并有一只高压套管和一只接地套管，可供接成星形。套管，可供接成星形。V-V接线，广泛用于小电流接地系统星形接线，用于测量相间和相对地电压测相对地电压测相间电压电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系第六章第六章 导体和电气设备的原理与选择导体和电气设备的原理与选择 船舶电气设备与系统 2022-6-6课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系2）油浸串级式电压互感器）油浸串级式电压互感器 具有一个油箱

45、，一次绕组为串级绝缘。具有一个油箱，一次绕组为串级绝缘。 串级式电压互感器适用于中性点直接接地系统，串级式电压互感器适用于中性点直接接地系统，目前主要用于目前主要用于110kV、220kV系统。铁心对地的电位为系统。铁心对地的电位为一次绕组电压的一次绕组电压的1/2，而一次绕组各部分与铁心的最大，而一次绕组各部分与铁心的最大电压差只有一次绕组电压的电压差只有一次绕组电压的1/4。一次绕组的末端接地，。一次绕组的末端接地，二次绕组集中绕制在最下一个铁心柱上。二次绕组集中绕制在最下一个铁心柱上。220kv串级串级式电压互感器由两个式电压互感器由两个110kV串级式电压互感器单元叠串级式电压互感器单

46、元叠加而成。加而成。电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系第六章第六章 导体和电气设备的原理与选择导体和电气设备的原理与选择 船舶电气设备与系统 2022-6-6课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系第六章第六章 导体和电气设备的原理与选择导体和电气设备的原理与选择 船舶电气设备与系统 2022-6-6课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系3）油浸三相五柱式电压互感器）油浸三相五柱式电压互感器 具有油箱和三相三绕组五个铁心柱的电磁式电压具有油箱和三相三绕组五个铁心柱的电磁式电压互感器。互感器。 广泛用于广泛用于10kV及

47、以下屋内配电装置。有两个边及以下屋内配电装置。有两个边柱铁心，可作为零序磁通的通路，在系统发生单相柱铁心，可作为零序磁通的通路，在系统发生单相接地故障时，其铁心发热程度要比三相三柱式电压接地故障时，其铁心发热程度要比三相三柱式电压互感器轻。他有两个二次绕组，其一接成星形，供互感器轻。他有两个二次绕组，其一接成星形，供测量和保护用。三个高压绕组的接线端和中性点均测量和保护用。三个高压绕组的接线端和中性点均经套管引出。也可用于测量相对地电压。经套管引出。也可用于测量相对地电压。 普通三相三柱不允许用于测量相对地电压。普通三相三柱不允许用于测量相对地电压。电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学

48、院电力系第六章第六章 导体和电气设备的原理与选择导体和电气设备的原理与选择 船舶电气设备与系统 2022-6-6课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系第六章第六章 导体和电气设备的原理与选择导体和电气设备的原理与选择 船舶电气设备与系统 2022-6-6课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系4）树脂浇注式电压互感器）树脂浇注式电压互感器 以树脂浇注成型的电磁式以树脂浇注成型的电磁式电压互感器。一般为环氧树脂电压互感器。一般为环氧树脂全密封浇注，不需要其他外壳全密封浇注，不需要其他外壳。这种互感器体积小、重量轻、。这种互感器体积小、重量

49、轻、耐潮湿、耐污秽，常用于户内耐潮湿、耐污秽，常用于户内10kV及以下配电装置。及以下配电装置。电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系第六章第六章 导体和电气设备的原理与选择导体和电气设备的原理与选择 船舶电气设备与系统 2022-6-6课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系3. 准确级和容量准确级和容量准确级准确级：在规定的一次电压和二次负荷变化范围内：在规定的一次电压和二次负荷变化范围内，负荷功率因素为额定值时，电压误差的最大值。，负荷功率因素为额定值时，电压误差的最大值。额定容量额定容量：对应与最高准确级的容量。按照最高工：对应与最高准确级的容量。按照最高工作电压下长期

50、工作容许发热条件，规定了最大容量。作电压下长期工作容许发热条件，规定了最大容量。电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系第六章第六章 导体和电气设备的原理与选择导体和电气设备的原理与选择 船舶电气设备与系统 2022-6-6课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系第六章第六章 导体和电气设备的原理与选择导体和电气设备的原理与选择 1.型式的选择型式的选择 根据电压互感器安装的场所和使用条件选择电根据电压互感器安装的场所和使用条件选择电压互感器的绝缘结构和安装方式等。压互感器的绝缘结构和安装方式等。2.按额定电压选择按额定电压选择

51、 为保证电压互感器的测量准确性，要求一次额定为保证电压互感器的测量准确性，要求一次额定电压为（电压为（0.81.2）UN1之间。二次侧额定电压应满之间。二次侧额定电压应满足保护和测量使用标准仪表的要求。足保护和测量使用标准仪表的要求。三、电压互感器的选择三、电压互感器的选择船舶电气设备与系统 2022-6-6课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系第六章第六章 导体和电气设备的原理与选择导体和电气设备的原理与选择 3.按容量和准确度级选择按容量和准确度级选择 互感器二次最大一相的负荷互感器二次最大一相的负荷(S2)不超过设计要不超过设计要求

52、准确度级的额定二次负荷求准确度级的额定二次负荷(SN2)，而且，而且S2应该尽应该尽量接近量接近SN2，因，因S2过小也会使误差增大。负荷尽过小也会使误差增大。负荷尽可能分布均匀，并注意互感器和负荷的接线方式可能分布均匀，并注意互感器和负荷的接线方式。船舶电气设备与系统 2022-6-6课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系第六章第六章 导体和电气设备的原理与选择导体和电气设备的原理与选择 注：注：由于电压互感器总是与电网由于电压互感器总是与电网并联并联，当系统发，当系统发 生短路时，互感器本身并不遭受短路电流生短路时，互感器本身并不遭受

53、短路电流 的作用，因此，不需要校验动稳定与热稳定的作用，因此，不需要校验动稳定与热稳定 335kV电压互感器一般经隔离开关或熔断器电压互感器一般经隔离开关或熔断器 接入高压电网，接入高压电网，110kV及以上只经隔离开关接及以上只经隔离开关接 入。入。船舶电气设备与系统 2022-6-6课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系4. 接线方式接线方式 1）一台单相电压互感器用于）一台单相电压互感器用于110kv及以上中性点接地及以上中性点接地时，测量相对地电压；用于时，测量相对地电压；用于35kv 及以下中性点不接地及以下中性点不接地系统时，只能测量相间电压，不能测量相对地电压系统时，只能测量

54、相间电压，不能测量相对地电压2）三相式电压互感器（应用于）三相式电压互感器（应用于315kv电压低等级）及电压低等级）及三台单相三绕组电压互感器构成三台单相三绕组电压互感器构成YNynd11接线，或接线，或YNYd11接线（应用于各个电压等级），其二次侧星形绕接线（应用于各个电压等级），其二次侧星形绕组用于测量相间电压或相对地电压，需抽取同期并列组用于测量相间电压或相对地电压，需抽取同期并列电压时电压时b相接地（相接地（y接地），否则为中性点接地（接地），否则为中性点接地（yn接接线线电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系第六章第六章 导体和电气设备的原理与选择导体和电气设备的原

55、理与选择 船舶电气设备与系统 2022-6-6课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系）；而剩余绕组三相首尾串联接成开口三角形，在中）；而剩余绕组三相首尾串联接成开口三角形，在中性点直接接地的电力系统中，供接地保护使用。性点直接接地的电力系统中，供接地保护使用。3）两台单相电压互感器分别跨接于电网的）两台单相电压互感器分别跨接于电网的UAB及及UBC的线间电压上，接成不完全三角形，广泛应用在的线间电压上，接成不完全三角形，广泛应用在20kv以下中性点不接地的电网中，用来测量三个相间电压，以下中性点不接地的电网中，用来测量三个相间电压，节省一台电压互感器（仍不能测量相对地电压）。节省一台电压互

56、感器（仍不能测量相对地电压）。电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系第六章第六章 导体和电气设备的原理与选择导体和电气设备的原理与选择 船舶电气设备与系统 2022-6-6课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系第六章第六章 导体和电气设备的原理与选择导体和电气设备的原理与选择 四、互感器在主接线中的配置原则四、互感器在主接线中的配置原则 互感器在主接线中的配置与测量仪表、同步点的互感器在主接线中的配置与测量仪表、同步点的选择、保护和自动装置要求以及主接线的形式有关。选择、保护和自动装置要求以及主接线的形式有关。1. 电压互感

57、器的配置电压互感器的配置 1）母线：除旁路外，工作母线及备用母线都装，）母线：除旁路外，工作母线及备用母线都装，用于同步、测量、保护。用于同步、测量、保护。 2）线路：）线路：35kv及以上线路，当对端有电源时，装及以上线路，当对端有电源时，装一台单相电压互感器，用于监测失压以及进行同步和一台单相电压互感器，用于监测失压以及进行同步和设置重合闸。设置重合闸。 3）发电机：一般装）发电机：一般装23组电压互感器，一套接成组电压互感器，一套接成船舶电气设备与系统 2022-6-6课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系第六章第六章 导体和电气设

58、备的原理与选择导体和电气设备的原理与选择 完全星形，供测量、保护、同步用，其开口三角用完全星形，供测量、保护、同步用，其开口三角用于发电机在未并列前检测是否有接地故障。若互感于发电机在未并列前检测是否有接地故障。若互感器负荷太大，可增设一组器负荷太大，可增设一组V-V接线互感器。接线互感器。 4）变压器：低压侧装一组电压互感器用于同步）变压器：低压侧装一组电压互感器用于同步和继电保护。和继电保护。2. 电流互感器的配置电流互感器的配置 1）在发电机、变压器、出线、母线分段及母联）在发电机、变压器、出线、母线分段及母联断路器、旁路断路器等回路均应装设电流互感器。断路器、旁路断路器等回路均应装设电

59、流互感器。110kV及以上（中性点直接接地）按三相配置，及以上（中性点直接接地）按三相配置，35kV及以下（中性点非直接接地）可根据负荷是否及以下（中性点非直接接地）可根据负荷是否船舶电气设备与系统 2022-6-6课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系电气工程与自动化学院电力系电气工程与自动化学院电力系第六章第六章 导体和电气设备的原理与选择导体和电气设备的原理与选择 对称、保护灵敏度等情况配置两相或三相电流互感对称、保护灵敏度等情况配置两相或三相电流互感器。器。 2）其装设地点应尽量消除主保护装置的不保护）其装设地点应尽量消除主保护装置的不保护区。区。 3）为防止互感器套管闪络造成母线

60、故障，通常）为防止互感器套管闪络造成母线故障，通常布置在断路器出线或变压器侧（尽量不紧靠母线侧布置在断路器出线或变压器侧（尽量不紧靠母线侧装设）。装设）。 4）用于测量仪表的电流互感器装设在发电机中）用于测量仪表的电流互感器装设在发电机中性点侧，用于自动调节励磁的互感器布置在发电机定性点侧，用于自动调节励磁的互感器布置在发电机定子绕组出线侧。子绕组出线侧。船舶电气设备与系统 2022-6-6课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系第四节第四节 限流电抗器的选择限流电抗器的选择1. 按按UN和和IN选择选择 UN US IN Imax ；分裂电抗器分裂电抗器IN0.7Imax2.电抗百分值的选