第5章思考题和习题解答.doc

第五章电气设备的选择

5-1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F 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來选择设备的型号。

(2)在正常条件卜，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

i >冲

max —sit

式中，町)为冲击电流有效值，：^为电气设备的额定峰值电流。

(4)热稳定校验

仇> r %

式屮，仃为电气设备在5内允许通过的短时耐热电流有效值；□为电气设备的短时耐热时

I'可。

(5)开关电器流能力校验

对貝?有分断能力的高压开关设备需校验其分断能力。设备的额定短路分断电流不小于安装地点最大三相短路电流，即/<, > /⑶K.唤

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分断能力上下限值，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、二次侧均冇熔断器保护，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英一次额定电流不小于线路中的计算电流。保护川的电流互感器为保证其准确度耍求，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：

?按装设点环境及丄作耍求选择电压互感器型号；

?电压互感器的额定电压皿不低于装设点线路额定电压；

?按测量仪衣对电压互感器准确度要求选择并校验准确度。

?电压互感器在不同接线吋，二次侧负荷要换算

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：母线的种类冇矩形母线和管形母线，母线的材料冇铜和铝。

母线截面选择：

（1）按计算电流选择母线截面,且I a[ > I c

式中，厶]为母线允许的载流量；餐为汇集到母线上的计算电流。

（2）年平均负荷、传输容量较人时，宜按经济电流密度选择母线截面，且S°c=L J ec

式中，厶°为经济电流密度，S“为母线经济截而。

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？

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儿个条件：

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了上，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 § 0.6?

/C（/1+/,）Z（3）2X10-7

F=

a

式中，巴为三相短路电流作用于穿墙套管上的计算力（N）； F小为穿墙套管允许的最大抗弯破坏负荷（N）；厶为穿墙套管与最近一个支柱绝缘了间的距离（HI）,厶为套管木身的长

度（m）, d为相间距离，K = 0.862 o

（5）热稳定校验

1,X. X C3）2f imil

式屮，几为电气设备在5内允许通过的短时耐热电流有效值；5为电气设备的短时耐热时间。

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：移开式开关柜屮没有隔离开关，是因为移开式开关柜由固定的柜体和可抽岀的部件简称手车）两大部分组成。断路器等一次设备安装在手车上，手车置于手车室内。只冇当断路器处分闸位置吋，手示才能抽出或插入。手车抽出能形成断开点，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。

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泄电流大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，保护性能等方而的要求；

（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）低压断路器脱扣器的选择和整定满足保护耍求；

（4）低压断路器的壳架等级额定电流应不小于脱扣器的额定电流；

1 N.QF》IN.OR

壳架等级额定电流I N.QF是指松架或塑壳中所能装的最犬脱扣器额定电流，标明断路器

的框架或塑壳通流能力的参数，主要由主触头的通流能力决定。

（5）低压断路器的额定短路分断电流厶＜应不小于其安装处的最大短路电流。

对万能式低压断路器，其分断时间在0. 02S以上时，按下式校验

I $ /⑶

cs K.max

对塑売式低压断路器，具分断时间在0. 02S以Ml寸，按下式校验

k a戊）

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：U n.N=10kV.. I c=150A.. Wk=9kA.、ish⑶=23kA.

（1）高压断路器的选择

查表A?4,选择ZN28-12型真空断路器，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，从中町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

ZN28-12

选择 要求

装设地点电气条件

结论 项目

数据

项bl

数据

1 U N

12kV

Us.N N

10kV 合格 2

I N

630A N

Ic

150A 合格 3

20kA N

9kA 合格 4

^niax 50 kA

2

23kA

合格 5

202X 4 = 1600M 25

92X1.4=113.4kA 2s

介格

⑵高压隔离开关的选择

查表A ?5,选择GN19-12高压隔离开关。选择计算结果列于下表中。

序 号

GN19-12

选择 要求

装设地点电气条件

结论

项目

数据

项冃

数据

1 5

12kV

10kV

介格 2 I N 630A $ Ic 150A 介格 3

■

hnax

50kA

N

iP

23kA 合格 4

202x4 = 1600M 2.y

人⑶九

92X1.4=113.4kA 2s

介格

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XRNT1 型高压熔断器

做高压侧短路保护，试选择XRN1型熔断器的规则并校验其断流能力。

解：

选择熔断器额定电压：U N .FU = 12RV 〉U S N =\QkV

I N .FE N (1?5?2.0) I IN .T

I NFE $1.5X 十」= 1.5x ——= 54.56A

y/3U N V3X10 I N .FU ^I N .FE

根据上式计算结果查表A-6-1,选XRNTM2型熔断器，其熔体电流为63A,熔断器额定电 流为125A,最大断流能力50kAo

（2）检验熔断器能力：

(1)

(2) 选择熔体和熔断器额定电流:

.max _ Sk _

100

~

- 73x10.5

= 5.5kA

=50M > I k

所以：所选XRNT1-12-125/63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LZZBJ9-12型电流互感器， 分别装在A,C 相，

釆用两相式接线，电流互感器0?5级二次绕组用于电能测量，装三相有 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）。 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-l*2.5mm 2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：

根据线路电压为10KV,计算电流为150A,査表A-7,选变比为200/5A 的LZZBJ9J2

型电流互感器，■亦=75M , I fh = 30M , t th = 15 , 52/V =\0VA O ① 准确度校验

S2吃Sj + 比傀 + 心)

=7-32 < S 2N

满足准确度要求。 ② 动稳左校验

满足动稳定耍求。 ③ 热稳定校验

I^t lh =302xl = 900M\y > if%。=92xl.4 = l 13.4M 25

满足热稳定要求。

所以选择LZZBJ9-12 200/5A 电流互感器满足耍求。

5-16某35RV 总降变电所10kV 母线上配置一只三相五芯柱式三绕组电压互感器，采用 Y0/Y0/ 接法，作母

线电压、各回路有功电能和无功电能测量及母线绝缘监视用。电压互 感器和测量仪器的接线如图5?3所示。该母线共有五路出线，每路出线装设三相有功电度表 和三相无功电度表及功率表各一只，每个电压线圈消耗的功率为1.5VA,四只电压表，其中 三只分别接于各相，作相电压监视，另一只电压表用于测量各线电压，电压线圈的负荷均 为4.5VAo 电压互感器侧电压继电器线圈消耗功率为2.0VAo 试选择电压互感器，校验其 二次负荷是否满足准确度要求（提示：三相五芯柱式电压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：根据要求查附录表人-8,选一只JSJW-10三相五芯柱式三绕纽电压互感器，其电压比为

10000/V3： 100/V3 :100/3 V, 0. 5 级二次绕纽.（三相）额定负荷为 120VA 。

除三只电压表分别接于相电压外，其余设备的电压线圈均接于AB 或BC 线电压间，可将 其折算成相负荷，B 相的负荷最大，若不考虑电压线圈的功率因数，接于线电压的负荷换算 成单相负荷按式2-32为

=(0.5 + 0.5 + 扌 + 1.5) + 25*( 73x2.5 2.5x53 + 0.1)

% = 3 曲铁b + 30。) + S BC cos (饥- 30°)]

=* [S“ cos(0° + 30°) + S 〃c COS (1 2(T - 30。)] = * S 初 + * S% B 相负荷为

Sb - s v +s% +*S KU = s v +*s 肋 +*s 处

=s v +*[(S?, + S 胁 +SvaM )x5 + S 」+*(Sw + S 讪 +5var/l )x5 + ^-S KV =4.5+ *[(1.5 +1.5 + 15)x5 + 4.5] + *(1.5 +1.5+ I ?5)x5 + *x2 =29.92VA

三相负荷为

S=3 5/?=3X29. 92=89. 76VA< S 2N = 120VA

故二次负荷满足要示。

5-17按习题5-13电气条件，选择母线上电压互感器高压侧熔断器的规格并校验熔断器的断 流能力。

解：

电压互感器二次侧电流小，查表A-6-2选XRNP1-12型电压互感器保护用八内限流熔断器， 熔断器额定电流为4A,其熔体额定电流为0.5A,最大开断电流50 Mo 最大开断电流Anax = 50匕4 ＞骂）=23M 满足要求。

5-18变压器室内有一台容量为lOOOkVA （10/0.4kV ）的变压器，最大负荷利用时间5600h （利用表6?2

査几?），低压侧母线采用TMY 型，水平平放，试选择低压母线的截面。 解：

按允许电流选择母线截血，查表6-2得铜线最大负荷利用时间5600h 的经济电流密度为

J cc =\.15A/mm 2

由变压器额定容虽和一、二次侧额定电压，可计算低压侧额定电流：

J 1442 4

S 二—二 --- 二 824.8mm 2

Jec I%

按经济截面选择TMY 铜母线

查表A-11-2选母线为TMY-120x8梨,最大允许的载流量为：2400x0.95=2280A,大于1443.4A,

】2N

1000 73x0.4

= 1443.4A

即 5 > f c 。

市母线截面选择原则叮知满足耍求，故选择TMY-120X8型。

5-19某高压配电室采用TMY-80X10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l ?2m,与CWL-10/600型穿墙套管间跨距为1.5m,穿墙套 管间距为0.25mo 最大短路冲击电流为30RA,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

三相短路电动丿J

秽)=偸护厶io" .1-732x1x(30x107x1.2^^

(

八’a

0.3

= 623.522

母线的弯曲力矩按大于2档计算，K=10即

“ F (3)/ 623.52x1.2 “

M =厶—= ------------- =74.82Nm

K 10

母线的截面系数为

母线的计算应力为

M

74 X2

= 1.06X10--7 °5X1°6^ =

? (y a]

= 140MPa > o< = 7.05A/Po 故母线满足动稳定耍求。

(2) 支柱绝缘了动稳定校验

由表5-4可得，支柱绝缘了最大允许机械破坏负荷为3.75kN,则支柱绝缘了按弯曲最大允 许机械破坏负荷为

K 巧 | =0.6x3.75x10’ =2250?

支柱绝缘子在母线平放时的计算电动力 好⑶=623.52 < KF al = 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,F al = l.SkN,l 2 = 0.56m,/. = 1.5m 9a = 0.25m,三相短路冲击电流作用于穿墙 套管计算电动力为

F = *+厶)谓2 = 0.866x(1.5 + 0.56)x(30x103)2x10-7 ' a 0.25 = 642.2N

=1.06x10 57713

O.OFxO.Ol 6

0.6町=0.6x7.5x10’ = 45007V > F c

故穿墙套管满足动稳定要求。

5-20某380V 动力线路，有一台15KW 电动机，功率因数为0.8,效率为0.88,启动倍数为

7,起动时间为3~8s,塑料绝缘铜芯导体截面为1（）mm 2 ,穿钢管敷设，三相短路电流为 16.7RA,采用熔断器

做短路保护并与线路配合。试选择RT19型熔断器及额定电流（环境温 度按+35°C 计） 解：

由效率, P N ,U N ,cos a 求 I N o

起动电流 I 并=7x32.37 = 226.6A

（1）选择熔体及熔断器额定电流

^.F￡>4=32.37A

口比》0.4/冰=90.6A 查表 A ?ll,选 I NFE =100A

查表A ?10选RT19-160型熔断器，其熔体额定电流为100A,熔断器额定电流为160A, 最大断流能力为

50kAo

（2）校验熔断器能力

/肿120也> 厂⑶“為"6.7M 断流能力满足要求。

（3）导线与熔断器的配合校验

熔断器做短路保护时，导线为绝缘铜导线时：K OL = 2.5 ,查表A-12-2（35°C 三根单芯 线）得，l a i = 47A o

I NFE =\00A

满足导线与熔断器的配合要求。

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 电流有效值为30RA,

末端最小两相短路电流为5.28RA,线路允许载流量为372A （环境温 度按+35匕计），试选择CM2型低压断路器的规格（带瞬时和热动脱扣器），并校验断路器 的分断能力。

解：低压断路器用于配电线路保护，选择CM2系列断路器，查表A ?9?l,确定配直瞬时和热 动脱扣器。

(1) 瞬时脱扌II 器额定电流选择及动作电流整定

① 瞬时脱扌II 器额定电流选择

1 N.OR 2【C =250A

N

XC0S°X77N

15

V3x0.38x0.8x0.88

= 32.37A

查表A-9-1,选取瞬时脱扣器额定电流315A。

②瞬时脱抑器动作电流整定

4P(/)>^/^=2X400A=800A

查表A-9-1瞬时脱扌II器整定倍数为(5-6-7-8-9-10)Z vo/?,选择5倍整定倍数，其动作电流整定为I缈⑴二315A X 5二1575A〉800A,

瞬时脱扣器动作电流整定满足要求。

③与保护线路的配合

/如⑴二1575A W4.5 打二4. 5X372A=1674A

与保护线路的配合满足要求。

(2)热脱扣器额定电流选择及动作电流整定

①热脱扣器额定电流选择

1 WTR - = 250A

查表A-9-1,选取热脱扣器额定电流315Ao

②热脱扣器动作电流整定

口呼0K 討广1.1X25O=275A

杳表A-9-1,热脱扌II器整定倍数>j(0.8-0.9-1.0)/i)vr/?,选择0.9倍整定倍数，其动作电流整定为

I op(TR)二315AX0. 9二283. 5A>275A

热脱扣器动作电流整定满足要求。

(3)断路器壷架等级额定电流选择

1 N.Q1；

2 IN.OR =315A

查表A-9-1,选壳架等级额定电流400A,断路器为CM2-400L型，其额定短路开断电流为50kA。

(4)断流能力校验

I cs=50kA)I^=30kA

断路器断流能力满足要求。

(5)灵敏度校验

灵敏度满足耍求。

所以，选CM2-400L 型低压断路器满足要求。

_ 5.28x10’ 1575

= 3.35 >1.3