《电气8断路器》.ppt

二零一三年三二零一三年三-七月七月1整理整理ppt授课日期：授课日期：2013.04.182013.04.18第七周第七周 周一周一/二二 1-2/3-41-2/3-4节节第第6 6章章2整理整理ppt6.2.1 6.2.1 电气设备选择的一般条件电气设备选择的一般条件电气设备要能可靠地工作，必须按正常工作条件进行选择，按短路条电气设备要能可靠地工作，必须按正常工作条件进行选择，按短路条件校验其动、热稳定性。件校验其动、热稳定性。一、按正常工作条件选择一、按正常工作条件选择导体和电器的正常工作条件导体和电器的正常工作条件:额定电压、额定电流和自然环境条件。额定电压、额定电流和自然环境条件。1 1、定电压、定电压 在选择设备时一般按照导体和电器的额定电压在选择设备时一般按照导体和电器的额定电压U Ue e 不低于安装地点电网不低于安装地点电网额定电压额定电压U Ue ew w的条件选择，即的条件选择，即 U Ue e U Ue ew w 2 2、额定电流、额定电流 在在规规定定的的周周围围环环境境温温度度下下，导导体体和和电电器器的的额额定定电电流流I Ie e应应不不小小于于流流过过设设备的最大持续工作电流备的最大持续工作电流I Igmaxgmax，即，即 I Ie eI Igmaxgmax 3 3、自然环境条件、自然环境条件 选择导体和电器时，应按当地环境条件校核它们的基本使用条件。选择导体和电器时，应按当地环境条件校核它们的基本使用条件。当气温、风速、湿度、污秽等级、海拔高度、地震烈度、覆冰厚度等环境条当气温、风速、湿度、污秽等级、海拔高度、地震烈度、覆冰厚度等环境条件超出一般电器的规定使用条件时，应向制造部门提出补充要求或采取相应件超出一般电器的规定使用条件时，应向制造部门提出补充要求或采取相应的防护措施。的防护措施。P170Dq6-6z1-83整理整理ppt二、按短路状态校验二、按短路状态校验 1 1、按短路热稳定校验、按短路热稳定校验短路热稳定校验就是要求所选择的导体和电器，当短路电流通过它时所能达短路热稳定校验就是要求所选择的导体和电器，当短路电流通过它时所能达到的最高温度不应超过导体和电器的短时发热最高允许温度，即要求到的最高温度不应超过导体和电器的短时发热最高允许温度，即要求 Q Qd dQ Qr r 2 2、电动力稳定校验、电动力稳定校验电动力稳定是指导体和电器承受短路电流机械效应的能力。满足动稳定的条电动力稳定是指导体和电器承受短路电流机械效应的能力。满足动稳定的条件为：件为：i iimim i idwdw 3 3、自然环境条件、自然环境条件 选择导体和电器时，应按当地环境条件校核它们的基本使用条件。选择导体和电器时，应按当地环境条件校核它们的基本使用条件。当气温、风速、湿度、污秽等级、海拔高度、地震烈度、覆冰厚度等环境条当气温、风速、湿度、污秽等级、海拔高度、地震烈度、覆冰厚度等环境条件超出一般电器的规定使用条件时，应向制造部门提出补充要求或采取相应件超出一般电器的规定使用条件时，应向制造部门提出补充要求或采取相应的防护措施。的防护措施。P1713 3、短路电流的计算条件、短路电流的计算条件 (1)(1)计算时应按本工程设计的计算时应按本工程设计的规划容量规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规计算，并考虑电力系统的远景发展规划划。4整理整理ppt二、按短路状态校验二、按短路状态校验 3 3、短路电流的计算条件、短路电流的计算条件 (1)(1)计算时应按本工程设计的计算时应按本工程设计的规划容量规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划。计算，并考虑电力系统的远景发展规划。(2)(2)短路的种类短路的种类可按三相短路考虑。若发电机出口的短路，或中性点直接接地系可按三相短路考虑。若发电机出口的短路，或中性点直接接地系统、自耦变压器等回路中的单相、两相接地短路较三相短路严重时，则应按统、自耦变压器等回路中的单相、两相接地短路较三相短路严重时，则应按严重情况验算。严重情况验算。(3)(3)短路计算点短路计算点应选择在正常接线方式下，通过导体或电器的短路电流为最大应选择在正常接线方式下，通过导体或电器的短路电流为最大的地点。的地点。短路计算点的选择方法短路计算点的选择方法 1)1)发发电电机机、变变压压器器回回路路的的断断路路器器应应把把断断路路器器前前或或后后短短路路时时通通过过断断路路器器的的电电流流值值进行比较，取其较大者为短路计算点。进行比较，取其较大者为短路计算点。2)2)母母联联断断路路器器QFQFm m应应考考虑虑母母联联断断路路器器QFQFm m闭闭合合并并向向备备用用母母线线充充电电时时，备备用用母母线线故故障障，即即d d4 4点短路，此时，全部短路电流点短路，此时，全部短路电流I IF2F2+I+IB B+I+IF Fl l流过母联断路器流过母联断路器QFQFm m及汇流母线。及汇流母线。3)3)带带电电抗抗器器的的出出线线回回路路在在母母线线和和母母线线隔隔离离开开关关隔隔板板前前的的母母线线引引线线及及套套管管，应应按按电电抗抗器器前前如如d d7 7点点短短路路选选择择。而而对对隔隔板板后后的的导导体体和和电电器器一一般般可可按按电电抗抗器器后后d d8 8为为短短路路计算点，以便出线选用轻型断路器，节约投资。计算点，以便出线选用轻型断路器，节约投资。P1725整理整理ppt二、按短路状态校验二、按短路状态校验4、短路计算时间、短路计算时间（1）热稳定短路计算时间的确定）热稳定短路计算时间的确定热热稳稳定定短短路路计计算算时时间间t tk k为为继继电电保保护护动动作作时时间间 t tprpr和和相相应应断断路路器器的的全分闸时间全分闸时间t tbrbr 之和，即之和，即 t tk k=t=tprpr+t+tbrbr热热式中式中t tbrbr为断路器的固有分闸时间和燃弧时间之和。为断路器的固有分闸时间和燃弧时间之和。在验算裸导体的短路热效应时，宜采用主保护动作时间。如主保持有死区时，在验算裸导体的短路热效应时，宜采用主保护动作时间。如主保持有死区时，则采用能对该死区起作用的后备保护动作时间，并采用相应处的短路电流值。则采用能对该死区起作用的后备保护动作时间，并采用相应处的短路电流值。在验算电器的短路热效应时，宜采用后备保护动作时间。在验算电器的短路热效应时，宜采用后备保护动作时间。P172（65）（66）少油断路器为：少油断路器为：0.040.06s；真空断路器为：真空断路器为：0.015s；SF6和压缩空气断路器为：和压缩空气断路器为：0.020.04s。6整理整理ppt4、短路计算时间、短路计算时间（1）热稳定短路计算时间的确定）热稳定短路计算时间的确定（2）短路开断计算时间）短路开断计算时间对对于于开开断断电电器器（如如断断路路器器、熔熔断断器器等等），应应能能在在最最严严重重的的情情况况下下开开断断短短路路电电流流。故故电电器器的的开开断断计计算算时时间间t tk k是是从从短短路路瞬瞬间间开开始始到到断断路路器器灭灭弧弧触触头头分分离离的的时时间间。其中包括主保护动作时间其中包括主保护动作时间t tpr1pr1和断路器固有分闸时间和断路器固有分闸时间t tinin之和。即之和。即（67）7整理整理ppt6.2.2 6.2.2 高压断路器的选择高压断路器的选择 高高压压断断路路器器按按下下列列项项目目选选择择和和校校验验：(1)(1)型型式式和和种种类类；(2)(2)额额定定电电压压；(3)(3)额定电流；额定电流；(4)(4)开断电流；开断电流；(5)(5)额定关合电流；额定关合电流；(6)(6)动稳定；动稳定；(7)(7)热稳定。热稳定。1 1、按种类和型式选择、按种类和型式选择电压电压6 6600600千伏的电网可选用真空断路器和六氟化硫断路器；千伏的电网可选用真空断路器和六氟化硫断路器；110110500500千伏电网一般采用六氟化硫断路器。千伏电网一般采用六氟化硫断路器。采采用用封封闭闭母母线线的的大大容容量量机机组组，当当需需要要装装设设断断路路器器时时，应应选选用用发发电电机机专专用用断断路器。路器。2 2、按额定电压选择、按额定电压选择 高压断路器的额定电压高压断路器的额定电压U UN N 应大于或等于所在电网的额定电压应大于或等于所在电网的额定电压U USNSN ，即，即 U UN N U USNSN 3 3、按额定电流选择、按额定电流选择 高高压压断断路路器器的的额额定定电电流流I IN N 应应大大于于或或等等于于流流过过它它的的最最大大持持续续工工作作电电流流I Imaxmax ，即，即 I IN NI Imaxmax P1801828整理整理ppt6.2.2 6.2.2 高压断路器的选择高压断路器的选择4 4、按额定短路开断电流选择、按额定短路开断电流选择 在给定的电网电压下，高压断路器的额定短路开断电流在给定的电网电压下，高压断路器的额定短路开断电流I INbrNbr 应满足应满足 I INbrNbrI I”（t tk k 0.1s）否则否则 I INbrNbrI I5 5、按额定短路关合电流选择、按额定短路关合电流选择 为为了了保保证证断断路路器器在在关关合合短短路路时时的的安安全全，断断路路器器的的额额定定短短路路关关合合电电流流i iNdNd应不小于短路冲击电流幅值应不小于短路冲击电流幅值i ishsh，即，即 i iNdNdi iSHSH 6 6、动稳定校验、动稳定校验 高高压压断断路路器器的的额额定定峰峰值值耐耐受受电电流流i ieses 应应不不小小于于三三相相短短路路时时通通过过断断路路器器的的短路冲击电流幅值短路冲击电流幅值i ishsh，即，即 i iesesiishsh 7 7、热稳定校验、热稳定校验 高高压压断断路路器器的的额额定定短短时时耐耐受受热热量量I Ir r2 2t t应应不不小小于于短短路路期期内内短短路路电电流流热热效效应应Q Qk k ，即，即 I Ir r2 2t t Q Qk k P1801829整理整理ppt6.2.2 6.2.2 高压断路器的选择高压断路器的选择 高高压压断断路路器器按按下下列列项项目目选选择择和和校校验验：(1)(1)型型式式和和种种类类；(2)(2)额额定定电电压压；(3)(3)额定电流；额定电流；(4)(4)开断电流；开断电流；(5)(5)额定关合电流；额定关合电流；(6)(6)动稳定；动稳定；(7)(7)热稳定。热稳定。1 1、按种类和型式选择、按种类和型式选择电压电压6 6600600千伏的电网可选用真空断路器和六氟化硫断路器；千伏的电网可选用真空断路器和六氟化硫断路器；110110500500千伏电网一般采用六氟化硫断路器。千伏电网一般采用六氟化硫断路器。采采用用封封闭闭母母线线的的大大容容量量机机组组，当当需需要要装装设设断断路路器器时时，应应选选用用发发电电机机专专用用断断路器。路器。2 2、按额定电压选择、按额定电压选择 高压断路器的额定电压高压断路器的额定电压U UN N 应大于或等于所在电网的额定电压应大于或等于所在电网的额定电压U USNSN ，即，即 U UN N U USNSN 3 3、按额定电流选择、按额定电流选择 高高压压断断路路器器的的额额定定电电流流I IN N 应应大大于于或或等等于于流流过过它它的的最最大大持持续续工工作作电电流流I Imaxmax ，即，即 I IN NI Imaxmax P18018210整理整理ppt6.2.2 6.2.2 高压断路器的选择高压断路器的选择4 4、按额定短路开断电流选择、按额定短路开断电流选择 在给定的电网电压下，高压断路器的额定短路开断电流在给定的电网电压下，高压断路器的额定短路开断电流I INbrNbr 应满足应满足 I INbrNbrI I”（t tk k 0.1s）否则否则 I INbrNbrI I5 5、按额定短路关合电流选择、按额定短路关合电流选择 为为了了保保证证断断路路器器在在关关合合短短路路时时的的安安全全，断断路路器器的的额额定定短短路路关关合合电电流流i iNdNd应不小于短路冲击电流幅值应不小于短路冲击电流幅值i ishsh，即，即 i iNdNdi iSHSH 6 6、动稳定校验、动稳定校验 高高压压断断路路器器的的额额定定峰峰值值耐耐受受电电流流i ieses 应应不不小小于于三三相相短短路路时时通通过过断断路路器器的的短路冲击电流幅值短路冲击电流幅值i ishsh，即，即 i iesesiishsh 7 7、热稳定校验、热稳定校验 高高压压断断路路器器的的额额定定短短时时耐耐受受热热量量I Ir r2 2t t应应不不小小于于短短路路期期内内短短路路电电流流热热效效应应Q Qk k ，即，即 I Ir r2 2t t Q Qk k P180182Dq4-5,6z1,811整理整理ppt在转子在转子40度时度时的额定电流的额定电流P183P7212整理整理ppt0.06s0.06s3.90s后备保护主动保护0.05+0.06+0.06=0.17s0.05s断路器最高工作电压断路器最高工作电压=UN1.15=10kV1.15=11.5kV发电机发电机UN=10.5kVP35613整理整理ppt断路器最高工作电压断路器最高工作电压=UN1.15=10kV1.15=11.5kV发电机发电机UNS=10.5kV参P288P18314整理整理pptP7215整理整理pptP7316整理整理ppt参P173参P18317整理整理ppt例例6-1、试参阅附表、试参阅附表5选择容量为选择容量为25MW，UN=10.5kV，cos=0.8，的发电机出的发电机出口断路器。已知发电机出口短路电流值口断路器。已知发电机出口短路电流值I”=26.4kA,I2.01=29.3kA,I4.02=29.5kA,主保护时间主保护时间 tpr1=0.05s,后备保护时间后备保护时间tpr2=3.9s，配电装置内最高室温为，配电装置内最高室温为430C。1、求发电机的最大持续工作电流、求发电机的最大持续工作电流Imax。2、根据发电机回路的参数等查附表、根据发电机回路的参数等查附表5，选择断路器型号，选择断路器型号。3、根据题意已知参数和所选定断路器型号的参数进行短路开断电流校验、短路、根据题意已知参数和所选定断路器型号的参数进行短路开断电流校验、短路热稳定校验热稳定校验Ir2tQk和动稳定校验和动稳定校验iesish。据电压据电压UN=10.5kV和电流和电流Imax=1804A,选择断路器型号为选择断路器型号为SN10-10III/2000；(2)燃弧时间燃弧时间ta少油断路器为少油断路器为0.06s；短路热稳定计算时间为；短路热稳定计算时间为 由于由于tk1s,可忽略非周期热效应。短路电流的热效应可忽略非周期热效应。短路电流的热效应Qk等于周期分量热效应等于周期分量热效应QP,即即（1 1）在给定的电网电压下，高压断路器的额定短路开断电流）在给定的电网电压下，高压断路器的额定短路开断电流I INbrNbr 应满足应满足 I INbrNbrI I”（t tk k 0.1s）否则否则 I INbrNbrI I短路开断时间为短路开断时间为tk=0.05+0.06=0.11s0.1s，用，用I”校验校验INbr为为:18整理整理ppt注：燃弧时间 ta 少油断路器为0.040.06s；SF6和压缩空气断路器为0.020.04s；真空断路器为0.015s。19整理整理ppt 计算高压断路器的额定短时耐受热量计算高压断路器的额定短时耐受热量 Ir2t，Ir为附表为附表5中的中的4s时的热稳定电流时的热稳定电流43.3kA(1)燃弧时间燃弧时间ta少油断路器为少油断路器为0.06s；短路热稳定计算时间为；短路热稳定计算时间为 由于由于tk1s,可忽略非周期热效应。短路电流的热效应可忽略非周期热效应。短路电流的热效应Qk等于周期分量热效应等于周期分量热效应QP,即即显然显然Ir2tQk，即热稳定校验合格。，即热稳定校验合格。(3)短路时通过断路器的短路冲击电流幅值短路时通过断路器的短路冲击电流幅值ish为为查附表查附表5中所选断路器的极限通过电流，即额定峰值耐受电流中所选断路器的极限通过电流，即额定峰值耐受电流ies为为130kA显然显然iesish，即动稳定校验合格。，即动稳定校验合格。3、根据题意已知参数和所选定断路器型号的参数进行短路开断电流校验、短路、根据题意已知参数和所选定断路器型号的参数进行短路开断电流校验、短路热稳定校验热稳定校验Ir2tQk和动稳定校验和动稳定校验iesish。20整理整理pptP357Dq6-7z1-9Dq4-5,7z1,9Dq2-3,7z2,921整理整理pptP35722整理整理ppt23整理整理ppt