第6章 电气设备选择

第六章 电气设备选择,电气设备选择的一般条件敞露母线及电缆的选择支柱绝缘子和穿墙套管的选择高压断路器和隔离开关的选择高压负荷开关和高压熔断器的选择限流电抗器的选择互感器的选择,第一节 电气设备选择的一般条件,一、按正常工作条件选择1、按额定电压选择： UalmUsm即 UNUNS2、按额定电流选择： Ial=KINImax 回路最大持续电流见表6-1； 3、选择设备的种类和类型,第一节 电气设备选择的一般条件,电气设备选择的一般要求（1）应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求并考虑远景发展；（2）应按当地环境条件校核；（3）应力求技术先进和经济合理；（4）与整个工程的建设标准应协调一致；（5）同类设备应尽量减少品种；（6）选用的新产品均应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格。在特殊情况下，选用未经正式鉴定的新产品时，应经上级部门批准。,第一节 电气设备选择的一般条件,环境条件 环境保护,温度：,30 40 40,日照：,产生附加温升,风速：,不大于35ms,冰雪：,隔离开关的破冰厚度一般为10mm,湿度：,采用当地相对湿度最高月份的平均相对湿度,污秽：,发电厂、变电站污秽分三级,海拔：,一般不超过1000m,地震：,根据当地的地震烈度选用,电磁干扰：,110kV及以上电器户外晴天无线电干扰电压不大于2500V。对于110kV以下的电器一般可不校验无线电干扰电压。,噪音：,要求在距电器2m处，连续性噪音不应大于85dB；非连续性噪音，屋内不应大于90dB，屋外不应大于110dB。,电场强度：,在电气设备周围，特别是架空导线下面，当距地面1.5米范围内，电场强度小于15kV/每米时，对人和动物是安全的，否则可能会造成一定的伤害。,二、按短路情况校验1、短路电流的计算 （1） 容量和接线 （2）短路种类 （3） 短路计算点 校验的一般原则：电气设备在选定后应按可能通过的最大短路电流进行动、热稳定校验。校验的短路电流一般取三相短路时短路电流，若发电机出口的两相短路，或中性点直接接地系统及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，则应按严重情况校验。 用熔断器保护的电气设备可不验算热稳定。当熔断器有限流作用时，可不验算动稳定。用熔断器保护的电压互感器回路，可不验算动、热稳定。,第一节 电气设备选择的一般条件,2、短路计算时间 （1）校验热稳定的计算时间 tk=tpr+tab=tpr+（tin+ta） （2）校验开断电器开断能力的短路计算时间 tbr=tpr1+tin3、热稳定和动稳定校验 （1）热稳定校验 1）导体和电缆： SSmin 2）电器： It2tQk （ Qk=Qp+Qnp）,第一节 电气设备选择的一般条件,（2）动稳定校验1）硬导体： al max2）电器：ies ish 短路冲击电流：一般高压电路： ish=2.55I”发电机端或发电机电压母线: ish=2.69I”（3）下列几种情况可不校验热稳定和动稳定 1）用熔断器保护的电器 2）用限流熔断器保护的设备 3）电压互感器及装设在其回路中的裸导体和电器,第一节 电气设备选择的一般条件,主要电气设备的选择和校验项目,一、 敞露母线的选择（一）母线材料、截面形状和布置方式选择1、材料：铝母线2、截面形状： 35KV I4000A 矩形母线 每相可采用24条并列 35KV I40008000A 槽形母线 35KV屋外 矩形、槽形、钢芯铝绞线 110KV I8000A 管形母线3、布置方式：钢芯铝绞线、管形母线 三相水平布置矩形、槽形 三相水平布置或三相垂直布置,第二节 敞露母线及电缆的选择,（二）母线截面选择1.按最大长期工作电流选择,用于发电厂的主母线和引下线以及持续电流较小，年利用小时数较低的其他回路的导线 。2.按经济电流密度选择,用于年利用小时数高而且长度较长负荷大回路的导线 。,第二节 敞露母线及电缆的选择,按最大长期工作电流选择保证母线正常工作时的温度不超过允许温度,母线实际允许载流量与周围环境温度及母线的布置方式有关，若实际周围环境温度与规定的环境温度不同时，母线的允许温度要修正，即引入温度修正系数k。,第二节 敞露母线及电缆的选择,2.按经济电流密度选择 导体通过电流时,会产生电能损耗。把投资择算到每年费用,加上年损耗费为年计算费用,使年计算费用最小的截面为经济截面Se,J为经济密度,与年最大负荷利用小时数有关 。,选出的导体还要按按最大长期工作电流校验,第二节 敞露母线及电缆的选择,（三）电晕电压校验 110kV及以上裸导体可按晴天不发生全面晕条件校验,（四）母线的热稳定校验,方法：计算满足短时发热要求的最小截面积,只要选择的导体截面积大于此面积,就满足热稳定要求.,只要SSmin就满足热稳定要求,第二节 敞露母线及电缆的选择,（五）硬母线的 共振校核,1 已知绝缘子跨距L，求频率f，见公式（261）2 未知已知绝缘子跨距L，设f1=160Hz，求最大跨距,第二节 敞露母线及电缆的选择,（六）硬母线的动稳定校验,方法：校验导体受到电动力时，电动力产生的计算应力与导体材料允许应力的比较，当计算应力小于材料允许应力时，动稳定满足。,条间应力,相间应力,第二节 敞露母线及电缆的选择,1、矩形母线的应力计算,（1）每相为单条导体的应力计算 1）已知跨距求应力,2）已知跨距求最大跨距,第二节 敞露母线及电缆的选择,（2）每相为多条导体的应力计算,每相由多条矩形母线组成,作用在每条导体上总的最大计算应力由相间应力和同相不同条间的应力组成, 应分别计算相间应力和条间应力,再进行相加,不能超过材料的允许应力,相间应力的计算方法同每相单条导体情况,只是截面系数W 不同。,第二节 敞露母线及电缆的选择,1）相间应力的计算2）条间应力的计算,最大弯矩,计算fb时，条间距离较小，要考虑电流在条间分配及形状系数Kf。 每相为两条，a=2b，电流在两条间平均分配：,第二节 敞露母线及电缆的选择,每相三条矩形导体，1、2条间距离a=2b，1、3条间距离a=4b，可认为电流分布为中间条为20%，两边条分别为40% 。,截面系数一定为：,条间应力：,第二节 敞露母线及电缆的选择,满足动稳定要求的最大允许衬垫跨距Lmax，令,防止各条导体因弯曲而互相接触，设置一个临界跨距：,第二节 敞露母线及电缆的选择,2、槽形母线的应力计算,2）已知跨距求最大跨距,1）相间应力的计算,第二节 敞露母线及电缆的选择,2）条间应力的计算,最大弯矩：,条间衬垫由焊片替代 Lb1代替Lb：,第二节 敞露母线及电缆的选择,例题61：,解：按电流经济密度选择母线截面 母线最大持续电流位 ：,根据已知条件由图64查得：电流经济密度j=0.68A/mm2,查附表21，选用每相2条12510矩形铝母线，IN=3152A，KS1.45，当40时允许电流为：,满足长期允许发热的条件,第二节 敞露母线及电缆的选择,（2）热稳定校核，计算短路电流周期分量热效应 ：,因为tk1s，所以不不计非周期分量：Qk=Qp母线正常运行的最高温度：,满足热稳定,查表63得C93,第二节 敞露母线及电缆的选择,（3）共振校核，计算不发生共振得 最大绝缘子跨距 ：,取Nf3.56，f1=160Hz,选取L1.5Lmax，则1,（4）动稳定校核，短路冲击电流:,第二节 敞露母线及电缆的选择,相间应力：,查图215，得K120.37,条间应力:,第二节 敞露母线及电缆的选择,每跨内满足动稳定所必须得衬垫最少为4个，实际衬垫跨距：,临界跨距：,满足LbLbmaxLcr，满足动稳定。,第二节 敞露母线及电缆的选择,二、电力电缆选择,电力电缆选择和校验项目：电缆芯线材料及型号额定电压截面选择允许电压降校验热稳定校验。,第二节 敞露母线及电缆的选择,（一）电缆芯线材料及型号选择,高温场所宜用耐热电缆,重要直流回路宜选用阻燃型电缆,直埋地下一般选用钢带铠装电缆,潮湿或腐蚀地区应选用塑料护套电缆,敷设在高差大的地点，应采用不滴流或塑料电缆,电缆的型号很多，应根据其用途、敷设 方式和使用条件进行选择,电缆芯线有铜芯和铝芯，国内工程一般选用铝芯电缆,第二节 敞露母线及电缆的选择,第二节 敞露母线及电缆的选择,电缆的额定电压应大于等于所在电网的额定电压,（二）电缆额定电压选择,电力电缆截面一般按长期发热允许电流选择，当电缆的最大负荷利用小时Tmax=5000小时，且长度超过20m时，则应按经济电流密度选择。电缆截面选择方法与裸导体基本相同，只是修正系数多考虑一些。,K1、K2为空气中多根电缆并列和穿管敷设时的修正系数K3为直埋电缆因土壤热阻不同的修正系数 K4为土壤中多根并列修正系数,第二节 敞露母线及电缆的选择,（四）电缆允许电压损失校验,（五）热稳定校验,第三节 支柱绝缘子和穿墙套管的选择,一、按额定电压选择 UNUNS二、种类和类型三、按最大持续工作电流选择穿墙套管,四、校验穿墙套管的热稳定,第三节 支柱绝缘子和穿墙套管的选择,五、校验支柱绝缘子和穿墙套管的热稳定,1、三相短路时绝缘子（或套管）所受的电动力,2、支柱绝缘子的Fc计算,第四节 高压断路器和隔离开关的选择,一、高压断路器选择1、种类和型式的选择：2、额定电压：UNUNS 3、额定电流：Ial=KINImax 4、额定开断电流： INbrIk (1)tbr0.1s (2)tbr0.1s Ik=I5、额定关合电流：iNclish6、校验热稳定：It2*tQK 7、校验动稳定：iesish,第四节 高压断路器和隔离开关的选择,二、隔离开关选择1、种类和型式的选择：2、额定电压：UNUNS 3、额定电流：Ial=KINImax 4、校验热稳定：It2*tQK 5、校验动稳定：iesish,第四节 高压断路器和隔离开关的选择,例题64： UN10.5KV，Imax=1804A,I”=27.2KA根据UN、Imax查附表215、219，选择LN-10/2000型断路器及GN2-10型隔离开关 tbr=tpr1+tin=0.05+0.06=0.11s0.1s可不考虑非周期分量：,第五节 高压负荷开关和高压熔断器的选择,一、高压负荷开关选择1、种类和型式的选择：2、额定电压：UNUNS 3、额定电流：Ial=KINImax 4、额定关合电流：iNclish5、校验热稳定：It2*tQK 6、校验动稳定：iesish,第五节 高压负荷开关和高压熔断器的选择,二、高压熔断器选择1、种类和型式的选择：2、额定电压：UNUNS 对于充填石英砂有限流作用的熔断器UNUNS 3、额定电流：（1）熔断器熔管额定电流：INtINs （2）熔体额定电流INS 1)保护35KV及以下电力变压器的熔断器：INS=KImax 2)保护电力电容器的熔断器： INS=KINC,第五节 高压负荷开关和高压熔断器的选择,4、额定开断电流： (1)没有限流作用的熔断器：INbrIsh （2）有限流作用的熔断器：INbrI”5、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。 注意：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。,第六节 限流电抗器的选择,一、按额定电压选择 UNUNS二、按额定电流选择,三、电抗百分数的选择（1）计算基准电流,（2）估算电源至短路点的总电抗标么值,（3）估算电抗百分数,第六节 限流电抗器的选择,四、电压校验1、普通电抗器的电压损失校验,（1）正常运行时的电压损失5,（2）电抗器后面短路母线残压60-70%,五、热稳定和动稳定校核,第七节 互感器的选择,一、电流互感器的选择1、一次回路额定电压和电流选择 UNUNS,2、额定二次电流的选择 5A或1A3、种类和类型选择4、准确级选择5、按二次侧负荷选择,二次连接导线的最小截面：,第七节 互感器的选择,6、热稳定校验,7、动稳定校验（1）内部动稳定校验,（2）外部动稳定校验,1）已知瓷帽端部的允许力,2）未知瓷帽端部的允许力 ，已知Kes,第七节 互感器的选择,二、电压互感器的选择1、额定电压选择,2、种类和类型选择635kV屋内配电装置：一般采用油浸式或浇注式电压互感器110220kV配电装置：一般采用串级式电磁式电压互感器200kV及其以上配电装置：一般采用电容式电压互感器 3、准确级选择,第七节 互感器的选择,4、按二次侧负荷选择（1）尽可能将负荷均匀分配在各相上 （2）列表计算其二次侧各相间负荷分配（3）求出各相间的S和功率因素角,（4）计算出互感器每相绕组的有功、无功及视在