第四章電氣設(shè)備選擇

1、 電氣設(shè)備選擇是發(fā)電廠和變電所設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之電氣設(shè)備選擇是發(fā)電廠和變電所設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一，在選擇時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際工作特點(diǎn)，按照有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范的一，在選擇時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際工作特點(diǎn)，按照有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定，在保證供配電安全可靠的前提下，力爭做到技術(shù)先規(guī)定，在保證供配電安全可靠的前提下，力爭做到技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理。進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理。 為了保障高壓電氣設(shè)備的可靠運(yùn)行，高壓電氣設(shè)備選為了保障高壓電氣設(shè)備的可靠運(yùn)行，高壓電氣設(shè)備選擇與校驗(yàn)的一般條件有：擇與校驗(yàn)的一般條件有：按按正常工作條件正常工作條件下下選擇選擇額定電流、額定電流、額定電壓及型號等，按額定電壓及型號等，按短路情況短路情況下下校驗(yàn)校驗(yàn)開關(guān)的開斷能力、

2、開關(guān)的開斷能力、短路熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定。短路熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定。 第四章第四章一、一、 按正常工作條件選擇電氣設(shè)備按正常工作條件選擇電氣設(shè)備1 1選擇電氣設(shè)備時(shí)還應(yīng)考慮設(shè)備的安裝地點(diǎn)、環(huán)境選擇電氣設(shè)備時(shí)還應(yīng)考慮設(shè)備的安裝地點(diǎn)、環(huán)境 及工作條件，合理地選擇設(shè)備的類型，如戶內(nèi)戶及工作條件，合理地選擇設(shè)備的類型，如戶內(nèi)戶 外、海拔高度、環(huán)境溫度及防塵、防腐、防爆等。外、海拔高度、環(huán)境溫度及防塵、防腐、防爆等。2 2電氣設(shè)備的額定電壓不得低于所接電網(wǎng)的額定電電氣設(shè)備的額定電壓不得低于所接電網(wǎng)的額定電 壓。壓。3. 3. 電氣設(shè)備的額定電流不小于該回路的最大持續(xù)工電氣設(shè)備的額定電流不小于該回路的最大持續(xù)工 作電

3、流或計(jì)算電流。作電流或計(jì)算電流。我國的電氣設(shè)備我國的電氣設(shè)備, ,銘牌上的額定電流是以環(huán)境溫度為銘牌上的額定電流是以環(huán)境溫度為4040。的條件下，經(jīng)過試驗(yàn)和理論計(jì)算而確定的，當(dāng)周圍環(huán)。的條件下，經(jīng)過試驗(yàn)和理論計(jì)算而確定的，當(dāng)周圍環(huán)境溫度在一定范圍內(nèi)偏離境溫度在一定范圍內(nèi)偏離40 40 時(shí)，所選電氣設(shè)備的實(shí)際時(shí)，所選電氣設(shè)備的實(shí)際額定電流必有一定變化，實(shí)際值可按下式修正額定電流必有一定變化，實(shí)際值可按下式修正0NNN0alalIII K式中式中 al設(shè)備允許最高工作溫度，設(shè)備允許最高工作溫度，； 0實(shí)際環(huán)境年最高空氣溫度，實(shí)際環(huán)境年最高空氣溫度，； 0額定環(huán)境空氣溫度，電器設(shè)備為額定環(huán)境空氣溫度

4、，電器設(shè)備為40；導(dǎo)體為；導(dǎo)體為25； K 環(huán)境溫度修正系數(shù)環(huán)境溫度修正系數(shù) IN 實(shí)際環(huán)境溫度下電氣設(shè)備允許通過的額定電流。實(shí)際環(huán)境溫度下電氣設(shè)備允許通過的額定電流。 短路電流通過電氣設(shè)備時(shí)，電氣設(shè)備各部件溫度短路電流通過電氣設(shè)備時(shí)，電氣設(shè)備各部件溫度(或發(fā)或發(fā)熱效應(yīng)熱效應(yīng))應(yīng)不超過允許值。滿足熱穩(wěn)定的條件為應(yīng)不超過允許值。滿足熱穩(wěn)定的條件為 式中式中 ts 電氣設(shè)備的熱穩(wěn)定電流。電氣設(shè)備的熱穩(wěn)定電流。 短路穩(wěn)態(tài)電流值。短路穩(wěn)態(tài)電流值。 tts ti假想時(shí)間假想時(shí)間itststItI222、電動(dòng)力穩(wěn)定校驗(yàn)電動(dòng)力穩(wěn)定校驗(yàn) 電動(dòng)力穩(wěn)定是電氣設(shè)備承受短路電流機(jī)械效應(yīng)電動(dòng)力穩(wěn)定是電氣設(shè)備承受短路電流

5、機(jī)械效應(yīng)的能力，也稱動(dòng)穩(wěn)定。滿足動(dòng)穩(wěn)定的條件為的能力，也稱動(dòng)穩(wěn)定。滿足動(dòng)穩(wěn)定的條件為 或或式中式中 i ish、sh短路沖擊電流幅值及其有效值；短路沖擊電流幅值及其有效值； i ies 、es電氣設(shè)備允許通過的動(dòng)穩(wěn)定電流電氣設(shè)備允許通過的動(dòng)穩(wěn)定電流 的幅值及其有效值。的幅值及其有效值。 shesii shesII 3開關(guān)設(shè)備斷流能力校驗(yàn) 對要求能開斷短路電流的開關(guān)設(shè)備，如斷路器、熔斷器，其斷流容量不小于安裝處的最大三相短路容量，即： 或 式中： ， 三相最大短路電流與最大短路容量； ， 斷路器的開斷電流與開斷容量。maxkocSS）（3maxkOcII）（3maxkImaxkSocIocS三、

6、校驗(yàn)的選用三、校驗(yàn)的選用n凡有自動(dòng)斷電功能者，必須校驗(yàn)斷流容量（或凡有自動(dòng)斷電功能者，必須校驗(yàn)斷流容量（或開斷電流）如高壓斷路器、熔斷器和高壓開關(guān)開斷電流）如高壓斷路器、熔斷器和高壓開關(guān)柜等。柜等。2. 凡可能通過短路電流者，必須校驗(yàn)動(dòng)、熱穩(wěn)定凡可能通過短路電流者，必須校驗(yàn)動(dòng)、熱穩(wěn)定 電壓互感器？開關(guān)、電流互感器、母線等電壓互感器？開關(guān)、電流互感器、母線等3. 幾個(gè)特例幾個(gè)特例（1）熔斷器不作動(dòng)、熱穩(wěn)定校驗(yàn)）熔斷器不作動(dòng)、熱穩(wěn)定校驗(yàn)（2）支柱絕緣子應(yīng)作動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)）支柱絕緣子應(yīng)作動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)（3）電纜只作熱穩(wěn)定校驗(yàn)）電纜只作熱穩(wěn)定校驗(yàn)四、高壓斷路器的選擇四、高壓斷路器的選擇 具有完善的滅弧能力具有

7、完善的滅弧能力n功能功能n通斷正常負(fù)荷電流通斷正常負(fù)荷電流n接通和承受一定的短路電流接通和承受一定的短路電流n在保護(hù)裝置作用下自動(dòng)跳閘，切除短路故在保護(hù)裝置作用下自動(dòng)跳閘，切除短路故障。障。 2. 類型：油、真空、六氟化硫、空氣類型：油、真空、六氟化硫、空氣LW8-40.5LW8-40.5型戶外交流高壓六氟化硫斷路器型戶外交流高壓六氟化硫斷路器ZN63A-12(VS1)ZN63A-12(VS1)戶內(nèi)交流高壓真空斷路器戶內(nèi)交流高壓真空斷路器ZN28A-12ZN28A-12系列戶內(nèi)交流高壓真空斷路器系列戶內(nèi)交流高壓真空斷路器3. 高壓斷路器選擇高壓斷路器選擇n按工作環(huán)境選型n按所在的電網(wǎng)電壓選擇n

8、按所在回路最大長時(shí)負(fù)荷電流選擇額定電流n校驗(yàn)斷路器的熱穩(wěn)定n校驗(yàn)斷路器的動(dòng)穩(wěn)定n校驗(yàn)高壓斷路器的開斷能力n校驗(yàn)斷路器的額定關(guān)合電流（iNcl） 在斷路器合閘之前，若線路上已存在短路故障，則在斷在斷路器合閘之前，若線路上已存在短路故障，則在斷路器合閘過程中，動(dòng)、靜觸頭間在未接觸時(shí)即有巨大的短路路器合閘過程中，動(dòng)、靜觸頭間在未接觸時(shí)即有巨大的短路電流通過（預(yù)擊穿），更容易發(fā)生觸頭熔焊和遭受電動(dòng)力的電流通過（預(yù)擊穿），更容易發(fā)生觸頭熔焊和遭受電動(dòng)力的損壞。損壞。 斷路器在關(guān)合短路電流時(shí)，不可避免地在接通后又自動(dòng)斷路器在關(guān)合短路電流時(shí)，不可避免地在接通后又自動(dòng)跳閘，此時(shí)還要求能夠切斷短路電流，因此，額

9、定關(guān)合電流跳閘，此時(shí)還要求能夠切斷短路電流，因此，額定關(guān)合電流是斷路器的重要參數(shù)之一。為了保證斷路器在關(guān)合短路時(shí)的是斷路器的重要參數(shù)之一。為了保證斷路器在關(guān)合短路時(shí)的安全，斷路器的額定關(guān)合電流安全，斷路器的額定關(guān)合電流iNcl不應(yīng)小于短路電流最大沖不應(yīng)小于短路電流最大沖擊值擊值ich ， 即即chNcliin負(fù)荷開關(guān)按額定電壓、額定電流選擇，按動(dòng)、熱穩(wěn)定性進(jìn)行校驗(yàn)。當(dāng)配有熔斷器時(shí)，應(yīng)校驗(yàn)熔斷器的斷流容量，其動(dòng)、熱穩(wěn)定性可不作校驗(yàn)。五、高壓負(fù)荷開關(guān)的選擇五、高壓負(fù)荷開關(guān)的選擇戶內(nèi)交流高壓真空負(fù)荷開關(guān)熔斷器組合電器類型：類型：1.戶內(nèi)型（戶內(nèi)型（ GN 三相刀閘同一底座。三相刀閘同一底座。2.戶外

10、型（戶外型（ GW單柱式、雙柱式、三柱式。單柱式、雙柱式、三柱式。選擇選擇: 隔離開關(guān)按電網(wǎng)電壓、額定電流及環(huán)境條件隔離開關(guān)按電網(wǎng)電壓、額定電流及環(huán)境條件選擇，并按短路電流校驗(yàn)其動(dòng)、熱穩(wěn)定性。不需選擇，并按短路電流校驗(yàn)其動(dòng)、熱穩(wěn)定性。不需要校驗(yàn)斷流容量。要校驗(yàn)斷流容量。六、高壓隔離開關(guān)（六、高壓隔離開關(guān)（QS）的選擇）的選擇GN19-12(C)系列高壓隔離開關(guān)n典型結(jié)構(gòu)典型結(jié)構(gòu)支柱絕緣子靜觸頭操作絕緣子轉(zhuǎn)軸GW5A-35、66、110系列隔離開關(guān) 戶外型V形35千伏v型隔離開關(guān)視頻演示 隔離開關(guān)類型隔離開關(guān)類型-二柱型隔離開關(guān)二柱型隔離開關(guān)35KV二柱式隔離開關(guān)視頻演示GW4系列隔離開關(guān)是雙柱

11、水平回轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)，每極兩個(gè)絕緣支柱帶著導(dǎo)電閘刀反向回轉(zhuǎn)90，形成一個(gè)水平斷口。按接地方式可分為：不接地、單接地、雙接地。隔離開關(guān)與接地開關(guān)之間設(shè)有機(jī)械聯(lián)鎖。 隔離開關(guān)類型隔離開關(guān)類型-三柱型隔離開關(guān)三柱型隔離開關(guān) GW7系列戶外交流高壓隔離開關(guān)是三柱水平轉(zhuǎn)動(dòng)式三相交流50Hz戶外高壓電器，用于額定電壓126-550KV的電力系統(tǒng)中，供有電壓無負(fù)荷時(shí)分合電路之用。 GW7系列隔離開關(guān)為單極三柱式結(jié)構(gòu)。它由底座、支柱絕緣子、導(dǎo)電部分、操動(dòng)機(jī)構(gòu)等組成；每極由三個(gè)支柱絕緣子構(gòu)成（550KV每極由四個(gè)支柱絕緣子構(gòu)成）。兩邊的支柱是固定的，中間支柱是轉(zhuǎn)動(dòng)的；動(dòng)閘刀裝在中間支柱絕緣子上部，靜觸頭分別裝在兩邊支

12、柱絕緣子上部，由操動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)中間支柱絕緣子轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行分合閘操作。 三柱型隔離開關(guān)分合閘動(dòng)畫演示 隔離開關(guān)類型隔離開關(guān)類型-剪刀型隔離開關(guān)剪刀型隔離開關(guān)GW6系列戶外隔離開關(guān)為剪刀式結(jié)構(gòu)。靜觸頭懸掛在母線上，產(chǎn)品分閘后形成垂直的絕緣斷口。在變電站中作母線隔離開關(guān)，具有占地面積小的優(yōu)點(diǎn)，而且斷口清晰可見，便于運(yùn)行監(jiān)視。本產(chǎn)品觸頭鉗夾范圍大，適用于軟母線和硬母線。 剪刀型隔離開關(guān)合閘動(dòng)畫演示 RN1RN1和和RN2RN2型戶內(nèi)高壓管式熔斷器（限流式）型戶內(nèi)高壓管式熔斷器（限流式） RN1RN1型：主要用于型：主要用于高壓電路和設(shè)備高壓電路和設(shè)備的短路保護(hù)（的短路保護(hù)（額定電流可達(dá)額定電流可達(dá)100A1

13、00A）RN2RN2型：高壓型：高壓電壓互感器電壓互感器一次側(cè)短路保護(hù)一次側(cè)短路保護(hù) （額定電流一般為額定電流一般為0.5A0.5A） RN1、RN2型高壓熔斷器安裝圖 l瓷熔管，2金屬管帽 3彈性觸座，4熔斷指示器，5接線端子，6支柱瓷瓶，7底座 RN1、RN2型熔斷器的熔管剖面示意圖 1管帽，2瓷管，3工作熔體，4指示熔體，5錫球，6石英砂填料，7熔斷指示器(虛線表示熔斷指示器在熔體熔斷時(shí)彈出) 七、RN1、RN2和RN3型熔斷器RW3RW31010戶外高壓跌落式熔斷器戶外高壓跌落式熔斷器 對于一般的高壓熔斷器，其額定電壓對于一般的高壓熔斷器，其額定電壓UN必須必須大于或等于電網(wǎng)的額定電壓

14、大于或等于電網(wǎng)的額定電壓UNs。但是對于充填。但是對于充填石英砂有限流作用的熔斷器，則不宜使用在低石英砂有限流作用的熔斷器，則不宜使用在低于熔斷器額定電壓的電網(wǎng)中，這是因?yàn)橄蘖魇接谌蹟嗥黝~定電壓的電網(wǎng)中，這是因?yàn)橄蘖魇饺蹟嗥鳒缁∧芰軓?qiáng)，在短路電流達(dá)到最大值熔斷器滅弧能力很強(qiáng)，在短路電流達(dá)到最大值之前就將電流截?cái)?，致使熔體熔斷時(shí)因截流而之前就將電流截?cái)?，致使熔體熔斷時(shí)因截流而產(chǎn)生過電壓。產(chǎn)生過電壓。 熔斷器的額定電流選擇，包括熔管的額定電流和熔體的額定電流的選擇。 （1）熔管額定電流的選擇）熔管額定電流的選擇 為了保證熔斷器載流及接觸部分不致過熱和損壞，高壓熔斷器的熔管額定電流應(yīng)滿足下式的要求

15、，即式中 INft熔管的額定電流 INfs熔體的額定電流NfsNftII 4. 4. 額定電流選擇額定電流選擇 高壓熔斷器選擇高壓熔斷器選擇熔體額定電流選擇熔體額定電流選擇 （2）熔體額定電流選擇）熔體額定電流選擇 為了防止熔體在通過變壓器勵(lì)磁涌流和保護(hù)范圍以外的短路及電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)等沖擊電流時(shí)誤動(dòng)作，保護(hù)35kV及以下電力變壓器的高壓熔斷器，其熔體的額定電流可按下式選擇，即式中 K可靠系數(shù)（不計(jì)電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)時(shí)K=1.11.3， 考慮電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)時(shí)K=1.52.0）； Imax通過熔體的最大長時(shí)工作電流。maxKIINfs 高壓熔斷器選擇高壓熔斷器選擇熔斷器開斷電流校驗(yàn)熔斷器開斷電流校驗(yàn)式中 N

16、br熔斷器的額定開斷電流 對于沒有限流作用的熔斷器，選擇時(shí)用沖擊電流的有效值ch 進(jìn)行校驗(yàn)；對于有限流作用的熔斷器，在電流達(dá)最大值之前已截?cái)啵士刹挥?jì)非周期分量影響，而采用斷器安裝處三相短路次暫態(tài)有效值I“進(jìn)行校驗(yàn)。）（或 IIIshNbr 1.GIS的主要特點(diǎn) 2.GIS的種類 六氟化硫組合電器：又稱為氣體絕緣全封閉組合電六氟化硫組合電器：又稱為氣體絕緣全封閉組合電器（器（GasInsulator Switchgear），簡稱），簡稱GIS。它將斷。它將斷路器、隔離開關(guān)、母線、接地開關(guān)、互感器、出線套管路器、隔離開關(guān)、母線、接地開關(guān)、互感器、出線套管或電纜終端頭等分別裝在各自密封間中，集中組

17、成一個(gè)或電纜終端頭等分別裝在各自密封間中，集中組成一個(gè)整體外殼，充以（整體外殼，充以（3.0395.065）105Pa（35大氣大氣壓）的六氟化硫氣體作為絕緣介質(zhì)。壓）的六氟化硫氣體作為絕緣介質(zhì)。 優(yōu)點(diǎn)：可靠性高，安全性高，占地面積小，最小安全凈距小，優(yōu)點(diǎn)：可靠性高，安全性高，占地面積小，最小安全凈距小，安裝、維護(hù)方便。安裝、維護(hù)方便。 缺點(diǎn)：密封性能要求高，金屬耗費(fèi)量大，價(jià)格較昂貴，故障后缺點(diǎn)：密封性能要求高，金屬耗費(fèi)量大，價(jià)格較昂貴，故障后危害較大，檢修時(shí)有毒氣體（危害較大，檢修時(shí)有毒氣體（SF6氣體與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后產(chǎn)生）氣體與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后產(chǎn)生）會對檢修人員造成傷害。會對檢修人員造成

18、傷害。按充氣外殼結(jié)構(gòu)形狀分：圓筒形和柜形兩大類。按充氣外殼結(jié)構(gòu)形狀分：圓筒形和柜形兩大類。 ZF7A-126GIS組合電器ZF9-252GIS組合電器n配電裝置的母線常用導(dǎo)體材料有銅、鋁和鋼。銅的電阻率低，機(jī)械強(qiáng)度大，抗腐蝕性能好，是首選的母線材料。n但是銅在工業(yè)和國防上的用途廣泛，還因儲量不多，價(jià)格較貴，所以一般情況下，盡可能以鋁代銅。n軟母線多股絞線n硬母線矩形、槽形和管形。八、八、 母線的選擇與校驗(yàn)?zāi)妇€的選擇與校驗(yàn)2 母線的布置方式n圖a散熱較好，載流量大，但機(jī)械強(qiáng)度較低；n圖b相反；n圖c兼顧二者優(yōu)點(diǎn)圖圖三相母線有水平布置和三相母線有水平布置和垂直布置兩種布置方式，垂直布置兩種布置方式

19、，有立放和平放放置方式。有立放和平放放置方式。3 母線截面選擇母線截面選擇n匯流母線的截面積，一般按長時(shí)最大負(fù)荷匯流母線的截面積，一般按長時(shí)最大負(fù)荷電流選擇，按短路條件校驗(yàn)其動(dòng)、熱穩(wěn)定電流選擇，按短路條件校驗(yàn)其動(dòng)、熱穩(wěn)定性。當(dāng)母線較長或傳輸容量較大時(shí)，按經(jīng)性。當(dāng)母線較長或傳輸容量較大時(shí)，按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇。濟(jì)電流密度選擇。按最大長時(shí)負(fù)荷電流選擇母線截面積按最大長時(shí)負(fù)荷電流選擇母線截面積malloK II式中式中Ial額定環(huán)境溫度時(shí)的長時(shí)允許電流，額定環(huán)境溫度時(shí)的長時(shí)允許電流，A。 K 環(huán)境溫度修正系數(shù)環(huán)境溫度修正系數(shù)按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇母線截面按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇母線截面 按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇母線截

20、面可使年綜合費(fèi)用最低，按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇母線截面可使年綜合費(fèi)用最低，年綜合費(fèi)用包括電流通過導(dǎo)體所產(chǎn)生的年電能損耗費(fèi)、年綜合費(fèi)用包括電流通過導(dǎo)體所產(chǎn)生的年電能損耗費(fèi)、導(dǎo)體投資和折舊費(fèi)、利息等。綜合這些因素，使年綜合導(dǎo)體投資和折舊費(fèi)、利息等。綜合這些因素，使年綜合費(fèi)用最小時(shí)所對應(yīng)的母線截面稱為母線的費(fèi)用最小時(shí)所對應(yīng)的母線截面稱為母線的經(jīng)濟(jì)截面經(jīng)濟(jì)截面，對，對應(yīng)的電流密度稱為應(yīng)的電流密度稱為經(jīng)濟(jì)電流密度經(jīng)濟(jì)電流密度。 按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇母線截面應(yīng)滿足下式，即按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇母線截面應(yīng)滿足下式，即ecmloecJIS/.式中 Sec母線經(jīng)濟(jì)截面，mm2； Jec經(jīng)濟(jì)電流密度，A/ mm2； 4、 母線熱穩(wěn)定性校驗(yàn)?zāi)妇€熱穩(wěn)定性校驗(yàn) n所選母線的截面S應(yīng)不小于最小熱穩(wěn)定截面Smin，即imintSSIC5母線動(dòng)穩(wěn)定性校驗(yàn)?zāi)妇€動(dòng)穩(wěn)定性校驗(yàn)n母線在短路沖擊電流電動(dòng)力作用下應(yīng)保證不會產(chǎn)生永久性變形或斷裂，即母線材料允許應(yīng)力al應(yīng)不小于短路電流作用母線上的電動(dòng)應(yīng)力max，即maxalmax母線短路時(shí)沖擊電流ish(3)產(chǎn)生的最大 計(jì)算應(yīng)力。 （一）絕緣子簡介 n絕緣子俗稱為絕緣瓷瓶,它廣泛地應(yīng)用在發(fā)電廠和變電所的配電裝置、變壓器、各種電器以及輸電線之中。用來支持和固定裸載流導(dǎo)體