第九章 電氣設(shè)備選擇

1、發(fā)電廠變電所電氣部分劉寶貴 馬仕海 編制中國電力出版社教材配套電子教案第九章 電氣設(shè)備的選擇中國電力出版社第一節(jié) 電氣設(shè)備選擇的一般條件 電氣設(shè)備要能可靠地工作，必須按正常工作條件進行選擇，按短路條件校驗其動、熱穩(wěn)定性。 一、按正常工作條件選擇 導體和電器的正常工作條件:額定電壓、額定電流和自然環(huán)境條件。 中國電力出版社一、電氣設(shè)備選擇的一般條件1）額定電壓 在選擇設(shè)備時一般按照導體和電器的額定電壓UN不低于安裝地點電網(wǎng)額定電壓UNS的條件選擇，即 UN UNS 2）額定電流 在規(guī)定的周圍環(huán)境溫度下，導體和電器的額定電流IN應不小于流過設(shè)備的最大持續(xù)工作電流Iwmax，即 IN Iwmax 中

2、國電力出版社 一、電氣設(shè)備選擇的一般條件 3）自然環(huán)境條件 選擇導體和電器時，應按當?shù)丨h(huán)境條件校核它們的基本使用條件。 當氣溫、風速、濕度、污穢等級、海拔高度、地震烈度、覆冰厚度等環(huán)境條件超出一般電器的規(guī)定使用條件時，應向制造部門提出補充要求或采取相應的防護措施。 中國電力出版社二、按短路條件校驗 1）按短路熱穩(wěn)定校驗 短路熱穩(wěn)定校驗就是要求所選擇的導體和電器，當短路電流通過它時所能達到的最高溫度不應超過導體和電器的短時發(fā)熱最高允許溫度，即要求 QkQr2）短路動穩(wěn)定校驗 動穩(wěn)定是指導體和電器承受短路電流機械效應的能力。滿足動穩(wěn)定的條件為： i ishsh i idsds 中國電力出版社二、按

3、短路條件校驗 3）短路電流的計算條件 (1)計算時應按本工程設(shè)計的規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)的遠景發(fā)展規(guī)劃。 (2)短路的種類可按三相短路考慮。若發(fā)電機出口的短路，或中性點直接接地系統(tǒng)、自耦變壓器等回路中的單相、兩相接地短路較三相短路嚴重時，則應按嚴重情況驗算。 (3) 短路計算點應選擇在正常接線方式下，通過導體或電器的短路電流為最大的地點。 中國電力出版社短路計算點的選擇方法示意圖中國電力出版社短路計算點的選擇方法 (1)發(fā)電機、變壓器回路的斷路器應把斷路器前或后短路時通過斷路器的電流值進行比較，取其較大者為短路計算點。 (2)母聯(lián)斷路器QFC應考慮母聯(lián)斷路器QFC閉合并向備用母線充電時，

4、備用母線故障，即K4點短路，此時，全部短路電流IF2+IB+IFl流過母聯(lián)斷路器QFC及匯流母線。中國電力出版社短路計算點的選擇方法 (3)帶電抗器的出線回路在母線和母線隔離開關(guān)隔板前的母線引線及套管，應按電抗器前如K7點短路選擇。而對隔板后的導體和電器一般可按電抗器后K8為短路計算點，以便出線選用輕型斷路器，節(jié)約投資。中國電力出版社短路電流熱效應計算時間的確定 短路電流熱效應計算時間tk為繼電保護動作時間tb和相應斷路器的全分閘時間toff之和，即 tk= tb + toff 式中 toff為斷路器的固有分閘時間和燃弧時間之和。 中國電力出版社短路電流熱效應計算時間的確定 在驗算裸導體的短路

5、熱效應時，宜采用主保護動作時間。如主保持有死區(qū)時，則采用能對該死區(qū)起作用的后備保護動作時間，并采用相應處的短路電流值。 在驗算電器的短路熱效應時，宜采用后備保護動作時間。中國電力出版社開斷電器的開斷計算時間 對于開斷電器（如斷路器、熔斷器等），應能在最嚴重的情況下開斷短路電流。故電器的開斷計算時間tk.in是從短路瞬間開始到斷路器滅弧觸頭分離的時間。其中包括主保護動作時間tb 和斷路器固有分閘時間tin之和。 tk.in =tb+tin中國電力出版社第二節(jié) 高壓斷路器、隔離開關(guān)及高壓熔斷器的選擇一、高壓斷路器的選擇 高壓斷路器按下列項目選擇和校驗：(1)型式和種類； (2)額定電壓；(3)額定

6、電流； (4)開斷電流；(5)額定關(guān)合電流； (6)動穩(wěn)定；(7)熱穩(wěn)定。中國電力出版社一、高壓斷路器的選擇 1）按種類和型式選擇 電壓6600千伏的電網(wǎng)可選用真空斷路器和六氟化硫斷路器； 110500千伏電網(wǎng)一般采用六氟化硫斷路器。 采用封閉母線的大容量機組，當需要裝設(shè)斷路器時，應選用發(fā)電機專用斷路器。中國電力出版社一、高壓斷路器的選擇 2）按額定電壓選擇 高壓斷路器的額定電壓UN 應大于或等于所在電網(wǎng)的額定電壓UNS ，即 UN UNS 3）按額定電流選擇 高壓斷路器的額定電流IN 應大于或等于流過它的最大持續(xù)工作電流Iwmax，即 IN Iwmax 中國電力出版社一、高壓斷路器的選擇 4

7、)按額定短路開斷電流選擇 在給定的電網(wǎng)電壓下，高壓斷路器的額定短路開斷電流INbr 應滿足 INbrIkp 5)按額定短路關(guān)合電流選擇 為了保證斷路器在關(guān)合短路時的安全，斷路器的額定短路關(guān)合電流iNcl應不小于短路沖擊電流幅值ish，即 iNcl ish 中國電力出版社一、高壓斷路器的選擇 6、動穩(wěn)定校驗 高壓斷路器的額定峰值耐受電流ids 應不小于三相短路時通過斷路器的短路沖擊電流幅值ish idsish 7、熱穩(wěn)定校驗 高壓斷路器的額定短時耐受熱量Ir2tr應不小于短路期內(nèi)短路電流熱效應Qk ， Ir2tr Qk 中國電力出版社二、隔離開關(guān)的選擇 隔離開關(guān)應根據(jù)下列條件選擇： (1)型式和

8、種類；(2)額定電壓； (3)額定電流； (4)動穩(wěn)定； (5)熱穩(wěn)定。 隔離開關(guān)的型式和種類的選擇應根據(jù)配電裝置的布置特點和使用條件等因素，進行綜合技術(shù)經(jīng)濟比較后確定。其它四項技術(shù)條件與高壓斷路器相同。中國電力出版社三、高壓熔斷器的選擇 高壓熔斷器應根據(jù)下列條件選擇： (1)額定電壓；(2)額定電流； (3)開斷電流；(4)保護熔斷特性。 1)接額定電壓選擇 熔斷器的額定電壓應不小于所在電網(wǎng)的額定電壓。 中國電力出版社三、高壓熔斷器的選擇2)按額定電流選擇 要求熔斷器必須符合下列條件： INFU INFU Iwmax 式中 INFU熔斷器熔管的額定電流； INFU熔斷器熔件的額定電流； Iw

9、max流過熔斷器的最大長期工作電流。中國電力出版社三、高壓熔斷器的選擇 3)按開斷電流校驗 按開斷電流選擇時，要求熔斷器的額定開斷電流INbr應不小于三相短路沖擊電流的有效值I sh INbrI sh 中國電力出版社三、高壓熔斷器的選擇 4)按保護熔斷特性校驗 根據(jù)保護動作選擇性的要求校驗熔件的額定電流,使其保證前后兩級熔斷器之間或熔斷器與電源側(cè)(或負荷側(cè))繼電保護之間動作的選擇性。 保護電壓互感器用的熔斷器，只需按額定電壓和開斷電流選擇。中國電力出版社第三節(jié) 限流電抗器的選擇 電力系統(tǒng)中使用的電抗器，分為普通電抗器和分裂電抗器兩種。 一般按下列項目選擇和校驗： 1)額定電壓；2)額定電流；

10、3)電抗百分數(shù)；4)動穩(wěn)定； 5)熱穩(wěn)定。中國電力出版社限流電抗器的選擇 一、按額定電壓選擇 電抗器的額定電壓UN 應大于或等于所在電網(wǎng)的額定電壓UNS UN UNS 二、按額定電流選擇 電抗器的額定電流IN 應大于或等于通過它的最大持續(xù)工作電流Iwmax ， IN Iwmax 中國電力出版社 限流電抗器的選擇 三、按電抗百分數(shù)選擇 1）普通電抗器電抗百分數(shù)的選擇 （1）按將短路電流限制到要求值選擇電抗百分數(shù) 設(shè)要求將短路電流限制到I”，所需電抗器的基準電抗標么值應為式中X，*電源至電抗器前的系統(tǒng)電抗標么值； X*電源至電抗器后的系統(tǒng)電抗標么值。XIXXXIBR 中國電力出版社1）普通電抗器電

11、抗百分數(shù)的選擇IB 基準電流（kA）；I“次暫態(tài)短路電流周期分量有效值（kA）。 電抗器在額定參數(shù)條件下的百分比電抗為 式中UB基準電壓(kV)。 %100)(%*NBBNBRUIUIXIIX中國電力出版社1）普通電抗器電抗百分數(shù)的選擇 (2)按電壓損失校驗選擇電抗百分數(shù) 普通電抗器在正常工作時，其電壓損失不得大于母線額定電壓的5。對于出線電抗器尚應計及出線上的電壓損失 其中 負荷功率因數(shù)角，為方便計算，一般cos取0.8。%5sin%maxIINwRXU中國電力出版社1）普通電抗器電抗百分數(shù)的選擇 (3)按母線殘余電壓校驗選擇電抗百分數(shù) 當出線電抗器未設(shè)置無時限繼電保護時，應按在電抗器后發(fā)生

12、短路，母線殘余電壓不低于額定值的6070校驗。 %70%60% INRrIXU中國電力出版社2) 分裂電抗器電抗百分數(shù)的選擇 分裂分裂電抗器的電抗百分數(shù)XR可按普通電抗器的電抗百分數(shù)計算方法選擇，但由于分裂電抗器的技術(shù)數(shù)據(jù)中只給出了單臂自感電抗XL，所以還應進行換算。XL和XR之間的關(guān)系與電源連接方式及短路點的選擇有關(guān)。 中國電力出版社2) 分裂電抗器電抗百分數(shù)的選擇 (1)當3側(cè)有電源，l側(cè)和2側(cè)無電源，而在1或2側(cè)短路時，XL=XR 。 (2)當3側(cè)無電源，l側(cè)和2側(cè)有電源，1(或2)側(cè)短路時， XR=2(1+f) XL。中國電力出版社2) 分裂電抗器電抗百分數(shù)的選擇 (3)當1側(cè)和2側(cè)有

13、電源，在3側(cè)短路，或者三側(cè)均有電源，而3側(cè)短路時，XR=(1-f)XL/2。中國電力出版社2) 分裂電抗器電抗百分數(shù)的選擇 要求正常工作時兩臂母線電壓波動不大于母線額定電壓的5。 I段母線電壓百分數(shù)的計算公式為 段母線電壓百分數(shù)的計算公式為 22111sinsin%100%IIIIUNNLNfXUU11222sinsin%100%IIIIUNNLNfXUU中國電力出版社2) 分裂電抗器電抗百分數(shù)的選擇 式中 U1、U2I、段母線上電壓；U電源側(cè)電壓；I1、I2I、段母線上負荷電流，無資料時，可取一臂為70Ie，另一臂為30Ie；1、2I、段母線上的負荷功率因數(shù)角，一般可取cos=0.8； f分

14、裂電抗器的互感系數(shù)。 中國電力出版社2) 分裂電抗器電抗百分數(shù)的選擇 四、動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定校驗 電抗器的熱穩(wěn)定校驗應滿足下式： I2rtr Qk 電抗器的動穩(wěn)定校驗應滿足下式： idsish 中國電力出版社第四節(jié) 電流互感器的選擇 一、按設(shè)備種類和型式選擇 對于620千伏屋內(nèi)配電裝置，可采用瓷絕緣結(jié)構(gòu)或樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)的電流互感器。 對于35千伏及以上配電裝置，宜采用油浸瓷箱式絕緣結(jié)構(gòu)的獨立式電流互感器。 有條件時，應盡量采用套管式電流互感器。中國電力出版社 二、按一次額定電壓和額定電流選擇 電磁式電流互感器的一次額定電壓和額定電流必須滿足 UN1UW IN1Iwmax 式中 UN1 、IN1電

15、流互感器一次額定電壓和額定電流； Uw 、Iwmax 電流互感器安裝處一次回路工作電壓和最大長期工作電流。中國電力出版社三、按準確級和副邊負荷選擇 為了保證電流測量儀表的準確級，電流互感器的準確級不得低于所供測量儀表的準確級。 為了保證電流互感器在一定的準確級下工作，電流互感器二次側(cè)所接負荷S2應不大于該準確級所規(guī)定的額定容量SN2, SN2S2=I2N2Z2 Z2為電流互感器二次負荷阻抗； IN2為 電流互感器二次額定電流。 中國電力出版社三、按準確級和副邊負荷選擇 Z2=KmcZm+KlcZl+Rc 式中 Zm 接入電流互感器二次電路的儀表串聯(lián)線圈總阻抗()； Zl二次電路連接導線單程的阻

16、抗()，一般可忽略電抗，僅計及電阻； Rc二次電路的接觸電阻，一般取0.05O.1()； Kmc儀表接線的阻抗換算系數(shù)； Klc連接線的阻抗換算系數(shù)。中國電力出版社三、按準確級和副邊負荷選擇 為了使電流互感器的二次負荷S2不超過相應準確等級下的額定容量SN2，則KlcZl 應滿足如下條件 若連接導線的長度和電流互感器接線方式巳定，則連接導線的截面應 IRZKISZKNcmmcNNc2222211mZLS21中國電力出版社三、按準確級和副邊負荷選擇 式中 S導線截面(電流回路采用2.5 mm2及以上的銅導線)；導線的電導系數(shù)，銅為57m/(mm2) ；L電流互感器安裝地點到測量儀表之間實際路徑的

17、長度(m)； 中國電力出版社動、熱穩(wěn)定校驗 四、熱穩(wěn)定校驗 電流互感器的熱穩(wěn)定能力以1秒鐘允許通過的一次額定電流倍數(shù)Kt表示。故熱穩(wěn)定按下式校驗 (KtIN1)2lQk 中國電力出版社五、動穩(wěn)定校驗 電流互感器流過短路電流時，不僅在電流互感器內(nèi)部產(chǎn)生作用力，而且由于鄰相之間電流的相互作用會使絕緣瓷帽上也受到外力的作用。應對不同類型的電流互感器分別進行內(nèi)部動穩(wěn)定和外部動穩(wěn)定校驗。中國電力出版社電流互感器動穩(wěn)定校驗 內(nèi)部動穩(wěn)定校驗應滿足如下條件 ish IN1Kds 式中 Kds 電流互感器的動穩(wěn)定倍數(shù) 外部動穩(wěn)定校驗有三種情況： (1)當產(chǎn)品樣本上標明瓷帽端部或接地端的允許應力Fy時，按下式校驗

18、 NaliFshy721073. 15 . 0中國電力出版社電流互感器動穩(wěn)定校驗(2)當產(chǎn)品樣本未標明允許應力Fy，而給出相間距離a=0.4m，電流互感器出線(瓷帽)端部至最近一個支柱絕緣子的距離l=0.5m時的動穩(wěn)定倍數(shù)Kdw時 31sh1040502ilaKIdSN中國電力出版社電流互感器動穩(wěn)定校驗 (3)對于母線型電流互感器，當產(chǎn)品樣本上標明允許應力Fy時，按下式校驗 其中 L導體平均計算長度(m)，為電流互感器長度(m)。為電流互感器出線(瓷帽)端部至最近一個支柱絕緣子的距離。 對于環(huán)氧樹脂澆注的母線型電流互感器，可不校驗動穩(wěn)定。 NaliFshy721073. 1中國電力出版社第五節(jié) 電壓互感器的選擇 一、按裝置種類和型式選擇 對于320千伏屋內(nèi)配電裝置宜采用油浸絕緣結(jié)構(gòu)，也可采用樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)的電壓互感器； 對于35千伏配電裝置，宜采用電磁式電壓互感器。中國電力出版社一、按裝置種類和型式選擇 對于110千伏及以上配電裝置，當容量和準確等級滿足要求