106知識(shí)資料第四章第十四節(jié)電氣設(shè)備挑選

千里之行，始于足下朽木易折，金石可鏤Word-可編輯4.14電氣設(shè)備挑選考試大綱14.1控制電氣設(shè)備挑選和校驗(yàn)的基本原則和主意14.2了解硬母線的挑選和校驗(yàn)的原則和主意發(fā)輸配和供配電歷年考題統(tǒng)計(jì)2023年年年2023年年2023年年2023年年2023年年2023年年2023年年2023年年2023年年2023年年11201011012023年年2023年年2023年年2023年年2023年年2023年年2023年年11000214.14.1電氣設(shè)備的挑選原則與主意1．按正常工作條件挑選額定電壓和額定電流（1）額定電壓和最高工作電壓導(dǎo)體和電器所在電網(wǎng)的運(yùn)行電壓因調(diào)壓或負(fù)荷的變化，常高于電網(wǎng)的額定電壓，故所選電氣設(shè)備允許最高工作電壓不得低于所接電網(wǎng)的最高運(yùn)行電壓，即（4-14-1）普通電氣設(shè)備允許的最高工作電壓：當(dāng)額定電壓在220kV及以下時(shí)為1.15；額定電壓為330～500kV時(shí)為1.1。而實(shí)際電網(wǎng)運(yùn)行的，普通不超過1.1，因此在挑選設(shè)備時(shí)，普通可按照電氣設(shè)備的額定電壓不低于裝置地點(diǎn)電網(wǎng)額定電壓的條件挑選。（2）額定電流電氣設(shè)備的額定電流是指在額定周圍環(huán)境溫度下，導(dǎo)體和電器的持久允許電流（或額定電流）應(yīng)不小于該回路的最大持續(xù)工作電流，即（4-14-2）因?yàn)榘l(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)和變壓器在電壓降低5％時(shí)，出力保持不變，故其相應(yīng)回路的（為電機(jī)的額定電流）；母聯(lián)斷路器回路普通可取母線上最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)或變壓器的；母線分段電抗器的應(yīng)為母線上最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)跳閘時(shí)，保證該段母線負(fù)荷所需的電流；出線回路的除考慮線路正常負(fù)荷電流（包括線路損耗）外，還應(yīng)考慮事故時(shí)由其它回路轉(zhuǎn)移過來的負(fù)荷。（3）按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核在挑選電器時(shí)，還應(yīng)考慮電器安裝地點(diǎn)的環(huán)境條件，當(dāng)氣溫、風(fēng)速、濕度、污穢等級(jí)、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度等環(huán)境條件超過普通電器使用條件時(shí)，應(yīng)向發(fā)明部門提出要求或采取相應(yīng)的措施。我國(guó)目前生產(chǎn)的電氣設(shè)備，設(shè)計(jì)時(shí)取周圍空氣溫度40℃作為計(jì)算值，若裝置地點(diǎn)日最高氣溫高于＋40℃，但不超過＋60℃，最大延續(xù)工作電流應(yīng)適當(dāng)降低，設(shè)備的額定電流應(yīng)乘以溫度校正系數(shù)。溫度修正系數(shù)：（4-14-3）式中——實(shí)際環(huán)境溫度，取最熱月平均最高氣溫，℃；——導(dǎo)體或電氣設(shè)備正常發(fā)熱允許最高溫度（當(dāng)導(dǎo)作用螺栓銜接時(shí)為70℃）；——溫度修正系數(shù)。當(dāng)時(shí)，每降低1℃允許電流增強(qiáng)0.5％，但總數(shù)不得超過20％；當(dāng)時(shí)，每增高1℃允許電流應(yīng)減少1.8％。2．按短路情況來校驗(yàn)電氣設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定（1）短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)短路電流通過時(shí)，導(dǎo)體和電器各部件溫度（或發(fā)熱效應(yīng)）應(yīng)不超過允許值。熱穩(wěn)定校驗(yàn)應(yīng)挑選兩相短路和三相短路中最嚴(yán)重的一種作為計(jì)算根據(jù)。或（4-14-4）式中──規(guī)定的電氣設(shè)備在時(shí)光s內(nèi)的熱穩(wěn)定電流，kA。在指定時(shí)光內(nèi)短路電流不會(huì)使電氣設(shè)備發(fā)熱超過設(shè)備允許的最大短時(shí)溫度的電流；──與對(duì)應(yīng)的時(shí)光，s；──短路穩(wěn)態(tài)電流，kA；──假想時(shí)光，s。取距離短路點(diǎn)最近的繼電保護(hù)裝置的主保護(hù)動(dòng)作時(shí)光與斷路器固有動(dòng)作時(shí)光之和，如主保護(hù)裝置有保護(hù)死區(qū)，假想時(shí)光可按照該保護(hù)區(qū)短路故障的后備保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)光來校驗(yàn)。（2）電動(dòng)力穩(wěn)定校驗(yàn)電動(dòng)力穩(wěn)定是導(dǎo)體和電器承受短路電流機(jī)械效應(yīng)的能力，亦稱動(dòng)穩(wěn)定。動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)應(yīng)以三相短路電流為計(jì)算類型，并應(yīng)滿意下式要求：或（4-14-5）式中、──廠家規(guī)定的電氣設(shè)備極限通過電流的有效值和峰值，kA；、──按三相短路計(jì)算所得的沖擊電流的有效值和瞬時(shí)值，kA；（3）按三相短路容量來校驗(yàn)開關(guān)電器的斷流能力（遮斷容量）（4-14-6）式中、——發(fā)明廠提供的在額定電壓下允許的開斷電流，kA；允許的斷流容量，MVA；、——電器設(shè)備安裝處的短路電流，kA；短路容量，MVA。銘牌斷流容量值所規(guī)定的使用條件，普通的斷路器如用于高海拔地區(qū)、礦山井下，或電壓較低的電網(wǎng)中，都要降低斷流容量值。當(dāng)斷路器采用手動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)或自動(dòng)重合閘裝置時(shí)，其遮斷容量應(yīng)下降到本來的額定值的60％～70％。4.14.2硬母線的挑選與校驗(yàn)硬母線普通按下列各項(xiàng)舉行挑選和校驗(yàn)：（1）導(dǎo)體材料（2）類型和敷設(shè)方式（3）導(dǎo)體截面電暈（4）熱穩(wěn)定（5）動(dòng)穩(wěn)定（6）共振頻率1．母線的選型工業(yè)上常用的硬母線截面為矩形，槽形和管形。（1）矩形母線散熱條件較好，有一定的機(jī)械強(qiáng)度，便于固定和銜接，但集膚效應(yīng)較大。為避免集膚效應(yīng)系數(shù)過大，單條矩形母線的截面最大不超過1250mm2。當(dāng)工作電流超過最大截面單條母線允許電流時(shí)，可用2～4條矩形母線并列使用。但因?yàn)榧w效應(yīng)的影響，多條母線并列的允許載流量并不成比例增強(qiáng)，故普通避免采用4條矩形母線。矩形導(dǎo)體普通只用于35kV及以下，電流在4000A及以下的配電線路中。（2）槽型母線機(jī)械強(qiáng)度較好，載流量較大，集膚效應(yīng)系數(shù)也較小。槽型母線普通用于4000～8000A的配電裝置中。（3）管形母線集膚效應(yīng)系數(shù)小，機(jī)械強(qiáng)度高，管內(nèi)可以通水和通風(fēng)，用此，可用于8000A以上的大電流母線。另外，因?yàn)閳A管形表面光潔，電暈放電電壓高，因此可用作110kV及以上配電裝置母線。母線的布置方式應(yīng)按照載流量的大小、短路電流水平和配電裝置的詳細(xì)情況決定。2．母線截面挑選除配電裝置的匯流母線按持久發(fā)熱允許電流挑選外，其余導(dǎo)體的截面普通按經(jīng)濟(jì)電流密度挑選。（1）按導(dǎo)體持久發(fā)熱允許電流挑選導(dǎo)體所在電路中最大持續(xù)工作電流應(yīng)不大于導(dǎo)體持久發(fā)熱的允許電流，即（4-14-7）式中——相應(yīng)于導(dǎo)體允許溫度和基準(zhǔn)環(huán)境條件下導(dǎo)體持久允許電流，A；——綜合修正系數(shù)，裸導(dǎo)體的值與海拔和環(huán)境溫度有關(guān)。（2）按經(jīng)濟(jì)電流密度挑選按經(jīng)濟(jì)電流密度挑選導(dǎo)體截面可使年計(jì)算費(fèi)用最低。年計(jì)算費(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（包括損耗引起的補(bǔ)充裝機(jī)費(fèi)）和折舊費(fèi)、以及利息等，對(duì)應(yīng)不同種類的導(dǎo)體和不同的最大負(fù)荷年利用小時(shí)數(shù)將有一個(gè)年計(jì)算費(fèi)用最低的電流密度——經(jīng)濟(jì)電流密度（J）。導(dǎo)體的經(jīng)濟(jì)截面可由下式?jīng)Q定：（4-14-8）式中——正常工作時(shí)的最大持續(xù)工作電流，A。3．母線截面的校驗(yàn)（1）電暈電壓校驗(yàn)對(duì)于110～220kV裸母線，可按晴天不發(fā)生全面電暈條件舉行校驗(yàn)，即裸母線的臨界電壓應(yīng)大于最高工作電壓（4-14-9）對(duì)于330～500kV超高壓配電裝置，電暈是挑選導(dǎo)線的控制條件。要求在1.1倍最高運(yùn)行相電壓下，晴天夜間不發(fā)生可見電暈。挑選時(shí)應(yīng)綜合考慮導(dǎo)體直徑、分裂間距和相間距離等條件，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，決定最佳計(jì)劃。（2）熱穩(wěn)定校驗(yàn)按正常電流選出導(dǎo)體截面后，還應(yīng)按熱穩(wěn)定舉行核驗(yàn)。按照短路電流的熱效應(yīng)，并計(jì)及集膚效應(yīng)系數(shù)，當(dāng)導(dǎo)體通過短路電流，在假想時(shí)光的情況下，與導(dǎo)體最高允許加熱溫度所對(duì)應(yīng)的截面為最小允許截面。（4-14-10）式中──熱穩(wěn)定系數(shù)，與導(dǎo)體材料、結(jié)構(gòu)及最高允許溫度、持久工作額定溫度有關(guān)。（3）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)1）單條母線的應(yīng)力按照母線在支持絕緣子上固定的形式，通常假定母線為自由支承在絕緣子上的多跨距、載荷勻稱分布的梁，在電動(dòng)力的作用下，母線所受的最大彎矩。當(dāng)矩形導(dǎo)體水平置放時(shí)，為避免導(dǎo)體因自重而過分彎曲，所選取的跨距普通不超過1.5～2m?？紤]到絕緣子支座及引下線安裝方便，常選取絕緣子跨距等于配電裝置間隔寬度。2）當(dāng)母線由多條組成時(shí)，母線上的最大機(jī)械應(yīng)力由相間作用應(yīng)力和同相各條間的作使勁合成。3）110kV及以上單根圓管形母線因?yàn)榻孛娲?、跨距長(zhǎng)，母線自重及母線上各種擴(kuò)散荷載（如引下線或單柱式隔離開關(guān)的靜觸頭）所產(chǎn)生的應(yīng)力已不能忽略不計(jì)，并應(yīng)驗(yàn)算母線的撓度。當(dāng)母線裝在屋外時(shí)，還應(yīng)計(jì)及風(fēng)力和覆冰所產(chǎn)生的應(yīng)力。屋外管形母線上的荷載按其作用時(shí)光可分為持久荷載和短路時(shí)的荷載兩種。持久荷載也稱正常荷載，它包括母線自重、擴(kuò)散荷載、風(fēng)荷載及冰荷載，因?yàn)樗鼈儾⒎峭瑫r(shí)浮上，因此需要合理決定它們的組合作用。普通可按兩種組合計(jì)算：①母線自重、擴(kuò)散荷載和最大風(fēng)荷載組合；②母線自重、擴(kuò)散荷載、覆冰和覆冰時(shí)風(fēng)荷載（普通取5～10m/s）組合。取其中大者作為母線正常狀態(tài)下的最大荷載。短路時(shí)的荷載包括：母線自重、擴(kuò)散荷載、短路電動(dòng)力和風(fēng)荷載（普通取正常狀態(tài)下最大風(fēng)速的一半，但不小于15m／s）。（4）母線共振的校驗(yàn)當(dāng)母線的自振頻率與電動(dòng)力交變頻率一致或臨近時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生共振現(xiàn)象，增強(qiáng)母線的應(yīng)力。因此，對(duì)于重要回路（如發(fā)電機(jī)、變壓器及匯流母線等）的母線應(yīng)舉行共振校驗(yàn)。當(dāng)自振頻率無法限制在共振頻率范圍之外時(shí)，母線受力必須乘以動(dòng)態(tài)應(yīng)力系數(shù)，值可由曲線查得。4．封閉母線的挑選凡屬定型產(chǎn)品的封閉母線，發(fā)明廠將提供有關(guān)封閉母線的額定電壓、額定電流、動(dòng)穩(wěn)定電流和短時(shí)穩(wěn)定熱電流等參數(shù)，因此可按電器挑選普通條件中所述主意來舉行挑選和校驗(yàn)。因?yàn)楦鱾€(gè)工程的封閉母線布置情況不同，所銜接的發(fā)電機(jī)、變壓器、配電裝置的標(biāo)高和銜接要求也不相同，因此，還要向發(fā)明廠提供封閉母線的平斷面布置圖，供發(fā)明廠舉行布置和銜接部分設(shè)計(jì)。當(dāng)選用非定型封閉母線時(shí)，應(yīng)舉行導(dǎo)體和外殼發(fā)熱、應(yīng)力以及絕緣子抗彎的計(jì)算，并舉行共振校驗(yàn)。1.（2023年年、2023年年）應(yīng)校驗(yàn)熱穩(wěn)定以及動(dòng)穩(wěn)定的是。A．裝設(shè)在電流互感器回路中的裸導(dǎo)體和電器B．裝設(shè)在電壓互感器回路中的裸導(dǎo)體和電器C．用熔斷器保護(hù)的電器D．電纜答案：A2.（2023年年）電氣設(shè)備挑選的普通條件是。A．按正常工作條件挑選，按短路情況校驗(yàn)B．按設(shè)備使用壽命挑選，按短路情況校驗(yàn)C．按正常工作條件挑選，按設(shè)備使用壽命校驗(yàn)D．按短路工作條件挑選，按設(shè)備使用壽命校驗(yàn)答案：A3.（2023年年/2023年年）下列講述準(zhǔn)確的是。A．驗(yàn)算熱穩(wěn)定的短路計(jì)算時(shí)光為繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)光與斷路器開斷時(shí)光之和B.驗(yàn)算熱穩(wěn)定的短路計(jì)算時(shí)光為繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)光與斷路器固有的分閘時(shí)光之和C．