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(guó)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(guó)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(jìn)行選擇，按短路條件校驗(yàn)其動(dòng)、熱穩(wěn)定性。 一、按正常工作條件選擇 導(dǎo)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(guó)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(shí)一般按照導(dǎo)體和電器的額定電壓UN不低于安裝地點(diǎn)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(dǎo)體和電器的額定電流IN應(yīng)不小于流過(guò)設(shè)備的最大持續(xù)工作電流Iwmax，即 IN Iwmax 中

2、國(guó)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(dǎo)體和電器時(shí)，應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核它們的基本使用條件。 當(dāng)氣溫、風(fēng)速、濕度、污穢等級(jí)、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(shí)，應(yīng)向制造部門提出補(bǔ)充要求或采取相應(yīng)的防護(hù)措施。 中國(guó)電力出版社二、按短路條件校驗(yàn) 1）按短路熱穩(wěn)定校驗(yàn) 短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)就是要求所選擇的導(dǎo)體和電器，當(dāng)短路電流通過(guò)它時(shí)所能達(dá)到的最高溫度不應(yīng)超過(guò)導(dǎo)體和電器的短時(shí)發(fā)熱最高允許溫度，即要求 QkQr2）短路動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 動(dòng)穩(wěn)定是指導(dǎo)體和電器承受短路電流機(jī)械效應(yīng)的能力。滿足動(dòng)穩(wěn)定的條件為： i ishsh i idsds 中國(guó)電力出版社二、按

3、短路條件校驗(yàn) 3）短路電流的計(jì)算條件 (1)計(jì)算時(shí)應(yīng)按本工程設(shè)計(jì)的規(guī)劃容量計(jì)算，并考慮電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)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(jī)出口的短路，或中性點(diǎn)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(yán)重時(shí)，則應(yīng)按嚴(yán)重情況驗(yàn)算。 (3) 短路計(jì)算點(diǎn)應(yīng)選擇在正常接線方式下，通過(guò)導(dǎo)體或電器的短路電流為最大的地點(diǎn)。 中國(guó)電力出版社短路計(jì)算點(diǎn)的選擇方法示意圖中國(guó)電力出版社短路計(jì)算點(diǎn)的選擇方法 (1)發(fā)電機(jī)、變壓器回路的斷路器應(yīng)把斷路器前或后短路時(shí)通過(guò)斷路器的電流值進(jìn)行比較，取其較大者為短路計(jì)算點(diǎn)。 (2)母聯(lián)斷路器QFC應(yīng)考慮母聯(lián)斷路器QFC閉合并向備用母線充電時(shí)，

4、備用母線故障，即K4點(diǎn)短路，此時(shí)，全部短路電流IF2+IB+IFl流過(guò)母聯(lián)斷路器QFC及匯流母線。中國(guó)電力出版社短路計(jì)算點(diǎn)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(yīng)按電抗器前如K7點(diǎn)短路選擇。而對(duì)隔板后的導(dǎo)體和電器一般可按電抗器后K8為短路計(jì)算點(diǎn)，以便出線選用輕型斷路器，節(jié)約投資。中國(guó)電力出版社短路電流熱效應(yīng)計(jì)算時(shí)間的確定 短路電流熱效應(yīng)計(jì)算時(shí)間tk為繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間tb和相應(yīng)斷路器的全分閘時(shí)間toff之和，即 tk= tb + toff 式中 toff為斷路器的固有分閘時(shí)間和燃弧時(shí)間之和。 中國(guó)電力出版社短路電流熱效應(yīng)計(jì)算時(shí)間的確定 在驗(yàn)算裸導(dǎo)體的短路

5、熱效應(yīng)時(shí)，宜采用主保護(hù)動(dòng)作時(shí)間。如主保持有死區(qū)時(shí)，則采用能對(duì)該死區(qū)起作用的后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間，并采用相應(yīng)處的短路電流值。 在驗(yàn)算電器的短路熱效應(yīng)時(shí)，宜采用后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間。中國(guó)電力出版社開斷電器的開斷計(jì)算時(shí)間 對(duì)于開斷電器（如斷路器、熔斷器等），應(yīng)能在最嚴(yán)重的情況下開斷短路電流。故電器的開斷計(jì)算時(shí)間tk.in是從短路瞬間開始到斷路器滅弧觸頭分離的時(shí)間。其中包括主保護(hù)動(dòng)作時(shí)間tb 和斷路器固有分閘時(shí)間tin之和。 tk.in =tb+tin中國(guó)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(xiàng)目選擇和校驗(yàn)：(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(dòng)穩(wěn)定；(7)熱穩(wěn)定。中國(guó)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(jī)組，當(dāng)需要裝設(shè)斷路器時(shí)，應(yīng)選用發(fā)電機(jī)專用斷路器。中國(guó)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(yīng)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(yīng)大于或等于流過(guò)它的最大持續(xù)工作電流Iwmax，即 IN Iwmax 中國(guó)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(yīng)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(shí)的安全，斷路器的額定短路關(guān)合電流iNcl應(yīng)不小于短路沖擊電流幅值ish，即 iNcl ish 中國(guó)電力出版社一、高壓斷路器的選擇 6、動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 高壓斷路器的額定峰值耐受電流ids 應(yīng)不小于三相短路時(shí)通過(guò)斷路器的短路沖擊電流幅值ish idsish 7、熱穩(wěn)定校驗(yàn) 高壓斷路器的額定短時(shí)耐受熱量Ir2tr應(yīng)不小于短路期內(nèi)短路電流熱效應(yīng)Qk ， Ir2tr Qk 中國(guó)電力出版社二、隔離開關(guān)的選擇 隔離開關(guān)應(yīng)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(dòng)穩(wěn)定； (5)熱穩(wěn)定。 隔離開關(guān)的型式和種類的選擇應(yīng)根據(jù)配電裝置的布置特點(diǎn)和使用條件等因素，進(jìn)行綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。其它四項(xiàng)技術(shù)條件與高壓斷路器相同。中國(guó)電力出版社三、高壓熔斷器的選擇 高壓熔斷器應(yīng)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(hù)熔斷特性。 1)接額定電壓選擇 熔斷器的額定電壓應(yīng)不小于所在電網(wǎng)的額定電壓。 中國(guó)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(guò)熔斷器的最大長(zhǎng)期工作電流。中國(guó)電力出版社三、高壓熔斷器的選擇 3)按開斷電流校驗(yàn) 按開斷電流選擇時(shí)，要求熔斷器的額定開斷電流INbr應(yīng)不小于三相短路沖擊電流的有效值I sh INbrI sh 中國(guó)電力出版社三、高壓熔斷器的選擇 4)按保護(hù)熔斷特性校驗(yàn) 根據(jù)保護(hù)動(dòng)作選擇性的要求校驗(yàn)熔件的額定電流,使其保證前后兩級(jí)熔斷器之間或熔斷器與電源側(cè)(或負(fù)荷側(cè))繼電保護(hù)之間動(dòng)作的選擇性。 保護(hù)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(guó)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(xiàng)目選擇和校驗(yàn)： 1)額定電壓；2)額定電流；

10、3)電抗百分?jǐn)?shù)；4)動(dòng)穩(wěn)定； 5)熱穩(wěn)定。中國(guó)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(yīng)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(yīng)大于或等于通過(guò)它的最大持續(xù)工作電流Iwmax ， IN Iwmax 中國(guó)電力出版社 限流電抗器的選擇 三、按電抗百分?jǐn)?shù)選擇 1）普通電抗器電抗百分?jǐn)?shù)的選擇 （1）按將短路電流限制到要求值選擇電抗百分?jǐn)?shù) 設(shè)要求將短路電流限制到I”，所需電抗器的基準(zhǔn)電抗標(biāo)么值應(yīng)為式中X，*電源至電抗器前的系統(tǒng)電抗標(biāo)么值； X*電源至電抗器后的系統(tǒng)電抗標(biāo)么值。XIXXXIBR 中國(guó)電力出版社1）普通電抗器電

11、抗百分?jǐn)?shù)的選擇IB 基準(zhǔn)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(zhǔn)電壓(kV)。 %100)(%*NBBNBRUIUIXIIX中國(guó)電力出版社1）普通電抗器電抗百分?jǐn)?shù)的選擇 (2)按電壓損失校驗(yàn)選擇電抗百分?jǐn)?shù) 普通電抗器在正常工作時(shí)，其電壓損失不得大于母線額定電壓的5。對(duì)于出線電抗器尚應(yīng)計(jì)及出線上的電壓損失 其中 負(fù)荷功率因數(shù)角，為方便計(jì)算，一般cos取0.8。%5sin%maxIINwRXU中國(guó)電力出版社1）普通電抗器電抗百分?jǐn)?shù)的選擇 (3)按母線殘余電壓校驗(yàn)選擇電抗百分?jǐn)?shù) 當(dāng)出線電抗器未設(shè)置無(wú)時(shí)限繼電保護(hù)時(shí)，應(yīng)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(yàn)。 %70%60% INRrIXU中國(guó)電力出版社2) 分裂電抗器電抗百分?jǐn)?shù)的選擇 分裂分裂電抗器的電抗百分?jǐn)?shù)XR可按普通電抗器的電抗百分?jǐn)?shù)計(jì)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(yīng)進(jìn)行換算。XL和XR之間的關(guān)系與電源連接方式及短路點(diǎn)的選擇有關(guān)。 中國(guó)電力出版社2) 分裂電抗器電抗百分?jǐn)?shù)的選擇 (1)當(dāng)3側(cè)有電源，l側(cè)和2側(cè)無(wú)電源，而在1或2側(cè)短路時(shí)，XL=XR 。 (2)當(dāng)3側(cè)無(wú)電源，l側(cè)和2側(cè)有電源，1(或2)側(cè)短路時(shí)， XR=2(1+f) XL。中國(guó)電力出版社2) 分裂電抗器電抗百分?jǐn)?shù)的選擇 (3)當(dāng)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(shí)，XR=(1-f)XL/2。中國(guó)電力出版社2) 分裂電抗器電抗百分?jǐn)?shù)的選擇 要求正常工作時(shí)兩臂母線電壓波動(dòng)不大于母線額定電壓的5。 I段母線電壓百分?jǐn)?shù)的計(jì)算公式為 段母線電壓百分?jǐn)?shù)的計(jì)算公式為 22111sinsin%100%IIIIUNNLNfXUU11222sinsin%100%IIIIUNNLNfXUU中國(guó)電力出版社2) 分裂電抗器電抗百分?jǐn)?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(fù)荷電流，無(wú)資料時(shí)，可取一臂為70Ie，另一臂為30Ie；1、2I、段母線上的負(fù)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(guó)電力出版社2) 分裂電抗器電抗百分?jǐn)?shù)的選擇 四、動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定校驗(yàn) 電抗器的熱穩(wěn)定校驗(yàn)應(yīng)滿足下式： I2rtr Qk 電抗器的動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)應(yīng)滿足下式： idsish 中國(guó)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(duì)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(duì)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(dú)立式電流互感器。 有條件時(shí)，應(yīng)盡量采用套管式電流互感器。中國(guó)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(zhǎng)期工作電流。中國(guó)電力出版社三、按準(zhǔn)確級(jí)和副邊負(fù)荷選擇 為了保證電流測(cè)量?jī)x表的準(zhǔn)確級(jí)，電流互感器的準(zhǔn)確級(jí)不得低于所供測(cè)量?jī)x表的準(zhǔn)確級(jí)。 為了保證電流互感器在一定的準(zhǔn)確級(jí)下工作，電流互感器二次側(cè)所接負(fù)荷S2應(yīng)不大于該準(zhǔn)確級(jí)所規(guī)定的額定容量SN2, SN2S2=I2N2Z2 Z2為電流互感器二次負(fù)荷阻抗； IN2為 電流互感器二次額定電流。 中國(guó)電力出版社三、按準(zhǔn)確級(jí)和副邊負(fù)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(dǎo)線單程的阻

16、抗()，一般可忽略電抗，僅計(jì)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(guó)電力出版社三、按準(zhǔn)確級(jí)和副邊負(fù)荷選擇 為了使電流互感器的二次負(fù)荷S2不超過(guò)相應(yīng)準(zhǔn)確等級(jí)下的額定容量SN2，則KlcZl 應(yīng)滿足如下條件 若連接導(dǎo)線的長(zhǎng)度和電流互感器接線方式巳定，則連接導(dǎo)線的截面應(yīng) IRZKISZKNcmmcNNc2222211mZLS21中國(guó)電力出版社三、按準(zhǔn)確級(jí)和副邊負(fù)荷選擇 式中 S導(dǎo)線截面(電流回路采用2.5 mm2及以上的銅導(dǎo)線)；導(dǎo)線的電導(dǎo)系數(shù)，銅為57m/(mm2) ；L電流互感器安裝地點(diǎn)到測(cè)量?jī)x表之間實(shí)際路徑的

17、長(zhǎng)度(m)； 中國(guó)電力出版社動(dòng)、熱穩(wěn)定校驗(yàn) 四、熱穩(wěn)定校驗(yàn) 電流互感器的熱穩(wěn)定能力以1秒鐘允許通過(guò)的一次額定電流倍數(shù)Kt表示。故熱穩(wěn)定按下式校驗(yàn) (KtIN1)2lQk 中國(guó)電力出版社五、動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 電流互感器流過(guò)短路電流時(shí)，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(huì)使絕緣瓷帽上也受到外力的作用。應(yīng)對(duì)不同類型的電流互感器分別進(jìn)行內(nèi)部動(dòng)穩(wěn)定和外部動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)。中國(guó)電力出版社電流互感器動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 內(nèi)部動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)應(yīng)滿足如下條件 ish IN1Kds 式中 Kds 電流互感器的動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù) 外部動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)有三種情況： (1)當(dāng)產(chǎn)品樣本上標(biāo)明瓷帽端部或接地端的允許應(yīng)力Fy時(shí)，按下式校驗(yàn)

18、 NaliFshy721073. 15 . 0中國(guó)電力出版社電流互感器動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)(2)當(dāng)產(chǎn)品樣本未標(biāo)明允許應(yīng)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(gè)支柱絕緣子的距離l=0.5m時(shí)的動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)Kdw時(shí) 31sh1040502ilaKIdSN中國(guó)電力出版社電流互感器動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) (3)對(duì)于母線型電流互感器，當(dāng)產(chǎn)品樣本上標(biāo)明允許應(yīng)力Fy時(shí)，按下式校驗(yàn) 其中 L導(dǎo)體平均計(jì)算長(zhǎng)度(m)，為電流互感器長(zhǎng)度(m)。為電流互感器出線(瓷帽)端部至最近一個(gè)支柱絕緣子的距離。 對(duì)于環(huán)氧樹脂澆注的母線型電流互感器，可不校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定。 NaliFshy721073. 1中國(guó)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(duì)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(duì)于35千伏配電裝置，宜采用電磁式電壓互感器。中國(guó)電力出版社一、按裝置種類和型式選擇 對(duì)于110千伏及以上配電裝置，當(dāng)容量和準(zhǔn)確等級(jí)滿足要求