第二章導(dǎo)電、絕緣與電氣設(shè)備選擇原理ppt課件

1、第2章 導(dǎo)體與絕緣體 發(fā)電廠及變電站電氣部分三峽大學(xué)電氣與新能源學(xué)院College of Electrical Engineering &New Energy.第一節(jié) 絕緣及絕緣子 絕緣是電氣設(shè)備構(gòu)造中的重要組成部分。絕緣和按照一定要求組成的絕緣系統(tǒng)(絕緣構(gòu)造)是支撐高電壓設(shè)備的根底。1. 絕緣 絕緣是運(yùn)用不導(dǎo)電的物質(zhì)將帶電體隔離或包裹起來，使之與其它不等電位的物體之間不發(fā)生接觸、不相關(guān)連，從而堅持不同的電位。 良好的絕緣可以有效地防止短路和危及人身平安，是保證電氣設(shè)備與線路的平安運(yùn)轉(zhuǎn)和防止人身觸電事故發(fā)生的最根本、最可靠的手段。電氣設(shè)備絕緣需滿足兩個根本條件： 設(shè)備本身絕緣良好，沒有部分放電

2、、過熱和化學(xué)等老化或劣化的要素存在； 任務(wù)電壓必需和設(shè)備的額定電壓相順應(yīng)，不能超越允許的范圍，也不能接受雷電等外部及內(nèi)部的瞬變過電壓。 .第一節(jié) 絕緣及絕緣子 絕緣按物質(zhì)分類：氣體絕緣、液體絕緣和固體絕緣 絕緣按恢復(fù)才干分類：自恢復(fù)絕緣指空氣間隙和與空氣接觸的外絕緣 、非自恢復(fù)絕緣固體介質(zhì)、液體介質(zhì)構(gòu)成的設(shè)備內(nèi)絕緣 外絕緣：不同設(shè)備外外表之間或設(shè)備與大地之間的絕緣， 受風(fēng)、雨、雪、霧、雷電及溫度變化等自然條件、外表污穢和外力影響。普通由電力設(shè)計部門設(shè)計。 絕緣介質(zhì)：不導(dǎo)電的氣體、不導(dǎo)電的液體和不導(dǎo)電的固體。 內(nèi)絕緣：設(shè)備內(nèi)部的絕緣，普通不與空氣接觸，不受空氣濕度與外界污穢程度等的影響，相對比較

3、穩(wěn)定；普通是由制造廠家設(shè)計 。1. 絕緣. 電力設(shè)備的外絕緣包括：空氣間隙和絕緣子(包括套管)。 空氣間隙在工頻交流電場中的平均放電梯度近似為 400kV/m。 電極外形，不同外形電極間的場強(qiáng)越均勻，絕緣程度也越高。 電壓波形的影響，包括正弦波、操作沖擊波、雷電沖擊涉及直流疊加操作波等四種典型電壓波形。 氣候情況，包括氣壓、氣溫暖濕度 。 影響空氣的絕緣程度的要素：第一節(jié) 絕緣及絕緣子 1. 絕緣. 絕緣子：安裝在不同電位的導(dǎo)體之間或?qū)w與地電位構(gòu)件之間，可以耐受任務(wù)電壓和機(jī)械應(yīng)力的器件。圖 絕緣子的構(gòu)造表示圖 絕緣子必需具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和絕緣強(qiáng)度，并能在惡劣環(huán)境(高溫、潮濕、多塵埃、污穢等

4、)下平安運(yùn)轉(zhuǎn)。第一節(jié) 絕緣及絕緣子2. 絕緣子2.1 絕緣子的作用. 按構(gòu)造：支柱式絕緣子、懸式絕緣子、防污型絕緣子和套管絕緣子。 按資料：陶瓷絕緣子，玻璃鋼絕緣子，合成絕緣子，半導(dǎo)體絕緣子。 按裝設(shè)地點(diǎn)：戶內(nèi)無傘裙、無防污型和戶外有較大傘裙、有防污型多用在多塵埃、鹽霧和化蝕氣體的污穢環(huán)境中 按運(yùn)用場所：電站絕緣子、電器絕緣子和線路絕緣子，其中用于電站、電器的可擊穿型絕緣子有針式支柱、空心支柱和套管，不可擊穿型有棒形支柱和容器瓷套。用于線路的可擊穿型絕緣子有針式、蝶形、盤形懸式，不可擊穿型有橫擔(dān)和棒形懸式 第一節(jié) 絕緣及絕緣子2. 絕緣子2.2 絕緣子的分類.支柱絕緣子和穿墻套管外膠裝支柱絕緣

5、子內(nèi)膠裝支柱絕緣子.610kV棒式絕緣子 .高壓110220kV戶外棒式絕緣子 .穿墻套管.第二節(jié) 常用導(dǎo)體 發(fā)電廠和變電站中常用的導(dǎo)體通常包括：硬導(dǎo)體和軟導(dǎo)線。 硬導(dǎo)體：矩形導(dǎo)體、槽型導(dǎo)體、管形導(dǎo)體 軟導(dǎo)線：鋼芯鋁絞線、組合導(dǎo)線、分裂導(dǎo)線和擴(kuò)徑導(dǎo)線 按導(dǎo)體構(gòu)造，導(dǎo)體可以分為導(dǎo)線、母線和電力電纜 母線：聚集、分配和傳送電能； 導(dǎo)線和電力電纜：傳送電能；導(dǎo)線包括：裸導(dǎo)線、絕緣導(dǎo)線 1.導(dǎo)線 1)單股導(dǎo)線 包括：鋁包鋼線、鋼包鋼線、鍍鋅低碳鋼線、硬銅圓單股線(特殊環(huán)境運(yùn)用)。線徑細(xì)、強(qiáng)度高、載流容量小，常用于小容量配電線路或通訊明設(shè)架空線，硬銅圓單線因價錢昂貴僅用于特殊環(huán)境中。.第二節(jié) 常用導(dǎo)體1

6、.導(dǎo)線 2) 普通絞線 包括：鋁絞線、鋁合金絞線、鋁包鋼絲絞線、鍍鋅鋼絞線、硬銅絲絞線 。 鋁絞線用于小跨距的配電線路。鋁合金絞線常用于普通輸配電線路。鋁包鋼絲絞線主要用于重冰區(qū)或大跨距導(dǎo)線，通訊或避雷線等。 3)組合絞線 由兩種單股線(即導(dǎo)電金屬單股線和高強(qiáng)度金屬單股線)絞制而成，如鋼芯鋁絞線、鋼芯鋁合金絞線、鋼芯鋁包鋼絞線等。 此類導(dǎo)線是電網(wǎng)中運(yùn)用最為廣泛的導(dǎo)體，具有抗拉強(qiáng)度高、價錢低等優(yōu)點(diǎn)。 4)特種導(dǎo)線 系指防電暈的擴(kuò)徑型鋼芯鋁絞線、高強(qiáng)度大跨距導(dǎo)線及自阻尼導(dǎo)線等，具有截面大，抗拉強(qiáng)度高，適用于重冰區(qū)超高壓架空線路。.第二節(jié) 常用導(dǎo)體2.母線 狹義母線指主接線中的主母線，廣義母線包括：

7、電氣主接線的主母線和設(shè)備之間的銜接線；廠用電部分的廠用母線；電氣二次系統(tǒng)中直流系統(tǒng)的直流母線；二次部分的小母線等。 按運(yùn)用資料分類： 1)銅母線 導(dǎo)電率高、機(jī)械強(qiáng)度高、耐腐蝕，但產(chǎn)量少，價錢貴，故主要用在易腐蝕的地域(如化工廠附近或沿海地域等)。 2)鋁母線 導(dǎo)電率僅次于銅，且質(zhì)輕、價廉、產(chǎn)量高，在屋內(nèi)和屋外配電安裝中廣泛采用。 3)鋁合金母線 包括：鋁錳合金和鋁鎂合金兩種，鋁錳合金母線載流量大，但強(qiáng)度較差；鋁鎂合金母線機(jī)械強(qiáng)度大，但載流量小，焊接困難，運(yùn)用范圍較小。 4)鋼母線 機(jī)械強(qiáng)度大，導(dǎo)電性差，僅用在高壓小容量電路(如電壓互感器回路以及小容量廠用、站用變壓器的高壓側(cè))、任務(wù)電流不大于2

8、00A的低壓電路、直流電路以及接地安裝回路中。.220kV管形母線、支柱絕緣子.第二節(jié) 常用導(dǎo)體2.母線 用外殼將導(dǎo)體連同絕緣等封鎖起來的母線，用于單機(jī)容量在200MW以上的大型發(fā)電機(jī)組、發(fā)電機(jī)與變壓器之間的銜接線以及廠用電源和電壓互感器等分支線。 2.2.1 封鎖母線的根本構(gòu)造 1)載流導(dǎo)體 普通用鋁制成，采用空心構(gòu)造以減小集膚效應(yīng)。截面有矩形、槽形和管形，電流很大時可采用水內(nèi)冷圓管母線。 2)支柱絕緣子 采用多棱邊式構(gòu)造以加長漏電間隔，每個支撐點(diǎn)可采用一至四個絕緣子支撐，普通采用三個絕緣子支撐。2.2封鎖母線 3)維護(hù)外殼 由58mm的鋁板制成矩形或圓管形，在外殼上設(shè)置檢修與察看孔。 4)

9、伸縮補(bǔ)償安裝 在一定長度范圍內(nèi)設(shè)置焊接的伸縮補(bǔ)償安裝；在與設(shè)備銜接處適當(dāng)部位設(shè)置螺接伸縮補(bǔ)償安裝。. 5密封隔斷安裝 封鎖母線接近發(fā)電機(jī)端及主變壓器接線端和廠用高壓變壓器接線端，采用大口徑絕緣板作為密封隔斷安裝，并用橡膠圈密封，以保證區(qū)內(nèi)的密封維持微正壓運(yùn)轉(zhuǎn)的需求。 2.2.2 封鎖母線的類型 (1)按外殼資料可分為：塑料外殼母線和金屬外殼母線 (2)按外殼與母線間的構(gòu)造方式可分為1)共箱封鎖母線2)隔相封鎖母線 3)離相封鎖式母線 第二節(jié) 常用導(dǎo)體2.母線2.2封鎖母線 2.2.1 封鎖母線的根本構(gòu)造.第二節(jié) 常用導(dǎo)體2.母線 2.2封鎖母線 2.2.2 封鎖母線的類型c 離相封鎖母線a 共

10、箱封鎖母線b 隔相封鎖母線圖 母線的構(gòu)造母線絕緣子外殼隔板隔板母線外殼1)共箱封鎖母線2)隔相封鎖母線 3)離相封鎖式母線 .第二節(jié) 常用導(dǎo)體2.母線 2.2封鎖母線 2.2.3封鎖母線的特點(diǎn) 1)運(yùn)轉(zhuǎn)平安、可靠性高 2)母線附近鋼構(gòu)中的損耗和發(fā)熱顯著減小 3)短路時母線之間的電動力大為減小 4)母線和外殼可兼作強(qiáng)迫冷卻的管道，母線的載流量可大幅提高。缺陷 優(yōu)點(diǎn) 1)有色金屬耗費(fèi)約添加一倍。 2)外殼產(chǎn)生損耗，母線功率損耗約添加一倍。 3)一樣截面母線載流量減小。.第二節(jié) 常用導(dǎo)體 2.母線 2.3絕緣母線 在原敞露母線外表加上絕緣，取消支柱絕緣子，直接架在鋼架構(gòu)造上，在電流小于2500A的線

11、路中運(yùn)用，優(yōu)點(diǎn)如下： 1)絕緣母線全絕緣 相間距不受電壓等級的限制，只取決于安裝尺寸，相間距大大減小，且運(yùn)轉(zhuǎn)可靠。 2)單根絕緣母線 可根據(jù)經(jīng)過的電流的大小設(shè)計，可滿足任何電流的要求，防止了電流較大時運(yùn)用多根電纜并用所帶來的電流不平衡問題。 3)絕緣母線絕緣層的無模具澆注使得母線的外形尺寸可根據(jù)需求做隨意調(diào)整，滿足各種需求。 4)絕緣母線銜接安裝的運(yùn)用使得絕緣母線的安裝非常靈敏，可根據(jù)不同的空間位置、安裝尺寸做隨意分段組合，同時還可彌補(bǔ)由于某種緣由呵斥的安裝尺寸上的一些偏向。.第二節(jié) 常用導(dǎo)體 3.電力電纜 3.1 電力電纜的種類 1)按電壓等級分：低壓電纜(1kV及以下)；中壓電纜(3、6、

12、10、35kV)；高壓電纜(60kV及以上)。 2)按電纜導(dǎo)電線芯截面分：2.5，4，6，10，16，25，35，50，70，95，120，150，185，240，300，400，500，625，800mm2。 3)按電纜芯數(shù)分：單芯、雙芯、三芯、四芯。 4)按傳輸電能的方式分：直流電纜和交流電纜。 5)按特殊需求分：保送大容量電能的電纜、阻燃電纜和光纖復(fù)合電纜等 6)按電纜絕緣資料和構(gòu)造分：油浸紙絕緣電纜、聚氯乙烯絕緣電纜(簡稱塑力電纜)、交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜(簡稱交聯(lián)電纜)、橡皮絕緣電纜、高壓充油電纜和SF6氣體絕緣電纜。. 1)電纜線芯：2)絕緣層：運(yùn)用的資料：橡膠、聚乙烯、聚氯乙烯、交聯(lián)

13、聚乙烯、聚丁烯、棉、麻、絲、綢、紙、礦物油、植物油、氣體等。3)維護(hù)層：分內(nèi)維護(hù)層和外維護(hù)層。內(nèi)維護(hù)層由鋁、鉛或塑料制成，外維護(hù)層由內(nèi)襯層和外被層組成。第二節(jié) 常用導(dǎo)體 3.電力電纜 3.2 電力電纜的構(gòu)造圖 25 電力電纜的構(gòu)造1導(dǎo)體；2相絕緣；3紙絕緣；4鉛包皮；5麻襯；6鋼帶鎧甲；7麻被；8鋼絲鎧甲；9填充物.第三節(jié) 電流流過導(dǎo)體時的熱效應(yīng)1. 概述 導(dǎo)體和電器在實(shí)踐任務(wù)中將產(chǎn)生損耗，并轉(zhuǎn)化為熱能，使導(dǎo)體和電器的溫度升高熱效應(yīng)。當(dāng)溫度過高，會導(dǎo)致資料的物理性能和化學(xué)性能變壞 損耗： 1電阻損耗 2介質(zhì)損耗 3渦流和磁滯損耗 危害： 1機(jī)械強(qiáng)度下降 2接觸電阻添加 3絕緣性能降低 .1.

14、概述 電氣設(shè)備在實(shí)踐運(yùn)轉(zhuǎn)中的兩種典型任務(wù)形狀 1正常任務(wù)形狀正常運(yùn)轉(zhuǎn) 2短路任務(wù)形狀發(fā)生短路 兩種任務(wù)形狀對應(yīng)的發(fā)熱規(guī)范最高允許溫度。 1長期發(fā)熱 正常，普通導(dǎo)體的正常最高任務(wù)溫度不宜超越+70，在計及日照影響時，鋼芯鋁線及管形導(dǎo)體可按不超越+80思索 ，普通導(dǎo)體接觸面處有鍍搪錫的可靠覆蓋層時，可提高到+85 2短時發(fā)熱 短路，硬鋁及鋁錳合金可取200，硬銅可取300。第三節(jié) 電流流過導(dǎo)體時的熱效應(yīng).2.長期發(fā)熱和載流量 2.1 發(fā)熱量計算發(fā)熱包括導(dǎo)體電阻損耗熱量的計算和太陽日照熱量的計算。 在穩(wěn)定形狀下，根據(jù)能量守恒定律，導(dǎo)體發(fā)熱過程中普通的熱量平衡關(guān)系為： 發(fā)熱量=導(dǎo)體升高溫度所需熱量+散

15、熱量 ：單位長度導(dǎo)體電阻損耗的熱量W/m) ：單位長度導(dǎo)體吸收太陽輻射的熱量W/m)：單位長度的對流散熱W/m)：單位長度導(dǎo)體輻射散熱量W/m)第三節(jié) 電流流過導(dǎo)體時的熱效應(yīng).2.1.1 電阻損耗產(chǎn)生的熱量 單位長度的導(dǎo)體，經(jīng)過有效值為Iw 的交流電流時，由電阻損耗產(chǎn)生的熱量 ：導(dǎo)體的直流電阻 /m； ：為20時電阻的溫度系數(shù)-1；：導(dǎo)體的集膚效應(yīng)系數(shù) ：導(dǎo)體20時直流電阻率 /m； ：導(dǎo)體的運(yùn)轉(zhuǎn)溫度 ；：導(dǎo)體截面mm2。2.長期發(fā)熱和載流量 2.1 發(fā)熱量計算第三節(jié) 電流流過導(dǎo)體時的熱效應(yīng).2.1.1 電阻損耗產(chǎn)生的熱量 導(dǎo)體的集膚系數(shù)Ks與電流的頻率、導(dǎo)體的外形和尺寸有關(guān)。 矩形截面導(dǎo)體的

16、集膚系數(shù)曲線2.長期發(fā)熱和載流量 2.1 發(fā)熱量計算第三節(jié) 電流流過導(dǎo)體時的熱效應(yīng).2.1.1 電阻損耗產(chǎn)生的熱量2.長期發(fā)熱和載流量 2.1 發(fā)熱量計算第三節(jié) 電流流過導(dǎo)體時的熱效應(yīng)圓管形截面導(dǎo)體的集膚系數(shù)曲線圖中f 為電源頻率， Rdc為1000m長導(dǎo)體的直流電阻.2.長期發(fā)熱和載流量 2.1 發(fā)熱量計算第三節(jié) 電流流過導(dǎo)體時的熱效應(yīng) 2.1.2 太陽日照輻射的熱量 太陽照射輻射的熱量也會呵斥導(dǎo)體溫度升高，安裝在屋外的導(dǎo)體，普通應(yīng)思索日照的影響，圓管形導(dǎo)體吸收的太陽日照熱量為太陽輻射功率密度，我國取 ； 太陽照射熱量的吸收率 ，外表磨光的鋁管 取 ；：單位導(dǎo)體長度受太陽的照射面積。D ：為

17、導(dǎo)體的直徑m。.2.長期發(fā)熱和載流量 2.2 散熱量計算 2.2.1 對流換熱量的計算 自然對流和強(qiáng)迫對流對流指由氣體各部分發(fā)生相對位移將熱量帶走的過程對流換熱量與導(dǎo)體對周圍介質(zhì)的溫升及換熱面積成正比: ：單位導(dǎo)體散熱面積。：導(dǎo)體的運(yùn)轉(zhuǎn)溫度 ；：介質(zhì)溫度 第三節(jié) 電流流過導(dǎo)體時的熱效應(yīng)：對流散熱系數(shù)W/(. ).2.長期發(fā)熱和載流量 2.2 散熱量計算 2.2.1 對流換熱量的計算 自然對流和強(qiáng)迫對流 1自然對流換熱量的計算 屋內(nèi)空氣自然流動或屋外風(fēng)速小于0.2m/s，屬于自然對流換熱。此種情況的對流換熱系數(shù)取: 單位長度導(dǎo)體的對流換熱面積 Fc 是指有效面積，它與導(dǎo)體外形、尺寸、布置方式和多

18、條導(dǎo)體的間距等要素有關(guān)。 第三節(jié) 電流流過導(dǎo)體時的熱效應(yīng).2.長期發(fā)熱和載流量 2.2 散熱量計算 2.2.1 對流換熱量的計算 自然對流和強(qiáng)迫對流 單條矩形導(dǎo)體豎放時的對流換熱面積單位為m2/m為 第三節(jié) 電流流過導(dǎo)體時的熱效應(yīng). 2.2 散熱量計算 2.2.1 對流換熱量的計算 自然對流和強(qiáng)迫對流第三節(jié) 電流流過導(dǎo)體時的熱效應(yīng)兩條矩形導(dǎo)體豎放時如下圖的對流換熱面積三條矩形導(dǎo)體豎放時如下圖的對流換熱面積2.長期發(fā)熱和載流量. 2.2 散熱量計算 2.2.1 對流換熱量的計算 自然對流和強(qiáng)迫對流第三節(jié) 電流流過導(dǎo)體時的熱效應(yīng)2.長期發(fā)熱和載流量槽型導(dǎo)體的對流換熱面積圓管形導(dǎo)體(直徑為D)的對流

19、換熱面積為：. 2.2.1 對流換熱量的計算 自然對流和強(qiáng)迫對流 2強(qiáng)迫對流換熱 屋外配電安裝中的管形導(dǎo)體，常遭到風(fēng)的吹拂，風(fēng)速越大，空氣分子與導(dǎo)體外表接觸的數(shù)量增多，對流換熱的條件就越好，因此構(gòu)成強(qiáng)迫對流換熱。 空氣溫度為20時，空氣的導(dǎo)熱系數(shù)為 空氣溫度為20時，空氣的運(yùn)動粘度系數(shù)為Nu為努謝爾特準(zhǔn)那么數(shù)，是傳熱學(xué)中表示散熱強(qiáng)度的一個數(shù)據(jù)。. 2.2 散熱量計算 2.2.1 對流換熱量的計算 自然對流和強(qiáng)迫對流第三節(jié) 電流流過導(dǎo)體時的熱效應(yīng)2.長期發(fā)熱和載流量單位長度圓管形導(dǎo)體的對流換熱面積：當(dāng)24 90時，A =0.42，B =0.58，n =0.9。 V為風(fēng)速m/s為計算時根據(jù)風(fēng)向與導(dǎo)

20、體的夾角 計入的修正系數(shù)當(dāng)0 24時，A=0.42，B =0.68 ，n =1.08；.2.長期發(fā)熱和載流量 2.2 散熱量計算 2.2.2 輻射散熱根據(jù)斯蒂芬玻爾茲曼定律，導(dǎo)體向周圍空氣輻射的熱量為： W 、0導(dǎo)體溫度和周圍空氣溫度； 導(dǎo)體資料的輻射系數(shù)又稱黑度系數(shù)，見表3-2，磨光的外表小，粗糙或涂漆的外表大；Ff 單位長度導(dǎo)體的輻射換熱面積m2/m。 輻射指點(diǎn)體溫度以熱射線的方式從高溫物體傳給低溫物體 第三節(jié) 電流流過導(dǎo)體時的熱效應(yīng).2.長期發(fā)熱和載流量 2.2 散熱量計算 2.2.2 輻射散熱材料輻射系數(shù)材料輻射系數(shù)表面磨光的鋁表面不光滑的鋁精密磨光的電解銅有光澤的黑漆無光澤的黑漆0.

21、0390.0570.0550.0180.0230.8750.960.98白漆各種不同顏色的油漆，涂料有光澤的黑色蟲漆無光澤的黑色蟲漆0.800.950.920.960.8210.91導(dǎo)體資料的輻射系數(shù) 第三節(jié) 電流流過導(dǎo)體時的熱效應(yīng).2.長期發(fā)熱和載流量 2.2 散熱量計算 2.2.2 輻射散熱1單條矩形導(dǎo)體的輻射散熱面積2雙條矩形導(dǎo)體的輻射散熱面積代表輻射到對面導(dǎo)體的部分，不能計入第三節(jié) 電流流過導(dǎo)體時的熱效應(yīng).2.長期發(fā)熱和載流量 2.2 散熱量計算 2.2.2 輻射散熱3三條矩形導(dǎo)體的輻射散熱面積，按照一樣的方法求得4槽形導(dǎo)體的輻射散熱面積5圓管導(dǎo)體的輻射散熱面積第三節(jié) 電流流過導(dǎo)體時的

22、熱效應(yīng).2.長期發(fā)熱和載流量 2.2 散熱量計算 2.2.3 導(dǎo)熱 導(dǎo)熱是指分子運(yùn)動將熱量由高溫傳至低溫區(qū) 導(dǎo)熱系數(shù)W/(m. )。 導(dǎo)熱面積()。 物體厚度(m)。 高溫區(qū)和低溫區(qū)的溫度()。第三節(jié) 電流流過導(dǎo)體時的熱效應(yīng).2.長期發(fā)熱和載流量 2.3 長期發(fā)熱的溫升過程 工程上為了便于分析與計算，常把換熱量表示為w/m 導(dǎo)體升溫的過程中，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量一部分使本身溫度升高Qw，另一部分散失到周圍介質(zhì)中，導(dǎo)體的溫度由最初溫度開場上升，經(jīng)過一段時間后到達(dá)穩(wěn)定溫度，過程可表示為其中c為比熱容J/(kg. )、m為單位長度的質(zhì)量第三節(jié) 電流流過導(dǎo)體時的熱效應(yīng).2.長期發(fā)熱和載流量 2.3 長期發(fā)熱

23、的溫升過程導(dǎo)體經(jīng)過電流 I 時，經(jīng)過時間t，溫升為在時間dt 內(nèi)，有得到當(dāng)t=0t時，即得到第三節(jié) 電流流過導(dǎo)體時的熱效應(yīng).2.長期發(fā)熱和載流量 2.3 長期發(fā)熱的溫升過程可得當(dāng)t ，可得穩(wěn)定溫升為圖 導(dǎo)體的溫升曲線設(shè)導(dǎo)體的熱時間常數(shù) 可見：溫升過程是按指數(shù)曲線變化，初始階段溫升上升很快，隨時間延伸其上升速度逐漸減小，大約經(jīng)過t=(3-4)Tr后便趨近穩(wěn)定溫升。第三節(jié) 電流流過導(dǎo)體時的熱效應(yīng).2.長期發(fā)熱和載流量 2.4 導(dǎo)體的載流量 在額定環(huán)境溫度0下，使導(dǎo)體的穩(wěn)定溫度正好等于長期發(fā)熱最高允許溫度即W =al 的電流，稱為該0下的載流量Ial 或長期允許電流 載流量實(shí)踐上根據(jù)設(shè)備溫度升高的限

24、制條件，將可以滿足溫度限制條件的電流，作為工程設(shè)計的根據(jù)。由前式 滿足載流量條件的溫升載流量室內(nèi)導(dǎo)體第三節(jié) 電流流過導(dǎo)體時的熱效應(yīng).2.長期發(fā)熱和載流量 2.4 導(dǎo)體的載流量 由此可知：導(dǎo)體的穩(wěn)定溫升，與電流的平方、導(dǎo)體資料的電阻成正比，而與總換熱系數(shù)和換熱面積成反比。提高導(dǎo)體載流量的措施：減小導(dǎo)體電阻 ，用銅替代鋁；增大導(dǎo)體的散熱面積，在一樣截面下，矩形、槽形比圓形導(dǎo)體的外表積大；提高放熱系數(shù)。矩形導(dǎo)體豎放散熱效果好，導(dǎo)體外表涂漆可以提高輻射散熱量并用以識別相序；提高長期發(fā)熱最高允許溫度，在導(dǎo)體接觸面鍍搪錫；第三節(jié) 電流流過導(dǎo)體時的熱效應(yīng).2.長期發(fā)熱和載流量 2.4 導(dǎo)體的載流量 例：計算

25、屋內(nèi)配電安裝中125mm8mm矩形導(dǎo)體的載流量，長期發(fā)熱最高允許溫度為70，周圍空氣溫度為25。 解：1計算單位長度的交流電阻。查得，鋁導(dǎo)體溫度為20時的直流電阻率 mm2/m，電阻溫度系數(shù) -1，1000m長導(dǎo)體的直流電阻為 根據(jù) 及 查得 交流電阻第三節(jié) 電流流過導(dǎo)體時的熱效應(yīng).2.長期發(fā)熱和載流量 2.4 導(dǎo)體的載流量 例：計算屋內(nèi)配電安裝中125mm8mm矩形導(dǎo)體的載流量，長期發(fā)熱最高允許溫度為70，周圍空氣溫度為25。 2計算對流散熱對流換熱系數(shù)為 對流換熱量為 對流換熱面積為第三節(jié) 電流流過導(dǎo)體時的熱效應(yīng).2.長期發(fā)熱和載流量 2.4 導(dǎo)體的載流量 例：計算屋內(nèi)配電安裝中125mm

26、8mm矩形導(dǎo)體的載流量，長期發(fā)熱最高允許溫度為70，周圍空氣溫度為25。 3計算輻射散熱m2/m 輻射換熱面積因?qū)w外表涂漆，取 ，輻射換熱量為 4導(dǎo)體的載流量豎放時為第三節(jié) 電流流過導(dǎo)體時的熱效應(yīng).3.短時發(fā)熱和熱穩(wěn)定 電氣設(shè)備的短時發(fā)熱指短路開場至短路被切除為止很短一段時間內(nèi)導(dǎo)體發(fā)熱的過程。此時，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量比正常發(fā)熱要大得多，導(dǎo)體溫升更高。短時發(fā)熱計算的目的，就是要確定導(dǎo)體短路時的最高溫度，以校驗(yàn)導(dǎo)體和電器的熱穩(wěn)定能否滿足要求。圖 短時發(fā)熱過程第三節(jié) 電流流過導(dǎo)體時的熱效應(yīng).3.短時發(fā)熱和熱穩(wěn)定 3.1 短時發(fā)熱過程 短時短路開場到短路被切除發(fā)熱特點(diǎn): 1發(fā)熱時間很短，電流比正常任務(wù)電

27、流大的多，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量來不及散失到周圍介質(zhì)中去，全部用來使導(dǎo)體溫度升高，散熱量可以忽略不計。 導(dǎo)體短時發(fā)熱過程中的熱量平衡關(guān)系可以表述為 電阻損耗產(chǎn)生的熱量=導(dǎo)體的吸熱量，即第三節(jié) 電流流過導(dǎo)體時的熱效應(yīng).3.短時發(fā)熱和熱穩(wěn)定 3.1 短時發(fā)熱過程短時發(fā)熱過程中，導(dǎo)體的電阻和比熱容與溫度的函數(shù)關(guān)系為 2在短時間內(nèi)，導(dǎo)體的溫度快速升高，其電阻和比熱容不再是常數(shù)而是溫度的函數(shù)。其中：和分別為 和c的溫度系數(shù)-1 0 和c0分別為導(dǎo)體在0時的電阻率m和導(dǎo)體在0時的比熱容J/(kg)； 第三節(jié) 電流流過導(dǎo)體時的熱效應(yīng).3.短時發(fā)熱和熱穩(wěn)定 3.1 短時發(fā)熱過程 由熱量平衡微分方程，得 將導(dǎo)體的電阻和

28、比熱容及 代入得S為導(dǎo)體的截面積m2w 為導(dǎo)體資料的密度，鋁為2.7103kg/m3； 其中： Ikt 為t時辰短路全電流瞬時值A(chǔ)； 整理得 第三節(jié) 電流流過導(dǎo)體時的熱效應(yīng).3.短時發(fā)熱和熱穩(wěn)定 3.1 短時發(fā)熱過程對上式兩邊積分，時間從0到 tk ，溫度對應(yīng)從w 到h令:表示：0到 tk 時間內(nèi)，電阻為1的導(dǎo)體中所放出的熱量定義短路電流熱效QkAs第三節(jié) 電流流過導(dǎo)體時的熱效應(yīng).3.短時發(fā)熱和熱穩(wěn)定 3.1 短時發(fā)熱過程上式可改寫為 短路終了時: 根據(jù)A 與溫度的關(guān)系，繪制關(guān)系曲線 =f(A) ，可查出短路終了時的對應(yīng)的溫度值。第三節(jié) 電流流過導(dǎo)體時的熱效應(yīng).3.短時發(fā)熱和熱穩(wěn)定 3.1 短

29、時發(fā)熱過程可以根據(jù) = f (A)曲線，計算短時發(fā)熱最高溫度 由短路開場溫度w 短路前導(dǎo)體的任務(wù)溫度，查出對應(yīng)的值A(chǔ)w ； 假設(shè)h 0.1s發(fā)電機(jī)出口及母線0.150.2發(fā)電機(jī)升高電壓母線及出線發(fā)電機(jī)電壓電抗器后0.080.1變電站各級電壓母線及出線0.05 當(dāng)tk 1s時，導(dǎo)體的發(fā)熱主要由周期分量熱效應(yīng)來決議，非周期分量熱效應(yīng)可略去不計。 第三節(jié) 電流流過導(dǎo)體時的熱效應(yīng).3.短時發(fā)熱和熱穩(wěn)定 3.2 短路電流熱效應(yīng)的計算 【例】某變電所匯流母線，采用矩形鋁導(dǎo)體，截面為63 mm8mm，集膚系數(shù)為1.03 ，導(dǎo)體的正常任務(wù)溫度為50，短路切除時間為2.6s，短路電流試計算導(dǎo)體的短路電流熱效應(yīng)和

30、短時發(fā)熱最高溫度。 解 1短路電流熱效應(yīng) 第三節(jié) 電流流過導(dǎo)體時的熱效應(yīng).3.短時發(fā)熱和熱穩(wěn)定 3.2 短路電流熱效應(yīng)的計算 【例】某變電所匯流母線，采用矩形鋁導(dǎo)體，截面為63 mm8mm，集膚系數(shù)為1.03 ，導(dǎo)體的正常任務(wù)溫度為50，短路切除時間為2.6s，短路電流試計算導(dǎo)體的短路電流熱效應(yīng)和短時發(fā)熱最高溫度。 第三節(jié) 電流流過導(dǎo)體時的熱效應(yīng)2短時發(fā)熱最高溫度 由導(dǎo)體的正常任務(wù)溫度為50，查曲線可得Aw=0.41016J/m4。 查曲線可得h =80 2( h + b )時，Kf=1；對于圓管形和槽形導(dǎo)體，可取Kf=1。 1.兩平行導(dǎo)體間的電動力1.1 兩平行無限長導(dǎo)體的電動力.第四節(jié) 電

31、流流過導(dǎo)體時的電動力 2.導(dǎo)體短路時的電動力2.1 三相短路的電動力不計短路電流周期分量的衰減時，三相短路電流為 其中 A相短路電流的初相角； 非周期分量衰減時間常數(shù)s。 短路電流周期分量的最大值； .第四節(jié) 電流流過導(dǎo)體時的電動力 2.導(dǎo)體短路時的電動力2.1 三相短路的電動力1利用兩平行導(dǎo)體的電動力計算公式與力的合成，便可計算布置在同一平面的三相導(dǎo)體的短路電動力。2布置在同一平面的導(dǎo)體三相短路時，外邊相A相或C相受力情況一樣，故只需分析中間相B相和外邊相A相或C相兩種情況。 圖 三相導(dǎo)體的受力分析a 中間相受力分析 b 邊相受力分析.第四節(jié) 電流流過導(dǎo)體時的電動力 2.導(dǎo)體短路時的電動力2

32、.1 三相短路的電動力 在假定電流正方向下，由兩平行導(dǎo)體間的電動力計算公式可得作用在中間相B相的電動力為 作用在外邊相A相的電動力為 .第四節(jié) 電流流過導(dǎo)體時的電動力 2.導(dǎo)體短路時的電動力2.1 三相短路的電動力圖 三相短路時B相電動力分解 d B相電動力的合力 t/ms c 不衰減的兩倍工頻分量 t/ms b 衰減的工頻分量 t/ms a 衰減的非周期分量 t/ms 將三相短路電流代入上式，經(jīng)三角公式進(jìn)展變換，得 FB由三個分量組成1) 按Ta /2衰減的非周期分量；2) 按Ta衰減的工頻分量；3) 不衰減的兩倍工頻分量。.第四節(jié) 電流流過導(dǎo)體時的電動力 2.導(dǎo)體短路時的電動力2.1 三相

33、短路的電動力FA有四個分量組成。 電動力大小與短路發(fā)生瞬間的短路電流初相角有關(guān)，下一步，就是要確定電動力的最大值。.第四節(jié) 電流流過導(dǎo)體時的電動力 2.導(dǎo)體短路時的電動力2.2 三相短路的電動力最大值2.2.1 臨界初相角 三相短路的電動力能否到達(dá)最大值，與短路發(fā)生瞬間的短路電流初相角有關(guān)，使電動力為最大的短路電流初相角稱為臨界初相角。 1) 在短路發(fā)生瞬間， FB中的非周期分量為最大時， FB才會出現(xiàn)最大值 。此時即 臨界初相角 =75，165，255和345等.令 =75， 得 第四節(jié) 電流流過導(dǎo)體時的電動力 2.導(dǎo)體短路時的電動力2.3 三相短路的電動力2.2.1 臨界初相角 2) 在短

34、路發(fā)生瞬間， FA中的固定分量與非周期分量之和為最大時， FA才會出現(xiàn)最大值 。此時即 臨界初相角 =75和255等，可得 .2.2 三相導(dǎo)體短路時的電動力 在短路發(fā)生后最初半個周期，短路電流的幅值最大，此時t0.01s，沖擊電流為Ish1.82Im。將t0.01和Imish/1.82代入式(351)和式(352)，便可分別求得:B相的最大電動力 比較此二式可知，F(xiàn)Bmax FAmax。A相的最大電動力(N)(N).第四節(jié) 電流流過導(dǎo)體時的電動力 2.導(dǎo)體短路時的電動力2.3 兩相短路的電動力最大值兩相短路時的沖擊電流為由兩平行導(dǎo)體電動力計算公式可得 兩相短路時次暫態(tài)電流 結(jié)論：最嚴(yán)重的電動力

35、的時辰是發(fā)生三相短路后沖擊電流出現(xiàn)的瞬間。.第四節(jié) 電流流過導(dǎo)體時的電動力 2.導(dǎo)體短路時的電動力2.4 導(dǎo)體振動時的動態(tài)應(yīng)力 1固有振動：硬導(dǎo)體、支持絕緣子及固定絕緣子的支架組成一個可以振動的彈性系統(tǒng)。當(dāng)遭到一次外力時，就按一定的頻率在平衡位置上下挪動，構(gòu)成自在振動或固有振動。其頻率稱為自振頻率或固有頻率 。 該振動會由于摩擦和阻尼作用，逐漸減弱。 3機(jī)械共振：強(qiáng)迫振動的頻率接近或等于導(dǎo)體系統(tǒng)的自振頻率頻率時，將發(fā)活力械共振，其振幅特別大，導(dǎo)致資料的應(yīng)力添加，有能夠使導(dǎo)體及支持絕緣子損壞。 2強(qiáng)迫振動：導(dǎo)體在周期性短路電動力的繼續(xù)作用下而發(fā)生的振動。.第四節(jié) 電流流過導(dǎo)體時的電動力 2.導(dǎo)體

36、短路時的電動力2.4 導(dǎo)體振動時的動態(tài)應(yīng)力 5對于重要回路，如發(fā)電機(jī)、主變壓器回路及配電安裝中的匯流母線等，設(shè)計時需求思索共振的影響。 4三相短路電動力中含有工頻和二倍工頻分量。假設(shè)導(dǎo)體的固有頻率接近這兩個頻率之一時，就會出現(xiàn)共振景象，振幅會不斷添加(由于摩擦和阻尼作用，不會無限添加)，導(dǎo)致資料的應(yīng)力添加，當(dāng)應(yīng)力超越資料的允許范圍時，會使導(dǎo)體及支柱絕緣子損壞。. 導(dǎo)體和絕緣子均參與的振動稱為雙頻振動系統(tǒng)，當(dāng)絕緣子的固有頻率遠(yuǎn)大于導(dǎo)體的固有頻率時，共振可按只需導(dǎo)體參與振動的單頻振動系統(tǒng)計算。 導(dǎo)體的一階固有頻率為其固有頻率是根據(jù)導(dǎo)線的構(gòu)造和資料決議的 計算硬導(dǎo)體系統(tǒng)的一階固有頻率其中L為絕緣子跨

37、距(m)； J為截面慣性矩；m為導(dǎo)體單位質(zhì)量kg/m， 資料的彈性模量E，鋁 銅 Nf為頻率系數(shù) ，根據(jù)導(dǎo)體延續(xù)跨數(shù)和支撐方式而異，當(dāng)單跨、兩端簡支時， 取1.57；當(dāng)單跨、一端固定，一端簡支時，或兩等跨、簡支時， 取2.45；當(dāng)單跨、兩端固定，或多等跨簡支時， 取3.56；當(dāng)單跨、一端固定、一端活動時， 取0.56。第四節(jié) 電流流過導(dǎo)體時的電動力 2.導(dǎo)體短路時的電動力2.4 導(dǎo)體振動時的動態(tài)應(yīng)力. 動態(tài)應(yīng)力系數(shù)：導(dǎo)體的自振頻率無法避開產(chǎn)生共振的頻率范圍時，最大電動力必需計入動態(tài)應(yīng)力系數(shù)。圖 動態(tài)應(yīng)力系數(shù)曲線 固有頻率在30160Hz以外時，不思索共振的影響。 固有頻率在30160Hz以內(nèi)時

38、，應(yīng)思索共振的影響。第四節(jié) 電流流過導(dǎo)體時的電動力 2.導(dǎo)體短路時的電動力2.4 導(dǎo)體振動時的動態(tài)應(yīng)力. 為防止導(dǎo)體產(chǎn)生共振，對于重要的導(dǎo)體，應(yīng)使固有頻率在下述范圍以外：單條導(dǎo)體及一組中的各條導(dǎo)體：35Hz；多條導(dǎo)體及引下線的單條導(dǎo)體：35Hz；槽形和管形導(dǎo)體為：35160Hz。第四節(jié) 電流流過導(dǎo)體時的電動力 2.導(dǎo)體短路時的電動力2.4 導(dǎo)體振動時的動態(tài)應(yīng)力.【例】某變電站變壓器10kV引出線，每相單條鋁導(dǎo)體尺寸為100mm10mm，三相程度布置平放，支柱絕緣子間隔為L=1.2m，相間間隔a=0.7m,，三相短路沖擊電流ish=39kA，試求導(dǎo)體的固有頻率、動態(tài)應(yīng)力系數(shù)和最大電動力。解 導(dǎo)體

39、斷面二次矩 對于多等跨簡支，Nf =3.56 ，導(dǎo)體的固有頻率為 固有頻率在30160Hz以外，故 ，最大電動力為 第四節(jié) 電流流過導(dǎo)體時的電動力 2.導(dǎo)體短路時的電動力2.4 導(dǎo)體振動時的動態(tài)應(yīng)力.第五節(jié) 電氣設(shè)備選擇原理普通條件：多數(shù)電氣設(shè)備共有的選擇校驗(yàn)工程。特殊條件：個別電氣設(shè)備具有的選擇校驗(yàn)工程。選擇條件選擇：按正常任務(wù)條件選擇設(shè)備的型號。校驗(yàn)：按短路條件校驗(yàn)其動穩(wěn)定性及熱穩(wěn)定性。選擇原理 電氣設(shè)備的選擇是電氣主系統(tǒng)設(shè)計的重要組成部分，正確地選擇電氣設(shè)備是電氣主接線和配電安裝平安、穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的根底。.第五節(jié) 電氣設(shè)備選擇原理 1.正常任務(wù)條件選擇電氣設(shè)備1.1 額定電壓 1)正常電壓要

40、求是：電氣設(shè)備的允許最高任務(wù)電壓不得低于設(shè)備所在回路的最高運(yùn)轉(zhuǎn)電壓。 2) 由于電氣設(shè)備的允許最高任務(wù)電壓為其額定電壓的UN的1.11.15倍，而電網(wǎng)電壓正常動搖引起的最高運(yùn)轉(zhuǎn)電壓不超越電網(wǎng)額定電壓UNs的1.1倍。 3) 普通可以按電氣設(shè)備的額定電壓UN不得低于其所在電網(wǎng)的額定電壓UNs的條件來選擇電氣設(shè)備，即 UN UNs 1.2 額定電流 為了滿足長期發(fā)熱條件，應(yīng)按額定電流IN或載流量Ial不得小于所在回路最大繼續(xù)任務(wù)電流Imax的條件進(jìn)展選擇，即 IN或IalImax .第五節(jié) 電氣設(shè)備選擇原理 1.正常任務(wù)條件選擇電氣設(shè)備1.2 額定電流回路名稱最大持續(xù)工作電流 說明發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)回

41、路1.05倍發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)額定電流發(fā)電機(jī)和變壓器在電壓降低到0.95額定電壓運(yùn)行時，出力可以保持不變， 故電流可以增大5%變壓器回路1.05倍變壓器額定電流1.32.0倍變壓器額定電流若要求承擔(dān)另一臺變壓器事故或檢修時轉(zhuǎn)移的負(fù)荷出線回路1.05倍線路最大負(fù)荷電流考慮5%的線損，還應(yīng)考慮事故時轉(zhuǎn)移過來的負(fù)荷母聯(lián)回路母線上最大一臺發(fā)電機(jī)或變壓器的最大持續(xù)工作電流分段回路母線上最大一臺發(fā)電機(jī)額定電流的50%80%變電所應(yīng)滿足用戶的一級負(fù)荷和大部分二級負(fù)荷 匯流母線按實(shí)際潮流分布確定電容器回路1.35倍電容器組額定電流考慮過電壓和諧波的共同作用.第五節(jié) 電氣設(shè)備選擇原理 1.正常任務(wù)條件選擇電氣設(shè)備1

42、.3自然環(huán)境條件 選擇電氣設(shè)備時，應(yīng)留意安裝地點(diǎn)的環(huán)境條件，當(dāng)氣溫、風(fēng)速、濕度、污穢等級、海拔高度、地震烈度、覆冰厚度等環(huán)境條件超出普通電氣設(shè)備的規(guī)定運(yùn)用條件時，應(yīng)采取相應(yīng)的防措施。 1) 海拔影響電氣設(shè)備的絕緣性能，裝設(shè)地點(diǎn)海拔越高，電氣設(shè)備外部空氣間隙和固體絕緣外外表的放電特性越低，電氣設(shè)備允許的最高任務(wù)電壓越小。 海拔高度在1000m-3500m的地域，海拔高度比廠家規(guī)定值每升高100m，最高允許任務(wù)電壓要下降1%，當(dāng)最高任務(wù)電壓不能滿足時，應(yīng)選用高原型產(chǎn)品或外絕緣提高一級的產(chǎn)品。 對于現(xiàn)有110kV及以下大多數(shù)電器，其外絕緣有一定裕度，可在海拔2000m以下地域運(yùn)用。.第五節(jié) 電氣設(shè)備

43、選擇原理 1.正常任務(wù)條件選擇電氣設(shè)備1.3自然環(huán)境條件 2 對裸導(dǎo)體和電纜，當(dāng)實(shí)踐環(huán)境溫度不同于導(dǎo)體的額定環(huán)境溫度0時，其長期允許電流應(yīng)該用下式進(jìn)展修正。 Ial = KIal Imax 綜合修正系數(shù)K為 al導(dǎo)體的長期發(fā)熱允許最高溫度，裸導(dǎo)體普通為70； 0導(dǎo)體的額定環(huán)境溫度，裸導(dǎo)體普通為25。 .第五節(jié) 電氣設(shè)備選擇原理 1.正常任務(wù)條件選擇電氣設(shè)備1.3自然環(huán)境條件 3我國消費(fèi)的電器額定環(huán)境溫度0=40。在4060范圍內(nèi)，當(dāng)實(shí)踐環(huán)境溫度高于+40時，環(huán)境溫度每增高1，按減少額定電流1.8%進(jìn)展修正；當(dāng)實(shí)踐環(huán)境溫度低于+40時，環(huán)境溫度每降低1，按添加額定電流0.5%進(jìn)展修正，但其最大過

44、負(fù)荷不得超越額定電流的20%，實(shí)踐選擇時普通不修正。 2.短路條件校驗(yàn)2.1 短路熱穩(wěn)定校驗(yàn) 熱穩(wěn)定：指電氣設(shè)備接受短路電流熱效應(yīng)而不損壞的才干。 熱穩(wěn)定校驗(yàn)的本質(zhì)：使電氣設(shè)備接受短路電流熱效應(yīng)時的短時發(fā)熱最高溫度不超越短時最高允許溫度。 .第五節(jié) 電氣設(shè)備選擇原理2.1 熱穩(wěn)定校驗(yàn) 2.短路條件校驗(yàn) 導(dǎo)體通常按最小截面法校驗(yàn)熱穩(wěn)定。 電器的熱穩(wěn)定是由熱穩(wěn)定電流及其經(jīng)過時間來決議的，滿足熱穩(wěn)定的條件為 Qk短路電流熱效應(yīng)； It所選用電器t單位為s內(nèi)允許經(jīng)過的熱穩(wěn)定電流。 2.2 動穩(wěn)定校驗(yàn) 動穩(wěn)定：電氣設(shè)備接受短路電流引起的最大電動力的才干。部分電氣設(shè)備動穩(wěn)定按應(yīng)力和電動力校驗(yàn)。.第五節(jié) 電

45、氣設(shè)備選擇原理 2.短路條件校驗(yàn)2.2 動穩(wěn)定校驗(yàn)電器滿足動穩(wěn)定的條件為 ish， Ish 短路沖擊電流的幅值、有效值；I/為次暫態(tài)電流；Kes為沖擊系數(shù)，發(fā)電機(jī)機(jī)端取1.9，發(fā)電廠高壓母線及發(fā)電機(jī)電壓電抗器后取1.85，遠(yuǎn)離發(fā)電機(jī)時取1.8。ies ，Ies電器允許經(jīng)過的動穩(wěn)定電流幅值，消費(fèi)廠家用此電流表示電器的動穩(wěn)定特性，在此電流作用下電器能繼續(xù)正常任務(wù)而不發(fā)活力械損壞。 或. 第五節(jié) 電氣設(shè)備選擇原理 3.短路電流計算條件 1短路計算容量和接線：應(yīng)按本工程的設(shè)計規(guī)劃容量并思索電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)景開展規(guī)劃普通為本期工程建成后510年計算；思索能夠發(fā)生最大短路電流的正常接線方式計算，不思索在切換過

46、程中的暫時并列。 2短路種類：電氣設(shè)備的熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定以及電器的開斷電流，普通按三相短路驗(yàn)算。假設(shè)發(fā)電機(jī)出口的兩相短路，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，那么應(yīng)按嚴(yán)重情況驗(yàn)算。 3短路計算點(diǎn)：在正常接線方式時，經(jīng)過電氣設(shè)備的短路電流為最大的短路點(diǎn)，稱為短路計算點(diǎn)。 . 第五節(jié) 電氣設(shè)備選擇原理 3.短路電流計算條件 圖 短路計算點(diǎn)的選擇1對兩側(cè)均有電源的電氣設(shè)備，比較電氣設(shè)備前、后短路時的短路電流，選經(jīng)過電氣設(shè)備短路電流較大的地點(diǎn)作為短路計算點(diǎn)2母聯(lián)斷路器思索向備用母線充電備用母線缺點(diǎn)時，流過該斷路器的全部任務(wù)電流。3帶電抗器回路選電抗器后為短路點(diǎn)，

47、可選擇輕型斷路器。 . 第五節(jié) 電氣設(shè)備選擇原理4短路計算時間 1熱穩(wěn)定計算時間 計算短路電流熱效應(yīng)時所用的短路切除時間tk等于繼電維護(hù)動作時間tpr與相應(yīng)斷路器的全開斷時間tbr之和，即 斷路器的全開斷時間tbr等于斷路器的固有分閘時間tin與燃弧時間ta之和，即 驗(yàn)算裸導(dǎo)體的短路熱穩(wěn)定時，tpr宜采用主維護(hù)動作時間，如主維護(hù)有死區(qū)時，那么采用能對該死區(qū)起維護(hù)作用的后備維護(hù)動作時間；驗(yàn)算電器時，采用后備維護(hù)的動作時間。 少油斷路器的燃弧時間ta為0.040.06s，SF6斷路器的燃弧時間ta為0.020.04s。 . 第五節(jié) 電氣設(shè)備選擇原理4短路計算時間 2短路開斷時間計算 無延時維護(hù)，t

48、pr1為啟動和執(zhí)行時間之和，傳統(tǒng)的電磁式維護(hù)安裝普通為0.05-0.06s，微機(jī)維護(hù)為0.016-0.03秒。 固有分閘時間tin。 斷路器在校驗(yàn)開斷電流時，短路開斷時間.第六節(jié) 常用導(dǎo)體、電纜、絕緣子及間隙選擇1. 敞露(裸)導(dǎo)體的選擇1.1 資料、類型和布置方式 可采用鋁、銅、鋼作為導(dǎo)體資料。常用的軟導(dǎo)線有鋼芯鋁絞線、組合導(dǎo)線、分裂導(dǎo)線和擴(kuò)徑導(dǎo)線，后者多用于330 kV及以上的配電安裝。導(dǎo)體的布置方式應(yīng)根據(jù)載流量的大小、短路電流程度和配電安裝的詳細(xì)情況而定。1.2 導(dǎo)體截面的選擇 1按導(dǎo)體的長期發(fā)熱允許電流選擇 匯流母線 匯流母線及長度在20m以下的導(dǎo)體等，普通應(yīng)按長期發(fā)熱允許電流選擇其截

49、面，即 導(dǎo)體截面可按導(dǎo)體的長期發(fā)熱允許電流或經(jīng)濟(jì)電流密度選擇Imax K Ial ； Imax導(dǎo)體的最大繼續(xù)任務(wù)電流，計算時普通需思索過負(fù)荷和事故時轉(zhuǎn)移過來的負(fù)荷電流。. 2按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇 按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)體截面可以使年計算費(fèi)用最小。 除匯流母線、廠用電動機(jī)的電纜等外，年最大負(fù)荷利用時數(shù)5000小時，長度在20m以上的導(dǎo)體，如發(fā)電機(jī)和變壓器引出線，其截面普通按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇。經(jīng)濟(jì)截面：Imax正常運(yùn)轉(zhuǎn)方式下導(dǎo)體的最大繼續(xù)任務(wù)電流，計算時不思索過負(fù)荷和事故時轉(zhuǎn)移過來的負(fù)荷； J經(jīng)濟(jì)電流密度，常用導(dǎo)體的J值，可根據(jù)最大負(fù)荷利用時數(shù)Tmax查得。 第六節(jié) 常用導(dǎo)體、電纜、絕緣子及間隙選擇1

50、. 敞露(裸)導(dǎo)體的選擇1.2 導(dǎo)體截面的選擇.第六節(jié) 常用導(dǎo)體、電纜、絕緣子及間隙選擇1. 敞露(裸)導(dǎo)體的選擇1.2 導(dǎo)體截面的選擇1變電所所用、工礦和電纜線路的鋁紙絕緣鉛包、鋁包、塑料護(hù)套及各種鎧裝電纜 2鋁矩形、槽形及組合導(dǎo)線 3火電廠廠用的鋁紙絕緣鉛包、鋁包、塑料護(hù)套及各種鎧裝電纜 435220kV線路的LGJ、LGJQ型鋼心鋁絞線 2按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇 . 留意： 1按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇的導(dǎo)體截面應(yīng)盡量接近計算的經(jīng)濟(jì)截面，當(dāng)無適宜規(guī)格的導(dǎo)體時，允許選用小于但接近經(jīng)濟(jì)截面的導(dǎo)體。 2按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇的導(dǎo)體截面還需求進(jìn)展長期發(fā)熱條件校驗(yàn)，此時計算Imax需思索過負(fù)荷和事故時轉(zhuǎn)移過來的負(fù)

51、荷。 3由于匯流母線各段的任務(wù)電流大小不一樣，且差別較大，故匯流母線不按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇截面。 第六節(jié) 常用導(dǎo)體、電纜、絕緣子及間隙選擇1. 敞露(裸)導(dǎo)體的選擇1.2 導(dǎo)體截面的選擇 2按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇 .第六節(jié) 常用導(dǎo)體、電纜、絕緣子及間隙選擇1. 敞露(裸)導(dǎo)體的選擇1.3 電暈電壓校驗(yàn) 導(dǎo)體的電暈放電會產(chǎn)生電能損耗、噪聲、無線電干擾和金屬腐蝕等不良影響。為了防止發(fā)生全面電暈，要求110kV及以上裸導(dǎo)體的電暈臨界電壓Ucr應(yīng)大于其最高任務(wù)電壓Umax，即 在海拔不超越1000m的地域，以下情況可不進(jìn)展電暈電壓校驗(yàn)： 1) 110kV采用了不小于LGJ-70型鋼心鋁絞線和外徑不小于20型

52、管形導(dǎo)體時； 2) 220kV采用了不小于LGJ-300型鋼心鋁絞線和外徑不小于30型的管形導(dǎo)體時。.第六節(jié) 常用導(dǎo)體、電纜、絕緣子及間隙選擇1. 敞露(裸)導(dǎo)體的選擇1.4 熱穩(wěn)定校驗(yàn) 計算最小截面 短時最高允許溫度al對應(yīng)Ah，取短路前導(dǎo)體的任務(wù)溫度w對應(yīng)Aw，定義熱穩(wěn)定系數(shù)C 計及集膚效應(yīng)系數(shù)KS影響，可得到滿足熱穩(wěn)定的導(dǎo)體最小截面 對于特定網(wǎng)絡(luò)和短路切除時間，短路電流熱效應(yīng)Qk堅持不變。當(dāng)所選導(dǎo)體截面SSmin時 ，短路終了時A減少，故導(dǎo)體短路時的溫升不會超越短時最高允許溫度。 由 熱穩(wěn)定系數(shù)C可在表2-7查出。. 實(shí)踐環(huán)境溫度下，短路前導(dǎo)體的任務(wù)溫度w的計算方法，導(dǎo)體任務(wù)在最大繼續(xù)任

53、務(wù)電流，由長期發(fā)熱得到 兩式兩邊相除再平方得： 實(shí)踐環(huán)境溫度和對應(yīng)的允許電流Ial 第六節(jié) 常用導(dǎo)體、電纜、絕緣子及間隙選擇1. 敞露(裸)導(dǎo)體的選擇1.4 熱穩(wěn)定校驗(yàn) 計算最小截面.第六節(jié) 常用導(dǎo)體、電纜、絕緣子及間隙選擇1. 敞露(裸)導(dǎo)體的選擇1.5 動穩(wěn)定校驗(yàn) 應(yīng)力校驗(yàn) 硬導(dǎo)體的動穩(wěn)定校驗(yàn)條件為最大計算應(yīng)力max不大于導(dǎo)體的最大允許應(yīng)力al，即 maxal 硬導(dǎo)體的最大允許應(yīng)力：硬鋁為70106 Pa， 硬銅為140106Pa，1Pa=1N/m2。 由于相間間隔較大，無論什么外形的導(dǎo)體和組合，計算相間電動力fph單位為N/m時，可不思索外形的影響，均按下式計算 ish為三相短路沖擊電流

54、A；a為相間間隔m；為動態(tài)應(yīng)力系數(shù)。 .第六節(jié) 常用導(dǎo)體、電纜、絕緣子及間隙選擇1. 敞露(裸)導(dǎo)體的選擇1.5 動穩(wěn)定校驗(yàn) 應(yīng)力校驗(yàn) 1每相為單條矩形導(dǎo)體母線的應(yīng)力計算與校驗(yàn) 矩形導(dǎo)體母線系統(tǒng)可以視為均勻荷載作用的多跨延續(xù)粱，導(dǎo)體所遭到的最大彎矩MNm為 導(dǎo)體最大相間計算應(yīng)力ph單位為Pa為 W導(dǎo)體的截面系數(shù)m3，即導(dǎo)體對垂直于電動力作用方向軸的抗彎矩，與導(dǎo)體尺寸和布置方式有關(guān)： 滿足動穩(wěn)定的條件為：max = phal 單條平放 ，單條豎放 . 1每相為單條矩形導(dǎo)體母線的應(yīng)力計算與校驗(yàn) 不滿足動穩(wěn)定時，可適當(dāng)減小支柱絕緣子跨距L，重新計算。 也可以用絕緣子間最大允許跨距Lmax校驗(yàn)動穩(wěn)定：

55、 令ph=al ，可得到：只需支柱絕緣子跨距L Lmax ，即可滿足動穩(wěn)定要求。 第六節(jié) 常用導(dǎo)體、電纜、絕緣子及間隙選擇1. 敞露(裸)導(dǎo)體的選擇1.5 動穩(wěn)定校驗(yàn) 應(yīng)力校驗(yàn) 滿足動穩(wěn)定的條件為：max = phal .第六節(jié) 常用導(dǎo)體、電纜、絕緣子及間隙選擇1. 敞露(裸)導(dǎo)體的選擇 1.5 動穩(wěn)定校驗(yàn) 應(yīng)力校驗(yàn) 2每相為多條矩形導(dǎo)體母線的應(yīng)力計算與校驗(yàn) 每相為多條導(dǎo)體時，除受相間電動力的作用外，還遭到同相中條與條之間的電動力作用，滿足動穩(wěn)定的條件為 max=ph+bal 1)多條矩形導(dǎo)體的相間計算應(yīng)力ph與單條矩形導(dǎo)體時的一樣： 截面系數(shù)為多條矩形導(dǎo)體的截面系數(shù)，根據(jù)每相導(dǎo)體的條數(shù)和布置

56、方式雙條平放 雙條豎放 三條平放 三條豎放 . 2單位長度條間最大電動力fb (單位為N/m)的計算 多條導(dǎo)體的構(gòu)造：相鄰導(dǎo)體條間間隔，普通為矩形導(dǎo)體短邊b的2倍。由于條間間隔很小，故條間應(yīng)力b比相間應(yīng)力大的多，為了減小條間計算應(yīng)力， 普通在同相導(dǎo)體的條間每隔3050 cm左右裝設(shè)一金屬襯墊。襯墊跨距Lb可經(jīng)過動穩(wěn)定校驗(yàn)條件來確定。 第六節(jié) 常用導(dǎo)體、電纜、絕緣子及間隙選擇1. 敞露(裸)導(dǎo)體的選擇 1.5 動穩(wěn)定校驗(yàn) 應(yīng)力校驗(yàn) 2每相為多條矩形導(dǎo)體母線的應(yīng)力計算與校驗(yàn) . 每相多條矩形導(dǎo)體中，電流的方向一樣，邊條受的電動力最大且思索導(dǎo)體外形對電動力的影響。每相為兩條且各經(jīng)過50%的電流時，單

57、位長度條間最大電動力fb (單位為N/m)為 每相為三條時，可以以為中間條經(jīng)過20%電流， 兩邊條各經(jīng)過40%電流，那么單位長度條間最大電動力fb (單位為N/m)為 上兩式中，K12和K13分別是第1、2條導(dǎo)體和第1、3條導(dǎo)體間的外形系數(shù)。 第六節(jié) 常用導(dǎo)體、電纜、絕緣子及間隙選擇1. 敞露(裸)導(dǎo)體的選擇 1.5 動穩(wěn)定校驗(yàn) 應(yīng)力校驗(yàn) 2每相為多條矩形導(dǎo)體母線的應(yīng)力計算與校驗(yàn) .邊條導(dǎo)體所受的最大彎矩Mb單位為Nm為 不論導(dǎo)體是平放還是豎放，每相多條導(dǎo)體所受條間電動力的方向與每相單條豎放時所受相間電動力方向一樣。邊條導(dǎo)體的截面系數(shù)為W=b2h/6 可按max=ph + bal校驗(yàn)動穩(wěn)定，假

58、設(shè)不滿足動穩(wěn)定要求時，可以適當(dāng)減小襯墊跨距Lb，重新計算應(yīng)力b 。 第六節(jié) 常用導(dǎo)體、電纜、絕緣子及間隙選擇1. 敞露(裸)導(dǎo)體的選擇 1.5 動穩(wěn)定校驗(yàn) 應(yīng)力校驗(yàn) 2每相為多條矩形導(dǎo)體母線的應(yīng)力計算與校驗(yàn) . 3用最大允許襯墊跨距Lbmax校驗(yàn)動穩(wěn)定令max=ph + b，max=al ，條間允許應(yīng)力bal=al - ph，最大允許襯墊跨距Lbmax單位為m為 為防止因Lb太大，同相各條導(dǎo)體在條間電動力作用下彎曲接觸，計算襯墊臨界跨距Lcr單位為m，即 的取值，鋁：雙條為1003，三條為1197。 只需Lb=L/(n+1)minLbmax，Lcr，就能滿足動穩(wěn)定又防止同相各條導(dǎo)體在條間電動力

59、作用下彎曲接觸，其中n即為滿足動穩(wěn)定的襯墊個數(shù)。 第六節(jié) 常用導(dǎo)體、電纜、絕緣子及間隙選擇1. 敞露(裸)導(dǎo)體的選擇 1.5 動穩(wěn)定校驗(yàn) 應(yīng)力校驗(yàn). 3槽型導(dǎo)體計算 槽形導(dǎo)體應(yīng)力的計算方法與矩形導(dǎo)體一樣第六節(jié) 常用導(dǎo)體、電纜、絕緣子及間隙選擇1. 敞露(裸)導(dǎo)體的選擇 1.5 動穩(wěn)定校驗(yàn) 應(yīng)力校驗(yàn)圖 槽形導(dǎo)體的布置方式. 3槽型導(dǎo)體計算 槽形導(dǎo)體應(yīng)力的計算方法與矩形導(dǎo)體一樣 槽形導(dǎo)體豎直布置時，導(dǎo)體的截面系數(shù)W=2Wx；程度布置時，W=2Wy；Wx、Wy分別為單槽導(dǎo)體對X和Y軸的截面系數(shù)。當(dāng)采用焊片將雙槽導(dǎo)體焊成整體時W=2Wy0。 雙槽導(dǎo)體條間間隔為2b=h時，K121，雙槽導(dǎo)體間作用力雙槽

60、導(dǎo)體應(yīng)力雙槽導(dǎo)體焊成整體時，可將上式的Lb改成Lb1，Lb1=Lb-Lb0。 第六節(jié) 常用導(dǎo)體、電纜、絕緣子及間隙選擇1. 敞露(裸)導(dǎo)體的選擇 1.5 動穩(wěn)定校驗(yàn) 應(yīng)力校驗(yàn).第六節(jié) 常用導(dǎo)體、電纜、絕緣子及間隙選擇1. 敞露(裸)導(dǎo)體的選擇1.6 硬導(dǎo)體共振校驗(yàn) 對于重要回路(如發(fā)電機(jī)、變壓器及匯流母線等)的導(dǎo)體應(yīng)進(jìn)展共振校驗(yàn)。當(dāng)知導(dǎo)體資料、外形、布置方式和應(yīng)避開的自振頻率(普通為30160Hz)時，導(dǎo)體不發(fā)生共振的最大絕緣子跨距Lmax為 其中Lmax為絕緣子跨距(m)； J為截面慣性矩；m為導(dǎo)體單位質(zhì)量kg/m； E資料的彈性模量； Nf為頻率系數(shù)； f1為導(dǎo)體的一階固有頻率。.第六節(jié)