第9章電氣設(shè)備的選擇ppt課件

1、第9章 電氣設(shè)備選擇教學(xué)目的：掌握電器和載流導(dǎo)體發(fā)熱及電動力效應(yīng)的計算； 掌握電氣設(shè)備選擇的普通選擇條件和詳細(xì)設(shè)備選 擇校驗的主要內(nèi)容； 掌握主要設(shè)備的選擇條件、方法和技巧。重 點：掌握電器和載流導(dǎo)體發(fā)熱及電動力效應(yīng)的計算； 掌握電氣設(shè)備選擇的普通選擇條件和詳細(xì)設(shè)備選 擇校驗的主要內(nèi)容。難 點：掌握電器和載流導(dǎo)體發(fā)熱及電動力效應(yīng)的計算； 掌握電氣設(shè)備選擇的普通選擇條件和詳細(xì)設(shè)備選 擇校驗的主要內(nèi)容9-1 電器和載流導(dǎo)體的發(fā)熱9-2 電器和載流導(dǎo)體的電動力效應(yīng)9-3 電氣設(shè)備選擇的普通原那么9-4 高壓開關(guān)電器的選擇9-5 母線、電纜和絕緣子的選擇9-6 互感器的選擇9-1 電器和載流導(dǎo)體的發(fā)熱

2、一、電氣設(shè)備在任務(wù)過程中的損耗1、銅損：電流在導(dǎo)體電阻中的損耗2、鐵損：電流的交變磁場在鐵磁物質(zhì)中引起的渦流和磁滯損耗3、介損：絕緣資料在電場作用下產(chǎn)生的損耗 一切這些損耗轉(zhuǎn)化為熱能，使電器和載流導(dǎo)體的溫度升高，這就是電流的熱效應(yīng)。二、發(fā)熱對電氣設(shè)備的影響1、機械強度下降： 金屬資料溫度升高時，會使資料退火軟化，機械強度下降。2、接觸電阻添加： 溫度過高，接觸銜接外表會劇烈氧化，使得接觸電阻添加，溫度便隨著添加，因此能夠?qū)е陆佑|處松動或燒熔。3、絕緣性能降低： 有機絕緣資料長期遭到高溫作用，將逐漸變脆和老化，以致絕緣資料失去彈性和絕緣性能下降，運用壽命大為縮短。三、發(fā)熱的分類1、正常任務(wù)電流引

3、起的長期發(fā)熱： =702、短路電流引起的短時發(fā)熱： 銅 =300 鉛 =200四、正常任務(wù)情況下長期發(fā)熱的計算 1、知任務(wù)電流求導(dǎo)體任務(wù)溫度式中: 經(jīng)過導(dǎo)體的電流； R 已思索了集膚系數(shù)的導(dǎo)體交流電阻； K 散熱系數(shù)； A 導(dǎo)體散熱外表積 ； 導(dǎo)體溫度； 周圍介質(zhì)溫度； m 導(dǎo)體質(zhì)量； c 導(dǎo)體比熱容；兩邊積分：求解得：溫升與時間關(guān)系曲線 導(dǎo)體經(jīng)過電流，產(chǎn)生電能損耗，轉(zhuǎn)換成熱能，使導(dǎo)體溫度上升。 正常運轉(zhuǎn)時，導(dǎo)體經(jīng)過負(fù)荷電流，產(chǎn)生熱能使導(dǎo)體溫度升高，同時導(dǎo)游體周圍介質(zhì)散失。當(dāng)導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生的熱量等于向介質(zhì)散失的熱量，導(dǎo)體的溫度維持不變。2、求正常運轉(zhuǎn)情況下長期發(fā)熱允許最大任務(wù)電流最嚴(yán)重三相短路時的

4、電流波形圖 五、缺點情況下短時發(fā)熱的計算1.短路電流的構(gòu)成：周期分量和非周期分量2.沖擊電流的大小二、短路電流的熱效應(yīng) 1.短路發(fā)熱特點 短路時由于繼電維護安裝動作切除缺點，短路電流的繼續(xù)時間很短，近似以為很大的短路電流在很短時間內(nèi)產(chǎn)生的很大熱量全部用來使導(dǎo)體溫度升高，不向周圍介質(zhì)散熱,即短路發(fā)熱是絕熱過程。由于導(dǎo)體溫度上升很快，導(dǎo)體的電阻和比熱不是常數(shù)，而是隨溫度變化。 2.短路熱平衡方程 短路時導(dǎo)體溫度的變化 短路發(fā)熱可近似為絕熱過程，短路時導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生的能量等于導(dǎo)體溫度升高吸收的能量，導(dǎo)體的電阻率和比熱也隨溫度變化，其熱平衡方程如下： 將代入上式得：短 路 點 (s)汽 輪 發(fā) 電 機 端

5、0.25水 輪 發(fā) 電 機 端0.19高壓側(cè)母線主變?nèi)萘?00MVA0.13主變?nèi)萘?40100MVA0.11遠 離 發(fā) 電 廠 處0.05表9-1 不同短路點等效時間常數(shù)Tfi 的引薦值具有自動電壓調(diào)理器的發(fā)電機短路電路周期分量發(fā)熱等值時間曲線。3、大容量系統(tǒng)計算短路電流熱效應(yīng)的近似公式： t缺點切除時間=繼電維護動作時間+QF分閘時間 對無限大容量電力系統(tǒng)： 非周期分量熱效應(yīng)值: 式中： 周期分量熱效應(yīng)值：用1-10-1法計算4.短路發(fā)熱溫度 A關(guān)系曲線 為使導(dǎo)體短路發(fā)熱溫度計算簡便，工程上普通利用導(dǎo)體發(fā)熱系數(shù)A與導(dǎo)體溫度的關(guān)系曲線 , 確定短路發(fā)熱溫度 。 由 求 的步驟如下： 由導(dǎo)體正

6、常運轉(zhuǎn)時的溫度 從圖2中查出導(dǎo)體正常發(fā)熱系數(shù) 計算導(dǎo)體短路發(fā)熱系數(shù)由 從A關(guān)系曲線查得短路發(fā)熱溫度 5.短路熱穩(wěn)定最小截面 計算短路熱穩(wěn)定最小截面Smin 根據(jù)短路發(fā)熱允許溫度，可由 曲線計 算導(dǎo)體短路熱穩(wěn)定的最小截面的方法如下： 由 和 ，從A曲線分別查出 和6.熱穩(wěn)定條件或9-2 電器和載流導(dǎo)體的電動力效應(yīng)一、電動力對電氣設(shè)備的影響1、電器和載流部分能夠由于電動力而振動或變形，甚至使絕緣部件或載流部件損壞；2、電氣設(shè)備的電磁繞組能夠變形或損壞。二、兩根平行導(dǎo)體之間的電動力 單根導(dǎo)體：多根導(dǎo)體：式中： 、 經(jīng)過兩平行導(dǎo)體的電流A 該段導(dǎo)體的長度m a 兩根導(dǎo)體軸線間的間隔(m) K 截面外形

7、系數(shù)三、 三相系統(tǒng)中導(dǎo)體間的電動力1、中間相：式中： 沖擊短路電流A 母線系統(tǒng)的振蕩系數(shù)2、母線上的最大彎距： 式中： 相鄰兩個支柱絕緣子間的跨距m 3、最大彎曲應(yīng)力計算：式中：W母線截面系數(shù)查手冊動穩(wěn)定條件：母線最大計算應(yīng)力不大于母線資料的允許應(yīng)力。即 ，動穩(wěn)定滿足表9-2 各種資料最大允許應(yīng)力硬母線材料最大允許應(yīng)力PaKgf/cm3銅1400鋁700鋼16009-3 電氣設(shè)備選擇的普通原那么按正常任務(wù)條件進展選擇按短路形狀來校驗其熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定一、 按正常任務(wù)條件選擇 1、電氣設(shè)備型式的選擇： 在具有根本一樣功能的同類設(shè)備中選用適宜的系列或構(gòu)外型式的產(chǎn)品。按運用環(huán)境選型：戶內(nèi)、戶外、特殊地

8、域環(huán)境按布置或裝配方式選型：按參數(shù)范圍選型新技術(shù)、新產(chǎn)品的推行運用和經(jīng)濟實惠適當(dāng)防止型式選用的多樣化2、額定電壓的選擇：設(shè)備額定電壓不低于安裝處電網(wǎng)額定電壓3、額定電流的選擇：設(shè)備長期允許電流不小于該回路最大繼續(xù)任務(wù)電流 式中：Igmax的計算發(fā)電機回路：Igmax=1.05Ie.G 三相變壓器回路：Igmax=1.05Ie.TKg Kg變壓器繼續(xù)過負(fù)荷系數(shù)，取1.31.5出線回路：Igmax=二、按短路情況校驗1、熱穩(wěn)定校驗：Idd300200 滿足熱穩(wěn)定的條件： 式中：Qd短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng) Qr短路時導(dǎo)體和電氣設(shè)備允許的熱效應(yīng)2、動穩(wěn)定校驗： 滿足動穩(wěn)定的條件：FmaxFxu 或max

9、xu3、開斷才干的校驗：能可靠斷開的最大斷路電流的才干 IdIekd三、短路電流計算條件 1、容量和接線以工程建成后510年的容量來計算。2、短路種類三相短路最嚴(yán)重3、計算短路點找到經(jīng)過設(shè)備的最大短路電流的短路點。四、 短路計算時間 式中:td繼電維護動作時間。普通取主維護動作時間 包括安裝起動機構(gòu)、執(zhí)行機構(gòu)和延時機構(gòu)的動作時間。 0.050.06s tkd斷路器開斷時間。 為斷路器固有分閘時間與燃弧時間之和，對油斷路器普通取 0.080.12s 故為簡便計，上式可寫為： tbz主維護延時機構(gòu)的整定時間9-4 高壓開關(guān)電器的選擇一、高斷路器的選擇二、高壓隔分開關(guān)的選擇三、高壓熔斷器的選擇 1、

10、選型引薦：戶內(nèi)用真空斷路器ZN系列；其次少油式SN系列 戶外用六氟化流斷路器LW系列；其次少油式SW系列2、額定電壓的選擇：斷路器的額定電壓不低于安裝處電網(wǎng)額定電壓: UeUew 3、額定電流的選擇：斷路器額定電流不小于該回路最大繼續(xù)任務(wù)電流： IeIgmax 式中：Ir斷路器t秒鐘時辰的熱穩(wěn)定電流。4、熱穩(wěn)定校驗：Idd300200 滿足熱穩(wěn)定的條件：一、高壓斷路器的選擇6、開斷才干的校驗：能可靠斷開的最大斷路電流的才干 ： IekdId5、動穩(wěn)定校驗： FxuFmax 或xumax 滿足動穩(wěn)定的條件：7、關(guān)合電流的校驗： 二、 高壓隔分開關(guān)的選擇1、選型2、額定電壓的選擇：隔分開關(guān)的額定電

11、壓不低于安裝處電網(wǎng)額定電壓: UeUew 3、額定電流的選擇：隔分開關(guān)的額定電流不小于該回路最大繼續(xù)任務(wù)電流： IeIgmax 4、熱穩(wěn)定校驗：Idd300200 滿足熱穩(wěn)定的條件：5、動穩(wěn)定校驗： FxuFmax 或xumax 滿足動穩(wěn)定的條件：三、 高壓熔斷器的選擇1、選型：2、額定電壓的選擇：熔斷器的額定電壓不低于安裝處電網(wǎng)額定電壓: UeUew RN1，RN3，RN5：用于線路和變壓器的過載和短路維護；RN2，RN6：用于電壓互感器公用維護Ie=0.5A。 跌落式：用于線路和變壓器的過載和短路維護；限流式：用于電壓互感器公用維護Ie=0.5A。 3、額定電流的選擇：1熔體額定電流選擇

12、用于變壓器維護的熔體額定電流：式中：K可靠系數(shù)，不計電動機自起動時 K=1.11.3 思索電動機自起動時 K=1.52.0 Igmax電力變壓器回路最大任務(wù)電流。 用于電容器維護的熔體額定電流：式中：K可靠系數(shù)，一臺電容器時 K=1.11.3 一組電容器時 K=1.52.0 IeC電力電容器回路的額定電流 。2熔管額定電流選擇4、開斷才干的校驗：IekdIch9-5 母線、電纜和絕緣子的選擇 母線的選擇 電纜的選擇 絕緣子的選擇 母線資料、類型和布置方式; 導(dǎo)體截面; 熱穩(wěn)定校驗; 動穩(wěn)定校驗； 對于110kV以上母線要進展電暈校驗； 對重要回路的母線還要進展共振頻率校驗。 一、母線的選擇2截

13、面外形：矩形：散熱條件好，有一定機械強度，便于固定和銜接，但集膚效應(yīng)大。單條Smax1250mm2 可用24條并列運用。普通只用于35KV及以下，電流在4000A及以下的配電安裝中。1資料：銅，用在繼續(xù)任務(wù)電流大，且位置特別狹窄的發(fā)電機、變壓器出線處或污穢大的場所。 鋁，采用廣泛。戶內(nèi)1.選型：槽形：機械強度較好，載流量較大，集膚效應(yīng)較小。普通用于4000A8000A的配電安裝中。管形：集膚效應(yīng)小，機械強度高，管內(nèi)可以通水和通風(fēng)。用于8000A以上的大電流母線。3敷設(shè)方式：程度平放；程度立放；垂直平放；垂直立放戶內(nèi)35KV110KV多采用鋼芯鋁絞線；10KV及以下根據(jù)情況，采用鋼芯鋁絞線或絞線

14、或鋁排。戶外方法之一： 按導(dǎo)體長期發(fā)熱允許電流選擇用于配電安裝匯流母線及較短導(dǎo)體 S標(biāo)IxuIgmax2、截面的選擇：方法之二： 按經(jīng)濟電流密度選擇用于導(dǎo)體長度20m以上1由最大負(fù)荷利用小時數(shù)Tmax 得經(jīng)濟電流密度J2計算經(jīng)濟截面：3選擇規(guī)范截面：S標(biāo)SJ臨界電壓Ulj應(yīng)大于最高任務(wù)電壓Ugmax：即UljUgmax3、電暈電壓校驗 ：4、熱穩(wěn)定校驗 ：1計算熱穩(wěn)定截面：式中：K集膚效應(yīng)系數(shù) C熱穩(wěn)定系數(shù)，由任務(wù)溫度w查表9-7得如e=700C時，鋁取87；銅取171 式中：Ie導(dǎo)體額定電流 I導(dǎo)體流過的電流 e導(dǎo)體額定溫度 0周圍介質(zhì)溫度 0e額定介質(zhì)溫度2滿足熱穩(wěn)定條件： S標(biāo)Smin5

15、、動穩(wěn)定校驗 ：方法一： 計算母線最大計算應(yīng)力max不大于母線資料的允許應(yīng)力xu，即maxxu，動穩(wěn)定滿足 Pa方法二： 由資料最大允許應(yīng)力來確定絕緣子間最大允許跨距。式中：ich沖擊短路電流A a兩根導(dǎo)體軸線間的間隔(m) W母線截面系數(shù)m3查手冊 xu母線資料的允許應(yīng)力Pa查資料選擇實踐跨距：6、母線共振的校驗 ：系統(tǒng)的固有頻率可按下式計算：不發(fā)生共振的絕緣子最大跨距：1、選型:包括線芯資料，電纜絕緣型式、密封層、維護層。2、額定電壓的選擇：電纜的額定電壓不低于安裝處電網(wǎng)額定電壓:UeUew3、截面的選擇：方法之一： 按導(dǎo)體長期發(fā)熱允許電流選擇用于配電安裝匯流母線及較短導(dǎo)體 S標(biāo)IxuIg

16、max方法之二： 按經(jīng)濟電流密度選擇用于導(dǎo)體長度20m以上1由最大負(fù)荷利用小時數(shù)Tmax 得經(jīng)濟電流密度J2計算經(jīng)濟截面：3選擇規(guī)范截面：S標(biāo)SJ二、電纜的選擇4、熱穩(wěn)定校驗 ：1計算熱穩(wěn)定截面：式中：K集膚效應(yīng)系數(shù) C熱穩(wěn)定系數(shù)，由任務(wù)溫度w查表9-7得如e=700C時，鋁取87；銅取171 式中：Ie導(dǎo)體額定電流 I導(dǎo)體流過的電流 e導(dǎo)體額定溫度 0周圍介質(zhì)溫度 0e額定介質(zhì)溫度2滿足熱穩(wěn)定條件：S標(biāo)Smin例9-2 選擇10.5KV配電安裝匯流母線。知參數(shù)如下：10.5KV母線短路電流 ，發(fā)電機及變壓器后備維護的 ，斷路器全開斷時間 ，配電安裝最高溫度為 。三相母線程度布置，導(dǎo)體平放，相

17、間間隔0.7m，絕緣子跨距為1.7m。1選型戶內(nèi)：引薦用結(jié)合膠裝絕緣子戶外：引薦用棒式或懸式絕緣子1、絕緣子的選擇：3動穩(wěn)定校驗 動穩(wěn)定條件：0.6FphFjs 式中：Fph絕緣子的彎曲破壞力 Fjs折算到絕緣子頂面計算作用力 Fjs=KFmax式中：Fmax每跨母線的三相最大沖擊電動力； K電動力折算系數(shù)。母線平放時取K=1；母線立放時取K=1.42額定電壓的選擇 絕緣子的額定電壓不低于安裝處電網(wǎng)額定電壓： UeUew三、支柱絕緣子和穿墻套管的選擇1選型 引薦用矩形鋁導(dǎo)體的。2、套管絕緣子的選擇：2額定電壓的選擇 絕緣子的額定電壓不低于安裝處電網(wǎng)額定電壓： UeUew3額定電流的選擇： 絕緣

18、子額定電流不小于該回路最大繼續(xù)任務(wù)電流： IeIgmax4熱穩(wěn)定校驗： Idd300200 滿足熱穩(wěn)定的條件：式中：Ir絕緣子t秒鐘時辰的熱穩(wěn)定電流。5動穩(wěn)定校驗 動穩(wěn)定條件：0.6FphFjs 式中：Fph絕緣子的彎曲破壞力 Fjs折算到絕緣子頂面計算作用力 Fjs=KFmax式中：Fmax每跨母線的三相最大沖擊電動力； K電動力折算系數(shù)。母線平放時取K=1；母線立放時取K=1.49-6 互感器的選擇 1、選型：根據(jù)配置地點、安裝方式等選型。610kV戶內(nèi)式可采用LA、LQJ、LDZ、LFC35kVLR裝入QFLCW-35油浸式瓷絕緣一、 電流互感器的選擇2、額定電壓的選擇:電流互感器的額定

19、電壓不低于安裝處電網(wǎng)額定電壓：UeUew3、額定電流的選擇： 電流互感器一次額定電流不小于該回路最大繼續(xù)任務(wù)電流： Ie1Igmax電流互感器二次額定電流：Ie2=5A4、準(zhǔn)確度等級的選擇：不得低于所供丈量儀表的準(zhǔn)確度等級0.2：用于實驗室精細(xì)丈量校準(zhǔn)級0.5：用于計費丈量1：用于盤式儀表和技術(shù)上用的電能表估量3，10，B：用于繼電維護 副邊容量校驗： 式中：Se2準(zhǔn)確度等級所規(guī)定的額定容量 S2互感器二次側(cè)所接負(fù)荷 Z2f二次負(fù)載額定阻抗。5、熱穩(wěn)定校驗： 由電流互感器1秒鐘時辰的熱穩(wěn)定電流倍數(shù) 和 得 滿足熱穩(wěn)定的條件：6、動穩(wěn)定校驗： 由電流互感器動穩(wěn)定電流倍數(shù) 和 得 滿足動穩(wěn)定的條件：1、選型：根據(jù)用途安裝地點等來選擇。610kV戶內(nèi)式JDJ-6、JSJW-6、JDZJ-10、35kV多用戶外式JDZJ-35、JDJ-35、110kV戶外、串級式：JCCJ-110、一臺單相TV及二臺單相TV：用于同期、丈量、維護。一臺三相五柱式及三個單相TV：用于同期、丈量、維護及絕緣監(jiān)察及單相接地維護。 2、額定電壓的選擇:電壓互感器一次額定電壓