牽引變電所設(shè)計

1、牽引變電所設(shè)計第1頁，共63頁，2022年，5月20日，15點16分，星期四概述變電所設(shè)計步驟1.選擇供變電工程的主結(jié)線2.根據(jù)設(shè)備工作的正常條件對設(shè)備進(jìn)行初步選擇3.根據(jù)設(shè)備工作的異常條件對設(shè)備進(jìn)行校驗4.在完成高壓設(shè)備的選擇設(shè)計后，進(jìn)行配電裝置的設(shè)計，繪出平面布置圖和斷面圖5.完成配電裝置的設(shè)計后，進(jìn)行防雷系統(tǒng)的設(shè)計第2頁，共63頁，2022年，5月20日，15點16分，星期四概述6.在完成一次系統(tǒng)的設(shè)計后，分別對二次系統(tǒng)的控制、測量和保護(hù)部分進(jìn)行設(shè)計，完成對二次設(shè)備的選擇和校驗，繪出二次系統(tǒng)展開圖7.對交流電源、直流電源系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計上述步驟僅僅是一個一般性流程，在實際設(shè)計中，可能存在某些

2、步驟的反復(fù)。第3頁，共63頁，2022年，5月20日，15點16分，星期四概述對于具體的高壓設(shè)備來說，設(shè)計可歸納為： 選擇、校驗； 如果校驗通過，則選擇合格，否則重新選擇，再校驗。 對于設(shè)備的選擇依據(jù)通常是設(shè)備工作的正常條件； 對于設(shè)備的校驗依據(jù)通常是設(shè)備工作的異常條件。 針對設(shè)備校驗，主要從發(fā)熱和受力兩個方面考慮。第4頁，共63頁，2022年，5月20日，15點16分，星期四1.電器與載流導(dǎo)體的發(fā)熱和負(fù)載能力1、電器與載流導(dǎo)體正常工作下的發(fā)熱容許溫度電氣設(shè)備的發(fā)熱：導(dǎo)體和電接觸部分電阻的存在電阻損耗由于交變磁場的作用，在周圍的鐵磁體內(nèi) 渦流、磁滯損耗絕緣體內(nèi)的介質(zhì)損耗損耗熱能，加熱了導(dǎo)體，電

3、氣設(shè)備溫度升高。第5頁，共63頁，2022年，5月20日，15點16分，星期四發(fā)熱的結(jié)果可能引起： 發(fā)熱導(dǎo)致金屬材料的機(jī)械強(qiáng)度下降； 發(fā)熱導(dǎo)致電器設(shè)備的絕緣熱老化； 發(fā)熱導(dǎo)致電能損耗增加； 大電流甚至?xí)龤щ娖鳎ㄈ鐚?dǎo)體之間的連接處）。 為了防止出現(xiàn)以上情況，在電器與載流導(dǎo)體的選擇時，要根據(jù)負(fù)荷電流選擇電器的額定電流，根據(jù)經(jīng)濟(jì)電流密度計算并選擇導(dǎo)線截面。第6頁，共63頁，2022年，5月20日，15點16分，星期四2、電器和載流導(dǎo)體在正常工作容許發(fā)熱下的過 載能力 發(fā)熱導(dǎo)致的溫度升高，分兩種情況：一種是長期發(fā)熱，另一種是短期發(fā)熱。 導(dǎo)體的散熱形式有：傳導(dǎo)、輻射和對流。 無論是何種發(fā)熱情況，其熱平

4、衡方程式都是： 發(fā)熱量=散熱量+導(dǎo)致溫度升高所需要的熱量第7頁，共63頁，2022年，5月20日，15點16分，星期四電氣設(shè)備的長期發(fā)熱允許溫度主要由絕緣材料的允許溫度和接觸部分的允許溫度確定。短時發(fā)熱允許溫度主要取決于導(dǎo)體的機(jī)械強(qiáng)度和絕緣材料的性能。容許溫度（允許溫度）： 指使電氣設(shè)備能保持正常的連續(xù)工作所允許的最高發(fā)熱溫度。限制條件：(容許電流) (長期工作電流)第8頁，共63頁，2022年，5月20日，15點16分，星期四2.短路電流通過導(dǎo)體時的發(fā)熱和電動力計算1.導(dǎo)體長期發(fā)熱 導(dǎo)體中沒有通過電流時，其溫度與周圍溫度相等。 導(dǎo)體內(nèi)通過電流時，其內(nèi)部產(chǎn)生的熱量一部分使導(dǎo)體本身溫度升高，另一

5、部分散失到周圍介質(zhì)中去，它們之間呈動態(tài)分配，直至導(dǎo)體發(fā)熱過渡到穩(wěn)態(tài)時，導(dǎo)體發(fā)熱溫度達(dá)到穩(wěn)態(tài)溫升。第9頁，共63頁，2022年，5月20日，15點16分，星期四這一變化過程可以用熱平衡方程描述： dt時間內(nèi)的總發(fā)熱導(dǎo)體質(zhì)量導(dǎo)體比熱導(dǎo)體溫度周圍環(huán)境溫度導(dǎo)體散熱系數(shù)導(dǎo)體散熱面積第10頁，共63頁，2022年，5月20日，15點16分，星期四求解微分方程，得到穩(wěn)定溫升：最后得到：第11頁，共63頁，2022年，5月20日，15點16分，星期四工程中常采用查表的方式求母線和導(dǎo)體的容許電流(載流量)，它是按環(huán)境溫度為25時由IXU計算式得到的(附錄二附表13)，當(dāng)實際環(huán)境溫度變化時，需按采用的環(huán)境溫度乘以

6、校正系數(shù)Kt第12頁，共63頁，2022年，5月20日，15點16分，星期四2.導(dǎo)體短時發(fā)熱 上面在進(jìn)行導(dǎo)線溫升計算時，并沒有考慮一旦出現(xiàn)短路的情況，在導(dǎo)線中流過短路電流時，由于短路發(fā)生到消失過程很短暫，因此，可以認(rèn)為，短路電流產(chǎn)生的熱量幾乎無法散發(fā)到大氣中，也就是說，短路電流產(chǎn)生的熱量全部為導(dǎo)線吸收。 為了保證系統(tǒng)中的導(dǎo)體設(shè)備能滿足惡劣工況的要求，必須進(jìn)行短路電流通過時熱穩(wěn)定校驗。目的：找出短路時的發(fā)熱溫度，以便與導(dǎo)體規(guī)定的短時發(fā)熱容許溫度比較。 短路電流引起的導(dǎo)體發(fā)熱，可以不考慮發(fā)熱過程中的散熱。第13頁，共63頁，2022年，5月20日，15點16分，星期四導(dǎo)體短路時，熱平衡方程為：任一

7、時刻的短路電流有效值溫度為時的導(dǎo)體電阻溫度為時的導(dǎo)體比熱第14頁，共63頁，2022年，5月20日，15點16分，星期四整理后：要求短路最高發(fā)熱溫度，對上式兩邊積分：與短路存在過程中產(chǎn)生的熱量成比例，因而稱為短路電流的熱效應(yīng)第15頁，共63頁，2022年，5月20日，15點16分，星期四右邊的積分結(jié)果為：則原積分式變?yōu)椋旱?6頁，共63頁，2022年，5月20日，15點16分，星期四變量A的數(shù)值與導(dǎo)體材料和導(dǎo)體實際溫度有關(guān)。實際應(yīng)用中，往往將A與導(dǎo)體溫度的關(guān)系按各種材料的平均參數(shù)值代入上式，計算后制成相應(yīng)曲線 。將短路全電流id分解為周期分量電流izt與非周期分量電流ift 兩部分，則代入后并

8、化簡得到：QZ、Qfi分別為短路周期分量電流、非周期分量電流的發(fā)熱效應(yīng)。第17頁，共63頁，2022年，5月20日，15點16分，星期四3.短路電流周期分量和非周期分量熱效應(yīng)的計算(1) 用數(shù)值積分法計算QZ(2) Qfi的計算當(dāng)td0.1s 當(dāng)td0.1s第18頁，共63頁，2022年，5月20日，15點16分，星期四4.短路電流作用下母線電動力計算電動力的實質(zhì)是載流導(dǎo)體所受磁場力，可用畢奧-沙伐定律計算實用中引形狀系數(shù)Kx修正 對于圓形導(dǎo)體，Kx=1第19頁，共63頁，2022年，5月20日，15點16分，星期四第20頁，共63頁，2022年，5月20日，15點16分，星期四三相導(dǎo)體短路時

9、的電動力B相受的力最大，應(yīng)以中間B相電動力值為標(biāo)準(zhǔn)同一地點發(fā)生短路時，以三相短路時最大電動力為大，因此應(yīng)以三相短路來計算最大電動力。第21頁，共63頁，2022年，5月20日，15點16分，星期四選擇電氣設(shè)備時短路計算點的確定 在進(jìn)行變電所電器設(shè)備選擇時，需要對電器設(shè)備進(jìn)行熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定校驗，進(jìn)行上述校驗的數(shù)據(jù)來源于短路電流計算的結(jié)果，因此在進(jìn)行上述校驗前，要進(jìn)行短路計算，就必須首先確定假想短路點。 把可能出現(xiàn)的最大短路電流計算出來，因此計算短路電流的條件是最大運行方式下的最大短路電流。 我們知道：在最大運行方式（可能投運的發(fā)電機(jī)投入運行、可能出現(xiàn)的變壓器并聯(lián)運行方式、可能出現(xiàn)的輸電線路并聯(lián)運

10、行方式和可能出現(xiàn)的母線運行方式）的條件下，可能出現(xiàn)最大短路電流的短路故障第22頁，共63頁，2022年，5月20日，15點16分，星期四方式有三相短路和兩相短路。如果變電所與電源之間的電氣距離較遠(yuǎn)，就取三相短路電流。 在進(jìn)行短路電流計算時，根據(jù)不同的用途分別計算出不同時間的短路電流。 通常在末端變電所的短路計算時，給出的條件是變電所入口處的短路容量，實際上，這個短路容量對應(yīng)著一個短路電抗。 在選擇短路點時，要考慮到設(shè)備可能受到的最大短路電流的影響。 短路電流計算時，需要考慮系統(tǒng)是作為無窮大容量電源出現(xiàn)還是有限容量電源出現(xiàn)。關(guān)于短路電流計算的方法，可參照電力系統(tǒng)分析 有關(guān)章節(jié)內(nèi)容。第23頁，共6

11、3頁，2022年，5月20日，15點16分，星期四確定假想短路點選擇實例三相雙繞組牽引變壓器的變電所110kV、27.5kV、10kV短路計算如圖所示，在這個圖中，d2、d3、d4為電路上的同一節(jié)點，只要選擇其中一個計算即可。第24頁，共63頁，2022年，5月20日，15點16分，星期四2.電氣設(shè)備選擇 變電所主要一次設(shè)備：斷路器、隔離開關(guān)、母線、導(dǎo)線、電纜、絕緣子、電流互感器、電壓互感器、避雷器、電抗器等。 在進(jìn)行變電所設(shè)計時，大量的數(shù)據(jù)來源于電力工程設(shè)計手冊這一類的資料。 一般來說：根據(jù)設(shè)備的運行地點、環(huán)境、正常工作電壓和電流（含可能出現(xiàn)的過負(fù)荷情況）等初步確定選用的設(shè)備型號；根據(jù)短路計

12、算參數(shù)對所初步選定的設(shè)備進(jìn)行校驗，如果校驗通過，則所選設(shè)備合格，否則就要調(diào)整選擇，對調(diào)整后的設(shè)備再校驗，直至合格。 如果沒有辦法在現(xiàn)有設(shè)備中選出合格的，則要采取技術(shù)措施確保選擇設(shè)備合格（如加限流備）。第25頁，共63頁，2022年，5月20日，15點16分，星期四 通常根據(jù)短路參數(shù)校驗的項目，對于不同的設(shè)備有所差別，主要校驗項目有：動穩(wěn)定（在短路電流引起的電動力作用下，設(shè)備不會受到損壞）和熱穩(wěn)定（短路電流發(fā)熱不會造成設(shè)備的損壞）。 通常，對于載流設(shè)備（如開關(guān)、母線）需要進(jìn)行熱穩(wěn)定校驗，對于需要承受短路電流引起的電動力的設(shè)備（如絕緣子、開關(guān)），需要進(jìn)行動穩(wěn)定校驗，有些設(shè)備只要進(jìn)行上述兩種校驗之一

13、（如絕緣子），而有些設(shè)備則兩種校驗都要進(jìn)行（如開關(guān)）。 除了上述兩種校驗項目之外，其它的一些校驗項目則與具體的設(shè)備有關(guān)，如互感器的容量校驗。第26頁，共63頁，2022年，5月20日，15點16分，星期四母線常用銅、鋁和鋼三種材料制成。銅的導(dǎo)電性能最好，機(jī)械強(qiáng)度大，耐腐蝕；鋁的導(dǎo)電性比銅差，機(jī)械強(qiáng)度小，但比重小，成本低。根據(jù)我國資源情況和技術(shù)政策，盡量以鋁代銅。鋼的導(dǎo)電性能最差，但機(jī)械強(qiáng)度最大，通常只在小電流情況下采用。硬母線一般采用矩形截面，且已標(biāo)準(zhǔn)化。母線的選擇第27頁，共63頁，2022年，5月20日，15點16分，星期四母線和電纜的選擇是根據(jù)不同的工作條件確定. 設(shè)計內(nèi)容有：1）母線和

14、電纜的導(dǎo)電截面積、 2）母線電纜的結(jié)構(gòu)形式和材料 3）確定后進(jìn)行動穩(wěn)定校驗和熱穩(wěn)定校驗。第28頁，共63頁，2022年，5月20日，15點16分，星期四母線的選擇母線截面的選擇1.按最大長期工作電流選擇截面IXU為相應(yīng)于母線工作的環(huán)境溫度和其放置方式下，母線長期容許電流值(查附錄二表13)Igmax為母線在電路中的最大長期工作電流。對于牽引變壓器一般取Igmax=1.3Ie注：當(dāng)環(huán)境溫度不為25時，需乘以修正系數(shù)第29頁，共63頁，2022年，5月20日，15點16分，星期四2.按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇母線截面S為導(dǎo)體的經(jīng)濟(jì)截面jn為經(jīng)濟(jì)電流密度，使導(dǎo)體年計算費用為最低的電流密度母線的選擇第30頁，

15、共63頁，2022年，5月20日，15點16分，星期四故導(dǎo)線截面的選擇有兩種方法：1）根據(jù)最大長期工作電流，2）根據(jù)經(jīng)濟(jì)電流密度。 根據(jù)經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線的實際流程：一般來說，選擇導(dǎo)線時，首先確定導(dǎo)線材料，一般是先鋁后銅，在鋁導(dǎo)線不能滿足要求時才考慮銅導(dǎo)線，根據(jù)最大負(fù)荷利用小時數(shù)和導(dǎo)線材料確定經(jīng)濟(jì)電流密度（查表），計算出導(dǎo)線截面，查表，選擇一款比計算截面大但最接近計算截面的導(dǎo)線。 根據(jù)最大長期工作電流選擇導(dǎo)線的實際流程：根據(jù)給出的最大長期工作電流，查表，取一款允許電流大于該長期工作電流且最接近該電流的導(dǎo)線。注意進(jìn)行環(huán)境溫度修正。 根據(jù)經(jīng)濟(jì)電流密度選擇的導(dǎo)線可能與根據(jù)最大長期工作電流選擇的導(dǎo)線

16、不一樣，但最終選擇的導(dǎo)線截面一定能滿足最大長期工作電流的要求，一般情況下，用經(jīng)濟(jì)電流密度選擇出來的導(dǎo)線截面要大一些。 實際上，按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面積的方法多用于輸電線路而非母線，母線通常按照最大長期工作電流來選擇其截面積。第31頁，共63頁，2022年，5月20日，15點16分，星期四母線的校驗1.按短路條件校驗?zāi)妇€的熱穩(wěn)定性校驗短路熱穩(wěn)定可以根據(jù)短路電流熱效應(yīng)計算方法，確定出短路最終溫度 ，應(yīng)使其與所選母線短路容許溫度滿足關(guān)系： 若校驗結(jié)果不滿足熱穩(wěn)定要求，則按可得到母線的最小容許截面Smin，即第32頁，共63頁，2022年，5月20日，15點16分，星期四2.按短路條件校驗?zāi)妇€的機(jī)

17、械穩(wěn)定性（1）屋內(nèi)安裝的母線 屋內(nèi)母線為硬母線，導(dǎo)線的截面形狀以矩形居多（一般屋內(nèi)配電裝置的電壓等級較低，因此電流較大，為避免趨膚效應(yīng)引起導(dǎo)線電阻增大而選矩形）。 屋內(nèi)配電裝置的導(dǎo)線從屋外引進(jìn)時，需要通過墻體，在墻體中的導(dǎo)線用穿墻套管防護(hù)，而在屋內(nèi)，導(dǎo)線則需要用支持絕緣子固定，因此，對于屋內(nèi)安裝的母線來說，在短路電流產(chǎn)生的電動力作用下，母線不會產(chǎn)生變形是進(jìn)行機(jī)械穩(wěn)定性校驗的目標(biāo)。 短路沖擊電流通過母線時，使其承受較大的機(jī)械應(yīng)力可能使固定在支持絕緣子上的母線產(chǎn)生彎曲變形甚至折斷，因而必須按這時加在母線上的彎矩進(jìn)行應(yīng)力計算。當(dāng)跨距數(shù)大于2時，母線的最大彎距為：當(dāng)跨距數(shù)等于2時：第33頁，共63頁，

18、2022年，5月20日，15點16分，星期四母線的最大應(yīng)力為：W為截面系數(shù)，或稱抗彎模量母線的最大應(yīng)力應(yīng)小于材料的容許應(yīng)力則認(rèn)為母線的機(jī)械穩(wěn)定性可以滿足要求。 如果不滿足要求，可以有兩個調(diào)整方法：一是重新選擇能滿足要求的導(dǎo)線截面積、形狀和導(dǎo)線放置方式；或者是改變支持絕緣子的位置。一般盡量不要采用增大導(dǎo)線截面的方法。第34頁，共63頁，2022年，5月20日，15點16分，星期四（2）屋外安裝的母線 屋外安裝的母線和屋內(nèi)安裝的母線，在動穩(wěn)定校驗上存在一定的差別，前者一般使用軟母線（多股導(dǎo)線，如鋼芯鋁絞線），而后者則一般使用硬母線，在安裝方式上也存在著差別，同時，自然環(huán)境的差別也是原因之一。 第3

19、5頁，共63頁，2022年，5月20日，15點16分，星期四解：1.按最大長期工作電流選擇母線的截面可按變壓器過載1.3倍考慮由附錄二表3查出鋁母線153的允許載流量為156A，大于最大工作電流71.5A，故初步確定選用153=45mm2截面的鋁母線。導(dǎo)體尺寸hb單條平放豎放153156165第36頁，共63頁，2022年，5月20日，15點16分，星期四2.校驗?zāi)妇€的短路熱穩(wěn)定性要求短路最終溫度 ，應(yīng)先求出起始溫度 ，根據(jù) ，利用曲線 ，找出對應(yīng)的 值，再由 求出 ，再次利用曲線 找出對應(yīng)的 。第37頁，共63頁，2022年，5月20日，15點16分，星期四250.25104第38頁，共63

20、頁，2022年，5月20日，15點16分，星期四短路電流計算時間短路電流熱效應(yīng)第39頁，共63頁，2022年，5月20日，15點16分，星期四由 ，從圖中查得則由得：再由 ，查得 ，而 (見表6.1)，即： ，不滿足熱穩(wěn)定性要求。第40頁，共63頁，2022年，5月20日，15點16分，星期四由 ，查表6.3，C=99滿足熱穩(wěn)定的最小截面為：應(yīng)選擇254的鋁母線。起始溫度40鋁材導(dǎo)體99第41頁，共63頁，2022年，5月20日，15點16分，星期四3.校驗?zāi)妇€的機(jī)械穩(wěn)定性三相短路沖擊電流為設(shè)母線采用水平排列平放，已知：a=40cm，l=100cm，h=25mm，b=4mm則三相短路時的相間電

21、動力為第42頁，共63頁，2022年，5月20日，15點16分，星期四母線平放及水平排列時，其抗彎模量為：母線的計算應(yīng)力為：由表6.4鋁母線的允許應(yīng)力為 ，即： ，不能滿足機(jī)械應(yīng)力穩(wěn)定性要求。因開關(guān)柜尺寸固定不變，l、a不能再增大，需增大母線截面以增大W。當(dāng)采用截面為304mm2的鋁母線，仍為水平布置，則：第43頁，共63頁，2022年，5月20日，15點16分，星期四故最后由于機(jī)械穩(wěn)定性的需要，確定選擇截面為S=304=120mm2的鋁母線。第44頁，共63頁，2022年，5月20日，15點16分，星期四母線的選擇設(shè)計內(nèi)容：母線的導(dǎo)電截面積，結(jié)構(gòu)形式和材料硬母線多用于屋內(nèi)配電裝置室內(nèi)采用矩形

22、母線便于施工、安裝、運行。矩形母線比圓形母線的周長大，因而矩形母線的散熱面大。軟母線多用于屋外配電裝置室外母線可以允許較大線間距離，采用多股膠線便于施工、安裝。實際上，按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面積的方法多用于輸電線而不是母線，母線通常按照最大長期工作電流來選擇其截面積。選擇計算項目校驗長期最大工作電流經(jīng)濟(jì)電流密度動穩(wěn)定校驗熱穩(wěn)定校驗第45頁，共63頁，2022年，5月20日，15點16分，星期四母線涂色：可以增加輻射能力有利于母線散熱防腐蝕便于識別：A相-黃色B相-綠色C相-紅色第46頁，共63頁，2022年，5月20日，15點16分，星期四母線放置： 母線在正常運行中，因通過電流而發(fā)熱，如果

23、母線本身的發(fā)熱量等于向周圍空氣散出熱量時，母線溫度不變，所以母線溫度與散熱條件有很大關(guān)系。在溫升一定的條件下，如果散熱條件不同，則即使是同一規(guī)格的母線，其允許的額定電流也不相同。第47頁，共63頁，2022年，5月20日，15點16分，星期四對于矩形母線來說，豎裝進(jìn)散熱條件較好，平裝時散熱條件稍差。一般在保持同等溫升的條件下，豎裝母線要比平裝母線的額定電流大5%-8%，但豎裝母線的動穩(wěn)定性要比平裝母線差。由于平裝母線便于布線，故在實際應(yīng)用中，仍以平裝母線較為常見。第48頁，共63頁，2022年，5月20日，15點16分，星期四絕緣子的選擇絕緣子廣泛用于配電裝置中，它主要用來支持和固定帶電導(dǎo)體，

24、并使導(dǎo)體與地或與處在其它電位下的設(shè)備絕緣。因而必須具有足夠的絕緣強(qiáng)度和機(jī)械強(qiáng)度，并能在惡劣環(huán)境下安全運行。支柱式絕緣子和穿墻套管選擇時首先根據(jù)使用地點、電壓等級、污穢等級確定它們的類型（戶內(nèi)或戶外）和型號。第49頁，共63頁，2022年，5月20日，15點16分，星期四絕緣子的選擇對于穿墻套管，應(yīng)按最大長期工作電流選擇導(dǎo)體截面，并與選擇母線的方式相同進(jìn)行短路時熱穩(wěn)定和機(jī)械穩(wěn)定性校驗，而支持絕緣子只需校驗短路的機(jī)械穩(wěn)定性。（一）按電壓條件選擇應(yīng)使UgUmax；其中Ug 、 Umax分別為支持絕緣子與穿墻套管的工作電壓和最大工作電壓。 第50頁，共63頁，2022年，5月20日，15點16分，星期

25、四絕緣子的選擇（二）按最大長期工作電流選擇絕緣套管 應(yīng)滿足IgIe； Ig其中為絕緣套管的額定電流， Ie為安裝絕緣套管的電路中最大長期工作電流。 由于上述Ie是按環(huán)境溫度+40時考慮的，當(dāng)環(huán)境溫度高于+40但小于+60的情況下，其容許工作電流Ixu應(yīng)按下式換算 第51頁，共63頁，2022年，5月20日，15點16分，星期四 5.6 開關(guān)設(shè)備的選擇 開關(guān)設(shè)備包括斷路器、熔斷器、隔離開關(guān)和負(fù)荷開關(guān)等電器，因其各自的技術(shù)特性和功能不同，雖然在選擇時所根據(jù)的條件有些不同，但也各有其特點和不同要求，現(xiàn)分別討論如下。5.6.1 高壓斷路器的選擇 （一）斷路器種類、形式的選擇 對于開斷電路中負(fù)荷電流和短

26、路電流的高壓斷路器，首先應(yīng)按使用地點環(huán)境、負(fù)荷種類及使用技術(shù)條件選擇斷路器的類型與型號，即戶內(nèi)或戶外式，以及滅弧介質(zhì)的種類。第52頁，共63頁，2022年，5月20日，15點16分，星期四 對10KV220KV三相系統(tǒng)，廣泛采用少油式或SF6斷路器（當(dāng)前者不能滿足要求時），交流牽引由于故障跳閘頻繁，從減少運行維修工作量考慮，較普遍采用真空斷路器或SF6斷路器，地鐵與輕軌交通牽引（降壓）變電所交流系統(tǒng)，從安全防炎和減少維修考慮廣泛采用真空斷路器。（二）斷路器額定電壓Ue、額定電流的選擇Ie 應(yīng)滿足 Ue Ug；IeIg ；其中： Ug 、 Ig分別為網(wǎng)絡(luò)工作電壓和斷路器最大長期負(fù)荷電流。第53頁

27、，共63頁，2022年，5月20日，15點16分，星期四 （三）按開斷路器斷流容量選擇 高壓斷路器的額定開斷電流Iek或額定斷流容量Sed應(yīng)滿足以下關(guān)系 （6.63）式中：Idt為短路后t秒短路電流有效值，對快速斷路器，取Idt =I” t0.1”；Sdt為短路后t秒短路，對快速斷路器Sdt =Sd”。 為了求得短路電流有效值Idt，必須確定切斷短路的計算時間tjs，即從短路發(fā)生到滅弧觸頭分開為止的全部時間，它等于繼電保護(hù)動作時間tb和斷路器固有動作時間tg之和，故tjs=tb+tg。 第54頁，共63頁，2022年，5月20日，15點16分，星期四 在設(shè)計牽引變電所和電氣設(shè)備選擇中，由實際選

28、擇的保護(hù)裝置與斷路器型號，可得到tb和tg的實際值，但如無此數(shù)據(jù)時，一般可按下述情況選取。 對快速動作的斷路器，取tg=0.05s，而對非快速動作的斷路器，取tg =0.10.15s。 對于繼電保護(hù)，應(yīng)按具有最小動作時間的速斷主保護(hù)作為動作時間，即tb =0.03s0.05s。因此，對于快速動作的為路器，切斷短路的計算時間 tjs =0.050.1s，對于非快速動作的斷路器， tjs=0.150.2s。第55頁，共63頁，2022年，5月20日，15點16分，星期四 當(dāng)短路發(fā)和后tjs 0.1s，因短路電流的非周期分量已接近衰減完畢，此時短路電流即為短路周期分量電流的有效值，即Idt=Iz。

29、當(dāng)tjs 0.1s時，則須計入短路電流的非周期分量。 裝有自動重合閘裝置的斷路器，當(dāng)操作循環(huán)符合廠家規(guī)定時，其額定開斷電流不變。 （四）短路關(guān)合電流的校驗 在斷路器合閘之前，若線路上已存在短路故障，則在斷路器合閘過程中，觸頭間在未接觸時即有巨大的短路電流通過（預(yù)擊穿 ），更易發(fā)生觸頭熔焊和遭受電動力的損壞。第56頁，共63頁，2022年，5月20日，15點16分，星期四 且斷路器在關(guān)合短路電流時，不可避免地在接通后又自動跳閘，此時要求能切斷短路電流，因此額定關(guān)合電流是斷路器的重要參數(shù)之一。為了保證斷路器在關(guān)合短路時的安全，斷路器的額定關(guān)合電流ieg不應(yīng)小于短路電流最大沖擊值icj，即 ieg

30、icj （6.64） 一般斷路器額定關(guān)合電流不會大于額定動穩(wěn)定電流idw，因此，如ieg icj ，則idw icj 。第57頁，共63頁，2022年，5月20日，15點16分，星期四 （五）校驗短路時的熱穩(wěn)定性 短路電流通過時斷路器的熱穩(wěn)定性，由制造廠給出的在t秒（t分別為4s、5s或10s）內(nèi)允許通過的熱穩(wěn)定電流Irt來表征，即在給定時間t內(nèi)，通過斷路器時，其各部分的發(fā)熱溫度不超過規(guī)定的短時最大容許發(fā)熱溫度。因此，以短路電流Id通過斷路器時，其熱穩(wěn)定條件為： I2rttQd （6.65）式中： Qd為短路電流發(fā)熱效應(yīng)。 Qd =Qz+Qfi第58頁，共63頁，2022年，5月20日，15點16分，星期四互感器的選擇電流互感器的選擇 一次回路額定電壓和一、二次額定電流選擇 電流互感器種類和型式以及準(zhǔn)確級的選擇 二次容量或二次負(fù)載的校驗 第59頁，共63頁，202