電氣設(shè)備選擇

1、4.13 電氣設(shè)備選擇,考試大綱13.1 掌握電氣設(shè)備選擇和校驗的基本原則和方法13.2 了解硬母線的選擇和校驗的原則和方法,4.13.1 電氣設(shè)備的選擇原則與方法,1．按正常工作條件選擇額定電壓和額定電流 （1）額定電壓和最高工作電壓 導體和電器所在電網(wǎng)的運行電壓因調(diào)壓或負荷的變化，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)的最高運行電壓 ，即

2、 （4-14-1） 一般電氣設(shè)備允許的最高工作電壓：當額定電壓在220kV及以下時為1.15；額定電壓為330～500kV時為1.1。而實際電網(wǎng)運行的，一般不超過1.1，因此在選擇設(shè)備時，一般可按照電氣設(shè)備的額定電壓不低于裝置地點電網(wǎng)額定電壓的條件選擇。,,,,4.13.1 電氣設(shè)備的選擇原則與方法,（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，導體和電器的長期允

3、許電流（或額定電流） 應不小于該回路的最大持續(xù)工作電流 ，即 （4-14-2） 由于發(fā)電機、調(diào)相機和變壓器在電壓降低5％時，出力保持不變，故其相應回路的 （ 為電機的額定電流）；母聯(lián)斷路器回路一般可取母線上最大一臺發(fā)電機或變壓器的 ；母線分段電抗器 的應為母線上最大一臺發(fā)電機跳閘時，保證該段母線負荷所需的電流；出線回路 的

4、除考慮線路正常負荷電流（包括線路損耗）外，還應考慮事故時由其它回路轉(zhuǎn)移過來的負荷。,,,,,,,,,4.13.1 電氣設(shè)備的選擇原則與方法,（3）按當?shù)丨h(huán)境條件校核 在選擇電器時，還應考慮電器安裝地點的環(huán)境條件，當氣溫、風速、濕度、污穢等級、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度等環(huán)境條件超過一般電器使用條件時，應向制造部門提出要求或采取相應的措施。 我國目前生產(chǎn)的電氣設(shè)備，設(shè)計時取周圍空氣溫度40℃作為計算值，若裝置地

5、點日最高氣溫高于＋40℃，但不超過＋60℃，最大連續(xù)工作電流應適當降低，設(shè)備的額定電流應乘以溫度校正系數(shù)。,4.13.1 電氣設(shè)備的選擇原則與方法,溫度修正系數(shù)： （4-14-3）式中 ——實際環(huán)境溫度，取最熱月平均最高氣溫，℃； ——導體或電氣設(shè)備正常發(fā)熱允許最高溫度（當 導作用螺栓連接時為70℃）；

6、 ——溫度修正系數(shù)。當 時，每降低1℃允許 電流增加0.5％，但總數(shù)不得超過20％；當 時，每增高1℃允許電流應減 少1.8％。,,,,,,,4.13.1 電氣設(shè)備的選擇原則與方法,2．按短路情況來校驗電氣設(shè)備的動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定 （1）短路熱穩(wěn)定校驗

7、短路電流通過時，導體和電器各部件溫度（或發(fā)熱效應）應不超過允許值。熱穩(wěn)定校驗應選擇兩相短路和三相短路中最嚴重的一種作為計算依據(jù)。,4.13.1 電氣設(shè)備的選擇原則與方法,或 （4-14-4）式中 ──規(guī)定的電氣設(shè)備在時間 s內(nèi)的熱穩(wěn)定電流， kA。在指定時間內(nèi)短路電流不會使電氣設(shè)備 發(fā)熱超過設(shè)備允許的最大短時溫

8、度的電流； ──與 對應的時間，s； ——短路穩(wěn)態(tài)電流，kA； ──假想時間，s。取距離短路點最近的繼電保 護裝置的主保護動作時間與斷路器固有動作 時間之和，如主保護裝置有保護死區(qū)，假想 時間可根據(jù)該保護區(qū)短路故障的后備保護裝 置的動作時間來校

9、驗。,,,,,,,4.13.1 電氣設(shè)備的選擇原則與方法,（2）電動力穩(wěn)定校驗 電動力穩(wěn)定是導體和電器承受短路電流機械效應的能力，亦稱動穩(wěn)定。動穩(wěn)定校驗應以三相短路電流為計算類型，并應滿足下式要求：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； 、

10、 ──按三相短路計算所得的沖擊電流 的有效值和瞬時值，kA；,,,,,,,4.13.1 電氣設(shè)備的選擇原則與方法,（3）按三相短路容量來校驗開關(guān)電器的斷流能力（遮斷容量） （4-14-6）式中 、 ——制造廠提供的在額定電壓下允許的開斷

11、 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，一般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。當斷路器采用手動操動機構(gòu)或自動重合閘裝置時，其遮斷容量應下降到原來的額定值的60％～70％。,,,,,,4.13.2

12、硬母線的選擇與校驗,硬母線一般按下列各項進行選擇和校驗： （1）導體材料 （2）類型和敷設(shè)方式 （3）導體截面電暈 （4）熱穩(wěn)定 （5）動穩(wěn)定 （6）共振頻率,4.13.2 硬母線的選擇與校驗,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，有一定的機械強度，便于固定和連接，但集膚效應較大。為避免集膚效應系數(shù)過大，單條矩形母線

13、的截面最大不超過1250mm2。當工作電流超過最大截面單條母線允許電流時，可用2～4條矩形母線并列使用。但由于集膚效應的影響，多條母線并列的允許載流量并不成比例增加，故一般避免采用4條矩形母線。矩形導體一般只用于35kV及以下，電流在4000A及以下的配電線路中。,4.13.2 硬母線的選擇與校驗,（2）槽型母線機械強度較好，載流量較大，集膚效應系數(shù)也較小。槽型母線一般用于4000～8000A的配電裝置中。 （3）管形母線集

14、膚效應系數(shù)小，機械強度高，管內(nèi)可以通水和通風，用此，可用于8000A以上的大電流母線。另外，由于圓管形表面光滑，電暈放電電壓高，因此可用作110kV及以上配電裝置母線。 母線的布置方式應根據(jù)載流量的大小、短路電流水平和配電裝置的具體情況確定。,4.13.2 硬母線的選擇與校驗,2．母線截面選擇 除配電裝置的匯流母線按長期發(fā)熱允許電流選擇外，其余導體的截面一般按經(jīng)濟電流密度選擇。 （1）按導體長期發(fā)熱

15、允許電流選擇 導體所在電路中最大持續(xù)工作電流應不大于導體長期發(fā)熱的允許電流，即 （4-14-7）式中 ——相應于導體允許溫度和基準環(huán)境條件下導體 長期允許電流，A； ——綜合修正系數(shù)，裸導體的值與海拔和環(huán)境 溫度有關(guān)。,,,,4.13.2 硬母線的選擇與校驗,（2）按經(jīng)濟電流密度選擇

16、 按經(jīng)濟電流密度選擇導體截面可使年計算費用最低。年計算費用包括電流通過導體所產(chǎn)生的年電能損耗費、導體投資（包括損耗引起的補充裝機費）和折舊費、以及利息等，對應不同種類的導體和不同的最大負荷年利用小時數(shù)將有一個年計算費用最低的電流密度——經(jīng)濟電流密度（J）。 導體的經(jīng)濟截面可由下式?jīng)Q定： （4-14-8）式中 ——正常工作時的最大持續(xù)工作電流，A。,

17、,,4.13.2 硬母線的選擇與校驗,3．母線截面的校驗 （1）電暈電壓校驗 對于110～220kV裸母線，可按晴天不發(fā)生全面電暈條件進行校驗，即裸母線的臨界電壓應大于最高工作電壓 （4-14-9） 對于330～500kV超高壓配電裝置，電暈是選擇導線的控制條件。要求在1.1倍最高運行相電壓下，晴天夜間不發(fā)生可見電暈。選擇時應綜合考慮導體直徑、分裂間距和相間

18、距離等條件，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較，確定最佳方案。,,4.13.2 硬母線的選擇與校驗,（2）熱穩(wěn)定校驗 按正常電流選出導體截面后，還應按熱穩(wěn)定進行核驗。根據(jù)短路電流的熱效應，并計及集膚效應系數(shù) ，當導體通過短路電流 ，在假想時間 的情況下，與導體最高允許加熱溫度所對應的截面為最小允許截面。 （4-14-10）式

19、中 ──熱穩(wěn)定系數(shù)，與導體材料、結(jié)構(gòu)及最 高允許溫度、長期工作額定溫度有關(guān)。,,,,,,4.13.2 硬母線的選擇與校驗,（3）動穩(wěn)定校驗 1）單條母線的應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、載荷均勻分布的梁，在電動力的作用下，母線所受的最大彎矩。 當矩形導體水平置放時，為避免導體因自重而過分彎曲，所選取的跨距一般不超

20、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）當母線由多條組成時，母線上的最大機械應力由相間作用應力和同相各條間的作用力合成。,4.13.2 硬母線的選擇與校驗,3）110kV及以上單根圓管形母線由于截面大、跨距長，母線自重及母線上各種集中荷載（如引下線或單柱式隔離開關(guān)的靜觸頭）所產(chǎn)生的應力已不能忽略不計，并應驗算母線的撓度。當母線裝在屋外時，還應計及風力和覆冰所產(chǎn)生的應力。

21、 屋外管形母線上的荷載按其作用時間可分為長期荷載和短路時的荷載兩種。長期荷載也稱正常荷載，它包括母線自重、集中荷載、風荷載及冰荷載，由于它們并非同時出現(xiàn)，因此需要合理決定它們的組合作用。一般可按兩種組合計算：①母線自重、集中荷載和最大風荷載組合；②母線自重、集中荷載、覆冰和覆冰時風荷載（一般取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。短路時的荷載包括：母線自重、集中荷載、短路電動力和風荷載（一般取正常狀

22、態(tài)下最大風速的一半，但不小于15m／s）。,4.13.2 硬母線的選擇與校驗,（4）母線共振的校驗 當母線的自振頻率與電動力交變頻率一致或接近時，將會產(chǎn)生共振現(xiàn)象，增加母線的應力。因此，對于重要回路（如發(fā)電機、變壓器及匯流母線等）的母線應進行共振校驗。 當自振頻率無法限制在共振頻率范圍之外時，母線受力必須乘以動態(tài)應力系數(shù)?，?值可由曲線查得。,4.13.2 硬母線的選擇與校驗,4．封閉母線的選擇 凡屬