单元7--高压电气设备的选择

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1、熟练掌握高压电气设备的通用选择条件； 熟练掌握高压开关电器的选择、校验条件； 理解互感器、母线、电缆的选择和校验方法； 理解支柱绝缘子、套管绝缘子、限流电抗器等其它电器的选择条件。,教 学 要 求,单元七 高压电气设备的选择,电气设备选择是发电厂和变电所设计的主要内容之一。 在选择时应根据实际工作特点，按照有关设计规范的规定，在保证供配电安全可靠的前提下，力争做到技术先进，经济合理。,第一节 高压电气设备选择一般条件和原则,一般条件有： （1）按正常工作条件选择（包括电压、电流、频率、开断电流等） ； （2）按短路条件校验（包括动稳定、热稳定）； （3）按环境工作条件校验（如温度、湿度、海拔等

2、）。,一、按正常工作条件选择,电气设备的额定电压UN不低于装置地点电网额定电压UNs，即 UN UNs（UNW）,1.按额定电压选择,2.按额定电流选择,电气设备的额定电流N应不小于该回路的最大持续工作电流max，即 N max,在各种运行方式下的max规定为： （）发电机、调相机和变压器回路max=1.05IN； （）若变压器有过负荷运行可能时:max=1.32INT （）母联断路器回路: 取母线上最大一台发电机或变压器的max ； （）线路的max: 除考虑正常负荷电流外，还应考虑事故时由其它回路转移过来的负荷。,还应考虑：装设地点、使用条件、检修和运行要求、种类（户内或户外）、型式的选择

3、。,3.按环境工作条件检验,当电气设备安装地点的气温、温度、海拔高度和覆冰厚度等环境条件超过一般使用条件时，应采取措施。 温度修正：当环境温度0和额定环境温度不等时，其长期允许工作电流应乘以温度修正系数K，即,规定：电气设备使用的额定环境温度N=40。 导体使用的额定环境温度N=25。,二、按短路条件校验,短路电流通过电气设备时，电气设备各部件温度(或发热效应)应不超过允许值。,1.热稳定校验,或,2.动稳定校验 短路电流通过电气设备时，电气设备应能不变形、不损坏。,3.下列几种情况可不校验热稳定或动稳定： （1）用熔断器保护的电器，不校验热稳定。 （2）采用限流熔断器保护的设备，可不校验 动

4、稳定。 （3）装设在电压互感器回路中的裸导体和电 气设备可不校验动、热稳定。 （4）供不重要用户的导线、短路后不爆炸无 火灾时：可不校验动、热稳定。,4. 短路电流计算条件,（1）容量和接线：按最终容量计算，并考虑系统远景发展；其接线应采用正常运行方式，但不考虑在切换过程中可能短时并列的接线方式。 （2）短路种类：三相短路（若其它种类短路较三相短路严重时，则应按最严重的情况验算）。 （3）短路点：保证通过电器的短路电流为最大。 （4）短路时间：取后备保护的动作时间。,中小容量的地方变电所主接线图,T1低压侧QF：,k1或k2点,QF1：,k3点,母线：,k3点,中小容量发电厂的电气主接线,G1

5、出口QF： 母线： 出线QF：,k1或k2点,k2点,k3,第二节 高压开关电器的选择,一、高压断路器选择（重点）,1. 种类和型式的选择：,SF6断路器,安装地点,屋外式,屋内式,灭弧介质,真空断路器,少油断路器,空气断路器,2. 额定电压的选择：,UN UNs（UNW）,3. 额定电流的选择：,KN max,温度修正系数,4. 额定开断能力的选择：,或,5. 动稳定校验：,6. 热稳定校验：,二、高压隔离开关选择,1. 型式的选择：,安装地点：,屋外式,屋内式,2. 额定电压的选择：,UN UNs（UNW）,3. 额定电流的选择：,KN max,4. 动稳定校验：,5. 热稳定校验：,例1

6、 变压器容量7500kVA，其Uk%=7.5，二次母线电压为10kV，变电所由无限大容量系统供电，二次母线上短路电流为 I“=I=5.5kA。后备保护的动作时限为1s，主保护的动作时限为0.05s，拟采用高速动作的高压断路器，其固有开断时间为0.05s，灭弧时间为0.05s，断路器全开断时间则为tOP=0.05+0.05=0.1s，试选择QF与QS。,解：（一） 高压QF的选择,1. 型式的选择：屋内式,2. 额定电压的选择：,UN UNs（UNW） 取 UN=10kV,3. 额定电流的选择：,KN max,其中：,4. 额定开断能力的选择：,5. 动稳定校验：,6. 热稳定校验：,初选 SN

7、10-10I-600型QF，其参数见260页附录I。,，因此，动稳定合格。,短路时间 tk=1+0.1=1.1s 1s 可忽略非周期假想时间 t2。,查曲线4-32，得,因为,断路器能满足热稳定的要求。 因此：选择SN10-10I-600型QF。,图4-32 短路电流周期分量假想时间的确定,选择GN7-10-600型QS。（见130页表7-3）,1. 额定电压的选择,UN1= UNs,有限流作用的FU：,2. 额定电流的选择 包括熔管的额定电流、熔体的额定电流的选择。 （1）熔管额定电流的选择： 为保证熔断器载流及接触部分不致过热和损坏，要求：,三、高压熔断器的选择,（2）熔体额定电流选择 保

8、护35kV及以下电力变压器的高压熔断器：,式中 K可靠系数，取1.11.3 或1.52.0,保护电力电容器的高压熔断器：,式中 K可靠系数(K=1.52.0或K=1.31.8)； Nc电力电容器回路的额定电流。,3. 熔断器开断电流校验,1）对无限流作用的熔断器：用sh 进行校验； 2）对有限流作用的熔断器：用I进行校验。,4. 选择性校验 为使前后两级熔断器之间或熔断器与电源保护装置之间动作的选择性，应进行熔体选择性校验。,注：保护电压互感器用的高压熔断器：只需按额定电压及断流容量两项来选择。,5. FU不校验动、热稳定。,作业,设备P146/1、4.,课题2 互感器的选择,一、电流互感器的

9、选择,1.电流互感器一次侧额定电压和电流选择：,2. 二次额定电流的选择： 有5A和1A两种。 一般强电系统用5A， 弱电系统用1A。,为保证精度，TA的一次侧额定电流应尽可能与最大工作电流接近。,3. TA种类和型式的选择,4. 准确级的选择,安装地点：,屋外式,屋内式,安装方式：,穿墙式,支持式,套管式,如: 装于重要回路中的测量和计费测量：不低于0.5级； 对测量精度要求较高时：用0.2级； 供只需估计电参数：用13级； 继电保护用：3D级。,5. 电流互感器二次容量或二次负载的校验,为了保证TA的误差，要求：,、,二次绕组所接测量仪表、继电器电流线圈的阻抗和，可从产品样本中查出，；,二

10、次侧连接导线电阻，；,连接处的接触电阻，一般取0.1。,可确定导线最小允许截面A。 同时满足机械强度要求：A2.5mm2，并用铜线。,根据导线计算长度 l 和电阻率(铝导线的电阻率 =0.0294mm2/m,铜的电阻率 =0.01851mm2/m) ，用公式,导线计算长度l和导线的实际长度 l1 的关系:,1）当TA为星形接线时:,2)当TA为不完全星形接线时:,3）当TA为一相式接线时：,6. 热稳定校验 （1）电流互感器热稳定能力常以1s允许通过的一次额定电流N1的倍数Kt 来表示，要求：,7. 动稳定校验,式中 Kes由生产厂给出的互感器 的动稳定倍数.,二、电压互感器的选择,1. 一次

11、侧额定电压选择：,U1N= UNs,2. 二次侧额定电压的选择 额定线间电压为100V。,3. 种类和型式的选择,安装地点和使用条件：,110220kV：屋外式；串级式电磁式,635kV:屋内式;可用油浸式或浇注式；,220kV：屋外式；串级电磁式、电容式,4. 准确级的选择,装于重要回路中的测量和计费测量：不低于0.5级； 供只需估计电参数：用3级； 继电保护用：3、P级。,5. 按额定二次容量选择,式中 Su、Pu 、Qu各仪表（或继电器）的电压线圈 视在、有功和无功功率。,其中,6. TV不校验动、热稳定。,注： （1）TV三相负荷不相等时：以最大相负荷进行比较。 （2）计算时，必须注意

12、互感器和负荷的接线方式。（3）表7-4列出各种接线方式下每相负荷的计算公式。,例7-2 选择图示降压变电所的TA。已知二次母线上短路电流为 I“=I=5.5kA。后备保护的动作时限为1s，高压断路器的全开断时间则为0.1s。TA装在JYN2型高压柜中，两个铁心，分别用于测量和保护。选择电流互感器。, 屋内配电装置的实例图形, 高压开关柜, 高压开关柜移开式高压开关柜,解：1.TA一次侧额定电压和电流选择：,2. 二次额定电流的选择：,3. TA种类和型式的选择:,屋内式、,支持式,4. 准确级的选择,一个二次线圈用于测量：0.5级； 另一个二次线圈用于继电保护：P级。,因此，初选LZZJB6-

13、10的TA，其技术参数见附表3.,5. TA二次负载的校验,所以，满足二次负载的要求。 由于 A2.5mm2，满足机械强度的要求，并用铜线。,根据题意，拟采用2.5mm2的导线，其阻值为：,6. 热稳定校验：,热稳定校验合格。,7. 动稳定校验 :,动稳校验合格。,因此，选LZZJB6-10的TA.,作业,设备P146/5.,课题3 支柱绝缘子和穿墙套管的选择,选择和校验项目见下表：,其中动稳定性校验为： FalFca 式中 Fal支柱绝缘子或穿墙套管的允许荷重， 可按生产厂家给出的破坏荷重Fdb的60%考虑。 Fca加于绝缘子或穿墙套管上的最大计算力。,Fca即最严重短路情况下作用于支柱绝缘

14、子或穿墙套管上的最大电动力，大小为：,其中：,课题4 母线和电缆的选择,一、母线的选择与校验,母线选择的项目一般包括： 母线材料、类型和布置方式; 导体截面; 热稳定; 动稳定等项进行选择和校验； 对于110kV以上母线要进行电晕的校验； 对重要回路的母线还要进行共振频率的校验。,1. 母线材料、类型、布置方式的选择,软母线：LGJ-S,2)分类：,硬母线：矩形、槽形、圆形、管形等,1) 材料：铜、铝、钢。 性能比较：电阻率、机械强度、防腐、价格、含量、 连接等。 “以铝代铜”, 各种配电装置的实例图形, 各种配电装置的实例图形,3)母线的布置方式,图(a)、(b)为三相矩形母线水平布置。前者

15、散热较好，载流量大，但机械强度较低，而后者相反。 图(c)为三相矩形母线垂直布置。兼顾了前二者的优点，但使配电装置的高度增加。,2.母线截面选择,除配电装置的汇流母线及较短导体(20m以下)按最大长期工作电流选择截面外，其余导体的截面一般按经济密度选择。,1) 按最大长期工作电流选择 母线长期发热的允许电流al ， 应不小于所在回路的最大长期工作电流max，即 KNmax,2)按经济电流密度选择 按经济电流密度选择母线截面可使年综合费用最低。 使年综合费用最小时，所对应的母线截面称为母线的经济截面，对应的电流密度称为经济电流密度。,表7-7 经济电流密度值 A/mm2,按经济电流密度选择母线截面按下式计算,式中 max通过导体的最大工作电流，A； Jec经济电流密度，A/mm2。,按经济电流密度选择母线截面时，必须满足长期发热的要求，即要满足,Kalmax,3.母线的热稳定校验,按正常电流及经济电流密度选出母线截面后，还应按热稳定校验。按热稳定要求的导体最小截面为,式中 ：Ks集肤效应系数，对于截面在100mm2以下的矩形母线，Ks=1。 C热稳定系数， C值如表7-8。,对硬母线，要求：,式中M为母线所受的弯曲力矩，且,4.母线的动稳定校验,式中 al一母线材料的允许应力，对硬铝母线al =69MPa;硬铜母线al =137MPa。,其中：,当母线水平放置时，,