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1、第七章第七章 高压电气设备的选择高压电气设备的选择 v第一节 高压电气设备选择一般条件和原则 v第二节 高压开关电器的选择 v第三节 互感器的选择 v第四节 高压熔断器的选择 v第五节 支柱绝缘子和穿墙套管的选择 v第六节 母线和电缆的选择 v思考题与习题 第七章第七章 高压电气设备的选择高压电气设备的选择 教学目的：通过实例讲述，使学生熟悉和掌握发电厂变电站一教学目的：通过实例讲述，使学生熟悉和掌握发电厂变电站一 次电气设备选择的条件和校验项目，进一步加深和强化前次电气设备选择的条件和校验项目，进一步加深和强化前 面学过的电气一次设备和配电装置的相关知识。面学过的电气一次设备和配电装置的相关
2、知识。 复习旧课：回顾变电站中的电气设备和配电装置的有关知识。复习旧课：回顾变电站中的电气设备和配电装置的有关知识。 重重 点：发电厂变电站一次电气设备选择的原则。点：发电厂变电站一次电气设备选择的原则。 难难 点：如何正确选择一次电气设备。点：如何正确选择一次电气设备。 学习方法：通过观看变电站和各种电气设备图片，在已经建立学习方法：通过观看变电站和各种电气设备图片，在已经建立 的变电站工程模型中考虑如何正确地将这些电气设备组成的变电站工程模型中考虑如何正确地将这些电气设备组成 一个有机的整体，构成一个一个有机的整体，构成一个“ “活的系统活的系统” ”，在工程实践中理，在工程实践中理 解和
3、掌握本单元内容。解和掌握本单元内容。 第一节第一节 高压电气设备选择一般条件和原则高压电气设备选择一般条件和原则 一、高压电气设备选择与校验的一、高压电气设备选择与校验的一般条件一般条件 二、高压电气设备的选择与二、高压电气设备的选择与校验项目校验项目 三、按正常工作条件选择高压电气设备三、按正常工作条件选择高压电气设备 额定电压和额定电压和最高工作电压最高工作电压 额定电流额定电流 按环境按环境工作条件校验工作条件校验 四、短路条件校验四、短路条件校验 短路热稳定短路热稳定校验校验 电动力稳定电动力稳定校验校验 短路电流计算条件短路电流计算条件 短路计算时间短路计算时间 高压电气设备选择与校
4、验的高压电气设备选择与校验的一般条件 一般条件 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。 为了保障高压电气设备的可靠运行，高压电气设备选 择与校验的一般条件有： （1）按正常工作条件包括电压、电流、频率、开断电 流等选择； （2）按短路条件包括动稳定、热稳定校验； （3）按环境工作条件如温度、湿度、海拔等选择。 高压电气设备的选择与高压电气设备的选择与校验项目校验项目 高压电气设备的选择与校验项目见表7-1。 额定电压和额定电压和最高工作电压最高工作电压 高压电气设备所在
5、电网的运行电压因调压或负荷的变 化，常高于电网的额定电压，故所选电气设备允许最高工作 电压Ualm不得低于所接电网的最高运行电压。 一般电气设备允许的最高工作电压可达1.11.15UN ， 而实际电网的最高运行电压Usm一般不超过1.1UNs，因此在 选择电气设备时，一般可按照电气设备的额定电压UN不低于 装置地点电网额定电压UNs的条件选择，即 UN UNs 额定电流额定电流 电气设备的额定电流N是指在额定环境温度下，电气 设备的长期允许通过电流。 N应不小于该回路在各种合理 运行方式下的最大持续工作电流max，即N max 。 （）由于发电机、调相机和变压器在电压降低5% 时，出力保持不变
6、，故其相应回路的max为发电机、调相 机或变压器的额定电流的1.5倍； （）若变压器有过负荷运行可能时， max应按过负 荷确定（1.32倍变压器额定电流）； （）母联断路器回路一般可取母线上最大一台发电机 或变压器的max ； （）出线回路的max除考虑正常负荷电流（包括线 路损耗）外，还应考虑事故时由其它回路转移过来的负荷。 按环境按环境工作条件校验工作条件校验 在选择电气设备时，还应考虑电气设备安装地点的环境条 件，当气温、温度、海拔高度和覆冰厚度等环境条件超过一 般电气设备使用条件时，应采取措施。 当周围环境温度0和 电气设备额定环境温度不等时，其长期允许工作电流应乘以 修正系数K，即
7、 我国的电气设备使用的额定环境温度N=40。如周围 环境温度0高于40小于60时，其允许电流一般可按每增 高1，额定电流减少1.8%进行修正，当环境温度低于40 时，环境温度每降低1，额定电流可增加0.5%，但其max 不得超过的20%。该式对求导体的在实际环境温度下的 长期允许工作电流，此时公式中的N一般为25。 短路条件校验短路条件校验短路热稳定校验短路热稳定校验 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。满足热稳定的条件为 式中 t 厂家给的电气设备在时间t秒内的热稳定电流。 短路稳态电流值。 t与t相对应的时间。 tdz短路电流热效应等值计算时间。 短路
8、条件校验电动力稳定校验 电动力稳定是电气设备承受短路电流机械效应的能力， 也称动稳定。满足动稳定的条件为 或 式中 ich、ch短路冲击电流幅值及其有效值； ies 、es电气设备允许通过的动稳定电流的幅值及 其有效值。 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，热稳定由熔断时间保证。 （2）采用限流熔断器保护的设备，可不校验动稳定。 （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。 短路条件校验短路条件校验短路电流计算条件短路电流计算条件 为使所选电气设备具有足够的可靠性、经济性和合理 性，并在一定时期内适应电力系统发展的需要，作校验用的 短路电流应
9、按下列条件确定。 （1）容量和接线按本工程设计最终容量计算，并考虑电 力系统远景发展规划；其接线应采用可能发生最大短路电流 的正常接线方式，但不考虑在切换过程中可能短时并列的接 线方式(如切换厂用变压器时的并列)。 （2）短路种类一般按三相短路验算，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）计算短路点选择通过电器的短路电流为最大的那些 点为短路计算点。 短路条件校验短路条件校验短路计算时间短路计算时间 校验热稳定的等值计算时间tdz为周期分量等值时间tz及非 周期分量等值时间tfz之和，对无穷大容量系统，显然tz按和 短路电流持续时间相等,按继电保护动作时间tpr和相应
10、断路器 的全开断时间tab之和，即 式中 tkd断路器全开断时间； td保护动作时间； tgf断路器固有分闸时间，可查附录1； th断路器开断时电弧持续时间，对少油断路器为 0.040.06s，对SF6和压缩空气断路器约为0.020.04s。 开断电器应能在最严重的情况下开断短路电流，考虑到主保护 拒动等原因，按最不利情况，取后备保护的动作时间。 第二节第二节 高压开关电器的选择高压开关电器的选择 一、高压断路器的选择一、高压断路器的选择 高压断路器高压断路器种类和型式种类和型式的选择的选择 高压断路器高压断路器额定开断电流额定开断电流和和短路关合电流短路关合电流的选择的选择 二、二、高压隔离
11、开关高压隔离开关的选择的选择 高压隔离开关选择高压隔离开关选择 高压隔离开关选择高压隔离开关选择例题例题 三、高压重合器的选择三、高压重合器的选择 额定电压、额定电流、安装点额定电压、额定电流、安装点最大故障电流最大故障电流 保护区末端保护区末端最小故障电流最小故障电流、与其他设备配合、与其他设备配合 四、高压分段器的选择四、高压分段器的选择 起动电流起动电流 记录次数记录次数 记录时间记录时间 高压断路器选择高压断路器选择种类和型式种类和型式 高压断路器应根据断路器安装地点、环境和使用条件等 要求选择其种类和型式。真空断路器在35kV及以下电力系统 中得到了广泛应用，有取代油断路器的趋势。S
12、F6断路器也 已在1035kV的城乡电网建设和改造中得到应用。 高压断路器的操动机构，大多数是由制造厂配套供应， 仅部分少油断路器有电磁式、弹簧式或液压式等几种型式的 操动机构可供选择。一般电磁式操动机构需配专用的直流合 闸电源，但其结构简单可靠；弹簧式结构比较复杂，调整要 求较高；液压操动机构加工精度要求较高。操动机构的型 式，可根据安装调试方便和运行可靠性进行选择。 高压断路器选择高压断路器选择额定开断电流额定开断电流 在额定电压下，断路器能保证正常开断的最大短路电流 称为额定开断电流Nbr。在高压断路器中其值不应小于实际 开断瞬间短路电流周期分量k ，即 我国生产的高压断路器在做型式试验
13、时，仅计入了20% 的非周期分量。一般中、慢速断路器，由于开断时间较长 (0.1s)，短路电流非周期分量衰减较多，能满足国家标准规 定的非周期分量不超过周期分量幅值20%的要求。使用快速 保护和高速断路器时，其开断时间小于0.1s，当在电源附近 短路时，短路电流的非周期分量可能超过周期分量的20%， 因此需要进行验算。 高压断路器选择高压断路器选择短路关合电流短路关合电流 在断路器合闸之前，若线路上已存在短路故障，则在断 路器合闸过程中，动、静触头间在未接触时即有巨大的短路 电流通过（预击穿），更容易发生触头熔焊和遭受电动力的 损坏。 断路器在关合短路电流时，不可避免地在接通后又自动 跳闸，此
14、时还要求能够切断短路电流，因此，额定关合电流 是断路器的重要参数之一。为了保证断路器在关合短路时的 安全，断路器的额定关合电流iNcl不应小于短路电流最大冲 击值ich ， 即 高压高压隔离开关隔离开关的选择 的选择 隔离开关选择及校验条件除额定电压、电流、动热稳定校 验外，还应看其种类和形式的选择，其型式应根据配电装置特 点和要求及技术经济条件来确定。表7-2为隔离开关选型参考 表。 高压隔离开关选择高压隔离开关选择例题例题 例7-1 如图7-1所示降压变电所中一 台变压器，容量为7500kVA，其短路电压 百分值为Ud%=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
15、线 上短路电流为 I“=I=5.5kA。作用于高压 断路器的定时限保护装置的动作时限为s ，瞬时动作的保护装置的动作时限为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 选择高压断路器与隔离开关。 高压隔离开关选择高压隔离开关选择例题答案例题答案 解：所选断路器工作电流为 短路电流冲击值为 ich=2.55“=14（kA） 短路电流热效应的等值计算时间为 tk=t=tpop+top=1+0.1=1.1s1s，可忽略tk，则 tdz= tk=1.1s 根据上述计算选择户内SN10-10I-600型的高压断路器和 GN7-10-600型的隔离开关，经短路稳定性校验，均合格。 并选取CD10与CS7-lT型操作机构。 重合器选择重合器选择额定电压、额定电流、额定电压、额定电流、最大故障电流 最大故障电流 选重合器要使其额定参数满足安装地点的条件，包括： （1）额定电压 重合器的额定电压 安装地点的系统最高运行电压。 （2）额定电流 重合器的额定电流应大于安装地点的预期长远的最大负 荷电流。为满足保护配合要求，还应选择好串联线圈和电流 互
