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1、6-1 电气设备及运行维护 第六章 电气设备选择 第一节 高压电气设备选择的一般条件和原则 第二节 高压断路器、隔离开关、重合器和分段器的选择 第三节 互感器的选择 第四节 高压熔断器的选择 第五节 支柱绝缘子和穿墙套管的选择 第六节 母线和电缆的选择 本章计划学时：10 12学时 6-2 电气设备及运行维护 本章教学要求 掌握高压电气设备选择的一般条件 掌握高压断路器、隔离开关、熔断器的选择方法 掌握互感器、绝缘子的方法选择 掌握母线和电缆的选择 本章难点：硬母线的共振校验 6-3 电气设备及运行维护 本章学习重点 本章学习难点 p导体的选择校验 p掌握高压断路器、隔离开关、熔断器的选择方法
2、 p掌握互感器的选择方法 p掌握母线和电缆的选择 6-4 电气设备及运行维护 第一节 高压电气设备选择的一般条件和原则 一般条件：多数电气设备共有的选择校验项目。 一、按正常工作条件选择额定电压和额定电流 1. 额定电压选择 特殊条件：个别电气设备具有的选择校验项目。 选择条件有 1)正常电压电压 要求是：电电气设备设备 所在回路的最高运行电压电压 不得 高于电电气设备设备 的允许许最高工作电压电压 。 2) 由于电电气设备设备 的允许许最高工作电压电压 为为其额额定电压电压 的UN的 1.11.15倍，而电电网电压电压 正常波动动引起的最高运行电压电压 不超过过 电电网额额定电压电压 UNs
3、的1.1倍。 3) 一般可以按电电气设备设备 的额额定电压电压 UN不得低于其所在电电网的 额额定电压电压 UNs的条件来选择电选择电 气设备设备 ，即 UN UNs 6-5 电气设备及运行维护 注意： 1) 海拔影响电电气设备设备 的绝缘绝缘 性能，随装设设地点海拔的增加， 空气密度和湿度相应应减小，使得电电气设备设备 外部空气间间隙和固体 绝缘绝缘 外表面的放电电特性降低，电电气设备设备 允许许的最高工作电压电压 减小。 对对海拔超过过1000m的地区，一般应选应选 用高原型产产品或外绝绝 缘缘提高一级级的产产品。 对对于现现有110kV及以下大多数电电器的外绝缘绝缘 有一定裕度， 可在海
4、拔2000m以下地区使用。 2) 在空气污秽污秽 (腐蚀蚀减低绝缘绝缘 强度)或有冰雪的地区，某些电电 气设备应选设备应选 用绝缘绝缘 加强型或高一级电压级电压 的产产品。 2. 额定电流选择 1) 电电气设备设备 的额额定电电流IN（或载载流量Ial）：在额额定环环境温度 0下，长长期允许许通过过的电电流。 2) 为为了满满足长长期发热发热 条件，应应按额额定电电流IN（或载载流量Ial） 不得小于所在回路最大持续续工作电电流Imax的条件进进行选择选择 ，即 6-6 电气设备及运行维护 IN（或Ial）Imax 3) 当实际环实际环 境温度不同于导导体的额额定环环境温度0时时，其长长期 允
5、许电许电 流应该应该 用下式进进行修正。 不计计日照时时，裸导导体和电缆电缆 的综综合修正系数K为为 al导导体的长长期发热发热 允许许最高温度，裸导导体一般为为70； 0导导体的额额定环环境温度，裸导导体一般为为25。 我国生产产的电电气设备设备 的额额定环环境温度0=40。在4060范围围 内，当实际环实际环 境温度高于+40时时，环环境温度每增高1，按减 少额额定电电流1.8%进进行修正；当实际环实际环 境温度低于+40时时，环环 境温度每降低1，按增加额额定电电流0.5%进进行修正，但其最大 过负过负 荷不得超过额过额 定电电流的20%，实际选择时实际选择时 一般不修正。 Ial =
6、KIal Imax 6-7 电气设备及运行维护 4) 回路最大持续续工作电电流Imax 的计计算: 回路名称最大持续工作电流 说明 发电机、调相机回路1.05倍发电机、调相机额定电流发电机和变压器在电压降低到0.95额 定电压运行时，出力可以保持不变， 故电流可以增大5% 变压器回路1.05倍变压器额定电流 1.32.0倍变压器额定电流若要求承担另一台变压器事故或检修 时转移的负荷 出线回路1.05倍线路最大负荷电流考虑5%的线损，还应考虑事故时转 移过来的负荷 母联回路 母线上最大一台发电机或变 压器的最大持续工作电流 分段回路母线上最大一台发电机额定电流 的50%80% 变电所应满足用户的
7、一级负荷和 大部分二级负荷 汇流母线按实际潮流分布确定 电容器回路1.35倍电容器组额定电流考虑过电压和谐波的共同作用 6-8 电气设备及运行维护 二、按短路条件校验热稳定和动稳定 1. 短路热稳定校验 热稳热稳 定：指电电气设备设备 承受短路电电流热热效应应而不损损坏的能力。 热稳定校验的实质：使电气设备承受短路电流热效应时的短时 发热最高温度不超过短时最高允许温度。 导导体通常按最小截面法校验热稳验热稳 定。 电电器的热稳热稳 定是由热稳热稳 定电电流及其通过时间过时间 来决定的，满满足 热稳热稳 定的条件为为 Qk短路电电流热热效应应； It所选选用电电器t（单单位为为s）内允许许通过过
8、的热稳热稳 定电电流。 2. 短路动稳定校验 动稳动稳 定：指电电气设备设备 承受短路电电流产产生的电动电动 力效应应而不损损 坏的能力。 6-9 电气设备及运行维护 部分电电气设备动稳设备动稳 定按应应力和电动电动 力校验验。 电电器满满足动稳动稳 定的条件为为 iesish ish短路冲击电击电 流的幅值值， ish为： I”为为0s钟短路电流周期分量有效值；Kes为冲击系数，发电机机 端取1.9，发电厂高压母线及发电机电压电抗器后取1.85，远离 发电机时取1.8。 ies电电器允许许通过过的动稳动稳 定电电流幅值值，生产产厂家用此电电流 表示电电器的动稳动稳 定特性，在此电电流作用下电
9、电器能继续继续 正常工 作而不发发生机械损损坏。 6-10 电气设备及运行维护 3短路计算时间 计计算短路电电流热热效应时应时 所用的短路切除时间时间 tk等于继电继电 保护护 动动作时间时间 tpr与相应应断路器的全开断时间时间 tab之和，即 断路器的全开断时间时间 tab等于断路器的固有分闸时间闸时间 tin与燃弧时时 间间ta之和，即 验验算裸导导体的短路热稳热稳 定时时，tpr宜采用主保护动护动 作时间时间 ，如 主保护护有死区时时，则则采用能对该对该 死区起保护护作用的后备备保护护 动动作时间时间 ； 验验算电电器的短路热稳热稳 定时时，tpr宜采用后备备保护动护动 作时间时间 。
10、 SF6断路器的燃弧时间时间 ta为为0.020.04s。 6-11 电气设备及运行维护 4短路电流计算条件 （1）短路计计算容量和接线线：应应按本工程的设计规设计规 划容量及可 能发发生最大短路电电流的正常接线线方式计计算，并考虑电虑电 力系统统 的远远景发发展规规划（一般为为本期工程建成后510年）。 （2）短路种类类：电电气设备设备 的热稳热稳 定和动稳动稳 定以及电电器的开断 电电流，一般按三相短路验验算。若发电发电 机出口的两相短路，或中 性点直接接地系统统、自耦变压变压 器等回路中的单单相、两相接地短 路较较三相短路严严重时时，则应则应 按严严重情况验验算。 （3）短路计算点：在正
11、常接线方式时，通过电气设备的短路 电流为最大的短路点，称为短路计算点。 1）对对两侧侧均有电电源的电电气设备设备 ，应应比较电较电 气设备设备 前、后短路 时时的短路电电流，选选通过电过电 气设备设备 短路电电流较较大的地点作为为短 路计计算点。例如，校验图验图 61中的发电机出口断路器QF1时，应 比较k1和k2短路时流过QF1的电流，选较大的点作为短路计算 点。 6-12 电气设备及运行维护 2）短路计计算点选选在并联联支路时时，应应断开一条支路。因为为断开 一条支路时时的短路电电流大于并联联短路时时流过过任一支路的短路 电电流。例如，校验图验图 61中分段回路的断路器QF5或主变低压 侧
12、断路器QF2时，应选k2和k3点为短路计算点，并断开变压器 T2。 6-13 电气设备及运行维护 3）在同一电压等级中，汇流母线或无电源支路短路时，短路电 流最大。校验汇流母线、厂用电分支电器（无电源支路）和母 联回路的电器时，短路计计算点应选应选 在母线线上。例如，校验图验图 6 1中10kV母线时，选k2点。 4）带限流电抗器的出线回路，由于干式电电抗器工作可靠，故 校验验回路中各电电气设备时设备时 的短路计计算点一般选选在电电抗器后。 例如，校验图验图 61中出线回路的断路器QF3时，短路计算点选 在出线电抗器后的k5点。 5）110kV及以上电压等级，因其电气设备设备 的裕度较较大，短
13、路 计计算点可以只选选一个，选选在母线线上。例如，校验图验图 61中 110kV的电气设备时，短路计算点可选在110kV母线上，即k6 点。 （4）短路电流的实用计算方法：在进行电气设备的热稳定验算 时，需要用短路后不同时刻的短路电流，即计及暂态过程，通 常采用短路电流实用计算方法，即运算曲线法。该内容可在今 后的有关毕业设计中学习。 6-14 电气设备及运行维护 第二节 高压断路器、隔离开关、重合器和分段器的选择 一、高压断路器的选择 1种类和型式的选择 种类：610kV电网一般选择真空和六氟化硫断路器。 35kV电网一般选择真空和六氟化硫断路器，某些35kV屋外配 电装置也可用多油断路器。
14、 110330kV电网一般选择六氟化硫断路器。 500kV电网一般选择六氟化硫断路器。 2额定电压选择： UN UNs 安装地点：屋内和屋外。 3额定电流选择： IN Imax 4额定开断电流选择 断路器的额额定开断电电流INbr应应不小于其触头刚刚头刚刚 分开时时的短路 电电流有效值值Ik，即 6-15 电气设备及运行维护 INbr Ik 开断计计算时间时间 tbr ：从发发生短路到断路器的触头刚刚头刚刚 分开所经经 历历的时间时间 。 为为保证证断路器能开断最严严重情况下的短路电电流，开断计计算时时 间间等于主保护动护动 作时间时间 tpr1与断路器固有分闸时间闸时间 tin之和，即 tb
15、r=tpr1+tin 1) 对对于非快速动动作断路器（其tbr0.1s），可略去短路电电流非周 期分量的影响，简简化用短路电电流周期分量0s有效值值I”校验验断路 器的开断能力，即 INbrI” 2) 对对于快速动动作断路器（其tbr0.1s），开断短路电电流中非周期 分量可能超过过周期分量的20%，需要用tbr时时刻的短路全电电流有 效值值校验验断路器的开断能力，即 6-16 电气设备及运行维护 Ipt为为触头刚刚头刚刚 分开tbr时的短路电流周期分量有效值，在此可取 Ipt = I”； 为为短路电电流非周期分量衰减时间时间 常数，其中， X、R分别为电源至短路点的等效电抗和等效电阻。 5额定关合电流选择 如果在断路器关合前已存在短路故障，则则断路器合闸时闸时 也会产产 生电电弧，为为了保证证断路器关合时时不发发生触头头熔焊焊及合闸闸后能 在继电继电 保护护控制下自动动分闸闸切除故障，断路器额额定关合电电流 iNcl不应应小于短路电电流最大冲击值击值 ，即 iNclish 6-17 电气设备及运行维护 6热稳定校验 Qk为为短路电电流热热效应应(kA)2s； It为制造厂家给出的t秒内允许通过的热稳定电流（kA）。 7动稳定校验 iesish 二、隔离开关的选择 1. 隔离开关的型号应应根据其安装地点，配电电装置的布置特点等 选择选择 。 2. 由于隔离开关没有灭灭弧装
