[2017年整理]电气设备的选型设计

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1、电气设备的选型设计 （一）、高压电气设备选择的一般条件 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，按正常 工作条件包括：电压、电流、频率、开断 电流等选择；按短路条件包括动稳定、热 稳定校验；按环境工作条件如温度、湿度 、海拔等选择。 由于各种高压电气设备具有不同的性能特点，选择与校验 条件不尽相同，高压电气设备的选择与校验项目见表1。 1、按正常工作条件选择高压电气设备 （1.） 额定电压和最高工作电

2、压 高压电气设备所在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 （2）. 额定电流 电气设备的额定电流IN是指在额定环境温度 下，电气设备的长期允许通过电流。IN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Iw.max，即 IN Imax 计算时有以下几个应

3、注意的问题： （1）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，故其相应回路的Iw.max为发电机、调相机或 变压器的额定电流的1.5倍； （2）若变压器有过负荷运行可能时， Imax应按过负荷确 定（1.32倍变压器额定电流）； （3）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Imax； （4）出线回路的Iw.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。 此外，还应按电气设备的装置地点、使用条件、检修和运 行等要求，对电气设备进行种类(屋内或屋外)和型式的选 择。 2、按环境工作条件校验 在选择电气设备时，还应考虑电气设备

4、安装地点 的环境（尤须注意小环境）条件，当气温、风速 、温度、污秽等级、海拔高度、地震烈度和覆冰 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。 例如：当地区海拔超过制造部门的规定值时，由 于大气压力、空气密度和湿度相应减少，使空气 间隙和外绝缘的放电特性下降，一般当海拔在10003500m范围内，若海拔比厂家规定值每升高 l00m，则电气设备允许最高工作电压要下降1%。 当最高工作电压不能满足要求时，应采用高原型 电气设备，或采用外绝缘提高一级的产品。对于110kV及以下电气设备，由于外绝缘裕度较大，可 在海拔2000m以下使用。 当污秽等级超过使用规定时，可选用有利于防污的电瓷产

5、 品，当经济上合理时可采用屋内配电装置。 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 我国目前生产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(但低于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%，但其最大电流不得超过额定电流的20%。 应该指出，式（）也适用于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。 3、按短路条件校验 (1）. 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

6、过允许值。满足热稳定的 条件为 It2tI2tdz 式中 It 由生产厂给出的电气设备在时间t秒内 的热稳定电流； I短路稳态电流值；（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） t与It相对应的时间； tdz短路电流热效应等值计算时间。 当短路持续时间大于ls时，校验热稳定的等值计算时间tk 为继电保护动作时间tpr和相应断路器的全开断时间tab之 和，即 tdz=tpr+tab 而 tab=tin+ta 式中tab断路器全开断时间； tpr后备保护动作时间； tin断路器固有分闸时间，可查附表15； ta断路器开断时电弧持续时间，对少泊断路器为0.04 0.06s，对S

7、F6和压缩空气断路器约为0.020.04s。 当短路持续时间小于ls时，校验热稳定的等值计算时间还 要计及短路电流非周期分量的影响，参见教材第六章。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。一般建议tdz不小于下列数据：330kV，2s；220kV，3s；6 110kV，4s。 (2). 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 iesich 或 IesIch 式中 ich、Ich短路冲击电流幅值及其有效 值； ies 、Ies电气设备允许通过的动稳定电流 的幅值及其有效值

8、。 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，其热稳定由熔 断时间保证，故可不校验热稳定。 （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。 3、高压断路器、隔离开关的选择 （1）高压断路器的选择 高压断路器选择及校验条件除额定电压、额定电流、热稳定 、动稳定校验外，还应注意以下几点： ）断路器种类和型式的选择 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。由于少油断路器制造简单、价格便宜、维护工作量较少，故在3220kV系统中应用较广，但近年来 ，真空断路器在35kV及以下

9、电力系统中得到了广泛应用，有 取代油断路器的趋势。SF6断路器也已在向中压1035kV发展 ，并在城乡电网建设和改造中获得了应用。 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。 ）额定开断电流选择 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。高压断路器的额定开断电流INbr，不应小于实际开断瞬间的短 路电流周期分

10、量Izt，即 INbrIzt 当断路器的INbr较系统短路电流大很多时，为了简化计算，也可用次 暂态电流I“进行选择即 INbrI“ 我国生产的高压断路器在做型式试验时，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。短路全电流的计算方法可参考有关手册， 如计算结果非周期分量超过20%以上时，订货时应向制造部门提出要 求。 装有自动重合

11、闸装置的断路器，当操作循环符合厂家规定时，其额定 开断电流不变。 3.） 短路关合电流的选择 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。且断路器在 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iNclich （2）隔离开关的选择 隔离开关选择及校验条件除额定电压、额 定电流、热稳定、动稳定校验外

12、，还应注 意其种类和形式的选择，尤其屋外式隔离 开关的型式较多，对配电装置的布置和占 地面积影响很大，因此其型式应根据配电 装置特点和要求以及技术经济条件来确定 。 表2 隔离开关选型参考表使用场合特 点参 考 型 号屋 内屋内配电装置成套 高压开关柜三级， 10kV以下GN2，GN6， GN8，GN19 发电机回路、大电 流回路单极，大电流 300013000AGN10三级，15kV，200600AGN11 三级，10kV，大电流 20003000AGN18，GN22， GN2 单极，插入式结构，带封 闭罩20 kV， 大电流1000013000AGN14屋 外220kV及以下各型配 电装置

13、双柱式，220kV及以下GW4高型、硬母线布置V型，35110kVGW5硬母线布置单柱式，220500 kVGW6 20kV及以上中型配 电装置三柱式，220500 kVGW7 3、互感器的选择 （1）电流互感器的选择 1）. 电流互感器一次回路额定电压和电流选择 电流互感器一次回路额定电压和电流选择应满足： UN1UNs IN1I.max 式中UN1、IN1电流互感器一次额定电压和电流。 为了确保所供仪表的准确度，互感器的一次侧额定电流应 尽可能与一次工作电流接近。 2）. 二次额定电流的选择 电流互感器二次额定电流有5A和1A两种，一般强电系统用 5A，弱电系统用1A。 3）. 电流互感器

14、种类和型式的选择 在选择互感器时，应根据安装地点(如屋内、屋外)和安装方式( 如穿墙式、支持式、装入式等)选择相适应的类别和型式。选用 母线型电流互感器时，应注意校核窗口尺寸。 按安装地点：20KV及以下多为户内式；35KV及以上为户外式 按安装方式：穿墙式装在墙壁或金属结构的孔中，可节约穿墙 套管；支持式安装在平面或支柱上；装入式是套在35KV及以上 变压器或多油断路器油箱内的套管上。 按绝缘：干式用绝缘胶浸渍，适用于低压户内的电流互感器； 浇注式利用环氧树脂做绝缘，目前仅用于35KV及以上的电流互 感器；油浸式多为户外型。 根据电流互感器的用途，确定电流互感器 的接线，选择单相或三相的；一个二次绕 组或两个二次绕组的。 4）. 电流互感器准确级的选择 为保证测量仪表的准确度，互感器的准确级不得低于所供 测量仪表的准确级。例如:装于重要回路(如发电机、调相 机、变压器、厂用馈线、出线等)中的电能表和计费的电 能表一般采用0.51级表，