电力工程15第15章电气设备的选择课件

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1、n 第四篇 电力工程设计与管理 Part 4 Power Engineering Design and Management n电气主接线 电力网络接线的设计n 电气设备的选择n电力工程管理 第15章 电气设备的选择 风江水电站位于湖南省西部，电站建成后将向株州市等地供电。电力系统接线如图所示。电站将在相距70公里处的株州变电所接入系统，电站自用电率0.4%，当地最高气温41，最热月平均气温28.5， 设计代建水电站的电气主接线以及接入系统 电气主接线的电气主接线的设计概述设计概述 电气主接线是发电厂、变电所电气设计的首要部分，电气主接线是发电厂、变电所电气设计的首要部分，也是构成电力系统的重

2、要环节。也是构成电力系统的重要环节。主接线的确定对电力系统主接线的确定对电力系统及发电厂、变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济性密及发电厂、变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并对电气设备选择和布置、继电保护和控制方式切相关，并对电气设备选择和布置、继电保护和控制方式等都有较大的影响。因此，必须处理好各方面的关系，综等都有较大的影响。因此，必须处理好各方面的关系，综合分析有关影响因素，经过技术、经济比较，合理确定主合分析有关影响因素，经过技术、经济比较，合理确定主接线方案。接线方案。 电气主接线的电气主接线的设计原则设计原则 电气主接线设计的基本原则是以设计任务书为依据，以国家经济

3、建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠、运行灵活、维护方便等基本要求下，力争节约投资，降低造价，并尽可能采用先进技术，坚持供电可靠、技术先进、安全使用、经济美观的原则。环保与美观是目前电气设计不得不考虑的因素!环保与美观是目前电气设计不得不考虑的因素! 电气主接线的设计依据电气主接线的设计依据 电气主接线的设计依据是设计任务书，主要包括以下内容： （1 1）发电厂、变电所在电力系统中的地位和作用（）发电厂、变电所在电力系统中的地位和作用（2 2）发）发电厂、变电所的分期和最终建设容量。电厂、变电所的分期和最终建设容量。3 3）负荷的性质）负荷的性质（4 4）电

4、力系统备用容量的大小以及系统对电气主接线提）电力系统备用容量的大小以及系统对电气主接线提供的具体资料。供的具体资料。 （5 5）环境条件，如当地的气温、湿度、）环境条件，如当地的气温、湿度、覆冰、污秽、风向、水文、地质、海拔高度等，这些因素覆冰、污秽、风向、水文、地质、海拔高度等，这些因素对主接线中电气设备的选择和配电装置的实施均有影响。对主接线中电气设备的选择和配电装置的实施均有影响。设计内容设计内容系统接入设计系统接入设计 根据待建水电站在系统中的地位、作用、运行方式和输送功率、距离，选择技术上满足要求的水电站与系统连接输电线路的回路数、电压等级、导线规格。确定待建水电站技术上满足要求的地

5、方用户供电方案：供电线路回路数、电压等级、导线规格。设计水电厂接入点系 统 根据待建水电站电压等级、机组台根据待建水电站电压等级、机组台数、功率输送情况，拟订满足供电可数、功率输送情况，拟订满足供电可靠性和水电站各种运行方式要求的主靠性和水电站各种运行方式要求的主变压器可选用方案（主变类型、台数、变压器可选用方案（主变类型、台数、容量、型号）。容量、型号）。设计内容设计内容主变选择设计主变选择设计设计水电厂接入点系 统 保留保留2 23 3个技术上相当，个技术上相当，又能满足任务书要求的方又能满足任务书要求的方案，案，通过对选用方案经济通过对选用方案经济比较，选定综合经济指标比较，选定综合经济

6、指标最优的水电站主变方案。最优的水电站主变方案。根据所确定的主变方案和根据所确定的主变方案和进出线回路数，通过分析、进出线回路数，通过分析、论证，确定待建水电站各论证，确定待建水电站各电压等级的主接线型式。电压等级的主接线型式。设计内容设计内容主接线选择设计主接线选择设计综合比较投资费用与运行费用的关系综合比较投资费用与运行费用的关系设计内容设计内容高压电气设备选择高压电气设备选择本课程要求掌握内容根据待建水电站在系统中的地位、作用、运行方式和输送功率、根据待建水电站在系统中的地位、作用、运行方式和输送功率、距离，选择技术上满足要求的水电站与系统连接输电线路的回距离，选择技术上满足要求的水电站

7、与系统连接输电线路的回路数、电压等级、导线规格。确定待建水电站技术上满足要求路数、电压等级、导线规格。确定待建水电站技术上满足要求的地方用户供电方案：供电线路回路数、电压等级、导线规格。的地方用户供电方案：供电线路回路数、电压等级、导线规格。（输电线路规格确定）（输电线路规格确定）根据待建水电站电压等级、机组台数、功率输送情况，拟订满根据待建水电站电压等级、机组台数、功率输送情况，拟订满足供电可靠性和水电站各种运行方式要求的主变压器可选用方足供电可靠性和水电站各种运行方式要求的主变压器可选用方案案（主变类型、台数、容量、型号）（主变类型、台数、容量、型号）。保留保留2 23 3个技术上相当，个

8、技术上相当，又能满足任务书要求的方案，又能满足任务书要求的方案，通过对选用方案经济比较，选定通过对选用方案经济比较，选定综合经济指标最优的水电站主变方案。综合经济指标最优的水电站主变方案。根据所确定的主变方案和进出线回路数，通过分析、论证，确根据所确定的主变方案和进出线回路数，通过分析、论证，确定待建水电站各电压等级的主接线型式。定待建水电站各电压等级的主接线型式。设计待建水电站自用电接线，选用自用电变压器台数、容量、设计待建水电站自用电接线，选用自用电变压器台数、容量、型号。型号。手算所选短路点的三相短路电流，选择水电站发电机低压和高手算所选短路点的三相短路电流，选择水电站发电机低压和高压电

9、气设备：压电气设备：断路器、隔离开关断路器、隔离开关、母线、母线、TATA、TVTV等。等。（设备选（设备选择基本概念择基本概念,TA,TA、TVTV配置原则）配置原则）1 1）选择）选择 材料型号材料型号 ：LGJLGJ、LGJJLGJJ、LGJQLGJQ 按按输送功率、输送距离输送功率、输送距离确定电压等级（表确定电压等级（表15）按照按照经济电流密度经济电流密度选择导线截面选择导线截面其中：其中：j j 为经济电流密度，根据为经济电流密度，根据 、导线材料、导线材料查表或图（图查表或图（图15152 2）可得；可得；根据计算所得根据计算所得S Sj j，查表可得导线标准截面。，查表可得导

10、线标准截面。综合考虑投资、年运行费和国家当时的技术经济政策而确定的综合考虑投资、年运行费和国家当时的技术经济政策而确定的电流密度，可使选择的导体年计算费用最小。电流密度，可使选择的导体年计算费用最小。输电线路选择输电线路选择2 2）校验）校验 发热校验发热校验正常运行：正常运行：一回线故障：一回线故障：电能少送部分不能超过系统容量的电能少送部分不能超过系统容量的15 电晕校验（表电晕校验（表15155 5）则不需校验则不需校验 电压损耗校验电压损耗校验正常运行：正常运行：一回线故障：一回线故障：校验不满足要求：校验不满足要求： 1 1）增加回路数（小于）增加回路数（小于220KV220KV）

11、2 2）分裂导线（大于等于）分裂导线（大于等于220KV220KV）主变压器的选择主变压器的选择发电厂主变压器变电所变变电所变压器压器发电厂、变电所主变压器的选择发电厂、变电所主变压器的选择一、确定主变压器容量、台数的原则一、确定主变压器容量、台数的原则一、确定主变压器容量、台数的原则一、确定主变压器容量、台数的原则 发电厂主变压器容量、台数的原则发电厂主变压器容量、台数的原则发电厂主变压器容量、台数的原则发电厂主变压器容量、台数的原则 变电所主变压器容量、台数的原则变电所主变压器容量、台数的原则变电所主变压器容量、台数的原则变电所主变压器容量、台数的原则二、变压器型式的选择原则二、变压器型式

12、的选择原则二、变压器型式的选择原则二、变压器型式的选择原则 相数的确定相数的确定相数的确定相数的确定 绕组数的确定绕组数的确定绕组数的确定绕组数的确定 调压方式的确定调压方式的确定调压方式的确定调压方式的确定 绕组接线组别的确定绕组接线组别的确定绕组接线组别的确定绕组接线组别的确定 冷却方式的确定冷却方式的确定冷却方式的确定冷却方式的确定 发电厂主变压器发电厂主变压器容量、台数的原则容量、台数的原则 200MW 200MW及以上发电机采用及以上发电机采用单元接线时，单元接线时， 变压器容量变压器容量按下列条件大者选择按下列条件大者选择 1.1.发电机的额定容量扣除发电机的额定容量扣除本机组的厂

13、用负荷后，留本机组的厂用负荷后，留有有10%10%的裕度来确定。的裕度来确定。 2.2.发电机的最大连续输出发电机的最大连续输出容量扣除厂用负荷容量扣除厂用负荷 采用扩大单元时，应尽采用扩大单元时，应尽可能采用分裂绕组变压器，可能采用分裂绕组变压器，其容量亦应等于按上述条其容量亦应等于按上述条件算出的两台发电机容量件算出的两台发电机容量之和。之和。具有发电机电压母线接线的主变压器容量的确定 具有发电机电压母线接线的主变压器容量、台数的确定具有发电机电压母线接线的主变压器容量、台数的确定 （1 1）当发电机电压母线上负荷最小时，能将发电机电压母线）当发电机电压母线上负荷最小时，能将发电机电压母线

14、上的剩余有功和无功容量送入系统。上的剩余有功和无功容量送入系统。 （2 2）当接在发电机电压母线上最大一台发电机组停用时，主）当接在发电机电压母线上最大一台发电机组停用时，主变压器应能从系统中倒送功率。变压器应能从系统中倒送功率。 （3 3）根据系统经济运行的要求（如水电站充分利用丰水季节）根据系统经济运行的要求（如水电站充分利用丰水季节的水能）而限制本厂输出功率时，能供给发电机电压母线的最的水能）而限制本厂输出功率时，能供给发电机电压母线的最大负荷。大负荷。 （4 4）发电机电压母线与系统连接的变压器一般为两台。对小）发电机电压母线与系统连接的变压器一般为两台。对小型发电厂，接在发电机电压母

15、线上的主变压器宜设置一台。型发电厂，接在发电机电压母线上的主变压器宜设置一台。对对装设两台或以上主变压器的发电厂，当其中容量最大的一台因装设两台或以上主变压器的发电厂，当其中容量最大的一台因故退出运行时，其它主变压器在允许正常过负荷范围内，应能故退出运行时，其它主变压器在允许正常过负荷范围内，应能输送母线剩余功率的输送母线剩余功率的70%70%以上。以上。火力发电厂火力发电厂110KV220KV330KV500KV一次降压变电站一次降压变电站35KV35KV二次电压变电站二次电压变电站10KV10KV10KV10KV工厂工厂变压器台变压器台220V220V住宅住宅380V/220V380V/2

16、20V 电力系统示意图电力系统示意图 变电所主变压器变电所主变压器容量、台数的原则容量、台数的原则 （1 1）主变压器容量一般按变电所建成后）主变压器容量一般按变电所建成后5 51010年的规划负荷选择，年的规划负荷选择，并适当考虑到远期并适当考虑到远期10102020年的负荷发展。年的负荷发展。 （2 2）有）有类及类及负荷的变电所宜装设两台主变压器。根据负荷的负荷的变电所宜装设两台主变压器。根据负荷的性质和电网的结构来确定主变压器的容量。对重要变电所，应考虑性质和电网的结构来确定主变压器的容量。对重要变电所，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力允许时当一台主变压器停运

17、时，其余变压器容量在计及过负荷能力允许时间内，应满足间内，应满足类及类及负荷的供电；对一般性变电所，当一台主变负荷的供电；对一般性变电所，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应能保证全部负荷的压器停运时，其余变压器容量应能保证全部负荷的707080%80%。 （3 3）对城市郊区的一次变电所，在中、低压侧已构成环网的情）对城市郊区的一次变电所，在中、低压侧已构成环网的情况下，变电所以装设两台主变压器为宜。况下，变电所以装设两台主变压器为宜。 对地区性孤立的一次对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所，可考虑装设变电所或大型工业专用变电所，可考虑装设3 3台主变压器。对不台主变压器。对不重要

18、的较低电压等级的变电所，可以只装设一台主变压器。变压重要的较低电压等级的变电所，可以只装设一台主变压器。变压器的台数一般在器的台数一般在2 24 4台之间。台之间。满足最大负荷满足最大负荷的的60%-70%60%-70%满足重要负荷满足重要负荷变 压 器 的 型 号 变压器相数的确定变压器相数的确定 电力变压器按相数可分为单相变压器和三相变压器两类，三相变压器与同容量的单相变压器组相比较，价格低、占地面积小，而且运行损耗减少1215。因此，在330kV及以下电力系统中，一般都选用三相变压器。但是，随着电压的提高，容量的增大，变压器的外形尺寸及重量均会增大，可能会出现由制造厂到发电厂（或变电所）

19、的运输困难：如隧洞的高度、桥梁的承载能力不足等。若受到限制时，则宜选用两台小容量的三相变压器取代一台大容量的三相变压器，或者选用单相变压器组。 变压器绕组数的确定变压器绕组数的确定 变压器按其绕组数可分为双绕组普通式、三绕组式、自耦式以及低压绕组分裂式等型式。当发电厂只升高一级电压时或35kV及以下电压的变电所，可选用双绕组普通式变压器。当发电厂有两级升高电压时，常使用三绕组变压器或两台双绕组变压器。最大机组容量为125MW以下，每个绕组的通过容量要达到该变压器额定容量的15%以上。 容量大于容量大于200MW200MW及以上机组，及以上机组，一般采用双绕组变压器，一般采用双绕组变压器，2 2

20、个电压个电压等级采用联络变压器连接。等级采用联络变压器连接。 变压器调压方式的确定变压器调压方式的确定 通过切换变压器的分接头开关，改变变压器高压绕组的匝数，从而改变其变比，实现电压调整。切换方式有两种：一种是不带电压切换，称为无励磁调压，调整范围通常在22.5以内；另一种是带负荷切换，称为有载调压，调整范围可达30，其结构复杂，价格较贵。 发电厂在以下情况时，宜选用有载调压变压器： （1）当潮流方向不固定，且要求变压器副边电压维持在一定水平时； （2）具有可逆工作特点的联络变压器，要求母线电压恒定时； （3）发电机经常在低功率因数下运行时。 变电所在以下情况时，宜选用有载调压变压器： （1）

21、地方变电所、工厂、企业的自用变电所经常出现日负荷变化幅度很大的情况时，又要求满足电能质量往往需要装设有载调压变压器； （2）330kV及以上变电站，为了维持中、低压电压水平需要装设有载调压变压器； （3）110kV及以下的无人值班变电站，为了满足遥调的需要应装设有载调压变压器。 变压器调压方式的确定变压器调压方式的确定 变压器绕组接线组别的确定变压器绕组接线组别的确定 我国110kV及以上电压，变压器三相绕组都采用“YN”联接；35kV采用“Y”联接，其中性点多通过消弧线圈接地；35kV以下高压电压，变压器三相绕组都采用“D”联接。因此，普通双绕组一般选用YN，d11接线；三绕组变压器一般接成

22、YN，y，d11或YN，yn，d11等形式。 变压器冷却方式的选择变压器冷却方式的选择 变压器的冷却方式主要有自然风冷却、强迫空气冷却、强迫油循环水冷却、强迫油循环风冷却、强迫油循环导向冷却、水内冷变压器、SF6充气式变压器等。设计内容设计内容高压电气设备选择高压电气设备选择电气设备在运行中的两种工作状态第一，正常工作状态指运行参数都不超过额定值，电气设备能够长期而经济地工作的状态。第二，短路时工作状态指电力系统中发生短路故障时，电气设备要流过很大的短路电流。选择的设备应该满足何种条件？如何选择选择的设备应该满足何种条件？如何选择？电气设备选择与校验的一般条件为了保障高压电气设备的可靠运行，高

23、压电气设备选择总原则：按正常工作条件包括电压、电按正常工作条件包括电压、电流、频率、开断电流等选择；流、频率、开断电流等选择；按短路条件包括动稳定、热稳定按短路条件包括动稳定、热稳定校验；校验；按环境工作条件如温度、湿度、按环境工作条件如温度、湿度、海拔等选择。海拔等选择。第一，第一，第二，第二，第三，第三， 额定电压额定电压 高压电气设备所在电网的运行电压因调压或负荷的变高压电气设备所在电网的运行电压因调压或负荷的变化，最高运行电压一般不超过化，最高运行电压一般不超过1.1UNs 。（电网的额定电压）。（电网的额定电压） 一般电气设备允许的最高工作电压可达一般电气设备允许的最高工作电压可达1

24、.11.15UN(电气设电气设备的额定电压备的额定电压)。因此在选择电气设备时，一般可按照因此在选择电气设备时，一般可按照电气设备的额定电压电气设备的额定电压UN不低于装置地点电网额定电压不低于装置地点电网额定电压UNs的条件选择，即的条件选择，即 UN UNs 额定电流额定电流电气设备的额定电流电气设备的额定电流N N是指在额定环境温度下，是指在额定环境温度下，电气设备电气设备的长期允许通过电流。的长期允许通过电流。 N N应不小于该回路在各种合理运行方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式下的最大持续工作电流maxmax，即，即N N maxmax 。 按环境工作条件校验按

25、环境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。般电气设备使用条件时，应采取措施。 当周围环境温度当周围环境温度0和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修正系数K，即，即公式中的公式中的N一般为一般为25。海拔对绝缘的影响海拔对绝缘的影响内绝缘。内绝缘。电力设备内部的绝缘。包括固体介质、液体介质或气体介质的绝缘以及

26、由不同介质构成的组合绝缘。外部大气条件对内绝缘基本没有影响。但材料的老化、高温、连续加热以及受潮等因素对内绝缘的绝缘强度有不利的影响。内绝缘若发生击穿，一般说来，它的绝缘强度是不能自行恢复的。外绝缘。外绝缘。在直接与大气相接触的条件下工作的电工设备的各种不同形式的绝缘。包括空气间隙和电力设备固体绝缘的外露表面。外绝缘在放电停止后，其绝缘强度通常能迅速地完全恢复并与重复放电的次数无关。外绝缘的绝缘强度与外部大气条件密切相关。电气设备选择与校验条件为了保障高压电气设备的可靠运行，高压电气设备选择总原则：按正常工作条件包括电压、电按正常工作条件包括电压、电流、频率、开断电流等选择；流、频率、开断电流

27、等选择；按短路条件包括动稳定、热稳定按短路条件包括动稳定、热稳定校验；校验；按环境工作条件如温度、湿度、按环境工作条件如温度、湿度、海拔等选择。海拔等选择。第一，第一，第二，第二，第三，第三，为什么需要进行校验？为什么需要进行校验？短路电流引起发热发热对电气设备造成以下几种不良影响。（1 1）机械强度下降。（2 2）接触电阻增加。（3 3）绝缘性能下降。 电气设备流过短路电流时的危害 载流部分可能因为电动力而振动，或 者因电动力所产生的应力大于其材料 允许应力而变形，甚至使绝缘部件或 载流部件损坏。 电气设备的电磁绕组，受到巨大的电 动力作用，可能使绕组变形或损坏。 巨大的电动力可能使开关电器

28、的触头 瞬间解除接触压力，甚至发生斥开现 象，导致设备故障。第一,第二,第三,短路电流计算原则？最大运行方式，可能出现的最严重的短路电流。最大运行方式，可能出现的最严重的短路电流。 短路条件校验短路条件校验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短路电流计算条件短路电流计算条件 （1 1）接线应采用可能发生最大短路电流的正常）接线应采用可能发生最大短路电流的正常接线方式（最大运行方式），但不考虑在切换过程接线方式（最大运行方式），但不考虑在切换过程中可能短时并列的接线方式中可能短时并列的接线方式( (如切换厂用变压器时的如切换厂用变压器时的并列并列) )。 容量和接线按本工程设

29、计最终容量计算，并考虑电力系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；统远景发展规划； 短路条件校验短路条件校验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短路电流计算条件短路电流计算条件 （2 2）短路种类一般按三相短路验算，若其它种）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类短路较三相短路严重时，则应按最严重的情况验算。算。 （3 3）短路计算时间：）短路计算时间： 在进行短路电流热效应校验时，短路计算在进行短路电流热效应校验时，短路计算时间时间 等于继电保护动作时间与相应断路器的全开等于继电保护动作时间与相应断路器

30、的全开断时间：断时间： 短路条件校验短路条件校验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短路电流计算条件短路电流计算条件 （4 4）计算短路点选择通过电器的短路电流为最）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。大的那些点为短路计算点。 短路条件校验短路条件校验动稳定校验动稳定校验 动稳定是电气设备承受短路电流机械效应的动稳定是电气设备承受短路电流机械效应的能力。满足动稳定的条件为能力。满足动稳定的条件为 或或式中式中 i im m、M M短路冲击电流及最大有效值电流；短路冲击电流及最大有效值电流； i ieses 、eses电气设备允许通过的动稳定电流的幅值

31、电气设备允许通过的动稳定电流的幅值及其有效值。及其有效值。 短路条件校验短路条件校验短路条件校验短路条件校验短路热稳定校验（不至于被融化）短路热稳定校验（不至于被融化）短路热稳定校验（不至于被融化）短路热稳定校验（不至于被融化） 短路电流通过电气设备时，电气设备各部件温度短路电流通过电气设备时，电气设备各部件温度(或发或发热效应热效应)应不超过允许值。满足热稳定的条件为应不超过允许值。满足热稳定的条件为 式中式中 t 厂家给的电气设备在时间厂家给的电气设备在时间t秒内的热稳定电流。秒内的热稳定电流。 t与与t相对应的时间。相对应的时间。 Qk在计算时间内短路电流的热效应。在计算时间内短路电流的

32、热效应。（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。下列几种情况可不校验热稳定或动稳定：短路电流产生热量计算由哪些因素决定？与动稳定短路电流计算的区别？计算时间的设定 开断电器应能在最严重的情况下开断短路电流，考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（考虑延时或虑到主保护拒动等原因，按最不利情况（考虑延时或后备保护的动作时间）后备保护的动作时间）当保护为延时或后备时，需要当保护为延时或后备时，需要加上相应的时间加上相

33、应的时间计算时间内短路电流的热量计算短路电流是在变化短路电流是在变化的，可分为周期分的，可分为周期分量和非周期分量，量和非周期分量，短路电流热效应值Qk的计算 短路全电流中包含周期分量Ip和非周期分量Inp，其热效应Qk也由两部分构成：周期分量热效应计算需要三个时刻的电流值，可以通过查周期分量热效应计算需要三个时刻的电流值，可以通过查运算曲线获得。运算曲线获得。Qk的计算非周期分量Qnp计算式中Ta为非周期分量时间常数值 计算时间大于计算时间大于1 1秒时，忽略非周秒时，忽略非周期分量热效应影期分量热效应影响响T为非周期分量等效时间 电气设备选择与校验条件为了保障高压电气设备的可靠运行，高压电

34、气设备选择总原则：按正常工作条件包括电压、电按正常工作条件包括电压、电流、频率、开断电流等选择；流、频率、开断电流等选择；按短路条件包括动稳定按短路条件包括动稳定（短路电流（短路电流的最大峰值或有效值）的最大峰值或有效值）、热稳定、热稳定（一段时间内短路电流产生的热量）（一段时间内短路电流产生的热量）校验；校验；按环境工作条件如温度、湿度、按环境工作条件如温度、湿度、海拔等选择。海拔等选择。第一，第一，第二，第二，第三，第三，电气设备选择与校验项目表设备名称额定电压额定电流开断能力短路电流校验环境条件其它动稳定热稳定断路器操作性能负荷开关操作性能隔离开关操作性能熔断器上、下级间配合电流互感器电

35、压互感器二次负荷、准确等级支柱绝缘字二次负荷、准确等级穿墙套管母线电缆注：表中“”为选择项目，“”为校验项目。 高压断路器选择高压断路器选择高压断路器选择高压断路器选择一般一般635kV选用真空断路器，选用真空断路器，35500kV选用六氟化硫断选用六氟化硫断路器。路器。 高压断路器选择高压断路器选择高压断路器选择高压断路器选择额定电压与电流选择额定电压与电流选择额定电压与电流选择额定电压与电流选择 高压断路器选择高压断路器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在额定电压下，断路器能保证正常开断的最大短

36、路电流称为额定开断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。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开断瞬间短路电流周期分量k ，即，即 一般：一般： 高压断路器选择高压断路器选择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。

37、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安全，断路器的额定关合电流iNcl不应小于短路电流最大冲不应小于短路电流最大冲击值击值ich ， 即即接下来，还需要进行热稳定，动稳定校验！接下来，还需要进行热稳定，动稳定校验！ 高压隔离开关的选择：高压隔离开关的选择：高压隔离开关的选择：高压隔离开关的选择：不

38、需要进行开断电流和开不需要进行开断电流和开不需要进行开断电流和开不需要进行开断电流和开 合电流的选择合电流的选择合电流的选择合电流的选择 隔离开关选择及校验条件除隔离开关选择及校验条件除额定电压、电流、动热稳定校额定电压、电流、动热稳定校验验外，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。点和要求及技术经济条件来确定。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，200600AG

39、N11三级，10kV，大电流20003000AGN18，GN22，GN2单极，插入式结构，带封闭罩20kV，大电流1000013000AGN14屋外220kV及 以 下各型配电装置双柱式，220kV及以下GW4高型，硬母线布置V型，35110kVGW5硬母线布置单柱式，220500kVGW620kV及以上中型配电装置三柱式，220500kVGW7 例例例例 试选择容量为试选择容量为25MW25MW， 的发电的发电机出口断路器及回路的隔离开关。机出口断路器及回路的隔离开关。 已知发电机出口短路时，系统侧电抗已知发电机出口短路时，系统侧电抗 （基准容量（基准容量 ），系统等值机容量为），系统等值机

40、容量为400MVA 400MVA 。发电机主保护时间。发电机主保护时间 ，后备保护，后备保护时间时间 ，配电装置内最高室温为，配电装置内最高室温为+40+40。 例例例例计算数据SN10-10III/2000型断路器GN2-10/2000型隔离开关电流互感器的配置原则电流互感器的配置原则 （1 1）每条支路的电源侧均装设足够数量的电流互感器，供该）每条支路的电源侧均装设足够数量的电流互感器，供该支路测量、保护使用。此原则同于开关电器的配置原则，因此有支路测量、保护使用。此原则同于开关电器的配置原则，因此有断路器与电流互感器紧邻布置。配置的电流互感器应满足下列要断路器与电流互感器紧邻布置。配置的

41、电流互感器应满足下列要求：求：1 1）一般应将保护与测量用的电流互感器分开；）一般应将保护与测量用的电流互感器分开；2 2）尽可能将）尽可能将电能计量仪表互感器与一般测量用互感器分开，前者必须使用电能计量仪表互感器与一般测量用互感器分开，前者必须使用0.50.5级互感器，并应使正常工作电流在电流互感器额定电流的级互感器，并应使正常工作电流在电流互感器额定电流的2/3 2/3 左右；左右；3 3）保护用互感器的安装位置应尽量扩大保护范围，尽）保护用互感器的安装位置应尽量扩大保护范围，尽量消除主保护的不保护区；量消除主保护的不保护区；4 4）大接地电流系统一般三相配置）大接地电流系统一般三相配置以

42、反应单相接地故障；小电流接地系统发电机、变压器支路也以反应单相接地故障；小电流接地系统发电机、变压器支路也应三相配置以便监视不对称程度，其余支路一般配置于应三相配置以便监视不对称程度，其余支路一般配置于A A、C C相。相。 （2 2）为了减轻内部故障时发电机的损伤，用于自动调节励磁）为了减轻内部故障时发电机的损伤，用于自动调节励磁装置的电流互感器应布置在发电机定子绕组的出线侧。为了便于装置的电流互感器应布置在发电机定子绕组的出线侧。为了便于分析和在发电机并入系统前发现内部故障，用于测量仪表的分析和在发电机并入系统前发现内部故障，用于测量仪表的宜装在发电机中性点侧。宜装在发电机中性点侧。电流互

43、感器的配置原则电流互感器的配置原则 （3）配备差动保护的元件，应在元件各端口配置电流互）配备差动保护的元件，应在元件各端口配置电流互感器，当各端口属于同一电压级时，互感器变比应相同，接感器，当各端口属于同一电压级时，互感器变比应相同，接线方式相同。线方式相同。Y，d11接线组别变压器的差动保护互感器接线接线组别变压器的差动保护互感器接线应分别为三角形与星形，以实现两侧二次电流的相位校正同应分别为三角形与星形，以实现两侧二次电流的相位校正同时低压侧变流比时低压侧变流比Kb与高压侧变流比与高压侧变流比Kh的关系为的关系为Kb=KhKT/ 3，其中其中KT为变压器的变比（为变压器的变比（KT=高压高

44、压/低压）。低压）。 （4）为了防止支持式电流互感器套管闪络造成母线故）为了防止支持式电流互感器套管闪络造成母线故障，电流互感器通常布置在断路器的出线或变压器侧。障，电流互感器通常布置在断路器的出线或变压器侧。 电压互感器的配置原则电压互感器的配置原则 电压互感器配置原则是：电压互感器配置原则是：应满足测量、保护、同期和自动应满足测量、保护、同期和自动装置的要求；保证在运行方式改变时，保护装置不失压、同期装置的要求；保证在运行方式改变时，保护装置不失压、同期点两侧都能方便地取压点两侧都能方便地取压。通常如下配置：。通常如下配置： （1）母线。）母线。 6220kV电压级的每组主母线的三相上应电

45、压级的每组主母线的三相上应装设电压互感器，旁路母线则视回路出线外侧装设电压互感器装设电压互感器，旁路母线则视回路出线外侧装设电压互感器的需要而确定。的需要而确定。 （2）线路。当需要监视和检测线路断路器外侧有无电压，）线路。当需要监视和检测线路断路器外侧有无电压，供同期和自动重合闸使用，该侧装一台单相电压互感器。供同期和自动重合闸使用，该侧装一台单相电压互感器。 （3）发电机。）发电机。 一般在出口处装两组。一组（三只单相、一般在出口处装两组。一组（三只单相、双绕组双绕组D，y接线）用于自动调节励磁装置。一组供测量仪表、接线）用于自动调节励磁装置。一组供测量仪表、同期和继电保护使用，该组电压互

46、感器采用三相五柱式或三只同期和继电保护使用，该组电压互感器采用三相五柱式或三只单相接地专用互感器，单相接地专用互感器， Y，y，接成接线，辅助绕组接成开口接成接线，辅助绕组接成开口三角形，供绝缘监察用。三角形，供绝缘监察用。 电压互感器的配置原则电压互感器的配置原则 当互感器负荷太大时，可增设一组不完全星形连接的互当互感器负荷太大时，可增设一组不完全星形连接的互感器，专供测量仪表使用。感器，专供测量仪表使用。50MW及以上发电机中性点常还及以上发电机中性点常还设一单相电压互感器，用于设一单相电压互感器，用于100%定子接地保护。定子接地保护。 （4）变压器）变压器 变压器低压侧有时为了满足同步

47、或继电保变压器低压侧有时为了满足同步或继电保护的要求，设有一组电压互感器。护的要求，设有一组电压互感器。 （5）330500kV电压级的电压互感器配置：双母线接电压级的电压互感器配置：双母线接线时，在每回出线和每组母线三相上装设。一个半断路器接线时，在每回出线和每组母线三相上装设。一个半断路器接线时，在每回出线三相上装设，主变压器进线和每组母线上线时，在每回出线三相上装设，主变压器进线和每组母线上则根据继电保护装置、自动装置和测量仪表的要求，在一相则根据继电保护装置、自动装置和测量仪表的要求，在一相或三相上装设。线路与母线的电压互感器二次回路不切换。或三相上装设。线路与母线的电压互感器二次回路

48、不切换。短路冲击电流短路冲击电流及及最大有效值电流最大有效值电流计算计算1.无穷大电源系统三相短路2.非无穷大电源系统三相短路无穷大电源供电系统的三相短路故障无穷大电源供电系统的三相短路故障故障发生后电流中会出现哪些分量？何种情况短路电流最大？短路冲击电流和最大有效值电流的出现时间？短路电流的最大值约在短路后的T/2（0.01S）时刻出现。 冲击系数短路冲击电流电流瞬时值的最大短路冲击电流电流瞬时值的最大周期分量不衰减，周期分量不衰减，该电流值等于短该电流值等于短路后新稳态的值路后新稳态的值短路电流最大有效值短路后的第一个周波内有名值？标么值？有名值非无穷大系统（同步发电机）三相短路定子绕组短

49、路电流包括直流分量，倍频分量，基定子绕组短路电流包括直流分量，倍频分量，基频分量。与无穷大电源短路电流的区别？频分量。与无穷大电源短路电流的区别？周期分量不再恒定，计算短路冲击电流和最大效值电流，发电机该采用何种模型？在发电机端部发生短路时，取在发电机端部发生短路时，取1.91.9在发电厂高压侧母线上短路时，在发电厂高压侧母线上短路时， 取取1.851.85其他地点短路时，其他地点短路时，取取1.81.8f1f2f3电力系统实用计算中，冲击系数的取值电力系统实用计算中，冲击系数的取值系统同时包含无穷大与非无穷大系统时，如何计算短路冲击电系统同时包含无穷大与非无穷大系统时，如何计算短路冲击电流和

50、最大有效值电流？流和最大有效值电流？ SF6 SF6封闭式组合电器的选择封闭式组合电器的选择（1）技术条件。）技术条件。 电压、电流（主母线及各进出回线）、频率、电压、电流（主母线及各进出回线）、频率、绝缘水平、开断电流、短路关合电流、动稳定电流（主回路和绝缘水平、开断电流、短路关合电流、动稳定电流（主回路和接地回路）等。接地回路）等。（2）环境条件。环境温度、日温差、最大风速、相对湿度、）环境条件。环境温度、日温差、最大风速、相对湿度、污垢、覆冰厚度、海拔、地震烈度等。污垢、覆冰厚度、海拔、地震烈度等。（3）适用情况。）适用情况。 根据技术经济比较合理时，全封闭电器宜用根据技术经济比较合理时

51、，全封闭电器宜用于下列情况的于下列情况的110kV及以上电网，深入大城市内的变电所，布及以上电网，深入大城市内的变电所，布置场所特别狭窄地区，地下式配电装置，重污垢区，高海拔区，置场所特别狭窄地区，地下式配电装置，重污垢区，高海拔区，高烈度地震区。高烈度地震区。 SF6 SF6封闭式组合电器的选择封闭式组合电器的选择（1）负荷开关元件。）负荷开关元件。 开断负荷电流、关合负荷电流、动稳定开断负荷电流、关合负荷电流、动稳定电流、热稳定电流和持续时间、操作次数、分合闸时间等。电流、热稳定电流和持续时间、操作次数、分合闸时间等。（2）接地开关和快速接地开关元件。关合短路电流、关合时）接地开关和快速接

52、地开关元件。关合短路电流、关合时间、关合电流的次数、切断感应电流能力、操作机构型式、操间、关合电流的次数、切断感应电流能力、操作机构型式、操作气压、操作电压、相数。作气压、操作电压、相数。（3）电缆终端盒、）电缆终端盒、SF6充气管和充气管和SF6 油套管元件。油套管元件。 动稳定电动稳定电流、热稳定电流和持续时间、安装时的允许倾角。流、热稳定电流和持续时间、安装时的允许倾角。 硬母线的选择硬母线的选择（1）矩形硬母线材料采用铝、铝合金和铜。管型硬母线材料）矩形硬母线材料采用铝、铝合金和铜。管型硬母线材料采用铝镁合金和铝锰合金两种。一般优先采用铝和铝合金导体，采用铝镁合金和铝锰合金两种。一般优

53、先采用铝和铝合金导体，对持续工作电流较大且位置特别狭窄的发电机出线端部或污垢对持续工作电流较大且位置特别狭窄的发电机出线端部或污垢对铝有较严重腐蚀的场所选铜导体。对铝有较严重腐蚀的场所选铜导体。（2）常用硬母线截面形状有矩形、槽形和管形。母线截面形）常用硬母线截面形状有矩形、槽形和管形。母线截面形状影响导体的散热、集肤效应系数和机械强度。状影响导体的散热、集肤效应系数和机械强度。（3）常采用三相水平布置和三相垂直布置。）常采用三相水平布置和三相垂直布置。硬母线材料、类型与布置方式硬母线材料、类型与布置方式 硬母线的选择硬母线的选择硬导体的动稳定校验条件为最大计算应力硬导体的动稳定校验条件为最大计算应力 不大于导体的不大于导体的最大允许应力最大允许应力 ，即，即 硬母线的动稳定校验硬母线的动稳定校验最大计算应力最大计算应力 由于最大合成弯矩由于最大合成弯矩 的计算与硬母线导体的形状、尺寸的计算与硬母线导体的形状、尺寸和布置方式有关，因此，需要分别考虑计算。和布置方式有关，因此，需要分别考虑计算。本章结束！