电气设备的选择

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1、发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分第六章第六章 电气设备选择电气设备选择第一节第一节 电气设备选择的一般条件电气设备选择的一般条件 第二节第二节 敞露母线及电缆的选择敞露母线及电缆的选择 第三节第三节 支柱绝缘子和穿墙套管的选择支柱绝缘子和穿墙套管的选择 第四节第四节 高压断路器和隔离开关的选择高压断路器和隔离开关的选择 第五节高压负荷开关和高压熔断器的选择第五节高压负荷开关和高压熔断器的选择 第六节限流电抗器的选择第六节限流电抗器的选择 第七节互感器的选择第七节互感器的选择 发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分第一节第一节 电气设备选择的一般条件电气

2、设备选择的一般条件 要保证电气设备可靠地工作，必须按正常工作条件进行选要保证电气设备可靠地工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路情况进行校验。择，并按短路情况进行校验。 1. 额定电压选择额定电压选择 正常电压要求是：正常电压要求是：电气设备所在回路的最高运行电压不得高电气设备所在回路的最高运行电压不得高于电气设备的允许最高工作电压。于电气设备的允许最高工作电压。 由于电气设备的允许最高工作电压为其额定电压的由于电气设备的允许最高工作电压为其额定电压的UN的的1.11.15倍，而电网电压正常波动引起的最高运行电压不超过倍，而电网电压正常波动引起的最高运行电压不超过电网额定电压电网额定电压U

3、Ns的的1.1倍。倍。 一般可以按电气设备的额定电压一般可以按电气设备的额定电压UN不得低于其所在电网的额不得低于其所在电网的额定电压定电压UNs的条件来选择电气设备，即的条件来选择电气设备，即 UN UNs 一、按正常工作条件选择一、按正常工作条件选择（6-2） 发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分注意：注意： 海拔影响电气设备的绝缘性能，随装设地点海拔的增加，空海拔影响电气设备的绝缘性能，随装设地点海拔的增加，空气密度和湿度相应减小，使得电气设备外部空气间隙和固体绝气密度和湿度相应减小，使得电气设备外部空气间隙和固体绝缘外表面的放电特性降低，电气设备允许的最高工作电压减

4、小。缘外表面的放电特性降低，电气设备允许的最高工作电压减小。 对海拔超过对海拔超过1000m的地区，一般应选用高原型产品或外绝的地区，一般应选用高原型产品或外绝缘提高一级的产品。缘提高一级的产品。 对于现有对于现有110kV及以下大多数电器的外绝缘有一定裕度，可及以下大多数电器的外绝缘有一定裕度，可在海拔在海拔2000m以下地区使用。以下地区使用。 在空气污秽在空气污秽( (腐蚀减低绝缘强度腐蚀减低绝缘强度) )或有冰雪的地区，某些电气或有冰雪的地区，某些电气设备应选用绝缘加强型或高一级电压的产品。设备应选用绝缘加强型或高一级电压的产品。 2. 额定电流选择额定电流选择 电气设备的额定电流电气

5、设备的额定电流是指在额定环境条件（环境温度、是指在额定环境条件（环境温度、日照、海拔高度、安装条件等）下，电气设备的长期允许电流日照、海拔高度、安装条件等）下，电气设备的长期允许电流。 我国规定电气设备的一般额定环境条件为：我国规定电气设备的一般额定环境条件为：1）额定环境温）额定环境温度度：裸导体和电缆为：裸导体和电缆为25，电器为，电器为40；2）无日照；）无日照； 3）海拔高度不超过海拔高度不超过1000。 发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分 当实际环境条件不同于额定环境条件时，其长期允许电流应当实际环境条件不同于额定环境条件时，其长期允许电流应该用下式进行修正。该

6、用下式进行修正。 仅计及环境温度修正时，仅计及环境温度修正时，K值计算如下。值计算如下。 裸导体和电缆的综合修正系数裸导体和电缆的综合修正系数K为为 Ial = KIN Imax （6-3）（6-4）电器的电器的K值计算：值计算：（6-5）发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分 回路最大持续工作电流回路最大持续工作电流Imax 的计算的计算:回路名称回路名称最大持续工作电流最大持续工作电流 说明说明发电机、调相机回路发电机、调相机回路1.051.05倍发电机、调相机额定电流倍发电机、调相机额定电流当发电机冷却气体温度低于额定值时，允当发电机冷却气体温度低于额定值时，允许没低许

7、没低11电流增加电流增加0.5%0.5%变压器回路变压器回路1.051.05倍变压器额定电流倍变压器额定电流变压器通常允许正常或事故过负荷，必要变压器通常允许正常或事故过负荷，必要时按时按1.32.01.32.0倍计算倍计算1.32.01.32.0倍变压器额定电流倍变压器额定电流出线出线单回路：线路最大负荷电流单回路：线路最大负荷电流包括线损和事故时转移过来的负荷包括线损和事故时转移过来的负荷双回路：双回路：1.221.22倍一回线的政策最大倍一回线的政策最大负荷电流负荷电流环形与一台半断路器接线：两个相邻环形与一台半断路器接线：两个相邻回路正常负荷电流回路正常负荷电流考虑断路器事故和检修时，

8、一个回路加另考虑断路器事故和检修时，一个回路加另一最大回路负荷电流的可能一最大回路负荷电流的可能桥型接线：最大元件负荷电流桥型接线：最大元件负荷电流桥回路尚需考虑系统穿越功率桥回路尚需考虑系统穿越功率母联回路、主母线母联回路、主母线母线上最大一台发电机或变压器的最母线上最大一台发电机或变压器的最大持续工作电流大持续工作电流母线分段回路母线分段回路母线上最大一台发电机额定电流的母线上最大一台发电机额定电流的50%80%50%80%考虑电源元件事故跳闸后仍能保证该段母考虑电源元件事故跳闸后仍能保证该段母线负荷线负荷变电所应满足用户的一级负荷和大部变电所应满足用户的一级负荷和大部分二级负荷分二级负荷

9、 旁路回路旁路回路需旁路的回路的最大额定电流需旁路的回路的最大额定电流电动机回路电动机回路电动机的额定电流电动机的额定电流发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分1短路电流的计算条件短路电流的计算条件 （1）短路计算容量和接线：）短路计算容量和接线： 容量容量: 应按本工程的设计规划容量应按本工程的设计规划容量计算计算，并考虑电力系统的远，并考虑电力系统的远景发展规划（一般为本期工程建成后景发展规划（一般为本期工程建成后510年）。年）。 接线接线: 可能发生最大短路电流的正常接线方式。可能发生最大短路电流的正常接线方式。（2）短路种类：）短路种类： 一般按三相短路验算；若发电

10、机出口的两相短路，或中性点一般按三相短路验算；若发电机出口的两相短路，或中性点直接接地系统、自耦变压器等回路中的单相、两相接地短路较直接接地系统、自耦变压器等回路中的单相、两相接地短路较三相短路严重时，则应按严重情况验算。三相短路严重时，则应按严重情况验算。 二、按短路条件校验热稳定和动稳定二、按短路条件校验热稳定和动稳定 3 3选择设备的种类和型式选择设备的种类和型式 （1 1）应按电器的装置地点、使用条件、检修和运行等要求，对）应按电器的装置地点、使用条件、检修和运行等要求，对设备进行种类（如屋内或屋外型电器）和型式的选择。设备进行种类（如屋内或屋外型电器）和型式的选择。（2 2）除上述考

11、虑海拔、实际环境温度的影响外，尚需考虑其他）除上述考虑海拔、实际环境温度的影响外，尚需考虑其他环境条环境条件影响。件影响。 发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分图图6-1 6-1 短路计算点选择示意图短路计算点选择示意图1）发电机回路发电机回路QF1。 当当k4短短路时流过路时流过QF1电流由电流由G1供给；供给；当当k1短路时由短路时由QF2和系统提和系统提供，若两台发电机容量相等，供，若两台发电机容量相等，后者大，应选后者大，应选k1为短路计算为短路计算点。点。（3）短路计算点：选择通过校验对象的短路电流为最大的那）短路计算点：选择通过校验对象的短路电流为最大的那些点作

12、为短路计算点。些点作为短路计算点。对两侧均有电源的电气设备，应选其前、对两侧均有电源的电气设备，应选其前、后短路时，通过它的短路电流较大的地点作为短路计算点。后短路时，通过它的短路电流较大的地点作为短路计算点。发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分3）分段断路器分段断路器QF4。选选k4为短路计算点，并假设切除为短路计算点，并假设切除T1。这。这时流过时流过QF4的电流由的电流由G2和系统经和系统经T2提供。提供。 4）变压器回路断路器变压器回路断路器QF5和和QF6。对低压侧对低压侧QF5，应选，应选k5，并，并假设假设QF6断开，流过断开，流过QF5的电流为的电流为G1、

13、G2和系统经和系统经T2供给；供给；对对QF6，应选，应选k6，并假设，并假设QF5断开，流过断开，流过QF6的电流为的电流为G1、G2经变压器经变压器T提供及系统直接供给的短路电流之和。提供及系统直接供给的短路电流之和。 5）但电抗器的出线回路断路器但电抗器的出线回路断路器QF7。干式电抗器的工作可靠干式电抗器的工作可靠性高，且断路器和电抗器间的连线很短，性高，且断路器和电抗器间的连线很短，k2发生故障的可能性发生故障的可能性很小，因此选择很小，因此选择k7为为QF7的短路计算点。的短路计算点。2）母联断路器母联断路器QF3。用用QF3向备用母线充电时遇到备用母线故向备用母线充电时遇到备用母

14、线故障，这时流过障，这时流过QF3的短路电流由的短路电流由G1、G2和系统供给，情况最为和系统供给，情况最为严重。故选严重。故选k3为短路计算点。为短路计算点。 发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分2短路计算时间短路计算时间 （1）校验热稳定的短路计算时间）校验热稳定的短路计算时间 tk。即计算短路电流即计算短路电流热效应热效应Qk的时间的时间 断路器的全开断时间断路器的全开断时间tab等于断路器的固有分闸时间等于断路器的固有分闸时间tin与燃与燃弧时间弧时间ta之和。之和。 （2 2）校验开断电器开断能力的短路计算时间）校验开断电器开断能力的短路计算时间 （6-6）（6-

15、7）6）厂用变压器回路断路器厂用变压器回路断路器QF8。一般一般QF8至厂用变压器之间的至厂用变压器之间的连线多为较长电缆，存在短路的可能性，因此，选连线多为较长电缆，存在短路的可能性，因此，选k8为为QF8的的短路计算点。短路计算点。 发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分3.热稳定和动稳定校验热稳定和动稳定校验 （1）热稳定校验）热稳定校验 热稳定校验就是要求所选的电气设备能承受短路电流所产热稳定校验就是要求所选的电气设备能承受短路电流所产生的热效应。生的热效应。1 1）导体和电缆满足热稳定的条件为）导体和电缆满足热稳定的条件为 2）电器满足热稳定的条件为）电器满足热稳定

16、的条件为 （2）动稳定校验）动稳定校验 动稳定校验动稳定校验就是要求电气设备能承受短路冲击电流所产就是要求电气设备能承受短路冲击电流所产生的电动力效应。生的电动力效应。 1）硬导体满足动稳定的条件为）硬导体满足动稳定的条件为 （6-8）（6-9）（6-10）发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分（3）几种情况可不校验热稳定或动稳定）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，可不校）用熔断器保护的电器，其热稳定由熔断时间保证，可不校验热稳定；支柱绝缘子中不通过电流，也可不检验热稳定。验热稳定；支柱绝缘子中不通过电流，也可不检验热稳定。 2）

17、用限流熔断器保护的设备，可不检验动稳定；电缆有足够）用限流熔断器保护的设备，可不检验动稳定；电缆有足够的强度，也可不检验动稳定。的强度，也可不检验动稳定。 3）电压互感器及装设在其回路中的裸导体和电器，可不检验）电压互感器及装设在其回路中的裸导体和电器，可不检验动、热稳定。动、热稳定。 一、敞露母线的选择一、敞露母线的选择 （一）母线材料、截面形状和布置方式选择一）母线材料、截面形状和布置方式选择 1材料材料 一般采用铝母线；特殊场所，采用铜母线一般采用铝母线；特殊场所，采用铜母线。 2）电器满足热稳定的条件为）电器满足热稳定的条件为 （6-11）第二节第二节 敞露母线及电缆的选择敞露母线及电

18、缆的选择 发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分2截面形状截面形状 35kV及以下、及以下、Imax4000A屋内，一般采用矩形母线；屋内，一般采用矩形母线； 35kV及以下、及以下、Imax 40008000A的屋内，一般采用槽形的屋内，一般采用槽形母线；母线； 35kV及以上的屋外，可采用钢芯铝绞线；及以上的屋外，可采用钢芯铝绞线； 110kV 及以上或及以上或 35kV 及以下、及以下、 Imax 8000A 的屋内、的屋内、外，可采用管形母线外，可采用管形母线。 3布置方式布置方式 钢芯铝绞线母线、管形母线一般采用三相水平布置。矩形、钢芯铝绞线母线、管形母线一般采用三

19、相水平布置。矩形、双槽形母线常见有三相水平布置和三相垂直布置双槽形母线常见有三相水平布置和三相垂直布置。 （1）三相水平布置。）三相水平布置。 多用于中、小容量配电装置多用于中、小容量配电装置。 （2）三相垂直布置。）三相垂直布置。 用于用于 20kV 以下、短路电流很大的配电装置中以下、短路电流很大的配电装置中。 发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分（二）母线截面选择二）母线截面选择 1 1按最大持续工作电流选择按最大持续工作电流选择 主母线及长度在主母线及长度在 20 20m m以以下的母线，一般均按所在回路下的母线，一般均按所在回路的最大持续工作电流选择，即的最大持续

20、工作电流选择，即按式（按式（6-36-3）选择。）选择。 2 2按经济电流密度选择按经济电流密度选择 导体的年运行费与截面导体的年运行费与截面S S的关系如图的关系如图 6-3 6-3 曲线曲线 3 3 所示。所示。可见，当导体取某一截面可见，当导体取某一截面S Sj j时，年运行费最低，相应地时，年运行费最低，相应地，年计算费用也最低，此截面年计算费用也最低，此截面S Sj j 称经济称经济截面。截面。 S Sj j与与对对应的电流密度应的电流密度j j，称为经济电流密度。，称为经济电流密度。随着年最大负荷利随着年最大负荷利用小时数用小时数T Tmaxmax的增加而减小。的增加而减小。图图

21、6-3 年运行费与导体截面的关系年运行费与导体截面的关系发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分 对应于不同类型导体和不同对应于不同类型导体和不同T Tmaxmax的的j如图如图 6-4 所示。所示。除主母线和较短导体外，截面一般按除主母线和较短导体外，截面一般按j选择选择 图图 6-4 载流导体的经济电流密度曲线载流导体的经济电流密度曲线 （6-13） Imax 为正常运行时的最大持续工作电流。按式（为正常运行时的最大持续工作电流。按式（6-13）选）选择，还必须满足式（择，还必须满足式（6-3）的要求。）的要求。 应选择最接近应选择最接近Sj的标准截面积。另外，当按（的标准

22、截面积。另外，当按（6-13）选择）选择的标准截面积还必须满足（的标准截面积还必须满足（6-3）的要求，一般均能满足。）的要求，一般均能满足。发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分（三）电晕电压校验三）电晕电压校验 1导体的电晕会产生多方不利的影响：导体的电晕会产生多方不利的影响： 1）使周围空气强烈游离，降低空气的绝缘强度，使绝缘子容易）使周围空气强烈游离，降低空气的绝缘强度，使绝缘子容易发生，过电压时易导致相间放电；发生，过电压时易导致相间放电； 2）在电晕的范围内进行着化学反应，形成）在电晕的范围内进行着化学反应，形成以及氮化合物，以及氮化合物，对有机绝缘材料和金属有腐

23、蚀作用；对有机绝缘材料和金属有腐蚀作用； 3）电晕引起电能损耗；）电晕引起电能损耗； 4）电晕具有特殊的噪声和破裂声，使运行人员难以用听觉检查）电晕具有特殊的噪声和破裂声，使运行人员难以用听觉检查设备的工作情况；设备的工作情况； 5）电晕会产生无线电干扰。）电晕会产生无线电干扰。 2电晕电压校验电晕电压校验 1）60kV及以下的系统，不必校验。及以下的系统，不必校验。 2）110kV及以上系统的裸导体，应按当地晴天不发生全面电晕及以上系统的裸导体，应按当地晴天不发生全面电晕的条件校验，即的条件校验，即 （6-14）发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分 当所选导体型号及外径大

24、于、等于下列数值时，可不进行电当所选导体型号及外径大于、等于下列数值时，可不进行电晕校验晕校验： 钢芯铝绞线钢芯铝绞线： 110kV LGJ-70， 220kV LGJ-300； 管形导体外径：管形导体外径：110kV 20mm， 220kV 30mm。 （四）热稳定校验（四）热稳定校验 按热稳定决定的母线最小截面按热稳定决定的母线最小截面Smin为：为： （6-15）（6-16）（6-18） 母线正常运行最高工作温度为：母线正常运行最高工作温度为： 热稳定系数热稳定系数C值用下式直接计算更方便：值用下式直接计算更方便：发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分（五）硬母线的共振

25、校验五）硬母线的共振校验 目的是确定动稳定校验所需要的动态应力系数目的是确定动稳定校验所需要的动态应力系数。有两有两种方法种方法： （1）当已知绝缘子跨距）当已知绝缘子跨距L时，按式（时，按式（2-61）计算导体的）计算导体的f1。当。当f1在共振频率范围内时，由图在共振频率范围内时，由图 2-21 查出相应的查出相应的 值；当值；当 f1 在共振频率范围外时在共振频率范围外时， 1。 （2）当未知绝缘子跨距）当未知绝缘子跨距 L 时，令时，令 f1 160Hz，按式，按式（2-61）计算导体不发生共振所允许的）计算导体不发生共振所允许的Lmax，即，即 当选择实际当选择实际L Lmax时，必

26、有时，必有f1 160Hz，即，即 1，满足不，满足不共振的要求。共振的要求。 （6-19）发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分（六）硬母线的动稳定校验（六）硬母线的动稳定校验 如果每相为两条及以上导体，当短路冲击电流通过母线时，如果每相为两条及以上导体，当短路冲击电流通过母线时，导体的横截面同时受到相间弯矩导体的横截面同时受到相间弯矩和条间弯矩和条间弯矩的作用，的作用，即同时存在相间应力即同时存在相间应力和条间应力和条间应力。设。设和和方向方向相同，则最大应力相同，则最大应力为为 （6-20） 矩形导体的条间作用力永远在矩形导体的条间作用力永远在面上，所以不论每相条数多面

27、上，所以不论每相条数多少，不论平放或竖放，总有少，不论平放或竖放，总有 （6-21） 求出的求出的maxmax应满足式（应满足式（6-10），即），即1每相单条矩形母线的应力计算每相单条矩形母线的应力计算 导导体体只只受受相相间间电电动动力力的的作作用用。导导体体自自由由支支承承于于支支持持绝绝缘缘子子上上，相当于一个多跨梁，承受均匀分布的电动力的作用。相当于一个多跨梁，承受均匀分布的电动力的作用。 当跨数大于当跨数大于2时时 发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分 设计时，一般未知设计时，一般未知L，为满足动稳定，常根据，为满足动稳定，常根据 alal 来确定来确定 L m

28、ax，即令，即令 alal = phph ，则，则 （6-23）（6-22）（6-24）（6-25） 选择选择 L L max ，必然满足动稳定的要求必然满足动稳定的要求。 发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分2每相多条矩形母线的应力计算每相多条矩形母线的应力计算 导体同时受到相间、同相条间的作用力导体同时受到相间、同相条间的作用力。 （1） phph 计算计算 仍按式（仍按式（2-24）计算，）计算，Wph取相应条数和布置方式的取相应条数和布置方式的截面系数。截面系数。 （2） b b计算计算 同相的条间距离小，同相的条间距离小，b b通常较大，故在同相各条导体通常较大，

29、故在同相各条导体间设衬垫。同相中，边条导体所受的条间作用力最大。其所受间设衬垫。同相中，边条导体所受的条间作用力最大。其所受的最大弯矩为的最大弯矩为 （6-26） fb按式（按式（2-42）计算，其中的取条间距离。并考虑电流）计算，其中的取条间距离。并考虑电流在条间的分配及形状系数在条间的分配及形状系数Kf 。 发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分 当每相为二条时，当每相为二条时，a=2b ,并认为相电流在两条间平均分并认为相电流在两条间平均分配。即配。即 图图6-5 一相有两条导体时衬垫的装设一相有两条导体时衬垫的装设（6-27）（6-28） 当每相为三条时，当每相为三条

30、时，1、2条间距离为条间距离为 a=2b ，1、3条间条间距离为距离为 a=4b ，并认为两边条各通过相电流的，并认为两边条各通过相电流的40，中，中间条通过间条通过20。即。即 发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分， 当未知当未知Lb时，在计算时，在计算phph的基础上，可计算满的基础上，可计算满足动稳定的足动稳定的Lbmax。 b b = alal phph 代入式（代入式（6-29）得）得 设设L/Lbmax= C1，设其整数部分为，设其整数部分为n，则，则n即即为每跨内满足动稳定所必为每跨内满足动稳定所必须用的最少衬垫数。例如须用的最少衬垫数。例如： C1 2.8，

31、取取 n 2，每跨内应设置，每跨内应设置 n 2个衬垫，才能满足动稳定要个衬垫，才能满足动稳定要求。求。 另外，当另外，当Lb较大时也可能因较大时也可能因fb造成导体弯曲而相互造成导体弯曲而相互接触，要求接触，要求 Lb 必须小于另一个允许的最大跨距必须小于另一个允许的最大跨距临界跨临界跨距距 Lcr 。 （6-29） 于是，可求得于是，可求得 （6-30）（6-31）发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分图图6-6 6-6 双槽型母线的布置方式双槽型母线的布置方式3槽形母线的应力计算槽形母线的应力计算 槽形母线的布置如图槽形母线的布置如图6-6示，示，其应力计算方法与矩形母

32、线相其应力计算方法与矩形母线相同。同。 （1） phph 的计算：仍的计算：仍按式（按式（6-24）计算。导体按垂）计算。导体按垂直布置时，直布置时，Wph=2Wx 。导体按水平布置时，如两导体按水平布置时，如两槽未焊成一整体，则槽未焊成一整体，则 Wph=2Wy ；如两槽如两槽焊成一整体，则焊成一整体，则 Wph=2W0。Wph 、Wx 、Wy 可查附可查附表表2-2。 （2）b b计算：与双条矩形导体计算相同。当条间距离为计算：与双条矩形导体计算相同。当条间距离为h（槽形导体高）时，（槽形导体高）时， K121 ，于是，于是 （6-32）发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气

33、部分 不论采用垂直或水平布置布置方式，不论采用垂直或水平布置布置方式，fb均作用在均作用在轴方轴方向，则各槽导体均绕轴向，则各槽导体均绕轴弯曲，有弯曲，有 Wb=Wy ，于是得，于是得 （6-33） 当双槽焊成整体（如图当双槽焊成整体（如图6-7所示）时，式（所示）时，式（6-33）中的）中的Lb应改为应改为Lb1 ，Lb1 = Lb b0 。 图图6-7 6-7 双槽型导体焊片示意图双槽型导体焊片示意图3管形导体的应力计算，本教材中从略。管形导体的应力计算，本教材中从略。 发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分二、电力电缆的选择二、电力电缆的选择 1结构类型的选择结构类型的

34、选择 即根据电缆的用途、敷设方法和场所，选择电缆的芯数、芯即根据电缆的用途、敷设方法和场所，选择电缆的芯数、芯线材料、绝缘种类、保护层以及电缆的其他特征，最后确定电线材料、绝缘种类、保护层以及电缆的其他特征，最后确定电缆型号。缆型号。2额定电压选择额定电压选择 3截面选择截面选择 （1）电力电缆截面）电力电缆截面的选择原则和方法与裸母线基本相同。即：的选择原则和方法与裸母线基本相同。即： 对长度不超过对长度不超过20m的电缆，直接按的电缆，直接按(6-3)选择，对选择，对Tmax5000h且长度超过且长度超过20m的电缆，按的电缆，按(6-13)选择选择，并应满足，并应满足 (6-3) 。 （

35、2）确定电缆根数。）确定电缆根数。 当当 S 150mm2 时，用（时，用（S 150mm2 ）根。）根。 （3）式（）式（6-3）用于电缆选择时的综合修正系数）用于电缆选择时的综合修正系数。 空气中敷设：空气中敷设：K =KtK1 ； 空气中穿管敷设：空气中穿管敷设：K =KtK2 ； 直接埋地敷设：直接埋地敷设： K =KtK3 K4 。 发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分4允许电压损失校验允许电压损失校验 对于三相交流电路，一般应满足对于三相交流电路，一般应满足U%5%，而，而 5热稳定校验热稳定校验 一、按额定电压选择支柱绝缘子和穿墙套管一、按额定电压选择支柱绝缘

36、子和穿墙套管 支柱绝缘子和穿墙套管的额定电压应满足：支柱绝缘子和穿墙套管的额定电压应满足：（6-34）（6-35）（6-36）第三节第三节 支柱绝缘子和穿墙套管的选择支柱绝缘子和穿墙套管的选择 发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分二、选择支柱绝缘子和穿墙套管的种类和型式二、选择支柱绝缘子和穿墙套管的种类和型式 按装置种类（屋内、屋外）、环境条件选择满足使用要求的按装置种类（屋内、屋外）、环境条件选择满足使用要求的产品产品。 屋内配电装置宜采用联合胶装多棱式支柱绝缘子；屋外配电屋内配电装置宜采用联合胶装多棱式支柱绝缘子；屋外配电装置支柱绝缘子宜采用棒式支柱绝缘子。在有严重的灰

37、尘或对装置支柱绝缘子宜采用棒式支柱绝缘子。在有严重的灰尘或对绝缘有害的气体存在的环境中，应选用防污型绝缘子绝缘有害的气体存在的环境中，应选用防污型绝缘子。 穿墙套管一般采用铝导体穿墙套管穿墙套管一般采用铝导体穿墙套管。 三、按最大持续工作电流选择穿墙套管三、按最大持续工作电流选择穿墙套管 四、校验穿墙套管的热稳定四、校验穿墙套管的热稳定 五、校验支柱绝缘子和穿墙套管的动稳定五、校验支柱绝缘子和穿墙套管的动稳定 （6-37）发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分1三相短路时绝缘子（或套管）所受的电动力三相短路时绝缘子（或套管）所受的电动力 Fmax图图6-8 6-8 绝缘子和穿

38、墙套管所受的电动力绝缘子和穿墙套管所受的电动力 布置在同一平面内的三相导体（图布置在同一平面内的三相导体（图6-8示）发生三相短路时，示）发生三相短路时，任一支柱绝缘子（或套管）所受的电动力，为该绝缘子（或套任一支柱绝缘子（或套管）所受的电动力，为该绝缘子（或套管）相邻跨导体上电动力的平均值。例如绝缘子管）相邻跨导体上电动力的平均值。例如绝缘子1所受的力所受的力Fmax为为（6-38）c发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分2 2支柱绝缘子的支柱绝缘子的计算计算 1)1)导体三相水平布置时，支柱绝缘子受切变应力作用导体三相水平布置时，支柱绝缘子受切变应力作用 2）导体三相垂直

39、布置时，支柱绝缘子受压变应力作用）导体三相垂直布置时，支柱绝缘子受压变应力作用（6-39）3穿墙套管的穿墙套管的Fc计算计算 1图图6-9 6-9 绝缘子受力示意图绝缘子受力示意图（6-40）发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分第四节第四节 高压断路器和隔离开关的选择高压断路器和隔离开关的选择 一、高压断路器的选择一、高压断路器的选择 1种类和型式的选择种类和型式的选择 2额定电压选择：额定电压选择： UN UNs 根据环境条件、使用技术条件及各种断路器的不同特点进根据环境条件、使用技术条件及各种断路器的不同特点进行选择行选择。 3额定电流选择：额定电流选择： Ial =K

40、IN Imax 4额定开断电流选择额定开断电流选择( 表征了断路器的灭弧能力表征了断路器的灭弧能力): 断路器的额定开断电流断路器的额定开断电流INbr应不小于其触头刚刚分开时的短应不小于其触头刚刚分开时的短路电流有效值路电流有效值Ik，即，即 INbr Ik（6-41）（6-42）（1）对于采用快速保护和快速断路器的地点（其）对于采用快速保护和快速断路器的地点（其tbr0.1s）和靠近电源处的短路点（其）和靠近电源处的短路点（其Ta大）大）,则则 发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分（2）对于采用中、慢速断路器的地点（其）对于采用中、慢速断路器的地点（其tbr 0.1s）

41、和）和在远离发电厂的短路点，可不计及非周期分量的影响在远离发电厂的短路点，可不计及非周期分量的影响,即即 Ik I(kA) 5额定关合电流的选择额定关合电流的选择二、隔离开关的选择二、隔离开关的选择 隔离开关的选择方法与断路器相同，但隔离开关没有灭弧装隔离开关的选择方法与断路器相同，但隔离开关没有灭弧装置，不需选择额定开断电流和关合电流置，不需选择额定开断电流和关合电流。 1种类和型式的选择种类和型式的选择 隔离开关对配电装置的布置和占地面积有很大影响，应根据隔离开关对配电装置的布置和占地面积有很大影响，应根据配电装置特点、使用要求及技术经济条件选择其种类和型式配电装置特点、使用要求及技术经济

42、条件选择其种类和型式。 6热稳定校验热稳定校验 7动稳定校验动稳定校验 2按额定电压选择按额定电压选择3额定电流选择额定电流选择 4热稳定校验热稳定校验 发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分5动稳定校验动稳定校验 一、高压负荷开关选择一、高压负荷开关选择 负荷开关的选择与高压断路器类似，但不能开断短路电流，负荷开关的选择与高压断路器类似，但不能开断短路电流，所以不选择短路开断能力所以不选择短路开断能力。 1种类和型式的选择种类和型式的选择 根据环境条件、使用技术条件及各种负荷开关的不同特点根据环境条件、使用技术条件及各种负荷开关的不同特点进行选择进行选择。 2按额定电压选择

43、按额定电压选择第五节第五节 高压负荷开关和高压熔断器的选择高压负荷开关和高压熔断器的选择 3额定电流选择额定电流选择 4额定短路关合电流的选择额定短路关合电流的选择5热稳定校验热稳定校验 6动稳定校验动稳定校验发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分二、高压熔断器选择二、高压熔断器选择 1型号和种类选择型号和种类选择 根据安装地点、使用要求选用。根据安装地点、使用要求选用。 2额定电压选择额定电压选择 对一般高压熔断器对一般高压熔断器， 对于充填石英砂有限流作用的熔断器对于充填石英砂有限流作用的熔断器， 3额定电流选择额定电流选择 包括包括INt和和INs的选择的选择。 （1）

44、熔断器熔管额定电流）熔断器熔管额定电流INt选择选择 INt INs （2）熔断器熔体额定电流）熔断器熔体额定电流 INs 选择选择 1）保护）保护35kV及以下电力变压器的熔断器及以下电力变压器的熔断器 INs =KImax 2）保护电力电容器的熔断器）保护电力电容器的熔断器 INs =KINc4额定开断电流校验额定开断电流校验 （1）对于没有限流作用的熔断器）对于没有限流作用的熔断器 INbr Ish （2）对于有限流作用的熔断器）对于有限流作用的熔断器 INbr I（6-46）（6-47）（6-48）（6-50）（6-51）发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分5选择性

45、校验选择性校验 图图6-10中，为了保证动作的选择性，应有：中，为了保证动作的选择性，应有： 当短路电流很大时，其熔断时间当短路电流很大时，其熔断时间t1、t2相差很小。为相差很小。为保证选择性，应使上下级熔断器在最大短路电流情况下，动保证选择性，应使上下级熔断器在最大短路电流情况下，动作时间差作时间差t0.5s。 另外，保护电压互感器的熔断器，只需要按额定电压选择另外，保护电压互感器的熔断器，只需要按额定电压选择和按额定开断电流校验。和按额定开断电流校验。 INs1 INs2，t1t2图图 6-10 熔断器选择性示意图熔断器选择性示意图发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分

46、第六节第六节 限流电抗器的选择限流电抗器的选择 一、额定电压和额定电流的选择一、额定电压和额定电流的选择 1额定电压选择：额定电压选择： UN UNs 2额定电流选择：额定电流选择： Ial =KIN Imax 二、电抗百分数的选择二、电抗百分数的选择 1电抗百分数的计算电抗百分数的计算 选择电抗百分数时，通常是从限制电抗器后面的选择电抗百分数时，通常是从限制电抗器后面的I不超过不超过轻型断路器的轻型断路器的INbr出发。为简化起见，令出发。为简化起见，令 I= INbr。 图图6-11 选择电抗器接线示意图选择电抗器接线示意图(a)(b)发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部

47、分（2）计算电源至电抗器前的其他元件对短路点的总电抗值）计算电源至电抗器前的其他元件对短路点的总电抗值x 。 （1）选择基准容量）选择基准容量Sd、电压、电压Ud，计算基准电流，计算基准电流Id和各元件电抗的标么值，并绘出等值电路图。其中和各元件电抗的标么值，并绘出等值电路图。其中 （4）估算电抗器所需电抗标么值）估算电抗器所需电抗标么值 x*L 及电抗器在其额定参数下及电抗器在其额定参数下的的百分百分电抗电抗 xL%。 （3）估算（电抗器未选择）电源至短路点的）估算（电抗器未选择）电源至短路点的 x 。（6-52）（6-53）（6-54）发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部

48、分2普通电抗器电抗百分数的选择普通电抗器电抗百分数的选择 从产品目录中选择接近而稍大于式（从产品目录中选择接近而稍大于式（6-54）计算结果）计算结果xL %的标准电抗百分数。出线电抗器的标准电抗百分数。出线电抗器xL%不宜超过不宜超过6，母线分段电，母线分段电抗器抗器xL %不宜超过不宜超过12。 3分裂电抗器电抗百分数的选择分裂电抗器电抗百分数的选择 分裂电抗器电抗百分数分裂电抗器电抗百分数xL1 %是以每臂的额定电流为基是以每臂的额定电流为基准的，准的，所以，需对式（所以，需对式（6-54）的计算结果）的计算结果xL%进行换算。进行换算。 图图6-12 分裂电抗器的接线分裂电抗器的接线(

49、a)(b)（1）当）当3侧有电源，侧有电源，1、2侧无电源，在侧无电源，在1（或（或2）短路时）短路时 （6-55）发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分（2）当）当3侧无电源，侧无电源，1(或或2)侧有电源，在侧有电源，在2（或（或1）短路时）短路时（3）当）当1、2侧有电源（或三侧均有电源），在侧有电源（或三侧均有电源），在3侧短路时侧短路时 三、电压校验三、电压校验 1普通电抗器的电压损失校验普通电抗器的电压损失校验 （1）正常运行时的电压损失）正常运行时的电压损失U%校验。应满足校验。应满足U%5。 （6-56）（6-57）（6-58）（2）电抗器后面短路时母线残压）

50、电抗器后面短路时母线残压U %校验。若出线电抗器回校验。若出线电抗器回路未装设无时限保护，应进行校验，并应满足路未装设无时限保护，应进行校验，并应满足U re%6070（电抗器接在（电抗器接在6kV发电机主母线上时取上限值）。发电机主母线上时取上限值）。 （6-59）发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分 若不满足要求，可在该出线电抗器回路中加装快速保护以加若不满足要求，可在该出线电抗器回路中加装快速保护以加速故障切除，或在正常电压损失允许范围内加大电抗。速故障切除，或在正常电压损失允许范围内加大电抗。 对母线分段电抗器、带几回出线的电抗器及装有无时限保护对母线分段电抗器、带

51、几回出线的电抗器及装有无时限保护的出线电抗器，不必作电压损失校验。的出线电抗器，不必作电压损失校验。 2分裂电抗器的电压波动计算分裂电抗器的电压波动计算 （1）正常运行时的电压波动计算）正常运行时的电压波动计算电压波动应不大于电压波动应不大于5 （2）某一段母线上的馈线短路时另一段母线电压升高计算）某一段母线上的馈线短路时另一段母线电压升高计算 段母线上的馈线短路段母线上的馈线短路 （6-62）（6-63） 段母线上的馈线短路段母线上的馈线短路 （6-64）（6-65）可见，短路发生瞬间，正常母线电压比额定电压高得多可见，短路发生瞬间，正常母线电压比额定电压高得多。发电厂电气部分发电厂电气部分

52、发电厂电气部分发电厂电气部分四、热稳定和动稳定校验四、热稳定和动稳定校验 iesish 对对分分裂裂电电抗抗器器，其其动动稳稳定定电电流流保保证证值值有有两两个个，分分别别为为单单臂臂流流过过短短路路电电流流时时和和两两臂臂同同时时流流过过反反向向短短路路电电流流时时，后后者者远远小小于前者，应分别选定对应得短路方式进行动稳定校验。于前者，应分别选定对应得短路方式进行动稳定校验。 第七节第七节 互感器的选择互感器的选择 一、电流互感器的选择一、电流互感器的选择 1一次回路额定电压和电流的选择一次回路额定电压和电流的选择 2额定二次电流的选择额定二次电流的选择 一一般般弱弱电电系系统统用用1A，

53、强强电电系系统统用用5A。当当配配电电装装置置距距离离控控制制室较远时，应尽量采用室较远时，应尽量采用1A。 发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分3种类和型式选择种类和型式选择 应根据安装地点（如屋内、屋外）、安装方式（穿墙式、应根据安装地点（如屋内、屋外）、安装方式（穿墙式、支持式、装入式等）及产品情况来选择种类和型式。支持式、装入式等）及产品情况来选择种类和型式。 4准确级选择准确级选择 准确级选择是根据所供仪表和继电器的用途考虑。准确级选择是根据所供仪表和继电器的用途考虑。 互感器互感器的准确级不得低于所供仪表得准确级。的准确级不得低于所供仪表得准确级。 至此，可初选

54、出型号，查得其在相应准确级下的二次负荷额至此，可初选出型号，查得其在相应准确级下的二次负荷额定阻抗定阻抗ZN2、热稳定倍数、热稳定倍数Kt和动稳定倍数和动稳定倍数Kes。 5按二次侧负荷选择按二次侧负荷选择 作出电流互感器回路的接线图，列表统计其二次侧每相仪表作出电流互感器回路的接线图，列表统计其二次侧每相仪表和继电器负荷，确定最大相总负荷和继电器负荷，确定最大相总负荷S2。 应满足应满足 即应满足即应满足 （6-64）（6-65） 由于仪表和继电器的电流线圈及连接导线的电抗很小，可由于仪表和继电器的电流线圈及连接导线的电抗很小，可以忽略，只需记及电阻，即以忽略，只需记及电阻，即 （6-68）

55、发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分将将(6-68)代入代入(6-67)，得，得而而 ，故，故6热稳定校验热稳定校验 只需对本身带有一次回路导体的电流互感器进行。只需对本身带有一次回路导体的电流互感器进行。 1（6-69）（6-71）（6-72）7动稳定校验动稳定校验 对各型电流互感器均应校验内部动稳定，瓷绝缘型增加校验对各型电流互感器均应校验内部动稳定，瓷绝缘型增加校验外部动稳定外部动稳定。 （1）内部动稳定校验）内部动稳定校验 电流互感器的内部动稳定能力，常以允电流互感器的内部动稳定能力，常以允许通过的动稳定电流许通过的动稳定电流ies或或 ies 对对 的倍数的倍数K

56、es表示，故按下式表示，故按下式校验校验 （6-73）发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分（2）外部动稳定校验）外部动稳定校验 有两种方法。有两种方法。 1）当产品目录给出）当产品目录给出Fal时时 2）产品目录未标明）产品目录未标明Fal ，而只给出，而只给出Kes时时 （6-74）（6-75）二、电压互感器的选择二、电压互感器的选择 1额定电压的选择额定电压的选择 电压互感器的电压互感器的UN1必须与实际承受的电压相符，由于必须与实际承受的电压相符，由于电压互感器接入电网方式的不同，在同一电压级中，其电压互感器接入电网方式的不同，在同一电压级中，其 UN1 也不尽相同；

57、也不尽相同；UN2 、UN3 应能使所接表计承受应能使所接表计承受100V电压，根据不同测量目的，其电压，根据不同测量目的，其UN2 、UN3 也不也不相同相同。 发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分表表6-10 电压互感器额定电压选择电压互感器额定电压选择 2种类和型式选择种类和型式选择 应根据安装地点（如屋内、屋外）和使用技术条件来选择应根据安装地点（如屋内、屋外）和使用技术条件来选择。 （1）320kV屋内配电装置，宜采用油浸绝缘，也可采用树脂屋内配电装置，宜采用油浸绝缘，也可采用树脂浇注绝缘的电磁式。浇注绝缘的电磁式。 （2）35kV配电装置，宜采用油浸绝缘的电磁式

58、。配电装置，宜采用油浸绝缘的电磁式。 （3）110220kV 配电装置，用电容式或串级电磁式。为避免配电装置，用电容式或串级电磁式。为避免铁磁谐振，当容量和准确度级满足要求时，宜优先采用电容式铁磁谐振，当容量和准确度级满足要求时，宜优先采用电容式。 （4）330kV及以上配电装置，宜采用电容式。及以上配电装置，宜采用电容式。 （5）SF6全封闭组合电器应采用电磁式。全封闭组合电器应采用电磁式。 发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分3准确级选择准确级选择 准确级选择是根据所供仪表和继电器的用途考虑准确级选择是根据所供仪表和继电器的用途考虑。 互感器互感器的准确级不得低于所供仪

59、表得准确级的准确级不得低于所供仪表得准确级。 至此，可初选出型号，由产品目录或手册查得其在相应准至此，可初选出型号，由产品目录或手册查得其在相应准确级下的确级下的。 4按二次侧负荷选择按二次侧负荷选择 （1）作出仪表（或继电器）与）作出仪表（或继电器）与TV的三相接线图；的三相接线图； （2）列表统计其二次侧）列表统计其二次侧“各相间（或相）负荷分配各相间（或相）负荷分配”，求出各，求出各相间（或相）的总有功功率和总无功功率。相间（或相）的总有功功率和总无功功率。 （3）求出各相间（或相）的总视在功率）求出各相间（或相）的总视在功率S和功率因数角和功率因数角 （6-76）（4）对照表）对照表 6-11，用相应公式计算出互感器每相绕组的有功、，用相应公式计算出互感器每相绕组的有功、无功及视在功率。无功及视在功率。 发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分（5）将最大相的视在功率）将最大相的视在功率与互感器一相的额定容量与互感器一相的额定容量比较，应当满足比较，应当满足表表6-10 电压互感器二次绕组负荷计算公式电压互感器二次绕组负荷计算公式（6-77）发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分发电厂电气部分 当发电厂、变电所的同一电压级有多段母线时，应考虑到各当发电厂、变电所的同一电压级有多段母线时，应考虑到各段段 TV 互为备用互为备用。