《電氣設(shè)備選擇》PPT課件

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1、4.13 電氣設(shè)備選擇,考試大綱 13.1 掌握電氣設(shè)備選擇和校驗(yàn)的基本原則和方法 13.2 了解硬母線的選擇和校驗(yàn)的原則和方法,4.13.1 電氣設(shè)備的選擇原則與方法,1按正常工作條件選擇額定電壓和額定電流 （1）額定電壓和最高工作電壓 導(dǎo)體和電器所在電網(wǎng)的運(yùn)行電壓因調(diào)壓或負(fù)荷的變化，常高于電網(wǎng)的額定電壓，故所選電氣設(shè)備允許最高工作電壓 不得低于所接電網(wǎng)的最高運(yùn)行電壓 ，即 （4-14-1） 一般電氣設(shè)備允許的最高工作電壓：當(dāng)額定電壓在220kV及以下時(shí)為1.15；額定電壓為330500kV時(shí)為1.1。而實(shí)際電網(wǎng)運(yùn)行的，一般不超過1.1，因此在選擇設(shè)備時(shí)，一般可按照電氣設(shè)

2、備的額定電壓不低于裝置地點(diǎn)電網(wǎng)額定電壓的條件選擇。,,,,4.13.1 電氣設(shè)備的選擇原則與方法,（2）額定電流 電氣設(shè)備的額定電流是指在額定周圍環(huán)境溫度下，導(dǎo)體和電器的長期允許電流（或額定電流） 應(yīng)不小于該回路的最大持續(xù)工作電流 ，即 （4-14-2） 由于發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)和變壓器在電壓降低5時(shí)，出力保持不變，故其相應(yīng)回路的 （ 為電機(jī)的額定電流）；母聯(lián)斷路器回路一般可取母線上最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)或變壓器的 ；母線分段電抗器 的應(yīng)為母線上最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)跳閘時(shí)，保證該段母線負(fù)荷所需的電流；出線回路 的除考慮線路正常負(fù)荷電流（包括線路損耗）外，還應(yīng)考慮事故時(shí)由其它回路轉(zhuǎn)移過來的負(fù)荷。

3、,,,,,,,,,4.13.1 電氣設(shè)備的選擇原則與方法,（3）按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核 在選擇電器時(shí)，還應(yīng)考慮電器安裝地點(diǎn)的環(huán)境條件，當(dāng)氣溫、風(fēng)速、濕度、污穢等級(jí)、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度等環(huán)境條件超過一般電器使用條件時(shí)，應(yīng)向制造部門提出要求或采取相應(yīng)的措施。 我國目前生產(chǎn)的電氣設(shè)備，設(shè)計(jì)時(shí)取周圍空氣溫度40作為計(jì)算值，若裝置地點(diǎn)日最高氣溫高于40，但不超過60，最大連續(xù)工作電流應(yīng)適當(dāng)降低，設(shè)備的額定電流應(yīng)乘以溫度校正系數(shù)。,4.13.1 電氣設(shè)備的選擇原則與方法,溫度修正系數(shù)： （4-14-3） 式中 實(shí)際環(huán)境溫度，取最熱月平均最高氣溫，； 導(dǎo)體或電氣設(shè)備正常發(fā)熱允許最高

4、溫度（當(dāng) 導(dǎo)作用螺栓連接時(shí)為70）； 溫度修正系數(shù)。當(dāng) 時(shí)，每降低1允許 電流增加0.5，但總數(shù)不得超過20；當(dāng) 時(shí)，每增高1允許電流應(yīng)減 少1.8。,,,,,,,4.13.1 電氣設(shè)備的選擇原則與方法,2按短路情況來校驗(yàn)電氣設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定 （1）短路熱穩(wěn)定校驗(yàn) 短路電流通過時(shí)，導(dǎo)體和電器各部件溫度（或發(fā)熱效應(yīng)）應(yīng)不超過允許值。熱穩(wěn)定校驗(yàn)應(yīng)選擇兩相短路和三相短路中最嚴(yán)重的一種作為計(jì)算依據(jù)。,4.13.1 電氣設(shè)備的選擇原則與方法,或 （4-14-4） 式中 規(guī)定的電氣設(shè)備在時(shí)間 s內(nèi)的熱穩(wěn)定電流， kA。在指定時(shí)間內(nèi)短

5、路電流不會(huì)使電氣設(shè)備 發(fā)熱超過設(shè)備允許的最大短時(shí)溫度的電流； 與 對(duì)應(yīng)的時(shí)間，s； 短路穩(wěn)態(tài)電流，kA； 假想時(shí)間，s。取距離短路點(diǎn)最近的繼電保 護(hù)裝置的主保護(hù)動(dòng)作時(shí)間與斷路器固有動(dòng)作 時(shí)間之和，如主保護(hù)裝置有保護(hù)死區(qū)，假想 時(shí)間可根據(jù)該保護(hù)區(qū)短路故障的后備保護(hù)裝 置的動(dòng)作時(shí)間來校驗(yàn)。,,,,,,,4.13.1 電氣設(shè)備的選擇原則與方法,（2）電動(dòng)力穩(wěn)定校驗(yàn) 電動(dòng)力穩(wěn)定是導(dǎo)體和電器承受短路電流機(jī)械效應(yīng)的能力，亦稱動(dòng)穩(wěn)定。動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)應(yīng)以三相短路電流為計(jì)算類型，并應(yīng)滿足下式要求： 或 （4-14-5） 式中 、 廠家規(guī)定的電氣設(shè)

6、備極限通過電 流的有效值和峰值，kA； 、 按三相短路計(jì)算所得的沖擊電流 的有效值和瞬時(shí)值，kA；,,,,,,,4.13.1 電氣設(shè)備的選擇原則與方法,（3）按三相短路容量來校驗(yàn)開關(guān)電器的斷流能力（遮斷容量） （4-14-6） 式中 、 制造廠提供的在額定電壓下允許的開斷 電流，kA；允許的斷流容量，MVA； 、 電器設(shè)備安裝處的短路電流，kA；短路 容量，MVA。 銘牌斷流容量值所規(guī)定的使用條件，一般的斷路器如用于高海拔地區(qū)、礦山井下，或電壓較低的電網(wǎng)中，都要降低斷流容量值。當(dāng)斷路器采用手動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)或自動(dòng)重

7、合閘裝置時(shí)，其遮斷容量應(yīng)下降到原來的額定值的6070。,,,,,,4.13.2 硬母線的選擇與校驗(yàn),硬母線一般按下列各項(xiàng)進(jìn)行選擇和校驗(yàn)： （1）導(dǎo)體材料 （2）類型和敷設(shè)方式 （3）導(dǎo)體截面電暈 （4）熱穩(wěn)定 （5）動(dòng)穩(wěn)定 （6）共振頻率,4.13.2 硬母線的選擇與校驗(yàn),1母線的選型 工業(yè)上常用的硬母線截面為矩形，槽形和管形。 （1）矩形母線散熱條件較好，有一定的機(jī)械強(qiáng)度，便于固定和連接，但集膚效應(yīng)較大。為避免集膚效應(yīng)系數(shù)過大，單條矩形母線的截面最大不超過1250mm2。當(dāng)工作電流超過最大截面單條母線允許電流時(shí)，可用24條矩形母線并列使用。但由于集膚效應(yīng)的影響，多條母線并列的

8、允許載流量并不成比例增加，故一般避免采用4條矩形母線。矩形導(dǎo)體一般只用于35kV及以下，電流在4000A及以下的配電線路中。,4.13.2 硬母線的選擇與校驗(yàn),（2）槽型母線機(jī)械強(qiáng)度較好，載流量較大，集膚效應(yīng)系數(shù)也較小。槽型母線一般用于40008000A的配電裝置中。 （3）管形母線集膚效應(yīng)系數(shù)小，機(jī)械強(qiáng)度高，管內(nèi)可以通水和通風(fēng)，用此，可用于8000A以上的大電流母線。另外，由于圓管形表面光滑，電暈放電電壓高，因此可用作110kV及以上配電裝置母線。 母線的布置方式應(yīng)根據(jù)載流量的大小、短路電流水平和配電裝置的具體情況確定。,4.13.2 硬母線的選擇與校驗(yàn),2母線截面選擇 除配電裝置的匯

9、流母線按長期發(fā)熱允許電流選擇外，其余導(dǎo)體的截面一般按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇。 （1）按導(dǎo)體長期發(fā)熱允許電流選擇 導(dǎo)體所在電路中最大持續(xù)工作電流應(yīng)不大于導(dǎo)體長期發(fā)熱的允許電流，即 （4-14-7） 式中 相應(yīng)于導(dǎo)體允許溫度和基準(zhǔn)環(huán)境條件下導(dǎo)體 長期允許電流，A； 綜合修正系數(shù)，裸導(dǎo)體的值與海拔和環(huán)境 溫度有關(guān)。,,,,4.13.2 硬母線的選擇與校驗(yàn),（2）按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇 按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)體截面可使年計(jì)算費(fèi)用最低。年計(jì)算費(fèi)用包括電流通過導(dǎo)體所產(chǎn)生的年電能損耗費(fèi)、導(dǎo)體投資（包括損耗引起的補(bǔ)充裝機(jī)費(fèi)）和折舊費(fèi)、以及利息等，對(duì)應(yīng)不同種類的導(dǎo)體和不同的最大負(fù)荷年利

10、用小時(shí)數(shù)將有一個(gè)年計(jì)算費(fèi)用最低的電流密度經(jīng)濟(jì)電流密度（J）。 導(dǎo)體的經(jīng)濟(jì)截面可由下式?jīng)Q定： （4-14-8） 式中 正常工作時(shí)的最大持續(xù)工作電流，A。,,,4.13.2 硬母線的選擇與校驗(yàn),3母線截面的校驗(yàn) （1）電暈電壓校驗(yàn) 對(duì)于110220kV裸母線，可按晴天不發(fā)生全面電暈條件進(jìn)行校驗(yàn)，即裸母線的臨界電壓應(yīng)大于最高工作電壓 （4-14-9） 對(duì)于330500kV超高壓配電裝置，電暈是選擇導(dǎo)線的控制條件。要求在1.1倍最高運(yùn)行相電壓下，晴天夜間不發(fā)生可見電暈。選擇時(shí)應(yīng)綜合考慮導(dǎo)體直徑、分裂間距和相間距離等條件，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確定最佳方案。,,4.13.2 硬

11、母線的選擇與校驗(yàn),（2）熱穩(wěn)定校驗(yàn) 按正常電流選出導(dǎo)體截面后，還應(yīng)按熱穩(wěn)定進(jìn)行核驗(yàn)。根據(jù)短路電流的熱效應(yīng)，并計(jì)及集膚效應(yīng)系數(shù) ，當(dāng)導(dǎo)體通過短路電流 ，在假想時(shí)間 的情況下，與導(dǎo)體最高允許加熱溫度所對(duì)應(yīng)的截面為最小允許截面。 （4-14-10） 式中 熱穩(wěn)定系數(shù)，與導(dǎo)體材料、結(jié)構(gòu)及最 高允許溫度、長期工作額定溫度有關(guān)。,,,,,,4.13.2 硬母線的選擇與校驗(yàn),（3）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 1）單條母線的應(yīng)力按照母線在支持絕緣子上固定的形式，通常假定母線為自由支承在絕緣子上的多跨距、載荷均勻分布的梁，在電動(dòng)力的作用下，母線所受的最大彎矩。 當(dāng)矩形導(dǎo)體水平置放時(shí)，

12、為避免導(dǎo)體因自重而過分彎曲，所選取的跨距一般不超過1.52m。考慮到絕緣子支座及引下線安裝方便，常選取絕緣子跨距等于配電裝置間隔寬度。 2）當(dāng)母線由多條組成時(shí)，母線上的最大機(jī)械應(yīng)力由相間作用應(yīng)力和同相各條間的作用力合成。,4.13.2 硬母線的選擇與校驗(yàn),3）110kV及以上單根圓管形母線由于截面大、跨距長，母線自重及母線上各種集中荷載（如引下線或單柱式隔離開關(guān)的靜觸頭）所產(chǎn)生的應(yīng)力已不能忽略不計(jì)，并應(yīng)驗(yàn)算母線的撓度。當(dāng)母線裝在屋外時(shí)，還應(yīng)計(jì)及風(fēng)力和覆冰所產(chǎn)生的應(yīng)力。 屋外管形母線上的荷載按其作用時(shí)間可分為長期荷載和短路時(shí)的荷載兩種。長期荷載也稱正常荷載，它包括母線自重、集中荷載、風(fēng)荷載及

13、冰荷載，由于它們并非同時(shí)出現(xiàn)，因此需要合理決定它們的組合作用。一般可按兩種組合計(jì)算：母線自重、集中荷載和最大風(fēng)荷載組合；母線自重、集中荷載、覆冰和覆冰時(shí)風(fēng)荷載（一般取510m/s）組合。取其中大者作為母線正常狀態(tài)下的最大荷載。短路時(shí)的荷載包括：母線自重、集中荷載、短路電動(dòng)力和風(fēng)荷載（一般取正常狀態(tài)下最大風(fēng)速的一半，但不小于15ms）。,4.13.2 硬母線的選擇與校驗(yàn),（4）母線共振的校驗(yàn) 當(dāng)母線的自振頻率與電動(dòng)力交變頻率一致或接近時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生共振現(xiàn)象，增加母線的應(yīng)力。因此，對(duì)于重要回路（如發(fā)電機(jī)、變壓器及匯流母線等）的母線應(yīng)進(jìn)行共振校驗(yàn)。 當(dāng)自振頻率無法限制在共振頻率范圍之外時(shí)，母線受力必須乘以動(dòng)態(tài)應(yīng)力系數(shù)，值可由曲線查得。,4.13.2 硬母線的選擇與校驗(yàn),4封閉母線的選擇 凡屬定型產(chǎn)品的封閉母線，制造廠將提供有關(guān)封閉母線的額定電壓、額定電流、動(dòng)穩(wěn)定電流和短時(shí)穩(wěn)定熱電流等參數(shù)，因此可按電器選擇一般條件中所述方法來進(jìn)行選擇和校驗(yàn)。由于各個(gè)工程的封閉母線布置情況不同，所連接的發(fā)電機(jī)、變壓器、配電裝置的標(biāo)高和連接要求也不相同，因此，還要向制造廠提供封閉母線的平斷面布置圖，供制造廠進(jìn)行布置和連接部分設(shè)計(jì)。當(dāng)選用非定型封閉母線時(shí)，應(yīng)進(jìn)行導(dǎo)體和外殼發(fā)熱、應(yīng)力以及絕緣子抗彎的計(jì)算，并進(jìn)行共振校驗(yàn)。,