第6章 电气设备选择资料

发电厂电气主系统
第六章 电气设备选择
第一节 电气设备选择的一般条件 第二节 导体与电缆的选择 第三节 支柱绝缘子与穿墙套管的选择 第四节 高压断路器与隔离开关的选择 第五节 高压熔断器的选择 第六节 限流电抗器的选择 第七节 互感器的选择
本章计划学时：10 ~ 12学时
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第一节 电气设备选择的一般条件
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➢ 回路最大持续工作电流Imax 的计算:
回路名称
最大持续工作电流
说明
发电机、调相机回路 变压器回路
1.05倍发电机、调相机额定电流 1.05倍变压器额定电流
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%
1.3~2.0倍变压器额定电流
｛ 一般条件：多数电气设备共有的选择校验项目。
选择条件有 特殊条件：个别电气设备具有的选择校验项目。
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
➢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 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UN的 1.1~1.ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ5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UNs的1.1倍，所以正常电压要求是:
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
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二、按短路条件校验热稳定和动稳定
1. 短路热稳定校验 热稳定：指电气设备承受短路电流热效应而不损坏的能力。 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。 导体通常按最小截面法校验热稳定。 由于电器使用的导体截面和材料为已知，它所能承受的最大短 路电流热效应为已知，由热稳定电流及其通过时间来决定。电 器的热稳定校验较简单，满足热稳定的条件为
K al al 0
θal——导体的长期发热允许最高温度，裸导体一般为70℃； θ0——导体的额定环境温度，裸导体一般为25℃。 ➢ 我国生产的电气设备的额定环境温度θ0=40℃。在40~60℃范 围内，当实际环境温度高于+40℃时，环境温度每增高1℃，按 减少额定电流1.8%进行修正；当实际环境温度低于+40℃时， 环境温度每降低1℃，按增加额定电流0.5%进行修正，但其最 大过负荷不得超过额定电流的20%，实际选择时一般不修正。
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4．短路电流计算条件
（1）短路计算容量和接线： ➢容量: 应按本工程的设计规划容量计算，并考虑电力系统的 远景发展规划（一般为本期工程建成后5~10年）。 ➢接线: 可能发生最大短路电流的正常接线方式。 （2）短路种类： ➢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、两相接地短路较三相短路严重时，则应 按严重情况验算。
➢ 为了满足长期发热条件，应按额定电流IN（或载流量Ial）不 得小于所在回路最大持续工作电流Imax的条件进行选择，即
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IN（或Ial）≥Imax ➢ 当实际环境温度θ不同于导体的额定环境温度θ0时，其长期允 许电流应该用下式进行修正。
Ialθ = KIal ≥Imax
不计日照时，裸导体和电缆的综合修正系数K为
I
2 t
t
Qk
Qk——短路电流热效应； It——所选用电器t（单位为s）时间内允许通过的热稳定电流。
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2. 短路动稳定校验
动稳定：指电气设备承受短路电流产生的电动力效应而不损坏
的能力。
部分电气设备动稳定按应力和电动力校验。
由于电器的结构,使用的导体材料和截面积为已知，它所能承受
1.1UN ≥1.1 UNs ➢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 定电压UNs的条件来选择电气设备，即
UN ≥ UNs
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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 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小。
的最大电动力为已知，转化为电流校验动稳定更方便，电器满足
动稳定的条件为
ies≥ish
ish——短路冲击电流的幅值， ish为：
ish 2Ksh I"
I”为0s短路电流周期分量有效值；Ksh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——电器允许通过的动稳定电流幅值，生产厂家用此电流表 示电器的动稳定特性，在此电流作用下电器能继续正常工作而 不发生机械损坏。
对海拔超过1000m的地区，一般应选用高原型产品或外绝 缘提高一级的产品。
对于现有110kV及以下大多数电器的外绝缘有一定裕度， 可在海拔2000m以下地区使用。 ➢ 在空气污秽(腐蚀减低绝缘强度)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。
2. 额定电流选择
➢ 电气设备的额定电流IN（或载流量Ial）：在额定环境温度θ0 下，长期允许通过的电流。
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3．短路计算时间 计算短路电流热效应时所用的短路切除时间tk等于继电保护动 作时间tpr与相应断路器的全开断时间tab之和，即
tk tpr tab
➢断路器的全开断时间tab等于断路器的固有分闸时间tin与燃弧时 间ta之和，即
tab tin ta
➢验算裸导体的短路热稳定时，tpr宜采用主保护动作时间，如 主保护有死区时，则采用能对该死区起保护作用的后备保护动 作时间； ➢验算电器的短路热稳定时，tpr宜采用后备保护动作时间。 少油断路器的燃弧时间ta为0.04~0.06s，SF6断路器的燃弧时间ta 为0.02~0.04s。