5第五章电气设备的选择

50
高压断路器
油断路器 ：S为少油、D为多油 压缩空气断路器：K 六氟化硫断路器：L 真空断路器：Z
51
高压断路器
高压断路器选择和校验项目： 选择型式： 选择额定电压：UN≥UNS 选择额定电流：IN≥Imax 校验开断能力：INbr≥I ″ 校验热稳定：It2*t≥QK 校验动稳定：ies≥ish
40
条间应力的计算
计算条间应力时，主要是计算条间单位长度 的受力，要注意同相母线条间的形状系数、 电流的分配及电流方向。 每相两条矩形导体，可认为相电流在两条母 线之间平均分配，而且条间距离为2倍的b值。 每相三条矩形导体，可认为电流分布为中 间条为20%，两边条分别为40% 。 其他计算方法同相间应力计算，截面系数 一定为W=b2h/6
43
二、电力电缆选择
（二）电缆额定电压选择
电缆的额定电压应大于等于所在电网的额 定电压
U N ≥ U NS
（5-47）
44
二、电力电缆选择
（三）电缆截面积选择
电力电缆截面一般按长期发热允许电流选择， 电力电缆截面一般按长期发热允许电流选择，当 电缆的最大负荷利用小时Tmax=5000小时，且 小时， 电缆的最大负荷利用小时 小时 长度超过20m时，则应按经济电流密度选择。 时 则应按经济电流密度选择。 长度超过 电缆截面选择方法与裸导体基本相同，只是修 电缆截面选择方法与裸导体基本相同 正系数多考虑一些。
两根细长平行导体间的电动力计算 （5-18） 三相导体水平放置受力最大的为中间相 导体短路的电动力
18
电动力最大值的计算
（5-22） 还应考虑母线共振影响对电动力 的影响，引入修正系数β
19
母线的一阶固有振动频率 ：
20
考虑共振电动力最大值的计算
电动力的振动频率为50Hz和100Hz。导体 的固有振动频率低于30Hz或高于160Hz时， β约等于1，既不考虑共振影响。
将一次系统各回路大电流变为二次侧的5A或1A、 0.5A以下的小电流，以便于测量仪表及继电器的 小型化、系列化、标准化 将一次系统与二次系统在电气方面隔离，同时 互感器二次侧必须有一点可靠接地，从而保证 二次设备及运行人员的安全 使二次系统脱离一次系统成为独立的系统；使测 量和保护装置脱离一次设备构成距
L max 10σ al W = f (m)
38
L ≤ L max
一、母线选择
（四）硬母线的动稳定校验
1、每相为多条矩形母线的应力计算
图5-8 两条矩形母线衬垫布置
39
一、母线选择
（四）硬母线的动稳定校验
1、每相为多条矩形母线的应力计算 计算思路: 每相由多条矩形母线组成,作用 在每条导 体上总的最大计算应力由相间应力和同相 不同条间的应力组成, 应分别计算相间应 力和条间应力,再进行相加,不能超过材料 的允许应力,相间应力的计算方法同每相单 条导体情况,只是截面系数W 不同。
36
一、母线选择
（四）硬母线的动稳定校验
1、每相为单条矩形母线的应力计算 (5-37) (5-38)
W=bh2/6 W=b2h/6
37
一、母线选择
若不满足公式: 就需要采用一定的措施: 就需要采用一定的措施
限制短路电流 变更母线放置方式以加大截面系数 增大母线相间距离 减小绝缘子间的跨距或增大母线截面积
1. 按最大长期工作电流选择
保证母线正常工作时的温度不超过允许温度
（5-32） 母线实际允许载流量与周围环境温度及 母线的布置方式有关，若实际周围环境 温度与规定的环境温度不同时，母线的 允许温度要修正，即引入温度修正系数 kθ。
33
2.按经济电流密度选择 导体通过电流时,会产生电能损耗。把 投资择算到每年费用,加上年损耗费为 年计算费用,使年计算费用最小的截面 为经济截面Se,J为经济密度,与年最大 负荷利用小时数有关 。 （5-34） 选出的导体还要按按最大长期工作电流校验 （5-32）
（5-9）
11
短路发热计算
图5-2 导体的θ=f(A)曲线
12
短路电流热效应值Qk的计算
Qk常用的计算方法为近似数值积分法。 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：
13
Qk的计算—周期分量Qp计算
任意函数y=f(x)的定积分采用辛普生公式计算 :
取n＝4
分、合避雷器、电压互感器和空载母线 分、合励磁电流不超过2A的空载变压器 关合电容电流不超过5A的空载线路
56
高压熔断器
高压熔断器选择和校验项目： 选择型式： 选择额定电压：UN≥UNS 选择额定电流：IN≥Imax 校验开断能力：INbr≥I ″
57
四、电流互感器的原理与选择
电流互感器是一种特殊的变压器，它正常 工作在接近短路状态，为仪用变流器 作用： 作用：
41
二、电力电缆选择
电力电缆选择和校验项目： 电力电缆选择和校验项目：
电缆芯线材料及型号 额定电压 截面选择 允许电压降校验 热稳定校验。 热稳定校验。
42
二、电力电缆选择
（一）电缆芯线材料及型号选择
电缆芯线有铜芯和铝芯， 电缆芯线有铜芯和铝芯，国内工程一般选用铝 芯电缆
电缆的型号很多，应根据其用途、敷设 方式和使用条件进行选择 潮湿或腐蚀地区应选用塑料护套电缆 高温场所宜用耐热电缆 重要直流回路宜选用阻燃型电缆 敷设在高差大的地点，应采用不滴流 或塑料电缆 直埋地下一般选用钢带铠装电缆
分、合励磁电流不超过2A的空载变压器 关合电容电流不超过5A的空载线路
53
高压隔离开关
54
高压隔离开关
高压隔离开关选择和校验项目： 选择型式： 选择额定电压：UN≥UNS 选择额定电流：IN≥Imax 校验热稳定：It2*t≥QK 校验动稳定：ies≥ish
55
三、高压熔断器的原理与选择
熔断器是最简单的保护电器，它用来保护 电气设备免受过载和短路电流的损害 作用： 作用： 隔离电压:用隔离开关将被检修的设备与电源电压隔离 倒闸操作:常用隔离开关配合断路器，协同操作来完成 分、合小电流路器：
52
二、高压隔离开关的原理与选择
隔离开关没有灭弧装置，不能断开正常负 荷电流，更不能断开短路电流，否则此时产 生的电弧不能熄灭，甚至造成飞弧，会伤及 设备并且严重危及人身安全。 作用： 作用： 隔离电压:用隔离开关将被检修的设备与电源电压隔离 倒闸操作:常用隔离开关配合断路器，协同操作来完成 分、合小电流路器： 分、合避雷器、电压互感器和空载母线
25
表5-3
主要电气设备的选择和校验项目
26
第三节
母线、电缆和绝缘子的选择 母线、
27
一、母线选择
母线选择和校验项目：
确定母线的材料、截面形状、布置方式 选择母线的截面积 校验母线的热稳定和动稳定 对重要的和大电流的母线，要共振校验 对110及以上的母线进行电晕校验
28
一、母线选择
（一）母线的材料、截面形状、布置方式 1.母线的材料： 常用的母线材料有铜、铝和铝合金三种 2.母线的结构： 硬裸母线的截面形状有矩形、槽形和管形。 矩形母线散热条件好,易于安装与连接,但集 肤效应系数大。 槽形母线通常是双槽形一起用,载流量大,集 肤效应小,用于电压等级不超过35kV,电流不 超过8000A的回路中。 管形母线的集肤效应最小,机械强度最大,还 可以采用管内通水或通风的冷却措施 29
7
导体短时发热计算
图5-1 短路时导体的发热过程
8
短路时导体发热的平衡方程式
I Rθ dt = mCθ dθ
2 kt
（5-1）
其中：
m＝ρ m LS
Cθ＝C 0 (1 + βθ )
L Rθ＝ρ 0 (1 + αθ ) S
代入式（5-1）得： （5-2）
9
L I ρ（1 + αθ） dt = ρ m LSC0 (1 + βθ )dθ （5-2） 0 S
46
三 、支柱绝缘子和穿墙套管的 选择
47
三 、支柱绝缘子和穿墙套管的 选择
支柱绝缘子选择项目： 类型和额定电压选择 短路时动稳定校验 穿墙套管选择项目： 类型、额定电压和额定电流选择 短路条件校验热稳定 短路条件校验动稳定。
48
第四节
高压电器的选择选择
49
一、高压断路器的原理与选择
高压断路器是电力系统中最重要的开关设备， 它的作用在正常情况下接通或断开电路，在 系统发生故障时自动地迅速地断开故障电路。 断路器能完成以上功能是因为断路器有完善 的灭弧装置，能够熄灭在开断电路时所产生 的电弧。 断路器是功能最完善、任务最繁重、结构最 复杂、价格也最昂贵的开关电器。
电力工程基础课件
第五章 电气设备的选择 本章内容重点
电气设备的发热和电动力 电气设备选择的一般条件 母线、 母线、电缆和绝缘子的选择 高低压电器的选择 发电厂和变电所主变压器的选择
2
第一节 电气设备的发热和电动力
3
发热
发热的原因: 电阻损耗 磁滞和涡流损耗 介质损耗 分类: 长期发热，由正常工作电流产生的； 短时发热，故障时由短路电流产生的。
（5-5）
式中：Q
K
2 = ∫ I kt dt t0
t1
ρ m C0 α β β ln (1 + αθ K ) + θ K ρ0 α 2 α ρ C α β β AL = m 0 2 ln (1 + αθ L ) + θ L ρ0 α α
AK =
1 由此得出：AK = AL + Qk S
K = Kθ K1 K 2
K = Kθ K 3 K 4
K1、K2为空气中多根电缆并列和穿管敷设时的 修正系数 K3为直埋电缆因土壤热阻不同的修正系数 K4为土壤中多根并列修正系数