2019精品高压电气设备选择数学

It2t Qk
Qk——短路电流热效应； It——所选用电器t（单位为s）内允许通过的热稳定电流。
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。
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电气设备及运行维护
部分电气设备动稳定按应力和电动力校验。 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：
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Ik
I
2 pt

2 I " etbr /Ta 2
Ipt为触头刚刚分开tbr时的短路电流周期分量有效值，在此可取 Ipt = I”；
Ta

X
R
为短路电流非周期分量衰减时间常数，其中，
XΣ、RΣ分别为电源至短路点的等效电抗和等效电阻。
5．额定关合电流选择
解 根据安装地点在屋内和例6-1、例6-3的有关计算结果，高压 断路器和隔离开关的型号和参数及与计算数据的比较见表6-4。
表6-4 断路器和隔离开关选择比较结果
选校项目
计算数据 ZN10-10III/2000型
额定电压/kV
10
10
额定电流/A
1818.65
2000
额定开断电流/kA 25.3
40 -
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4) 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
LW15-363GCBP(双断口)
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三、重合器的选择 根据安装地点的系统条件进行选择。具体要求见下表：
考虑因素
选择条件
额定电压 ≥安装地点的系统最高运行电压
＞安装地点的远景最大负荷电流，还需考虑触头载流、 额定电流 温升等因素，需留有较大裕度
安装地点 最大故障 电流
保护区域 末端最小 短路电流
（3）短路计算点：在正常接线方式时，通过电气设备的短路 电流为最大的短路点，称为短路计算点。
1）对两侧均有电源的电气设备，应比较电气设备前、后短路时 的短路电流，选通过电气设备短路电流较大的地点作为短路计 算点。例如，校验图6-1中的发电机出口断路器QF1时，应比较 k1和k2短路时流过QF1的电流，选较大的点作为短路计算点。
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路 电流有效值Ik，即
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INbr ≥ Ik 开断计算时间tbr ：从发生短路到断路器的触头刚刚分开所经历 的时间。 为保证断路器能开断最严重情况下的短路电流，开断计算时间 等于主保护动作时间tpr1与断路器固有分闸时间tin之和，即
额定关合电流/kA 64.5
130 -
热稳定校验/(kA)2·s 637.8
402×4
动稳定校验/kA
64.5
130
GN22-10/2000型 10 2000 402×2 100
由选择比较结果可知，所选高压断路器和隔离开关满足要求。
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SF6断路器(单断口)
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ish 2Ksh I"
I”为0s钟短路电流周期分量有效值；Kes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。
导体的选择校验
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第一节 高压电气设备选择的一般条件和原则
｛ 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
1)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。 2) 由于电气设备的允许最高工作电压为其额定电压的UN的 1.1~1.15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。 3) 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
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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。 SF6断路器的燃弧时间ta为0.02~0.04s。
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IN（或Ial）≥Imax 3) 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
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：应按本工程的设计规划容量及可 能发生最大短路电流的正常接线方式计算，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）。 （2）短路种类：电气设备的热稳定和动稳定以及电器的开断 电流，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。
tbr=tpr1+tin
1) 对于非快速动作断路器（其tbr≥0.1s），可略去短路电流非周 期分量的影响，简化用短路电流周期分量0s有效值I”校验断路 器的开断能力，即
INbr≥I” 2) 对于快速动作断路器（其tbr<0.1s），开断短路电流中非周期 分量可能超过周期分量的20%，需要用tbr时刻的短路全电流有 效值校验断路器的开断能力，即
可在海拔2000m以下地区使用。 2) 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
1) 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。
2) 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
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。 电器的热稳定是由热稳定电流及其通过时间来决定的，满足热 稳定的条件为
（4）短路电流的实用计算方法：在进行电气设备的热稳定验算 时，需要用短路后不同时刻的短路电流，即计及暂态过程，通 常采用短路电流实用计算方法，即运算曲线法。该内容可在今 后的有关毕业设计中学习。
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第二节 高压断路器、隔离开关、重合器和分段器的选择
一、高压断路器的选择
1．种类和型式的选择 安装地点：屋内和屋外。
UN ≥ UNs
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注意： 1) 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。 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，
ies≥ish 二、隔离开关的选择
1. 隔离开关的型号应根据其安装地点，配电装置的布置特点等 选择。 2. 由于隔离开关没有灭弧装置，故没有开断电流和关合电流的 校验，隔离开关的额定电压、额定电流选择和热稳定、动稳定 校验项目与断路器相同。
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电气设备及运行维护
【例6-4】选择例6-1中变压器低压侧的高压断路器和隔离开关。
本章教学要求
掌握高压电气设备选择的一般条件 掌握高压断路器、隔离开关、熔断器的选择方法 掌握互感器、绝缘子的方法选择 掌握母线和电缆的选择
本章难点：硬母线的共振校验
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电气设备及运行维护
本章学习重点
掌握高压断路器、隔离开关、熔断器的选择方法 掌握互感器的选择方法 掌握母线和电缆的选择
本章学习难点
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电气设备及运行维护