开关设备选型

题目：风电场电气主接线（方案A）电气设备选型计算——开关设备选型计算目录一、前言 (3)二、课程设计的目的 (3)三、课程设计的要求 (3)四、常用开关设备介绍 (3)1、开关设备的类型2、常用的断路器3、隔离开关4、接触器五、断路器选型 (3)1、常见的断路器类型2、断路器简介3、断路器的选择原则六、隔离开关选型 (6)1、35KV侧2、110KV侧七、熔断器选型 (7)1、熔断器分类2、熔断器的额定电压3、熔断器的额定电流4、熔断器的开断电流5、熔断器选择的校验八、课程设计心得 (8)九、参考文献 (8)一、前言在电力系统生产运行中，电气设备及生产方式的转换，由开关电器的分合来实现。

常用的开关电器有断路器、隔离开关、接触器和熔断器。

通过开关的控制和保护，既可根据电网运行需要将一部分电力设备或线路投入或退出运行，也可在电力设备或线路发生故障时将故障部分从电网快速切除，从而保证电网中无故障部分的正常运行及设备、运行维修人员的安全。

因此，高压开关设备是非常重要的输配电设备，其安全、可靠运行对电力系统的安全、有效运行具有十分重要的意义。

二、课程设计的目的《风电场电气工程》是风动专业一门非常重要的专业课，有着新概念多、内容抽象、实践性强、内容多等特点。

课程设计是对学生所学课程内容掌握情况的一次自我验证，有着极其重要的意义。

通过课程设计能提高学生对所学知识的综合应用能力，能全面检查并掌握所学内容。

通过本课程的课程设计，使学生巩固风电场电气工程的基础理论知识和基本计算方法，了解电力工业的内在关系和电气系统设计原理，熟悉电力行业规范和标准，具备应用理论知识分析和解决实际问题的能力和工程意识，为将来从事工程设计、设备安装、系统调试、维护保养等工作打下良好的基础。

三、课程设计的要求(1)掌握风电场电气主接线设计的基本要求。

(2)掌握发电厂电气主接线的几种常用接线方式并能分析各接线方式的特点。

(3)熟悉各种电气主接线方案的经济性能比较方法。

(4)掌握几种主要电气设备的选型计算方法。

(5)掌握配电装置布置的基本要求，并能画出简单的配电装置布置图。

四、常用开关设备介绍开关设备的类型：常用的开关设备有断路器、隔离开关、熔断器和接触器，他们的功能各不相同。

常用的断路器：油断路器（多油、少油）、真空断路器、SF6断路器等隔离开关：根据安装地点可以分为户内式和户外式，根据其绝缘支柱的数目可以分为单柱式、双柱式、三柱式、和V字形。

接触器：交流接触器（电压AC）和直流接触器（电压DC）五、断路器选型根据各种类型断路器的结构和性能特点以及使用环境和条件，来合理选择断路器的形式。

1、断路器的电气参数1.额定电压： U N ≥ U NS2.额定电流： I N ≥ I MAXA 3.断路器的额定开关电流值应不小于实际开端瞬间的短路电流周期分I pt 。

I Nbr ≥I ptB4.断路器的短路关合电流要大于等于短路后的最大冲击电流。

i Nc1≥i sh5.设备允许通过的热稳定电流i t ，和时间t ，并以此校验电气设备是否可以满足动稳定的要求：t 2t t Q I ≥6.C 设备允许通过的动稳定电流幅值i sh 及其有效值I sh ，以此校验电气设备是否可以满足动稳定的要求;sh es sh es i i I I ≥≥或注：在计算Qt 时，需要选取合适的短路时间，一般考虑短路时间t k 为保护动作时间t pr 和断路器全开时间tbr 之和，即k t = t pr + t br 其中t pr = t in + t a综上：断路器的选择需考虑以下几个条件：额定电压、额定电流、额定开断电流、短路关合电流和热稳定与动稳定的校检。

计算过程如下：表1 风电机组向主变低压侧（35KV 侧）提供的短路电流数据：三相短路电流周期分量短路冲击电流峰值短路冲击全电流有效值10.1 KA24.6 KA14.7 KA1）35KV 侧（设系统后备用保护动作最长时间为3s ） 额定电压应大于等于35KV额定电流：S n =P n ﹨0.80=69*1500﹨0.80=129375KVAI max =1.05S n ﹨30.5*U n =1.05*129375*103﹨30.5*35*103=2240.857A 所以额定电流应大于2240.857A额定开断电流应大于短路电流周期分量，所以额定开断电流应大于10.1KA 短路关合电流应大于短路冲击电流峰值，所以短路关合电流应大于24.6KA 综上，考虑采用LW16-40.5 SF6断路器。

主要技术参数热稳定的校检：kQ k=I"2＊t k=10.12*3.16=322.351[（kA）2*S]I t2t=25*25*4=2500[（kA）2*S] I t2t » Q k 所以满足热稳定。

动稳定的校检：i sh= i es= i es »i sh 所以满足动稳定。

2）110KV侧（设系统后备用保护动作最长时间为3s）表2系统变电站A向主变高压侧（110KV侧）提供的短路电流数据：三相短路电流周期分量短路冲击电流峰值短路冲击全电流有效值6.9 KA 18.5 KA 9.9 KA额定电压应大于等于35KV额定电流：S n=P n﹨0.80=69*1500﹨0.80=129375KVAI max=1.05S n﹨30.5*U n=1.05*129375*103﹨30.5*110*103=713A所以额定电流应大于713A额定开断电流应大于短路电流周期分量，所以额定开断电流应大于6.9KA短路关合电流应大于短路冲击电流峰值，所以短路关合电流应大于18.5KA综上，根据《电气设备手册》2007版,及目前的技术经济状况，考虑采用SW4-110G(C)型车式少油断路器。

技术数据如下：t= t pr + t in + t a=3+0.06+0.025=3.085s热稳定的校检：kQ k=I"2＊t k=6.92*3.085=146.877[（kA）2*S]I t2t=21*21*4=1764[（kA）2*S] I t2t » Q k 所以满足热稳定。

动稳定的校检：i sh= i es= i es »i sh 所以满足动稳定。

六、隔离开关的选择隔离开关的选择较断路器的选择不需考虑开断电流，关合电流。

其余类似。

1）35KV侧根据断路器选择数据并结合《电气设备手册》2007版，我选择GW4-35隔离开关。

t= t pr + t in + t a=3+0.1+0.06=3.16s热稳定的校检：kQ k=I"2＊t k=10.12*3.16=322.351[（kA）2*S]I t2t=46*46*4=8464[（kA）2*S] I t2t » Q k 所以满足热稳定。

1）110KV侧t= t pr + t in + t a=3+0.06+0.025=3.085s热稳定的校检：kQ k=I"2＊t k=6.92*3.085=146.877[（kA）2*S]I t2t=20*20*2=800[（kA）2*S] I t2t » Q k 所以满足热稳定。

动稳定的校检：i sh= i es= i es »i sh 所以满足动稳定。

七、熔断器的选择1、熔断器分类：可分为低压熔断器和高压熔断器，按是否限流作用可分为限流式和非限流式。

根据安装地点，高压熔断器可以分为屋外跌落式式和屋内式。

2、熔断器的额定电压高压熔断器的额定电压U N必须大于或等于熔断器安装处电网的额定电压U ns，即U N ≥U ns3、熔断器的额定电流熔断器额定电流的选择，主要是熔体的额定电流的选择。

熔断器的额定电流的选择按照大于或者等于熔体额定电流选。

（1）被保护的是35KV及以下的电力变压器用熔断器保护35KV以下的电力变压器时，熔体的额定电流按下式选择：I Nfs = KI max K为可靠系数、I max为电力变压器回路的最大的工作电流。

（2）被保护的是电力电容器用限流式高压熔断器保护电力电容器时，熔体的额定电流按下式选择：I Nbr = KI NC K为可靠系数、I NC 为电力电容器回路的额定电流。

4、熔断器的开断电流对于没有限流作用的熔断器，选择时用冲击电流的有效值I sh 校验开断电流，即I Nbr ≥I sh5、熔断器选择的校验为了保证前后两级熔断器之间或熔断器与电源（或负荷）保证保护装置之间的动作的选择性，应进行熔体选择性校验。

有之前的断路器和隔离开关在35kV段的线路上选择的都是户内式，这里我选择的也是户内式。

确定额定电压：熔断器安装处电网的额定电压U ns=35KV，所以高压熔断器的额定电压U N≥ 35KV确定额定电流：I max=1500*103﹨35*103=42.85 (设K=2.0),则I Nfs取100A。

经过上述计算，和对熔断器的开断电流的估计，我选择熔断器开断电流的校检：I sh=24.6*103﹨69=3.565KA I Nbr ≥I sh 符合要求。

八、课程设计心得此次课程设计收获颇丰，这是我内心最直接的感受。

毛主席说过“实践是检验真理的唯一标准”，而此次课程设计就是学习知识过程中最为重要的实践步骤。

这次课程设计将书本上的以前接触甚少各种参数形象化，通过查阅资料加深了知识的记忆。

九、参考文献黎文安. 《电气设备手册》. 中国水利水电出版社。