电气设备选择方法

电气设备的选择

主要包括变压器、断路器、隔离开关的选择

1 电气设备选择的一般条件

1.1 按正常工作条件选择

（1）按额定电压选择

Ns N U U ≥ （1-1）

N U 指电气设备的额定电压；Ns U 指设备所在电网的电压等级的额定电压。

（2）按额定电流选择

电气设备的额定电流N I 是指在额定环境条件（环境温度、日照、海拔、安装条件等）下，电气设备的长期允许电流值。这是出厂时给定的值。一般实际环境条件不同于额定环境条件，因此要对N I 进行修正。修正后的额定电流为:

N al KI I = (1-2)

K 为综合修正系数。具体算法见【发电厂电气部分】第226页。

此时按额定电流选择的条件为：

max I I al ≥ （1-3）

其中，max I 为电气设备所在回路的最大持续工作电流，计算方法如下表。

注：1 变压器一般情按原则（1）确定，若变压器要求过负荷，则按（2）确定。 2 例如已知发电机N S 、N U ，则可求的发电机回路的最大持续工作电流为： 3 其他情况参考【发电厂电气部分】第226页表6-1。

ϕcos 305.1305.1max N N N N

U P U S I == （1-4）

1.2 按短路情况校验

1 首先计算短路电流

2 确定短路计算时间

（1）校验热稳定的的短路计算时间k t （用于计算短路电流热效应k Q ）由下式确定：

()a in pr ab pr k t t t t t t ++=+= （1-5）

pr t 为后备继电器保护动作时间（s ）

；ab t 为断路器全开断时间（s ）；in t 为断路器故有分闸时间（s ）；a t 为断路器开断时电弧持续时间。

（2）校验开断电器（断路器）开断能力的短路计算时间br t 由下式确定：

in pr br t t t +=1 （1-6）

1pr t 为主继电保护动作时间（s ）

。 3 热稳定和动稳定校验

（1）热稳定校验

要求所选电气设备能承受短路电流所产生的热效应，在短路电流通过时，电气设备各部分的温度（或发热效应）应不超过允许值。电气设备满足热稳定的条件为：

k t Q t I ≥2 [()s KA ∙2

] （1-7） t I 为制造厂规定的允许通过电器的热稳定电流，查表可得；

t 为制造厂规定的允许通过电器的热稳定时间，查表可得；

k Q 为短路电流通过电器时所产生的热效应，注意单位。k Q 的算法如下：

热效应k Q 由两部分组成，即短路电流周期分量产生部分p Q 和非周期部分产生部分np Q 。 p Q 的计算：

⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛++=2222"1012k k t t k p I I I t Q （1-8） 式中，"I 、2k t I 、k t I 分别为短路电流周期分量的起始值、2

k t 时刻值、k t 时刻值。 np Q 的计算：

2"TI Q np = (1-9)

T 为非周期分量等效时间（s ），与短路点及k t 有关，可查【发电厂电气部分】第34页表2-3。 若s t k 1>，导体的发热主要由周期分量来决定，此时可不计np Q ，即有：

p k Q Q ≈ （1-10） 注意单位为()s kA ∙2

（2）动稳定校验

动稳定就是要求电气设备能承受短路冲击电流所产生的电动力效应。

电气设备满足动稳定校验所谓条件为：

sh es i i ≥ （kA ） （1-11）

式中，es i 为电器允许通过的动稳定电流（或称为极限通过电流）的幅值（kA ），查表可得。 sh i 为短路冲击电流。

2 主变压器的选择

2.1 发电厂主变压器容量和台数的选择

1单元接线方式

每个单元接一台主变压器，其额定容量N S 按发电机额定容量扣除本机组的厂用负荷外，留有10%的裕度选择：

()()P GN P GN N K P K S S -=-≈1

cos 1

.111.1ϕ

(2-1) 其中，P K 为厂用电率。 2 接于发电机电压母线与升高电压母线的变压器选择

此时一般装设两台主变压器。其容量的选择按以下两步选取。

（1）当发电机电压母线上的负荷为P （或S ）时，两台变压器传送的容量为：

()()[]∑∑--=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡--=S K S P K P S P

NG G P NG 1cos cos 1ϕϕ总 （2-2） ∑NG P

为发电机发出的总容量。 （2）当一台变压器停止运行时时，另一台应能承担将发电厂送至电网功率的70%。 总S S N ⨯=%70 （2-3）

2.2 变电所主变压器容量和台数的选择

变电所一般选择两台主变压器。

主变压器容量的选择一般按变电所建成后5~10年的规划负荷考虑。并按其中一台变压器停运时，另一台能满足变电所最大负荷的60%~70%。（35~110KV 变电所为60%，更高电压等级则为70%），或全部重要负荷（当1、2类负荷超过上诉比例时）选择。

()max 7.0~6.0S S N = （2-4）

注意，max S 是规划后的最大负荷。

3 断路器、隔离开关的选择

1 型号的初选

1 按额定电压选择

Ns N U U ≥ （3-1）

2 按额定电流选择

max I KI I N al ≥= （3-2）

现在可以根据这两项初选断路器的型号。查表得其它参数,如固有分闸时间in t ，额定断开电流Nbr I ，动稳定电流峰值es i ，t 秒内通过的热稳定电流t I 等。

2 参数的校验

1 额定断开电流的校验（只有断路器才校验这一项，隔离开关不用）

为保证断路器能可靠地断开短路电流，一般情况，原则上额定断开电流Nbr I 不应小于实际断开瞬间的短路全电流的有效值K I .