电气工程基础 第5章
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为导体和电器允许通过的动稳定电流的幅值及有效值。
3. 短路电流的计算条件 为使所选导体和电器具有足够的可靠性、经济性和合理 性，并在一定的时期内适应电力系统的发展需要，对导体和 电器进行校验用的短路电流应满足以下条件： (1)计算时应按本工程设计的规划容量计算，并考虑电 力系统的远景发展规划(一般考虑本工程建成后 5~10 年)。 所用接线方式，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式， 而不应按仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。
一、 按正常工作条件选择 导体和电器的正常工作条件包括额定电压、额定电流和 自然环境条件等三个方面。 1. 额定电压 一定额定电压的高压电器，其绝缘部分应能长期承受相 应的最高工作电压。由于电网调压或负荷的变化，使电网的 运行电压常高于电网的额定电压。因此，所选导体和电器的 允许最高工作电压应不低于所连接电网的最高运行电压。
当周围介质温度 θ 0 和导体(或电器)额定环境温度 θ 0N 不同时。导体(或电器)的额定电流 I N 可按式( 5－3 )进行修 正，即
式中，
为周围介质温度修正系数； I'N 为对应于
导体(或电器)正常最高容许温度 θ 0N 和实际周围介质温度 θ 0
的容许电流 A ；θ N 为导体(或电器)的正常最高容许温度。
当导体和电器的额定电压为 U N 时，导体和电器的最高
工作电压一般为( 1.1~1. 15 )U N ；而实际电网的最高运行电
压一般不超过 1. 1 U N 。因此，在选择设备时一般按照导体 和电器的额定电压 U N 不低于安装地点电网额定电压 U NS 的条件进行选择，即
2. 额定电流 在规定的周围环境温度下，导体和电器的额定电流 I N 应不小于流过设备的最大持续工作电流 I max ，即
(2)短路的种类可按三相短路考虑。若发电机出口的短 路，或中性点直接接地系统及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。
(3)短路计算点应选择在正常接线方式下，通过导体或 电器的短路电流为最大的地点。但对于带电抗器的 6~10kV 出线及厂用分支线回路，在选择母线至母线隔离开关之间的 引线、套管时，计算短路点应该取在电抗器前。选择其余的 导体和电器时，计算短路点一般取在电抗器后。
母线上事故切除最大一台发电机时，这台发电机额定电流的
50%~80% 计算；馈电线回路的 I max ，除考虑线路正常负荷 电流外，还应包括线路损耗和事故时转移过来的负荷。
此外，还应根据装置地点、使用条件、检修和运行等要
求，对导体和电器进行型式选择。
3. 自然环境条件 选择导体和电器时，应按当地环境条件校核它们的基本使用 条件。当气温、风速、湿度、污秽等级、海拔高度、地震烈度、 覆冰厚度等环境条件超出一般电器的规定使用条件时，应向制造 部门提出补充要求或采取相应的防护措施。例如，当电气设备布 置在制造部门规定的海拔高度以上地区时，由于环境条件变化的 影响，引起电气设备所允许的最高工作电压下降，需要进行校正。 一般地，若海拔范围在 1000~3500m 以内，则每当海拔高度比厂 家规定值升高 100m 时，最高工作电压下降 1% 。因此，在海拔 高度超过 1000m 的地区，应选用高原型产品或选用外绝缘提高一 级的产品。目前， 110kV 及以下电器的外绝缘普遍具有一定裕度， 故可使用在海拔 2000m 以下的地区。
第5章 电气设备的选择
5.1 电气设备选择的一般条件 5.2 母线和电缆的选择 5.3 高压断路器、隔离开关及高压熔断器的选择 5.4 限流电抗器的选择 5.5 互感器的选择 思考题
电气设备的选择是发电厂和变电所电气部分设计的重要 内容之一。如何正确地选择电气设备，将直接影响电气主接 线和配电装置的安全及经济运行。因此，在进行设备选择时， 必须执行国家的有关技术经济政策，在保证安全、可靠的前 提下，力争做到技术先进、经济合理、运行方便和留有适当 的发展余地，以满足电力系统安全、经济运行的需要。
由于发电机、调相机和变压器在电压降低 5% 时出力保 持不变，其相应回路的最大持续工作电流 I max =1.05 I N (I N 为发电机的额定电流)；母联断路器和母线分段断路器回路 的最大持续工作电流 I max ，一般取该母线上最大一台发电
机或一组变压器的 I max ；母线分段电抗器回路的 I max ，按
或
式中， Q d 为短路电流热效应； Q r 为导体和电器允许的短 时热效应；I r 为 t r 时间内导体和电器允许通过的热稳定电 流； tr 为导体和电器的热稳定时间。
2. 短路动稳定校验 动稳定是指导体和电器承受短路电流机械效应的能力， 满足动稳定的条件为
或
式中， ish 、 I sh 为短路冲击电流幅值及有效值； i Hale Waihona Puke Baidus 、 I es
我国生产的裸导体在空气中的额定环境温度(θ 0N )为 25℃ ，当装置地点环境温度在-5~+50℃ 范围内变化时，导 体的额定载流量可按式( 5－3 )修正。
二、 按短路条件校验 1. 按短路热稳定校验 短路热稳定校验就是要求所选择的导体和电器，当短路 电流通过时其最高温度不超过导体和电器的短时发热最高允 许温度，即
学习本章时应注意把基本理论与工程实践结合起来，在 熟悉各种电气设备性能的基础上，通过实例来掌握各种电气 设备的选择方法。
5. 1 电气设备选择的一般条件
由于电力系统中各电气设备的用途和工作条件不同，它 们的选择方法也不尽相同，但其基本要求却是相同的。即， 电气设备要能可靠地工作，必须按正常工作条件进行选择， 按短路条件校验其动、热稳定性。
目前我国生产电器的额定环境温度(θ 0N)为 +40℃ 。当 这些电器使用在环境温度高于+40℃ (但不高于 +60℃ )的地 区时，该地区的环境温度每增加 1℃ ，电器的额定电流减少 1. 8% ；当使用在环境温度低于 +40℃ 时，该地区的环境温 度每降低 1℃ ，电器的额定电流增加 0.5% ，但最大不得超 过额定电流的 20% 。
3. 短路电流的计算条件 为使所选导体和电器具有足够的可靠性、经济性和合理 性，并在一定的时期内适应电力系统的发展需要，对导体和 电器进行校验用的短路电流应满足以下条件： (1)计算时应按本工程设计的规划容量计算，并考虑电 力系统的远景发展规划(一般考虑本工程建成后 5~10 年)。 所用接线方式，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式， 而不应按仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。
一、 按正常工作条件选择 导体和电器的正常工作条件包括额定电压、额定电流和 自然环境条件等三个方面。 1. 额定电压 一定额定电压的高压电器，其绝缘部分应能长期承受相 应的最高工作电压。由于电网调压或负荷的变化，使电网的 运行电压常高于电网的额定电压。因此，所选导体和电器的 允许最高工作电压应不低于所连接电网的最高运行电压。
当周围介质温度 θ 0 和导体(或电器)额定环境温度 θ 0N 不同时。导体(或电器)的额定电流 I N 可按式( 5－3 )进行修 正，即
式中，
为周围介质温度修正系数； I'N 为对应于
导体(或电器)正常最高容许温度 θ 0N 和实际周围介质温度 θ 0
的容许电流 A ；θ N 为导体(或电器)的正常最高容许温度。
当导体和电器的额定电压为 U N 时，导体和电器的最高
工作电压一般为( 1.1~1. 15 )U N ；而实际电网的最高运行电
压一般不超过 1. 1 U N 。因此，在选择设备时一般按照导体 和电器的额定电压 U N 不低于安装地点电网额定电压 U NS 的条件进行选择，即
2. 额定电流 在规定的周围环境温度下，导体和电器的额定电流 I N 应不小于流过设备的最大持续工作电流 I max ，即
(2)短路的种类可按三相短路考虑。若发电机出口的短 路，或中性点直接接地系统及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。
(3)短路计算点应选择在正常接线方式下，通过导体或 电器的短路电流为最大的地点。但对于带电抗器的 6~10kV 出线及厂用分支线回路，在选择母线至母线隔离开关之间的 引线、套管时，计算短路点应该取在电抗器前。选择其余的 导体和电器时，计算短路点一般取在电抗器后。
母线上事故切除最大一台发电机时，这台发电机额定电流的
50%~80% 计算；馈电线回路的 I max ，除考虑线路正常负荷 电流外，还应包括线路损耗和事故时转移过来的负荷。
此外，还应根据装置地点、使用条件、检修和运行等要
求，对导体和电器进行型式选择。
3. 自然环境条件 选择导体和电器时，应按当地环境条件校核它们的基本使用 条件。当气温、风速、湿度、污秽等级、海拔高度、地震烈度、 覆冰厚度等环境条件超出一般电器的规定使用条件时，应向制造 部门提出补充要求或采取相应的防护措施。例如，当电气设备布 置在制造部门规定的海拔高度以上地区时，由于环境条件变化的 影响，引起电气设备所允许的最高工作电压下降，需要进行校正。 一般地，若海拔范围在 1000~3500m 以内，则每当海拔高度比厂 家规定值升高 100m 时，最高工作电压下降 1% 。因此，在海拔 高度超过 1000m 的地区，应选用高原型产品或选用外绝缘提高一 级的产品。目前， 110kV 及以下电器的外绝缘普遍具有一定裕度， 故可使用在海拔 2000m 以下的地区。
第5章 电气设备的选择
5.1 电气设备选择的一般条件 5.2 母线和电缆的选择 5.3 高压断路器、隔离开关及高压熔断器的选择 5.4 限流电抗器的选择 5.5 互感器的选择 思考题
电气设备的选择是发电厂和变电所电气部分设计的重要 内容之一。如何正确地选择电气设备，将直接影响电气主接 线和配电装置的安全及经济运行。因此，在进行设备选择时， 必须执行国家的有关技术经济政策，在保证安全、可靠的前 提下，力争做到技术先进、经济合理、运行方便和留有适当 的发展余地，以满足电力系统安全、经济运行的需要。
由于发电机、调相机和变压器在电压降低 5% 时出力保 持不变，其相应回路的最大持续工作电流 I max =1.05 I N (I N 为发电机的额定电流)；母联断路器和母线分段断路器回路 的最大持续工作电流 I max ，一般取该母线上最大一台发电
机或一组变压器的 I max ；母线分段电抗器回路的 I max ，按
或
式中， Q d 为短路电流热效应； Q r 为导体和电器允许的短 时热效应；I r 为 t r 时间内导体和电器允许通过的热稳定电 流； tr 为导体和电器的热稳定时间。
2. 短路动稳定校验 动稳定是指导体和电器承受短路电流机械效应的能力， 满足动稳定的条件为
或
式中， ish 、 I sh 为短路冲击电流幅值及有效值； i Hale Waihona Puke Baidus 、 I es
我国生产的裸导体在空气中的额定环境温度(θ 0N )为 25℃ ，当装置地点环境温度在-5~+50℃ 范围内变化时，导 体的额定载流量可按式( 5－3 )修正。
二、 按短路条件校验 1. 按短路热稳定校验 短路热稳定校验就是要求所选择的导体和电器，当短路 电流通过时其最高温度不超过导体和电器的短时发热最高允 许温度，即
学习本章时应注意把基本理论与工程实践结合起来，在 熟悉各种电气设备性能的基础上，通过实例来掌握各种电气 设备的选择方法。
5. 1 电气设备选择的一般条件
由于电力系统中各电气设备的用途和工作条件不同，它 们的选择方法也不尽相同，但其基本要求却是相同的。即， 电气设备要能可靠地工作，必须按正常工作条件进行选择， 按短路条件校验其动、热稳定性。
目前我国生产电器的额定环境温度(θ 0N)为 +40℃ 。当 这些电器使用在环境温度高于+40℃ (但不高于 +60℃ )的地 区时，该地区的环境温度每增加 1℃ ，电器的额定电流减少 1. 8% ；当使用在环境温度低于 +40℃ 时，该地区的环境温 度每降低 1℃ ，电器的额定电流增加 0.5% ，但最大不得超 过额定电流的 20% 。