发电厂电气部分 第6章 电气设备选择的原则

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计算流过图中标注设备的： （1）最大持续工作电流； （2）最大短路电流（说明短 路类型、标出短路地点、 画出计算短路电流时的等 值电路） G1G2参数：50MW、10kV、 0.8 G3G4参数：200MW、10kV、 0.85 T1T2参数：90MVA、 121/35/10kV T3T4参数：250MVA、 121/10kV 10kV最大一回馈线上的 负荷为5MW
短路电流计算条件
1）容量和接线 按本工程的最终容量计算，并考虑本工程建 成后5～10年的电力系统远景发展规划，按可能发生最大短路 电流的正常接线方式进行短路计算。 2）短路种类 一般按三相短路进行验算。 3）选择短路计算点 在短路计算接线中，选择通过电器的短 路电流为最大的点为短路计算点。 4）短路计算时间 • 验算热稳定的计算时间
高压断路器和隔离开关的选择
（ 4）开断电流选择 --- 断路器灭弧能力的参数，指在额定电压下 可能开断的最大电流，不应小于实际开断瞬间的短路电流周期 分量Ipt INbr ≥ Ipt 当INbr 比系统短路电流大很多时， INbr ≥ I” （5）短路关合电流的选择 断路器合闸前，线路有短路故障，断路器在合闸过程中，动、 静触头在未接触时，产生电弧，有短路电流流过，容易使触头 熔焊和受到电动力破坏。断路器在接通后又跳闸，此时还要能 够切除短路电流。为保证断路器在关合短路时的安全，其额定 关合电流INcl 不应小于短路电流最大冲击值ish ， INcl >= ish （6）热稳定校验 （7）动稳定校验
（3）当地环境条件 • 海拔修正UN 一般设备用于<1000m 110kV及以下<2000m 1000-3500m -1%/100m 否则采用高原型设备或外绝缘高一级 • 温度修正IN 电气设备额定环境温度40 40-60度，-1.8%/度；低于40度，+0.5%/度，最大小于1.2IN
典型回路最大持续工作电流Imax的计算(1)-发电机回路 发电机回路上的设备：与发电机串联的断路器、隔离开关、电流 互感器、导线等。 求: 正常工作时流过这些设备的最大电流 Imax > Imax 计算目的：选择 这些设备的额定电流
母线至母线隔离开 关前的引线和套管： 应选择母线段K7点。
母联QF5：考虑母联断路器 分段断路器QF7：当主 QF5向备用母线充电时，备 变T1退出运行而相应母 用母线故障，即K4点短路时， 线段K1点发生短路时最 流过母联断路器的短路电流 严重。 最大。 发电机出口断路器：比较K1和K2点短路时，哪种情况通过QF1的短路电流大。
保护时间tpr1=0.05s,后备保护时间tpr2=3.9s，配电装置内最 高室温为+40 度。
查实用短路电流曲线时，参考书：
《发电厂电气部分课程设计参考资料》，天津大学黄纯华主编
《电力工程电气设计手册》，西北电力设计院编
作业步骤要求：
1.断路器和隔离开关的选择项目和步骤 2.发电机回路最大工作电流计算的原则 发电机的额定电流计算 发电机回路最大工作电流计算 3.断路器和隔离开关的选择 4.实用短路电流计算 查运算曲线的前提条件：短路时间和计算电抗 计算电抗：标幺值，以发电机的容量和电压为基准 明确写出计算电抗的基准容量、基准电压、基准电流 计算电抗的计算 短路时间的计算 明确 查哪些时刻的短路电流，分别是多少 短路电流有名值的计算 5.短路电流热效应计算 6.按断路器和隔离开关的选择项目列表对比，校验是否合格
2. 220V
16A
各类电器设备选择遵循的共同原则是：
按正常工作条件进行选择； 按短路状态校验热稳定和动稳定。
按正常工作条件选择电器设备
（1）额定电压 （2）额定电流
UN ≥ UN S IN ≥ Imax
（绝缘性能） （长期发热）
UN 电器设备额定电压； UNS 电网额定电压 IN 电器设备在额定环境温度下的长期允许电流 Imax 电器所在回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流
I t2t Qk ies ish
断路器的参数
附表6
额定电压 额定电流 额定断流量 ： 开断电流INbr 极限通过电流: 动稳定电流ies 额定关合电流INcl 热稳定电流和时间：热稳定电流It和时间t
隔离开关的选择
种类和形式的选择 安装地点：屋内式和屋外式 绝缘支柱数目：单柱、双柱、三柱 额定电压选择 额定电流选择 UN IN >= >= UNS Imax
第六章 电气设备选择的 一般原则
生活中的案例: 设备选择
买插座, 有以下电器设备接到该插座上: 1. 电磁炉: 额定电压220V 功率1800W 2. 电水壶: 额定电压230V 功率1000W 3. 电视: 额定电压220V 功率 300W 商店中的插座有两种: 1.220V 10A 应该买哪种?
正常负荷电流
按短路情况校验
• 短路热稳定校验 I t 2 t ≥ Qk Qk ：短路电流产生的热效应； It 、t ：电器允许通过的热稳定电流和时间 • 电动力稳定校验 ies ≥ ish 或 Ies ≥ Ish ish 、Ish --短路冲击电流幅值和有效值； ies 、Ies --电器允许通过的动稳定电流的幅值和有效值。 不需要校验热稳定或动稳定的情况 a. 用熔断器保护的电器可不验算热稳定。 b. 采用有限流电阻的熔断器保护的设备可不校验动稳定。 c. 装设在电压互感器回路中的裸导体和电器可不验算热稳定 和动稳定。
母线上最大一个发电 机或变压器的Imax
典型回路最大持续工作电流Imax的计算(4)-母线分段电抗器回路
母线上最大一台发电 机跳闸时，保证该段 母线负荷所需的电流， 或最大一台发电机额 定电流的50％～80％
典型回路最大持续工作电流Imax的计算(5)-出线回路 除了正常负荷电流， 还考虑事故时由其它 回路转移过来的负荷
tk = tpr + tbr
tbr = tin + ta
tpr:后备保护动作时间；tbr:断路器全开断时间；tin:断路器固有分闸时间 ta :断路器开断时,电弧持续时间,对SF6和压缩空气断路器约为0.02～0.04s。
• 验算断路器灭弧能力的计算时间
t
tk ’ = t
pr1
+ tin
p r1:主保护动作时间,0.05-0.06s；tin:断路器固有分闸时间
1.05倍发电机 的额定电流
典型回路最大持续工作电流Imax的计算(2)-变压器回路 变压器回路上的设备：与发电机串联的断路器、隔离开关、电流 互感器、导线等。
1.05倍变压器的额定 电流，若变压器允许 过负荷，按1.3-2.0倍 变压器IN
典型回路最大持续工作电流Imax的计算(3)-主母线、母联回路
QF3
QF5
QF2
QF6
QF4
QF1 QF7
高压断路器和隔离开关的选择
1、高压断路器选择 （1）断路器的种类和形式的选择 • 按灭弧介质和灭弧方式分为：多油、少油、压缩空气、SF6、 真空 • 操动机构：断路器进行合闸、分闸操作，并保持在合闸状态， 这些任务全靠操动机构完成。 包括：手动机构、电磁机构、气动机构、弹簧机构、液压机构 （2）额定电压选择 （3）额定电流选择 UN IN ≥ UNS ≥ Imax
热稳定校验
动稳定校验
I t2t Qk
ies ish
自学例6-1，做如下作业：要求步骤详细
试选择容量为25MW、UN=10.5kV、cos=0.8的发电机出口断路器 及回路的隔离开关。已知发电机出口短路时，系统侧电抗
X*=0.2165(Sd=100MVA)，系统等值机容量为400MVA。发电机主
主变低压侧QF3：可能 出现的短路点和运行方 式很多，当变压器高压 侧QF6断开而K3点短路 时最严重。类似的，选 择QF6，应为QF3断开， K5点短路。
带电抗器的6～10KV 出线回路：由于 干式电抗器可靠 性高，且断路器 QF4与电抗器间的 连线很短，故障 几率小，一般不 选K7，而应选K8。