华中科技大学-电气工程基础课件(熊银信)-第8章-电气主接线的设计与设备选择

1、HUST_CEEE第八章第八章 电气主接线的设计电气主接线的设计与设备选择与设备选择 第一节第一节 概述概述第二节第二节 主变压器和主接线的选择主变压器和主接线的选择第三节第三节 载流导体的发热和电动力载流导体的发热和电动力第四节第四节 电气设备的选择电气设备的选择第五节第五节 设备选择举例设备选择举例HUST_CEEE第一节第一节 概述概述 原则：原则：以设计任务书为依据，以以设计任务书为依据，以经济建设方针、政策和有关经济建设方针、政策和有关的技术规程、标准为准则，的技术规程、标准为准则，准确地掌握原始资料，结合准确地掌握原始资料，结合工程特点，确定设计标准，工程特点，确定设计标准，参考已

2、有设计成果，采用先参考已有设计成果，采用先进的设计工具。进的设计工具。 要求：要求：使设计的主接线满足可靠使设计的主接线满足可靠性、灵活性、经济性，并留性、灵活性、经济性，并留有扩建和发展的余地。有扩建和发展的余地。 步骤：步骤：1. 对原始资料进行综合分析；对原始资料进行综合分析；2. 草拟主接线方案，对不同方案进草拟主接线方案，对不同方案进行技术经济比较、筛选和确定；行技术经济比较、筛选和确定；3. 厂、所和附近用户供电方案设计；厂、所和附近用户供电方案设计；4. 限制短路电流的措施和短路电流限制短路电流的措施和短路电流的计算；的计算；5. 电气设备的选择；电气设备的选择；6. 屋内外配电

3、装置的设计；屋内外配电装置的设计；7. 绘制电气主接线图及其它图（如绘制电气主接线图及其它图（如配电装置视图）；配电装置视图）；8. 推荐最佳方案，写出设计技术说推荐最佳方案，写出设计技术说明书，编制一次设备概算表。明书，编制一次设备概算表。 HUST_CEEE第二节第二节 主变压器和主接线的选择主变压器和主接线的选择u主变压器主变压器：向电力系统或用户输送功率的变压器：向电力系统或用户输送功率的变压器u联络变压器联络变压器：用于两种电压等级之间交换功率的变压器：用于两种电压等级之间交换功率的变压器u自用电变压器自用电变压器：只供厂、所用电的变压器：只供厂、所用电的变压器一、一、变压器容量、台

4、数、电压变压器容量、台数、电压的确定原则的确定原则二、二、主变压器型式的选择原则主变压器型式的选择原则三、三、主接线设计简述主接线设计简述四、四、技术经济比较技术经济比较HUST_CEEE一、变压器容量、台数、电压的一、变压器容量、台数、电压的确定原则确定原则u依据输送容量等原始数据。依据输送容量等原始数据。u考虑电力系统考虑电力系统510年的发展规划。年的发展规划。1单元接线主变压器容量单元接线主变压器容量u 按发电机额定容量扣除本机组的厂用负荷后，按发电机额定容量扣除本机组的厂用负荷后，留有留有10%的裕度；的裕度；u 扩大单元接线应尽可能采用分裂绕组变压器。扩大单元接线应尽可能采用分裂绕

5、组变压器。HUST_CEEE2 连接在发电机电压母线与升高电压之间连接在发电机电压母线与升高电压之间的主变压器的主变压器u 发电机全部投入运行时，在满足由发电机电压供电的发电机全部投入运行时，在满足由发电机电压供电的日最小负荷，及扣除厂用电后，主变压器应能将剩余日最小负荷，及扣除厂用电后，主变压器应能将剩余的有功率送入系统。的有功率送入系统。u 若接于发电机电压母线上的最大一台机组停运时，应若接于发电机电压母线上的最大一台机组停运时，应能满足由系统经主变压器倒供给发电机电压母线上最能满足由系统经主变压器倒供给发电机电压母线上最大负荷的需要。大负荷的需要。u 若发电机电压母线上接有若发电机电压母

6、线上接有2台或以上主变压器，当其台或以上主变压器，当其中容量最大的一台因故退出运行时，其它主变压器在中容量最大的一台因故退出运行时，其它主变压器在允许正常过负荷范围内应能输送剩余功率允许正常过负荷范围内应能输送剩余功率70%以上。以上。u 对水电比重较大的系统，若丰水期需要限制该火电厂对水电比重较大的系统，若丰水期需要限制该火电厂出力时，主变应能从系统倒送功率，满足发电机电压出力时，主变应能从系统倒送功率，满足发电机电压母线上的负荷需要。母线上的负荷需要。HUST_CEEE3变电所主变压器容量变电所主变压器容量u 按变电所建成后按变电所建成后510年的规划负荷选择，并适当年的规划负荷选择，并适

7、当考虑远期考虑远期1020年的负荷发展。年的负荷发展。u 对重要变电所，应考虑一台主变停运，其余变压对重要变电所，应考虑一台主变停运，其余变压器在计及过负荷能力及允许时间内，满足器在计及过负荷能力及允许时间内，满足I、II类类负荷的供电；负荷的供电；u 对一般性变电所，一台主变停运，其余变压器应对一般性变电所，一台主变停运，其余变压器应能满足全部供电负荷的能满足全部供电负荷的70%80%。4发电厂和变电所主变台数发电厂和变电所主变台数u 大中型发电厂和枢纽变电所，主变不应少于大中型发电厂和枢纽变电所，主变不应少于2台；台；u 对小型的发电厂和终端变电所可只设一台。对小型的发电厂和终端变电所可只

8、设一台。5. 确定绕组额定电压和调压的方式确定绕组额定电压和调压的方式HUST_CEEE二、主变压器型式的选择原则二、主变压器型式的选择原则1. 相数：一般选用三相变压器。相数：一般选用三相变压器。2. 绕组数：绕组数：变电所或单机容量在变电所或单机容量在125MW及以下的发电厂内有及以下的发电厂内有三个电压等级三个电压等级时，可考虑采用三相三绕组变压器，但每侧绕组的通过容量应时，可考虑采用三相三绕组变压器，但每侧绕组的通过容量应达到额定容量的达到额定容量的15%及以上，或第三绕组需接入无功补偿设备。及以上，或第三绕组需接入无功补偿设备。否则一侧绕组未充分利用，不如选二台双绕组变更合理。否则一

9、侧绕组未充分利用，不如选二台双绕组变更合理。单机容量单机容量200MW及以上的发电厂，额定电流和短路电流均大，及以上的发电厂，额定电流和短路电流均大，发电机出口断路器制造困难，加上大型三绕组变压器的中压侧发电机出口断路器制造困难，加上大型三绕组变压器的中压侧（110kV及以上时）不希望留分接头，为此以采用双绕组变压及以上时）不希望留分接头，为此以采用双绕组变压器加联络变压器的方案更为合理。器加联络变压器的方案更为合理。凡选用三绕组普通变压器的场合，若两侧绕组为中性点直接接凡选用三绕组普通变压器的场合，若两侧绕组为中性点直接接地系统，可考虑选用自耦变压器，但要防止自耦变的公共绕组地系统，可考虑选

10、用自耦变压器，但要防止自耦变的公共绕组或串联绕组的过负荷。或串联绕组的过负荷。HUST_CEEE3. 绕组接线组别的确定绕组接线组别的确定变压器三相绕组的接线组别必须和变压器三相绕组的接线组别必须和系统电压相位一致。系统电压相位一致。4. 短路阻抗的选择短路阻抗的选择从系统稳定和提高供电质量看阻抗从系统稳定和提高供电质量看阻抗小些为好，但阻抗太小会使短路电小些为好，但阻抗太小会使短路电流过大，使设备选择变得困难。流过大，使设备选择变得困难。三绕组变压器的结构形式三绕组变压器的结构形式：升压型升压型 与与 降压型降压型5. 变压器冷却方式变压器冷却方式主变压器的冷却方式有：自然风冷；强迫风冷；强

11、迫油循主变压器的冷却方式有：自然风冷；强迫风冷；强迫油循环风冷；强迫油循环水冷；强迫导向油循环冷却等。环风冷；强迫油循环水冷；强迫导向油循环冷却等。三、主接线设计简述三、主接线设计简述四、技术经济比较四、技术经济比较HUST_CEEE第三节第三节 载流导体的发热和电动力载流导体的发热和电动力一、一、概述概述二、二、均匀导体的长期发热均匀导体的长期发热三、三、导体的短时发热导体的短时发热四、四、短路时载流导体的电动力短路时载流导体的电动力HUST_CEEE一、概述一、概述长期发热：长期发热：短时发热：短时发热：表表 8 8- -1 1 导导 体体 长长 期期 工工 作作 发发 热热 和和 短短

12、路路 时时 发发 热热 的的 允允 许许 温温 度度 （ 部部 分分 ） 长长 期期 工工 作作 发发 热热 短短 路路 时时 发发 热热 导导 体体 种种 类类 和和 材材 料料 允允 许许 温温 度度 允允 许许 温温 升升 允允 许许 温温 度度 允允 许许 温温 升升 铜铜 （ 裸裸 ） 母母 线线 70 C 45 C 300 C 230 C 铝铝 （ 裸裸 ） 母母 线线 70 C 45 C 200 C 130 C 指导体温度对周围环境温度的升高，我国所采用计算环境温度如指导体温度对周围环境温度的升高，我国所采用计算环境温度如下：电力变压器和电器（周围空气温度）下：电力变压器和电器（

13、周围空气温度）40 C；发电机（利用空；发电机（利用空气冷却时进入的空气温度）气冷却时进入的空气温度）3540 C；装在空气中的导线、母线；装在空气中的导线、母线和电力电缆和电力电缆25 C；埋入地下的电力电缆；埋入地下的电力电缆15 C。 指导体温度较短路前的升高，通常取导体短路前的温度等于它长指导体温度较短路前的升高，通常取导体短路前的温度等于它长期工作时的最高允许温度。期工作时的最高允许温度。 裸导体的长期允许工作温度一般不超过裸导体的长期允许工作温度一般不超过70 C，当其接触面处具有，当其接触面处具有锡的可靠覆盖层时（如超声波糖锡等），允许提高到锡的可靠覆盖层时（如超声波糖锡等），允

14、许提高到85 C；当有；当有银的覆盖层时，允许提高到银的覆盖层时，允许提高到95 C。HUST_CEEERaFRaFIalst)(0二、均匀导体的长期发热二、均匀导体的长期发热1均匀导体的均匀导体的发热过程发热过程导体温度稳定前导体温度稳定前 I2RdtmCd aF( 0)dt温度达到稳定后温度达到稳定后I2RaF( 0)式中，式中，m：质量：质量(kg)；C：比热容：比热容(J/kg C)；a：总换总换热系数热系数(w/m2 C)；F：散热面积（：散热面积（m2）；）； 0：周：周围环境温度（围环境温度（ C）。）。2导体的最大允许载流量：导体的最大允许载流量：HUST_CEEE三、导体的短

15、时发热三、导体的短时发热1短时发热计算短时发热计算热量平衡方程：热量平衡方程： Ikt2R dtmC d 短路电流热效应：短路电流热效应：ktktkdtIQ 0 2i21 AAQSkk并有：HUST_CEEE)10 (12 .222/2kkttkpIIItQa周期分量的热效应2热效应热效应k的计算的计算u采用等值时间法：采用等值时间法： 过时过时u辛卜生法辛卜生法 ： 复杂复杂u1-10-1法（简化辛卜生法）法（简化辛卜生法） 短路全电流：短路全电流：nppkTtnpoptktQQQeitIIa cos2 可以推出：222 )1 (2 .TIieTaQbnpoTatnpk非周期分量的热效应表

16、8-2 非周期分量等值时间 TT（S）短路点tk0.1Stk0.1S发电机出口及母线0.15S0.2发电机升高电压母线及出线发电机电压电抗器后0.080.1变电所各级电压母线及出线0.05 如果短路电流持续时间 tk1s，导体的短时发热主要由周期分量决定，在此情况下可不计非周期分量的影响。HUST_CEEE电动力的方向决定于电流的方向，电动力的方向决定于电流的方向，i1, i2同方向时，作用力相吸，电流反同方向时，作用力相吸，电流反向时相斥。向时相斥。工程中考虑截面积因素后的工程中考虑截面积因素后的修正修正公式公式N 102217iiaLkFf其中，其中，kf为导体的为导体的形状系数形状系数。

17、圆形圆形导体导体的形状系数的形状系数kf=1。矩形导体矩形导体的的形状系数如右图所示。形状系数如右图所示。N102217LaiiF四、短路时载流导体的电动力四、短路时载流导体的电动力1平行导体间的电动力平行导体间的电动力HUST_CEEE2三相导体短路时的电动力三相导体短路时的电动力)21(1027CABAACABAiiiiaLFFF)32sin()32sin( )32sin()32sin( sin)sin( ATatAmCATatAmBATatAmAetIietIietIi将下列公式代入：2)3(72)3(72)2(7)2(max105 . 1 23102 102 shshshiaLiaLi

18、aLF大电动力：同一地点两相短路的最N 1073. 110729. 1 2727maxshshBiaLiaLF：化简并求出最大电动力N 10616. 127maxshAiaLF 同一地点短路的最大电动同一地点短路的最大电动力，是作用于三相短路时的力，是作用于三相短路时的中间一相导体上，数值为：中间一相导体上，数值为：N 1073. 127maxshiaLFHUST_CEEE3导体的振动应力导体的振动应力强迫振动系统一般采用修强迫振动系统一般采用修正静态计算法：最大电动正静态计算法：最大电动力力Fmax乘上动态应力系数乘上动态应力系数 。动态应力系数动态应力系数 与母线固有与母线固有频率的关系如

19、右图。频率的关系如右图。在单自由度振动系统中，在单自由度振动系统中，35kV及及以下，布置在同一平面三相母线以下，布置在同一平面三相母线的固有振动频率的固有振动频率f0200112Lrf 为了避免导体产生危险的共振，对于重要导体，应使其固有频率为了避免导体产生危险的共振，对于重要导体，应使其固有频率在下述范围以外在下述范围以外 单条导体及母线组中的各条导体单条导体及母线组中的各条导体35135Hz 多条导体组及有引下线的单条导体多条导体组及有引下线的单条导体35155Hz如固有频率在上述范围以外，取如固有频率在上述范围以外，取 =1；在上述范围内时，最大电动力应乘上动态应力系数在上述范围内时，

20、最大电动力应乘上动态应力系数 ，即，即N 1073. 127maxshiaLFHUST_CEEE第四节第四节 电气设备的选择电气设备的选择一、一、电器设备选择的一般条件电器设备选择的一般条件*二、二、高压断路器和隔离开关的选择高压断路器和隔离开关的选择*三、三、高压熔断器的选择高压熔断器的选择四、四、限流电抗器的选择限流电抗器的选择*五、五、母线和电缆的选择母线和电缆的选择六、六、电流互感器选择电流互感器选择七、七、电压互感器的选择电压互感器的选择HUST_CEEE一、电器设备选择的一般条件一、电器设备选择的一般条件1 1按正常工作条件选择电器按正常工作条件选择电器额定电压额定电压：UN UN

21、S额定电流额定电流：IN Imax环境条件对电器和导体额定值环境条件对电器和导体额定值的的修正修正：NalialalII02 2按短路情况检验按短路情况检验热稳定热稳定校验：校验：It2t Qk动稳定动稳定校验：校验：ies ish短路电流的短路电流的计算条件计算条件：a. 计算容量计算容量和和短路类型短路类型按发电厂、变电所按发电厂、变电所最终设计容量最终设计容量计算。计算。短路类型短路类型一般采用三相短路电流，当一般采用三相短路电流，当其它形式短路电流大于三相时。应选取其它形式短路电流大于三相时。应选取最严重的短路情况校验。最严重的短路情况校验。b. 短路计算点短路计算点 通过导体和电器短

22、路电流通过导体和电器短路电流最大的点最大的点。c. 短路计算时间短路计算时间热稳定计算时间热稳定计算时间tk（短路持（短路持续时间）：续时间）：开断计算时间开断计算时间tbr ：HUST_CEEE表 8-3 各种电气设备的选择项目设备名称额定电压额定电流额定开断电流动稳定热稳定断路器隔离开关电抗器电流互感器电压互感器母线及导体电缆熔断器支柱绝缘子套管绝缘子成套配电装置电力电容器3主接线设计中主要电气设备的选择项目主接线设计中主要电气设备的选择项目HUST_CEEE二、高压断路器和隔离开关的选择二、高压断路器和隔离开关的选择1高压断路器的选择高压断路器的选择 除表除表8-3相关选项外，特殊项目的

23、选择方式如下：相关选项外，特殊项目的选择方式如下：u 开断电流：开断电流：高压断路器的额定开断电流高压断路器的额定开断电流INbr，不应小于实际，不应小于实际触头开断瞬间的短路电流的有效值触头开断瞬间的短路电流的有效值Ikt，即：，即：INbr IKtu 短路关合电流：短路关合电流：在额定电压下，能可靠关合在额定电压下，能可靠关合开断的最大开断的最大短路电流称为额定关合电流。校验公式：短路电流称为额定关合电流。校验公式：iNCi ishu 合分闸时间选择：合分闸时间选择：对于对于110kV以上的电网，断路器固有分以上的电网，断路器固有分闸时间不宜大于闸时间不宜大于0.04S。用于电气制动回路的

24、断路器，其合。用于电气制动回路的断路器，其合闸时间不宜大于闸时间不宜大于0.040.06S。2隔离开关的选择隔离开关的选择 隔离开关无开断短路电流的要求，故不必校验开断电流。隔离开关无开断短路电流的要求，故不必校验开断电流。其它选择项目与断路器相同。其它选择项目与断路器相同。HUST_CEEE三、高压熔断器的选择三、高压熔断器的选择 高压熔断器分类：高压熔断器分类：快速熔断器：有限流作用快速熔断器：有限流作用普通熔断器：不具限流作用普通熔断器：不具限流作用 额定电压选择额定电压选择普通熔断器：普通熔断器：UN UNS快速熔断器：快速熔断器：UN = UNS 额定电流选择额定电流选择 INf1

25、(熔管熔管) INf2 (熔体熔体) Imax保护变压器或电动机：保护变压器或电动机：INf2 = K ImaxK 取取1.11.3（不考虑电动机自启动）（不考虑电动机自启动）或或 取取1.52.0（考虑电动机自启动）（考虑电动机自启动）保护电容器回路：保护电容器回路：INf2 = KINCK 取取1.52.0（单台）（单台）或或 取取1.31.8（一组）（一组） 熔断器的开断电流校验熔断器的开断电流校验Inbr Ish（或（或I ）普通熔断器：普通熔断器：Ish快速熔断器：快速熔断器： I 熔断器的选择性熔断器的选择性 按制造厂提供的安秒特性按制造厂提供的安秒特性曲线（又称保护特性曲线）曲线

26、（又称保护特性曲线）校验。校验。 保护电压互感器用熔断器：保护电压互感器用熔断器：仅校验额定电压和开断电流。仅校验额定电压和开断电流。HUST_CEEE四、限流电抗器的选择四、限流电抗器的选择u 限流电抗器的限流电抗器的作用作用v 限制短路电流限制短路电流：可采用轻型断路器，节省投资；：可采用轻型断路器，节省投资；v 维持母线残压维持母线残压：若残压大于：若残压大于65%70%UNS，对非故障用户，对非故障用户，特别是电动机用户是有利的。特别是电动机用户是有利的。u 限流电抗器的限流电抗器的选择选择 除表除表8-3相关选项外，特殊相关选项外，特殊项目的选择方式如下：项目的选择方式如下：1. 电

27、抗百分数电抗百分数 XL 选择选择若要求将一馈线的短路电若要求将一馈线的短路电 流限制到电流值流限制到电流值I ，取基准，取基准 电流电流Id，则电源到短路点的，则电源到短路点的 总电抗标么值总电抗标么值: X* IdI HUST_CEEE2. 电压损失校验电压损失校验 正常运行时电抗器上的正常运行时电抗器上的电压损失电压损失，不大于电网额定电压的，不大于电网额定电压的5%。%5sin(%)%maxLNXIIU3. 母线残压校验母线残压校验 对于无瞬时保护的出线电抗器应校母线残余，残压的百分值：对于无瞬时保护的出线电抗器应校母线残余，残压的百分值：%7060 (%)%NLreIIXU轻型断路器

28、额定开断电流轻型断路器额定开断电流INbr，令，令I =INbr，则，则 X* IdInbr若已知电源到电抗器之间的电抗标么值若已知电源到电抗器之间的电抗标么值X* ，则，则ddNNLLUIIUXXXX100(%)*以电抗器额定电压和额定电流为基准的以电抗器额定电压和额定电流为基准的电抗百分数电抗百分数XL%：%100)(%*ddNNLIUUIXXXHUST_CEEE五、母线和电缆的选择五、母线和电缆的选择 裸导体：裸导体：1. 硬母线的硬母线的材料材料，截面形状截面形状，布置方式布置方式导体材料有铜、铝和铝合金，铜只用在持续导体材料有铜、铝和铝合金，铜只用在持续工作电流大，布置位置狭窄和对铝

29、有严重腐工作电流大，布置位置狭窄和对铝有严重腐蚀的场所。常用的硬母线是铝母线。蚀的场所。常用的硬母线是铝母线。截面有矩形，双槽形和管形。截面有矩形，双槽形和管形。矩形导体矩形导体：散热条件好，便于固定和连接，：散热条件好，便于固定和连接，但集肤效应大，一般用于但集肤效应大，一般用于35kV及以下，电流及以下，电流在在4000A及以下的配电装置中；及以下的配电装置中；槽形导体槽形导体：机械强度大，载流量大，集肤：机械强度大，载流量大，集肤效应小，一般用于效应小，一般用于4000A8000A的配电装置中。的配电装置中。管形母线管形母线：机械强度高，管内可通风或通：机械强度高，管内可通风或通水，可用

30、于水，可用于8000A以上的大电流母线和以上的大电流母线和110kV及以上的配电装置中。及以上的配电装置中。HUST_CEEE矩形导体的矩形导体的布置方式布置方式u支柱绝缘子三相水平布置，导体竖支柱绝缘子三相水平布置，导体竖放：散热条件较好；放：散热条件较好；u支柱绝缘子三相水平布置，导体平支柱绝缘子三相水平布置，导体平放：机械强度较好；放：机械强度较好；a. 绝缘子三相垂直布置，导体竖放：绝缘子三相垂直布置，导体竖放：机械强度和散热均好，但使配电装机械强度和散热均好，但使配电装置的高度增加。置的高度增加。2. 导体截面选择导体截面选择按长期发热允许电流选择：按长期发热允许电流选择：Kial

31、Imax按经济电流密度选择：按经济电流密度选择： S = Imax/J除配电装置的汇流母线、长除配电装置的汇流母线、长度在度在20m以下的导体外，对以下的导体外，对于年负荷利用小时数高，传于年负荷利用小时数高，传输容量大的导体，其截面一输容量大的导体，其截面一般按经济电流密度选择。般按经济电流密度选择。HUST_CEEEkSalksQKCAAQKS1)/(imin当导体短路前的温度取正常运行时的最高允许温度当导体短路前的温度取正常运行时的最高允许温度70 C，铝和铜导体短时发热最高允许温度分别为铝和铜导体短时发热最高允许温度分别为200 C和和300 C时，时，C值（量纲：安值（量纲：安秒秒1

32、/2/米米2）分别为）分别为C铝铝=87和和C铜铜=171。3. 电晕电压校验电晕电压校验： 对于对于110kV及以上的各种规格导体，应按晴天及以上的各种规格导体，应按晴天不出现全面电晕的条件校验：不出现全面电晕的条件校验：Ucr Umax4. 热稳定校验热稳定校验：HUST_CEEE5. 硬母线硬母线的动稳定校验的动稳定校验单位长度导体上所受到的相间电动力单位长度导体上所受到的相间电动力N/m 10173. 172aifsh母线看作是一个自由地放在绝缘支柱上多跨距的梁，在电动力的母线看作是一个自由地放在绝缘支柱上多跨距的梁，在电动力的作用下，母线条受到的最大弯矩作用下，母线条受到的最大弯矩M

33、为为 M = fL2/10 N.m母线条受到的最大相间计算应力母线条受到的最大相间计算应力Pa 10/2wLfwM校验：校验： al Pa。 硬铝硬铝 al=70 106(Pa) 硬铜硬铜 al=140 106(Pa)在设计中也常根据在设计中也常根据材料的最大允许应材料的最大允许应力，确定支柱绝缘力，确定支柱绝缘子间的最大允许跨子间的最大允许跨距 （ 不 应 超 过距 （ 不 应 超 过1.52m）fwLal/10max表 8-4 导体截面系数和惯性半径导体布置方式截面系数 W惯性半径r0bh2/60.289hb2h/60.289b0.333bh20.089h1.44b2h1.04bhbhbb

34、bbbbbhHUST_CEEE 电力电缆的选择电力电缆的选择1. 电缆芯线材料及敷设方式选择：电缆芯线材料及敷设方式选择： 电缆芯线：铜芯和铝芯。铜芯电缆载流量约为铝芯同截面电缆芯线：铜芯和铝芯。铜芯电缆载流量约为铝芯同截面电缆载流量的电缆载流量的1.3倍。国内工程一般选用铝芯电缆。倍。国内工程一般选用铝芯电缆。 敷设方式：电缆桥架，电缆沟，电缆隧道和穿管等。敷设方式：电缆桥架，电缆沟，电缆隧道和穿管等。2. 截面选择：截面选择： 当电缆的最大负荷利用小时数当电缆的最大负荷利用小时数Tmax5000小时，长度超过小时，长度超过20m以上，均应按经济电流密度选择。以上，均应按经济电流密度选择。

35、按长期发热允许电流选择电缆截面时，修正系数按长期发热允许电流选择电缆截面时，修正系数K与敷设与敷设方式，环境温度等有关。方式，环境温度等有关。3. 按允许电压降校验：按允许电压降校验：%5/ )sincos(3%00maxNSUxRLIU4. 热稳定校验：热稳定校验：对对6kV油浸纸绝缘铝芯电缆，热稳定系数油浸纸绝缘铝芯电缆，热稳定系数C=93；10kV时时C取取95。kQCS1minHUST_CEEE六、电流互感器选择六、电流互感器选择1. 电流互感器的形式选择电流互感器的形式选择 35kV以下屋内配电装置，可采用以下屋内配电装置，可采用瓷绝缘或树脂绕注式；瓷绝缘或树脂绕注式； 35kV及以

36、上配电装置可采用油浸及以上配电装置可采用油浸瓷箱式，有条件时可采用套管式。瓷箱式，有条件时可采用套管式。2. 额定电压和额定电流动选择额定电压和额定电流动选择 一次额定电压和电流一次额定电压和电流 二次额定电流：二次额定电流：5A或或1A3. 电流互感器的准确级电流互感器的准确级 不应低于所供测量仪表的最高准不应低于所供测量仪表的最高准确级；确级； 用于重要回路和计费电度表的电用于重要回路和计费电度表的电流互感器一般采用流互感器一般采用0.2或或0.5级；级； 500kV采用采用0.2级。级。？保证互感器的准确级？保证互感器的准确级S2I2N2Z2LSN2 或或 Z2LZN2Z2L= r2 +

37、 rw + rc接触电阻接触电阻rc取取0.050.1 ；电流线圈电阻电流线圈电阻r2由所连接由所连接的仪表和继电器的电流线的仪表和继电器的电流线圈消耗的功率计算；圈消耗的功率计算；连接用导线的电阻连接用导线的电阻rw为：为：)( )( )( )( 2222222222222222222cNCcNNCNNcNNwcwNNrrZLrrISLISSIrrISrrrrISS为导线截面HUST_CEEEshesNshesiKIii12或 瓷绝缘的电流互感器还应校验瓷绝缘帽上受力的外部动稳定，方瓷绝缘的电流互感器还应校验瓷绝缘帽上受力的外部动稳定，方法可参见支柱绝缘子的校验。法可参见支柱绝缘子的校验。4

38、. 热稳定和动稳定校验热稳定和动稳定校验 只对本身带有一次回路导体的电流互感器进行热稳定校验。只对本身带有一次回路导体的电流互感器进行热稳定校验。 常以常以1S允许通过的热稳定电流允许通过的热稳定电流It或一次额定电流或一次额定电流IN1的倍数的倍数Kt来来表示，即表示，即It21 Qk 或或 (KtTN1)2Qk 互感器内部动稳定，常以允许通过的动稳定电流互感器内部动稳定，常以允许通过的动稳定电流ies或一次额定或一次额定电流幅值的动稳定倍数电流幅值的动稳定倍数Kes表示：表示：导线计算长度导线计算长度LC与电流互感器的接线系数有关，若测量仪与电流互感器的接线系数有关，若测量仪表与互感器安装

39、处相距表与互感器安装处相距L，则当电流互感器星形接线时，则当电流互感器星形接线时LC=L，不完全星形不完全星形LC=31/2L ，单相接线时，单相接线时LC=2L。为满足机械强度要求为满足机械强度要求铜线铜线S不得小于不得小于1.5mm2。HUST_CEEE七、电压互感器的选择七、电压互感器的选择1按额定电压选择按额定电压选择 一次绕组有接于相间和接于相对地两种方式，绕组的额定一次绕组有接于相间和接于相对地两种方式，绕组的额定电压电压UN1应与接入电网的方式和电压相符，为确保互感器应与接入电网的方式和电压相符，为确保互感器的准确级，要求电网电压的波动范围满足下列条件的准确级，要求电网电压的波动

40、范围满足下列条件0.8UN1US2309 A 2校验热稳定校验热稳定由式（由式（8-33），计算短路持续时间，），计算短路持续时间， tk=tp1+tin+ta=0.06+0.15+0.05=0.26S 近似取近似取I 代入式（代入式（8-12）得）得 )(2000)(560 5 .163945. 1871122minmmmmQKCSkS =I 2tk=59.72 0.26=926.7kA2S代入式（代入式（8-13）得）得 Qnp=T I 2=0.2 59.72=712.8kA2S Qk=Qp+Qnp=1639.5kA2S由式（由式（8-51）得）得)10 (12222/2tktkpIIIt

41、QkHUST_CEEE3校验动稳定校验动稳定 计算导体固有振动频率，根据式（计算导体固有振动频率，根据式（8-25）和表）和表8-4可知可知Hz 1553481055. 12 . 1289. 011211222200hLrfPawLfmbhwmNaifsh652235222727107 .241033. 3102 . 14 .5722101033. 31 . 001. 0333. 0333. 0/4 .572275. 0/)5 .157(1073. 1/1073. 1故故 =1，求母线的相间应力，根据式（，求母线的相间应力，根据式（8-53） 因每相由多条导体组成，校验应取公式因每相由多条导体

42、组成，校验应取公式其中最大计算应力等于相间作用应力其中最大计算应力等于相间作用应力 和和同相不同条间作用应力同相不同条间作用应力 t之和，应小于最之和，应小于最大允许应力。大允许应力。altmaxHUST_CEEE例例8-3 选择图选择图8-13中，发电机中，发电机A出口断路器出口断路器QF1，已，已知发电机知发电机A主保护动作时间主保护动作时间tp1=0.04s，后备保护，后备保护时间时间tp2=3.8s, k1点短路计算结果见表点短路计算结果见表8-7。解解 1发电机最大持续工作电流：发电机最大持续工作电流：AUPINN18048 . 05 .1032505. 1cos305. 1max断

43、路器断路器QF1的短路计算点应为图的短路计算点应为图8-13中的中的k2点，由点，由k1点短路电流扣除发电机点短路电流扣除发电机A所提供所提供的部分，得到流过的部分，得到流过QF1的短路电流的短路电流 I0S =45.2kA，I2S=32.57kA，I4S=32.56kA冲击电流冲击电流kAIish6 .1212 .4529 . 1 29 . 1 查附表查附表IV-3发电机断路器须采用发电机断路器须采用SN4-10G/5000型，型，tin=0.15s。2计算热稳定计算热稳定45701210405. 015. 08 . 32242222SkAtIIIQSttttkSSospainpk因因tk1

44、S，可以不计非周期分量，可以不计非周期分量的热效应。计算结果见表的热效应。计算结果见表8-8。表 8-8 例 8-3 断路器选择计算结果计算结果SN4-10G/5000参数UNS=10UN=10kVImax=1804AIN=5000AI=45.2kAINbr=105kAish=121.6kAiNci=300kAQk=4570kA2SI2tt=12025HUST_CEEE例例8-4 选择图选择图8-13中中10kV馈线馈线L1的限流电抗器，已知的限流电抗器，已知WL1采用采用SN10-10I型轻型断路器，型轻型断路器，INbr=16kA，线路最大工作电流，线路最大工作电流Imax=380A，线路

45、继电保，线路继电保护时间护时间tp2=1.8S，断路器全分闸时间，断路器全分闸时间tab=0.2S。解解 1计算电抗器内侧的等值电抗，计算用图如右计算电抗器内侧的等值电抗，计算用图如右097. 0268. 01577. 01208. 011111115148*XXXX2计算电抗百分数，见式（计算电抗百分数，见式（8-45）%9 . 1105 . 55 .104 . 0)097. 0165 . 5( %100)(%*NddNNbrdLUIUIXIIX热稳定计算时间热稳定计算时间 tk=tp2+tab=1.8+0.2=2S选用水泥柱式，铝电缆的电抗器选用水泥柱式，铝电缆的电抗器NKL-10-400

46、-3，计算表明，动稳定不满足要求。，计算表明，动稳定不满足要求。HUST_CEEE 改选改选NKL-10-400-4，该电抗器，该电抗器UN=10kV，IN=400A，XL=4%，动稳定电，动稳定电流流ies=25.5kA，1秒热稳定电流秒热稳定电流It=22.2kA，计算得，计算得k3点的短路电流的有名值，点的短路电流的有名值，I0S =9.08kA，I1S=8.93kA，I2S=9.54kA。3正常运行时电压损失的校验，见式（正常运行时电压损失的校验，见式（8-46）%5%16. 26 . 040036004. 0sin%maxNLIIXU4母线残压校验，见式（母线残压校验，见式（8-47

47、）%70%8 .904 . 008. 904. 0 %NLreIIXU5校验电抗器的动、热稳定校验电抗器的动、热稳定esshshikAIki8 .2308. 985. 12 218 .16121254. 993. 81008. 912102222222120tkSSSpkItIIIQQ因因tk1S，不计非周期，不计非周期Qnp的值的值所选电抗器满足动热稳定。所选电抗器满足动热稳定。HUST_CEEE例例8-5 选择图选择图8-13中馈线中馈线L1的电流的电流互感器，互感器安装处与测量仪表互感器，互感器安装处与测量仪表之间相距之间相距50米，米，Imax=380A。解解 互感器二次接线如右图所示

48、，仪表互感器二次接线如右图所示，仪表的负荷见表的负荷见表8-9。根据馈线电压，最。根据馈线电压，最大 工 作 电 流 及 安 装 地 点 ， 选 用大 工 作 电 流 及 安 装 地 点 ， 选 用LFZJ1-10型电流互感器，其系环氧型电流互感器，其系环氧树脂绕注式绝缘，有二个二次线圈，树脂绕注式绝缘，有二个二次线圈，其变比其变比400/5A。由于仪表中有计费。由于仪表中有计费用电度表，选用用电度表，选用0.5级，二次额定负级，二次额定负荷为荷为0.8 ，1S热稳定倍数热稳定倍数kt=75，动，动稳定倍数稳定倍数kes=130。1计算连接用导线的截面计算连接用导线的截面 二次负荷最大二次负荷最大A相：相：S2=1.45 VA r2S2/IN221.45/520.058 互感器为不完全星形接线，计算长度互感器为不完全星形接线，计算长度mLC6 .86503表 8-9 电流互感器负荷互感器付边负荷（VA）仪表电流线圈名称AC电流表（46L1-A）0.35功率表（46D1-W）0.60.6电度表（DS1）0.50.5总计1.451.1)(36. 21 . 0058. 08 . 06 .861075.