第9章电气设备的选择ppt课件

1、第9章 电气设备选择教学目的：掌握电器和载流导体发热及电动力效应的计算； 掌握电气设备选择的普通选择条件和详细设备选 择校验的主要内容； 掌握主要设备的选择条件、方法和技巧。重 点：掌握电器和载流导体发热及电动力效应的计算； 掌握电气设备选择的普通选择条件和详细设备选 择校验的主要内容。难 点：掌握电器和载流导体发热及电动力效应的计算； 掌握电气设备选择的普通选择条件和详细设备选 择校验的主要内容9-1 电器和载流导体的发热9-2 电器和载流导体的电动力效应9-3 电气设备选择的普通原那么9-4 高压开关电器的选择9-5 母线、电缆和绝缘子的选择9-6 互感器的选择9-1 电器和载流导体的发热

2、一、电气设备在任务过程中的损耗1、铜损：电流在导体电阻中的损耗2、铁损：电流的交变磁场在铁磁物质中引起的涡流和磁滞损耗3、介损：绝缘资料在电场作用下产生的损耗 一切这些损耗转化为热能，使电器和载流导体的温度升高，这就是电流的热效应。二、发热对电气设备的影响1、机械强度下降： 金属资料温度升高时，会使资料退火软化，机械强度下降。2、接触电阻添加： 温度过高，接触衔接外表会剧烈氧化，使得接触电阻添加，温度便随着添加，因此能够导致接触处松动或烧熔。3、绝缘性能降低： 有机绝缘资料长期遭到高温作用，将逐渐变脆和老化，以致绝缘资料失去弹性和绝缘性能下降，运用寿命大为缩短。三、发热的分类1、正常任务电流引

3、起的长期发热： =702、短路电流引起的短时发热： 铜 =300 铅 =200四、正常任务情况下长期发热的计算 1、知任务电流求导体任务温度式中: 经过导体的电流； R 已思索了集肤系数的导体交流电阻； K 散热系数； A 导体散热外表积 ； 导体温度； 周围介质温度； m 导体质量； c 导体比热容；两边积分：求解得：温升与时间关系曲线 导体经过电流，产生电能损耗，转换成热能，使导体温度上升。 正常运转时，导体经过负荷电流，产生热能使导体温度升高，同时导游体周围介质散失。当导体内产生的热量等于向介质散失的热量，导体的温度维持不变。2、求正常运转情况下长期发热允许最大任务电流最严重三相短路时的

4、电流波形图 五、缺点情况下短时发热的计算1.短路电流的构成：周期分量和非周期分量2.冲击电流的大小二、短路电流的热效应 1.短路发热特点 短路时由于继电维护安装动作切除缺点，短路电流的继续时间很短，近似以为很大的短路电流在很短时间内产生的很大热量全部用来使导体温度升高，不向周围介质散热,即短路发热是绝热过程。由于导体温度上升很快，导体的电阻和比热不是常数，而是随温度变化。 2.短路热平衡方程 短路时导体温度的变化 短路发热可近似为绝热过程，短路时导体内产生的能量等于导体温度升高吸收的能量，导体的电阻率和比热也随温度变化，其热平衡方程如下： 将代入上式得：短 路 点 (s)汽 轮 发 电 机 端

5、0.25水 轮 发 电 机 端0.19高压侧母线主变容量100MVA0.13主变容量=40100MVA0.11远 离 发 电 厂 处0.05表9-1 不同短路点等效时间常数Tfi 的引荐值具有自动电压调理器的发电机短路电路周期分量发热等值时间曲线。3、大容量系统计算短路电流热效应的近似公式： t缺点切除时间=继电维护动作时间+QF分闸时间 对无限大容量电力系统： 非周期分量热效应值: 式中： 周期分量热效应值：用1-10-1法计算4.短路发热温度 A关系曲线 为使导体短路发热温度计算简便，工程上普通利用导体发热系数A与导体温度的关系曲线 , 确定短路发热温度 。 由 求 的步骤如下： 由导体正

6、常运转时的温度 从图2中查出导体正常发热系数 计算导体短路发热系数由 从A关系曲线查得短路发热温度 5.短路热稳定最小截面 计算短路热稳定最小截面Smin 根据短路发热允许温度，可由 曲线计 算导体短路热稳定的最小截面的方法如下： 由 和 ，从A曲线分别查出 和6.热稳定条件或9-2 电器和载流导体的电动力效应一、电动力对电气设备的影响1、电器和载流部分能够由于电动力而振动或变形，甚至使绝缘部件或载流部件损坏；2、电气设备的电磁绕组能够变形或损坏。二、两根平行导体之间的电动力 单根导体：多根导体：式中： 、 经过两平行导体的电流A 该段导体的长度m a 两根导体轴线间的间隔(m) K 截面外形

7、系数三、 三相系统中导体间的电动力1、中间相：式中： 冲击短路电流A 母线系统的振荡系数2、母线上的最大弯距： 式中： 相邻两个支柱绝缘子间的跨距m 3、最大弯曲应力计算：式中：W母线截面系数查手册动稳定条件：母线最大计算应力不大于母线资料的允许应力。即 ，动稳定满足表9-2 各种资料最大允许应力硬母线材料最大允许应力PaKgf/cm3铜1400铝700钢16009-3 电气设备选择的普通原那么按正常任务条件进展选择按短路形状来校验其热稳定和动稳定一、 按正常任务条件选择 1、电气设备型式的选择： 在具有根本一样功能的同类设备中选用适宜的系列或构外型式的产品。按运用环境选型：户内、户外、特殊地

8、域环境按布置或装配方式选型：按参数范围选型新技术、新产品的推行运用和经济实惠适当防止型式选用的多样化2、额定电压的选择：设备额定电压不低于安装处电网额定电压3、额定电流的选择：设备长期允许电流不小于该回路最大继续任务电流 式中：Igmax的计算发电机回路：Igmax=1.05Ie.G 三相变压器回路：Igmax=1.05Ie.TKg Kg变压器继续过负荷系数，取1.31.5出线回路：Igmax=二、按短路情况校验1、热稳定校验：Idd300200 满足热稳定的条件： 式中：Qd短路电流产生的热效应 Qr短路时导体和电气设备允许的热效应2、动稳定校验： 满足动稳定的条件：FmaxFxu 或max

9、xu3、开断才干的校验：能可靠断开的最大断路电流的才干 IdIekd三、短路电流计算条件 1、容量和接线以工程建成后510年的容量来计算。2、短路种类三相短路最严重3、计算短路点找到经过设备的最大短路电流的短路点。四、 短路计算时间 式中:td继电维护动作时间。普通取主维护动作时间 包括安装起动机构、执行机构和延时机构的动作时间。 0.050.06s tkd断路器开断时间。 为断路器固有分闸时间与燃弧时间之和，对油断路器普通取 0.080.12s 故为简便计，上式可写为： tbz主维护延时机构的整定时间9-4 高压开关电器的选择一、高断路器的选择二、高压隔分开关的选择三、高压熔断器的选择 1、

10、选型引荐：户内用真空断路器ZN系列；其次少油式SN系列 户外用六氟化流断路器LW系列；其次少油式SW系列2、额定电压的选择：断路器的额定电压不低于安装处电网额定电压: UeUew 3、额定电流的选择：断路器额定电流不小于该回路最大继续任务电流： IeIgmax 式中：Ir断路器t秒钟时辰的热稳定电流。4、热稳定校验：Idd300200 满足热稳定的条件：一、高压断路器的选择6、开断才干的校验：能可靠断开的最大断路电流的才干 ： IekdId5、动稳定校验： FxuFmax 或xumax 满足动稳定的条件：7、关合电流的校验： 二、 高压隔分开关的选择1、选型2、额定电压的选择：隔分开关的额定电

11、压不低于安装处电网额定电压: UeUew 3、额定电流的选择：隔分开关的额定电流不小于该回路最大继续任务电流： IeIgmax 4、热稳定校验：Idd300200 满足热稳定的条件：5、动稳定校验： FxuFmax 或xumax 满足动稳定的条件：三、 高压熔断器的选择1、选型：2、额定电压的选择：熔断器的额定电压不低于安装处电网额定电压: UeUew RN1，RN3，RN5：用于线路和变压器的过载和短路维护；RN2，RN6：用于电压互感器公用维护Ie=0.5A。 跌落式：用于线路和变压器的过载和短路维护；限流式：用于电压互感器公用维护Ie=0.5A。 3、额定电流的选择：1熔体额定电流选择

12、用于变压器维护的熔体额定电流：式中：K可靠系数，不计电动机自起动时 K=1.11.3 思索电动机自起动时 K=1.52.0 Igmax电力变压器回路最大任务电流。 用于电容器维护的熔体额定电流：式中：K可靠系数，一台电容器时 K=1.11.3 一组电容器时 K=1.52.0 IeC电力电容器回路的额定电流 。2熔管额定电流选择4、开断才干的校验：IekdIch9-5 母线、电缆和绝缘子的选择 母线的选择 电缆的选择 绝缘子的选择 母线资料、类型和布置方式; 导体截面; 热稳定校验; 动稳定校验； 对于110kV以上母线要进展电晕校验； 对重要回路的母线还要进展共振频率校验。 一、母线的选择2截

13、面外形：矩形：散热条件好，有一定机械强度，便于固定和衔接，但集肤效应大。单条Smax1250mm2 可用24条并列运用。普通只用于35KV及以下，电流在4000A及以下的配电安装中。1资料：铜，用在继续任务电流大，且位置特别狭窄的发电机、变压器出线处或污秽大的场所。 铝，采用广泛。户内1.选型：槽形：机械强度较好，载流量较大，集肤效应较小。普通用于4000A8000A的配电安装中。管形：集肤效应小，机械强度高，管内可以通水和通风。用于8000A以上的大电流母线。3敷设方式：程度平放；程度立放；垂直平放；垂直立放户内35KV110KV多采用钢芯铝绞线；10KV及以下根据情况，采用钢芯铝绞线或绞线

14、或铝排。户外方法之一： 按导体长期发热允许电流选择用于配电安装汇流母线及较短导体 S标IxuIgmax2、截面的选择：方法之二： 按经济电流密度选择用于导体长度20m以上1由最大负荷利用小时数Tmax 得经济电流密度J2计算经济截面：3选择规范截面：S标SJ临界电压Ulj应大于最高任务电压Ugmax：即UljUgmax3、电晕电压校验 ：4、热稳定校验 ：1计算热稳定截面：式中：K集肤效应系数 C热稳定系数，由任务温度w查表9-7得如e=700C时，铝取87；铜取171 式中：Ie导体额定电流 I导体流过的电流 e导体额定温度 0周围介质温度 0e额定介质温度2满足热稳定条件： S标Smin5

15、、动稳定校验 ：方法一： 计算母线最大计算应力max不大于母线资料的允许应力xu，即maxxu，动稳定满足 Pa方法二： 由资料最大允许应力来确定绝缘子间最大允许跨距。式中：ich冲击短路电流A a两根导体轴线间的间隔(m) W母线截面系数m3查手册 xu母线资料的允许应力Pa查资料选择实践跨距：6、母线共振的校验 ：系统的固有频率可按下式计算：不发生共振的绝缘子最大跨距：1、选型:包括线芯资料，电缆绝缘型式、密封层、维护层。2、额定电压的选择：电缆的额定电压不低于安装处电网额定电压:UeUew3、截面的选择：方法之一： 按导体长期发热允许电流选择用于配电安装汇流母线及较短导体 S标IxuIg

16、max方法之二： 按经济电流密度选择用于导体长度20m以上1由最大负荷利用小时数Tmax 得经济电流密度J2计算经济截面：3选择规范截面：S标SJ二、电缆的选择4、热稳定校验 ：1计算热稳定截面：式中：K集肤效应系数 C热稳定系数，由任务温度w查表9-7得如e=700C时，铝取87；铜取171 式中：Ie导体额定电流 I导体流过的电流 e导体额定温度 0周围介质温度 0e额定介质温度2满足热稳定条件：S标Smin例9-2 选择10.5KV配电安装汇流母线。知参数如下：10.5KV母线短路电流 ，发电机及变压器后备维护的 ，断路器全开断时间 ，配电安装最高温度为 。三相母线程度布置，导体平放，相

17、间间隔0.7m，绝缘子跨距为1.7m。1选型户内：引荐用结合胶装绝缘子户外：引荐用棒式或悬式绝缘子1、绝缘子的选择：3动稳定校验 动稳定条件：0.6FphFjs 式中：Fph绝缘子的弯曲破坏力 Fjs折算到绝缘子顶面计算作用力 Fjs=KFmax式中：Fmax每跨母线的三相最大冲击电动力； K电动力折算系数。母线平放时取K=1；母线立放时取K=1.42额定电压的选择 绝缘子的额定电压不低于安装处电网额定电压： UeUew三、支柱绝缘子和穿墙套管的选择1选型 引荐用矩形铝导体的。2、套管绝缘子的选择：2额定电压的选择 绝缘子的额定电压不低于安装处电网额定电压： UeUew3额定电流的选择： 绝缘

18、子额定电流不小于该回路最大继续任务电流： IeIgmax4热稳定校验： Idd300200 满足热稳定的条件：式中：Ir绝缘子t秒钟时辰的热稳定电流。5动稳定校验 动稳定条件：0.6FphFjs 式中：Fph绝缘子的弯曲破坏力 Fjs折算到绝缘子顶面计算作用力 Fjs=KFmax式中：Fmax每跨母线的三相最大冲击电动力； K电动力折算系数。母线平放时取K=1；母线立放时取K=1.49-6 互感器的选择 1、选型：根据配置地点、安装方式等选型。610kV户内式可采用LA、LQJ、LDZ、LFC35kVLR装入QFLCW-35油浸式瓷绝缘一、 电流互感器的选择2、额定电压的选择:电流互感器的额定

19、电压不低于安装处电网额定电压：UeUew3、额定电流的选择： 电流互感器一次额定电流不小于该回路最大继续任务电流： Ie1Igmax电流互感器二次额定电流：Ie2=5A4、准确度等级的选择：不得低于所供丈量仪表的准确度等级0.2：用于实验室精细丈量校准级0.5：用于计费丈量1：用于盘式仪表和技术上用的电能表估量3，10，B：用于继电维护 副边容量校验： 式中：Se2准确度等级所规定的额定容量 S2互感器二次侧所接负荷 Z2f二次负载额定阻抗。5、热稳定校验： 由电流互感器1秒钟时辰的热稳定电流倍数 和 得 满足热稳定的条件：6、动稳定校验： 由电流互感器动稳定电流倍数 和 得 满足动稳定的条件：1、选型：根据用途安装地点等来选择。610kV户内式JDJ-6、JSJW-6、JDZJ-10、35kV多用户外式JDZJ-35、JDJ-35、110kV户外、串级式：JCCJ-110、一台单相TV及二台单相TV：用于同期、丈量、维护。一台三相五柱式及三个单相TV：用于同期、丈量、维护及绝缘监察及单相接地维护。 2、额定电压的选择:电压互感器一次额定电压