发电厂及变电站电气设备课件八

第9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一般选择条件和具体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。复习旧课：⒈保护接地、保护接零的工作原理；⒉影响接地电阻的因素及降低方法。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一般选择条件和具体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；掌握设备选择的一般选择条件和具体设备选择校验的主要内容引入新课：9.1电器和载流的导体发热

9.2电器和载流的电动力效应

9.3电气设备选择的一般条件

9.4高压开关电器的选择

9.5母线、电缆和绝缘子的选择9.1电器和载流的导体发热当电器和载流导体通过电流时，有部分电能以不同的损耗形式转化为热能，使电器和载流导体的温度升高，这就是电流的热效应。Q=I2Rt(J)

R=KfRdc式中I——通过的电流(A)；t——电流作用的时间(s)；R——电阻，如为直流电路，即为直流欧姆电阻Rdc；Kf——集肤系数，其大小与电流的频率、导体的形状和尺寸有关，在大截面母线中，其影响往往不可忽略，而对于绞线和空心导线，通常都可以认为Kf=1。电器和载流导体过度发热的影响主要有：⑴机械强度下降。⑵接触电阻增加。⑶绝缘性能降低。正常工作情况下持续发热的计算

电器或载流导体在未通过电流时，其温度和周围介质温度相同。当通过电流时，由于发热，使温度升高，并因此与周围介质产生温差，热量将逐步有部分电能以不同的损耗形式转化为热能，使电器和载流导体的温度升高，这就是电流的热效应。对于均匀导体，其持续发热的热平衡方程式是：式中I——通过导体的电流(A)；R——已考虑了集肤系数的导体交流电阻；K——散热系数；A——导体散热表面积m2； ——导体温度；——周围介质温度；m——导体质量(kg)；c——导体比热容；⑴温升起始阶段上升很快，随时间的延长，其上升速度逐渐减小。⑵对于某一导体，当通过不同的电流时，由于发热量不同，稳定温升也就不同。⑶达到稳定温升的时间，从理论上讲应该是无穷大，实际上，当t>(3~4)T时，其温升值即可按稳定温升计算。根据导体持续发热的条件，当导体的稳定温升小于或等于导体持续发热时的允许温升时，可认为是热稳定。可以求出该导体正常运行情况下最大允许电流，即：

铜、铝及钢裸母线持续发热允许温度规定为国为70℃。

故障情况下短时发热的计算

故障情况下的短时发热，主要是在系统发生短路故障时。这时通过电器或载流导体的短路电流，其数值比正常工作电流大很多倍。由于短路发热过程很短，可近似认为是一个绝热过程。对于均匀导体，短时发热的热平衡方程式是：式中——短路电流的瞬时值。短路时，由于导体温度的变化范围很大，这时，其电阻和比热容都不是常数。其随温度而变化的关系式是：式中——温度为0时导体电阻率；——温度为0时导体比热容；——导体电阻温度系数；——导体比热容温度系数；l——导体长度(m)；S——导体截面(m2)。

——短路电流周期分量在t内的热效应；——短路电流非周期分量在t内的热效应。短路电流周期分量在内的热效应，可以用发热等值时间法或近似数值积分的方法求得。发热等值时间法，是令：故t>5s时发热等值时间:50撒MW曾以下止的发败电机团短路门电流撞周期智分量糊平均放运算斤曲线消作出侮的，槽应用血于更层大容加量的撒发电霜机，撑势必扶产生涛较大蝇误差呢。这影时最述好采者用近炉似数匀值积芒分法激。求近荒似数驾值积饿分的壤方法院有分施段矩眉形法那、分锣梯形持法和庸抛物惠线法凭。上式瞎中的水系数斧依此劳为1搂、1易0、蚂1，叛故亦佳简称影1—随10朋—1驻公式牌。短路术电流槽非周肢期分洗量在脸t(刺s)匙内的烘热效狭应搏，可至得：9.冲2电拢器和费载流凤的电针动力朋效应载流管导体痛之间捐将产珍生电匪动力僻的相孙互作申用，纲有这阶就是凳载流狐导体较的电蓬动力悲效应缎。载流述导体快间的奏作用油大小砌，可贴用比客奥—尘沙瓦亡定律轧计算私，即现作用各于长论度为发,通格过电缎流为贡，并岸位于寻磁感稀应强饱度为谜，与典该磁妄场的混磁力佩线方泽向成肾角的哈载流圈导体奋上的牌电动逗力：其方赤向可腰以由姿左手族定则联确定短路申电流擦所产化生的筐巨大茎电动这力，芦对于秀电器阿或配竿电装垫置具替有很引大的启危害盏性。因如：⑴电盗器的练载流毙部分致可能谣因为长电动件力而耻振动额，或涝者因器电动化力所零产生肉的应手力大宪于其徐材料椒允许砌应力华而变浪形，印甚至羽使绝笨缘部孔件或燃载流够部件跪损坏逗。⑵电领气设牢备的孟电磁菠绕组赌，受晃到巨逢大的观电动宾力作粱用，惕可能撇使绕圈组变扔形或除损坏侮。两根匆平行材导体望之间虾的电糊动力当两唱根平凡行导良体的马电流蛾方向袜相反冠时，泊两根娘导体暴之间餐将产颤生斥马力；虽当两辟根平干行导相体的养电流绵方向新相同后时，借两根域导体信之间在将产崖生吸筐力；式中、笨——恐通过味平行泰导体告的电坟流(棋A)良；l广—吓—该萍段导券体的房诚长度肉(m预)；a局——挡平行猪导体搬轴线驶间的今距离勒(m役)。有时钱两根斑平行趣导体延间的能间距晴，并诸不比料导体脂的几变何尺墨寸大接得多初，这足按上算式计丙算将皮产生章很大歼的误溜差。陵在工垒程设逮计中纪，可昼以用金形状单系数胞K来凶修正影。三相料系统择中导千体间净的电尊动力在三修相系反统中门，作晓用于攀每相搁导体折上的慰电动俊力，精由该宏导体盲中的裳电流持和其钉他两依相导退体中叼电流歉所产撞生的削相互圣作用亚力来堂决定萍。经黑计算华，三抛相系各统中孕中间定相受瓶力最货大。可求爷得三扩相系解统三陈相短爱路时疑电动禾力的抚最大蛋瞬时把值：可以山以此这作为体校验送母线厦电动仁力稳行定的罩依据慌。计入松振动概系数捞，水曾平放经置在碍同一怕平面俊内的咏三相病交流妈系统队的母牵线，项其最善大作暮用力右是：式中——亚母线埋系统从的振扇动系内数。在进还行母丹线机刃械强番度计世算时肝，可狸认为锋母线虹一端信固定丧、受细均匀引荷载阔的多愚跨距眨连距恰梁。在这款种情关况下期，作桨用于膏母线息上的宇最大鞋弯矩式中——采相邻锣两个告支柱温绝缘淡子间丹的跨槐距(伟m)夫。其最捏大计董算应私力：式中W蜂—浙—母紧线的富截面委系数广(m3)，济其值缴与母承线的碌截面匀形状酒及布加置形描式袋有关摘，可魄插有豆关手液册。若母称线最话大计泉算应稼力则可城以认叼为短瓦路时虑，母枣线在遍电动绕力作剂用下却是稳阿定。对于丸电器承设备吊，制挖造厂迎提供稳了满懂足电铜动力疯稳定卵条件逝的电寨流峰素值色，裁要求员保证助：9.像3电气坊设备酸选择野的一隆般条炒件正确料地选带择设稳备是汪使电抵气主邀接线拨和配昼电装钥置达煮到安慈全、哥经济却运行浸的重快要条盖件。证电气各设备伸要能偏可靠悉地工四作，灿必须榴按正蛋常工编作条嫩件进雾行选阵择，箩并按依短路址状态替来校反验其铸动稳昆定和启热稳高定。按正浮常工时作条刮件进纳行选呀择导宅体和灿电器额定悼电压乳和额恰定最毛高工班作电芦压导体匹和电林器所疫在电季网的流运行宽电压忽因调多压或职负荷嘉的变员化，衔常高液于电倾网的锹额定啦电压网，袋故所错选电薄器和粥电缆显允许爆最高红工作女电压态不得汗低于妥所接具电网跳的最每高运砌行电尺压替，偏即：一般药电缆忘和电稀器允最许的丢最高键工作全电压崇：当堂额定规电压眠在2丛20姐kV殿及以羞下时枯为含；当旺额定符电压滴为3丙30找~5加00高kV果时为哈。而骑实际觉电网荣运行会的昆一朗般不朽超过幅，知因此洁在选裤择设糟备时饶，一处般可猎按照似电器擦和电兆缆的抚额定坊电压蹲，址不低使于装练置地锣点电羞网额膜定电注压呜的条县件选创择，亦即：短路熊电流猫所产嚷生的部巨大写电动亏力，董对于竟电器网或配嗓电装幼置具跨有很撇大的巡寿危害堵性。滩如：⑴电卸器的眠载流参部分功可能梢因为神电动比力而埋振动轮，或散者因猜电动墓力所纯产生倘的应友力大选于其或材料来允许栏应力英而变桂形，棒甚至归使绝鄙缘部傲件或倍载流注部件范损坏锁。⑵电珍气设薄备的崭电磁理绕组淘，受炮到巨固大的菜电动踩力作争用，落可能虑使绕迫组变弱形或姜损坏骨。额定者电流导体滩和电陕器的蚀额定染电流阁是指注在额为定周层围环省境温李度虎下，欲导体疫和电猛器的莲长期树允许纷电流诉（或罩额定抢电流冷）拍应不巾小于锦该回捞路的监最大银持续辰工作茅电流滥，即及：由于冰发电成机、肆调相季机和高变压提器在管电压分降低任5%注时,恳出力萍保持伪不变绣,故旧其相倚应回啦路的璃(伴为冒电机辜的额沉定电防流)灭;母雄联断妹路器福回路古一般胆可取喊母线防上最租大一电台发轨电机鸽或变愚压器栋的们;母石线分曾段电茂抗器纯的瓣应衡为母陶线上因最大爬一枣台发费电机萍跳闸研时,房诚保证矛该段量母线缩慧负荷鼠所需漂的电葛流;恭出线抚回路楚的墓除恨考虑岩线路扰正常队负荷租电流支(包醋括线买路损仰耗)借外,慌还应练考虑吐事故冒时由证其他坑回路郑转移畜过来氏的负班荷。按当浇地环劫境条惧件校梦核在选惊择电丽器时孩,还踩应考鸭虑电旦器安边装地忌点的怨环境沿条件净,当车气温蒸、风运速、择湿度型、污春秽等它级、筹海拔肉高度鹊、地弊震强究度和抄覆厚号度等远环境联条件臭超过行一币般电延器使顽用条市件时思,应葬向制仁造部还门提索出要幻玉求或薯采取工相应织的措狗施。当环独境温社度酸和庭导体绣(或有电器臂)纠额定瞧环境鞋温度使不等销时,盆其长涛期允肃许电尿流建可按留下式摇修正绒：式中K贯——住修正么系数沉；——焰导体疮或电止气设灶备正伴常发料热允迎许最踏高温丧度,始当导贝体用肿螺连罢接时品,顽。按短霞路情捏况校框验短路盲热稳碎定校巾验短路绳电流漠通过础时,牺导饮体和仪电器阻各部灶件温伙度(帜或发哪热效犯应)搜应不床超过问允许占值,魄即满飞足热吵稳定除的条阻件为铅：或式中——袍短路贝电流熟产生柱的热偿效应琴；——盖短路泊时导陪体和狮电气律设备哈允许酱的热患效应落；——棵时间具内允鱼许通弦过的倚短时丢热稳孕定电舞流(爹或短穷时耐播受电赤流)间。电动昂力稳备定校雄验电动录力稳袭定是巷导体芒和电枣器承侧受短烘路电浙流机肃械效我应的啄能力成,亦惠称动造稳定陡。满缴足动居稳定出的条患件为轧：或式中、写—己—短狮路冲览击电宿流幅冷值及蹄其有钓效值勺；、华—哑—允迹许通评过稳捉定电修流的骗幅值佛和有蹈效值极。下列宽几种随情况句可不即校验蹄热稳等定或腹动稳秒定：(1扭)采用熔辟断器郊保护拉的电溉器,姐其热朵稳定协由熔择断时星间保续证,江故可剪不验番算热寻稳定违。(2响)僵采用炭有限挂电阻喘的熔斗断器盒保护击的设勺备可有不验况算动纺稳定拥;电治缆因董足够音的强邀度,烤亦求可不泊验算含动稳础定。(3撤)椒装设愈在电寨压互昂感器貌回路税中的窄裸导亮体和横电器沃可不狐验算郊动、忠热稳哄定短路栗电流硬计算我条件为使培所选笑导体粥和电射器具弦有足插够的锁可靠百性、鸭经济冻性和泻合理乎性,罗并在驶一定湖时期孟内适悼应系捏统发避展需挥要,论作验顶算的兴短路巾电流奏应按案下列便条件佩确定浮。(1附)套容量哑和接萝线。(2廉)也短路晴种类悬。(3奶)泽计算序短路连点。以P舌18拜5页性图9贝-9吐为例寺，将宣短路景计算姥点的芒选择抵方法拔说明昌如下书：(1神)毅发电良机、率变压政器回分路的宽断路起器。(2强)扫母联掌断路誓器。(3予)裂带电毕抗器叹的出广线回躲路。短路简计算目时间校验湿短路更热稳愤定和违开断晚电流趋时，己还必罩须合恰理地惯确定说短路惰计算脚时间荡。验择算热眼稳定娘的短多路计崭算时加间轨为根继电述保护惭动作殖时间麦和相漏应断瞧路器占的全喊开断霞计时扒间渠之和冬，即隐：式中——住断路因器的中全开刘断计激时间脉，为卡固有剖分闸陈时间亩与燃由弧时拴间之蹦和。开断娃电器很应能摘在最馅严重绕的情鸟况下击开断暂短路叉电流童，故葡电器害的开毁断计僵算时春间察应披为主吨保护就时间容和断费路器辅固有次分闸榨时间觉之枪和（触固有晶分闸泰时间田为接款到分姜闸信跪号到绩触头颤刚分搏离这央一段融时间睬），盈即：9.吐4高压萍开关怎电器篇的选却择高压柿断路斜器、物隔离惩开关忠及高徒压熔腔断器文可按搜照表埋里9-迫4各项御进行司选择两和校款验。高压避断路厕器选娱择高压把断路呀器种务类和妨型式虚的选习择高压陶断路奸器应笼根据植断路铃器安着装地芹点、奸环境悦和使棉用技会术条央件等嗽要求偶选择猛其种跑类和取型式辫。目握前，兔广泛浊采用柔真空裳断路让器和SF激6断路临器。按开链断电廉流选贷择高压喜断路援器的怀额定按开断智电流怎应满溜足：式中——女高压劝断路壤器触考头实弊际开卖断瞬佳间的茧短路节电流扮周期龙分量霜有效斧值。当断瞎路器膜的额扮定开柄断电仙流较楚系统佳的短厉路电爬流大裁很多形时，牛为简锈化计算，摔也可抗用次柄暂态锻电流梨进行尾选择萌，即巧。对于塘中、乔慢速繁断路网器，胜由于庙开断统时间泰长，院可用窑上述沾公式蜘计算枣，对驾于使页用快绝速保旁护和赌高速耐断路肿器者思，其扩开断哑时间伪小于法0.搁1s他，当控在电普源附筐近短米路时做，短底路电猫流的霉非周省期分宴量可茄能超碧过周纺期分丈量的漠20棚%，探因此涛其开亚断短稍路电导流应虽计及君非周铅期分淡量的埋影响戚。短肥路全痕电流域应按鲁下式液计算麻：式中饲—成—开殿断瞬桐间的脚短路金电流染周期艇分量腹有效阁值，当开严断时绸间小棕于0丸.1村s时言，未；——蔑开断腔计算累时间故（s赔）；——终非周钱期分武量衰纪减时冈间常瞎数（裂ra篇d）腊；——植电源床至短榜路点冲等效牺总电窃抗（塑令r乱=0施）恩；——旷电源衣至短乘路点担等效脊总电乞阻（掏令x群=0姨）。短路傲关合患电流取的选听择为了那保证剖断路亏器在午关合育短路课时的疏安全峰，断甩路器巡寿的额辫定关赵合电斩流不应古小于抬短路扯电流俘最大凉冲击叶值屑，若即：一般绍断路兄器额夺定电券关合耽电流候不会田大于梅额定足动稳权定电慈流c，因剖此丧，运则瓣。高压山断路渴器的茅操动备机构养，大桐多数卫是由慨制造钻厂配基套供护应，仪仅部阳分断攻路器薄有电团磁式由、弹娇簧识展或液免压等沟几种拿型式核的操首动机使构可唱供选秘择。隔离芒开关绵的选地择隔离闻开关圈的选振择和赖校验围条件啊如表9-开4所示乞。屋功外隔惊离开鸡关的晴型式展较多么，它握对配推电装滨置的灿布置纯和占吨地面汉积等算有很肢大影钻响，古因此透，其窜型式袋应根益据配欧电装涉置的财布置有特点厌和使巴用要德求等腰因素雹，进凉行综器合技馒术经摊济比齐较确魂定。以例9-之1为例发进行戏说明倚。高压破熔断斥器选糠择高压亦熔断备器的拌选择门、校俱验条旗件和腹计算块公式愁如表踩表9-文4所示须。在蒜选择童时应胞注意坐以下叶几点侍：按额炸定电罪压选跪择对于径一般芝的高寄压熔辞断器纽奉，其松额定余电压攻必须槽大于玩或等孩于电绍网的档额定扎电压痒。另蜡外对援于充浅石英鹿砂有改限流爹作用鱼的熔宿断器喉，则抖只能路用在经等于食其额景定电盲压的食电网班中因母为这苏种类福型的帆熔断椅器能月在电厨流达棕到最皂大值袜之前锹就将门电流也截断牛，致淘使熔遥断器当熔断捐时产招生过牵电压如。按额咏定电剂流选论择熔断崖器的斥额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