第六发电厂电气(1、2)节

第六章电气设备的选择第一节电气设备选择的一般条件

1、额定电压选择

正常电压：电气设备所在回路的最高运行电压不得高于电气设备的允许最高电压。由于Ualmax=1.1~1.15UN，USmax≤1.1UNS

，所以一般：按电气设备的额定电压UN

不得低于其所在电网额定电压UNS

的条件来选择电气设备，即大多数电气设备具有必须满足的共同选择校验项目，即按正常工作条件选择额定电压和额定电流，按短路条件校验热稳定和动稳定。一、按正常工作条件选择额定电压和额定电流按环境条件修正按环境条件修正2.额定电流选择额定电流电气设备的额定电流（或载流量）是指其在额定环境温度下的长期允许电流。选择原则：为了满足长期发热条件，应按额定电流IN（或载流量）不得小于所在回路最大持续工作电流

Imax

的条件进行选择，即

当实际环境温度不同于导体的额定环境温度时，其长期允许电流应该用下式进行修正式中

----综合修正系数,不计日照时，裸导体和电缆的综合修正系数为式中----导体的长期发热允许最高温度，裸导体一般为70℃。

----导体的额定环境温度，裸导体一般为25℃。

二、按短路条件校验热稳定和动稳定1、短路热稳定校验：①定义：热稳定是指电气设备承受短路电流热效应而不损坏的能力。②热稳定校验的实质：使电气设备承受短路电流热效应时的短时发热最高温度不超过短时最高允许温度。③满足热稳定的条件：

式中：---短路电流热效应；

---所选用电器（单位为）时间内允许通过的热稳定电流。（厂家）（计算）2.短路动稳定校验①定义：动稳定是指电气设备承受短路电流产生的电动力效应而不损坏的能力。②电器满足动稳定的条件：

式中----短路冲击电流的幅值和有效值，，其中，为0s钟短路电流周期分量有效值；为冲击系数，发电机端取1.9，发电厂高压母线及发电机电压电抗器后取1.85，远离发电机时取1.8；

----电器允许通过的动稳定电流幅值和有效值，生产厂家用此电流表示电器的动稳定特性，在此电流作用下电器能继续正常工作而不发生机械损坏。3、短路计算时间①计算短路电流热效应时所用的短路切除时间

等于继电保护动作时间与相应断路器的全开断时间tab

之和，即②断路器的全开断时间

tab

等于断路器的固有分闸时间与燃弧时间之和，即裸导体：tpr

宜采用主保护动作时间；电器：tpr

宜采用后备保护动作时间。4、短路电流计算条件（1）短路计算容量和接线：①容量---短路电流按本工程设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划；②接线---可能发生最大短路电流的正常接线方法

（2）短路种类：①开断电流一般按三相短路计算；②若单、两相接地短路教三相短路严重时，则应按严重情况验算。（3）计算短路点：

1）对两侧均有电源的电气设备，应比较电气设备前、后短路时的短路电流，选通过电气设备短路电流较大的地点作为短路计算点。（QF1、k1、k2）

2）短路计算点选在并联支路时，应断开一条支路。（QF2、k2

）

3）在同一电压等级中，汇流母线短路，短路电流最大。（k4

）

4）带限流电抗器的出线回路，由于干式电抗器工作可靠，出线回路中各个电器的连接线很短，事故概率很低，故校验回路中各电气设备时的短路计算点一般选在电抗器后。（k5

）

5）110KV及以上电压等级，因其电气设备的裕度较大，短路计算点可以只选一个，选在母线上。（k6

）（4）短路电流的实用计算方法在进行电气设备的热稳定验算时，需要用短路后不同时刻的短路电流（I〞、Itk/2、Itk），即计及暂态过程，通常采用短路电流的实用计算方法，即运算曲线法。步骤：

1）网络化简为以各电源至短路点的辐射形网络，得各转移电抗。

2）将各转移电抗归算至各电源下得各计算电抗。

3）用运算曲线计算各时刻的三相短路电流。第二节导体的选择（一）导体材料、类型与布置方式选择1、导体材料：导体材料主要采用铝和铜。一、导体的选择2、导体的选型常用硬导体的截面形状有矩形、槽形和管形。常用软导线有钢芯铝绞线、(35kV及以上的屋外软母线)组合导线、（中小容量的发电机和变压器的引出线）空心导线、扩径导线和分裂导线。（超高压母线和输电线路）（二）导体截面的选择1、按导体的长期发热允许电流选择(从安全的角度)

汇流母线及长度在20m以下的导体等，一般应按长期发热允许电流选择其截面，即式中----导体的最大持续工作电流；

----对应于所选导体的长期发热允许最高温度和环境温度的长期允许电流；

----实际环境温度时的综合修正系数2、按经济电流密度选择(从经济的角度)

①除汇流母线、厂用电动机的电缆外，年最大负荷利用小时数较大，长度在20m以上的导体，其截面一般按经济电流密度选择。经济截面计算：

式中----正常运行方式下导体的最大持续工作电流，计算时不考虑过负荷和事故时转移过来的负荷；

----经济电流密度②由于汇流母线各段的工作电流大小不相同，且差别较大，故汇流母线不按经济电流密度选择截面。年最大负荷利用小时数Tmax

=年发电量/年最大负荷（三）电晕电压校验（四）热稳定校验满足热稳定的导体最小截面（单位为mm）导体短路前的工作温度为表6-2不同工作温度下裸导体的C值（五）硬导体的动稳定校验校验条件：最大计算应力不大于导体的最大允许应力，即（计算）（手册）硬导体的最大允许应力：硬铝:70×106Pa，硬铜:140×106Pa，1Pa=1N/m2。由于相间距离较大，无论什么形状的导体组合，计算单位长度导体所受相间电动力（单位为N/m）时，可不考虑形状的影响，其值为：式中----三相短路冲击电流（A）；

----相间距离（m）；

----动态应力系数；

----系数（），后面公式中同此。1.每相为单条矩形导体母线的应力计算与校验

1）矩形导体母线系统可以视为均匀荷载作用的多跨连续梁，导体所受到的最大弯矩为式中----最大弯矩（）；

----支柱绝缘子跨距。

2）导体最大相间计算应力（单位为）为式中----导体的截面系数（），与导体尺寸和布置方式有关。

3）满足动稳定的条件为

为了避免重复计算，常用绝缘子间最大允许跨距

Lmax（单位为m）校验动稳定，令，得

只要支柱绝缘子跨距，即可满足动稳定要求。注：为了避免导体因自重而过分弯曲，所选支柱绝缘子跨距L

不得超过1.5~2m。

2、每相为多条矩形导体母线的应力计算与校验

1)满足动稳定的条件为：式中----同相条间计算应力。

4）每相为三条时，可以认为中间条通过20%电流，两边条各通过40%电流，则单位长度条间最大电动力

fb

(单位为N/m）为

上式中，K12

和K23

分别是第1、2条导体和第1、3条导体间的形状系数。

3）根据两平行导体电动力计算公式，并考虑导体形状对电动力的影响，每相为两条且通过50%的电流，单位长度间最大电动力fb

（单位为N/m）为2）每相多条矩形导体中，电流的方向相同，边条受的电动力最大。5）边条导体所受的最大弯矩Mb

（单位为N/m）为6)条间计算应力

（已知Lb,求σb）