第9章电气设备选择 教学要求:熟悉电器和载流导体发热及电动力效应的计算:掌握电气设备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 电气设备的长期与短时发热 1、发热的影响 (1)机械强度下降 (2)接触电阻增加 (3)绝缘性能降低 2、两种发热状况: 长期发热一一正常工作情况下的持续发热 短时发热一一故障情况下的短时发热 3、短时发热量的计算公式 Q=2dm+()=2+Q 周期分量:Q,=1(2+102+1) 非周期分量:QA=Tnn2 表9-1不同短路点等效时间常数Tn的推荐值 短路点 T (s) 0.25 水轮发电机端 0.19 主变容量>100MVA 高压侧母线 主变容量=40~100MVA 4、热稳定的校验 电器和载流体的电动力效应 1、电动力效应一一载流导体之间产生电动力的相互作用 2、短路电流所产生的巨大电动力的危害性: (1)电器的载流部分可能因为电动力而振动,或者因电动力所产生的应力大于其材料允 许应力而变形,甚至使绝缘部件或载流部件损坏
第 9 章 电气设备选择 教学要求：熟悉电器和载流导体发热及电动力效应的计算；掌握电气设备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。 一、电气设备的长期与短时发热 1、发热的影响： (1)机械强度下降 (2)接触电阻增加 (3) 绝缘性能降低 2、 两种发热状况： 长期发热——正常工作情况下的持续发热 短时发热——故障情况下的短时发热 3、短时发热量的计算公式 zt fzt t Qdt = I ztdt +Tfi I z = Q +Q 0 2 2 ( ) 周期分量： ( 10 ) 12 2 2 ( 2) 2 zt z z t zt I I I t Q = + + 非周期分量： Qfzt = 2 fi z T I 表 9-1 不同短路点等效时间常数 Tfi 的推荐值 短 路 点 Tfi (s) 汽 轮 发 电 机 端 0.25 水 轮 发 电 机 端 0.19 高压侧母线 主变容量>100MVA 0.13 主变容量=40～100MVA 0.11 远 离 发 电 厂 处 0.05 4、热稳定的校验 二、 电器和载流体的电动力效应 1、电动力效应—— 载流导体之间产生电动力的相互作用 2、短路电流所产生的巨大电动力的危害性： （1)电器的载流部分可能因为电动力而振动，或者因电动力所产生的应力大于其材料允 许应力而变形，甚至使绝缘部件或载流部件损坏
(2)电气设备的电磁绕组,受到巨大的电动力作用,可能使绕组变形或损坏。 3、动稳定的校验。 三、电气设备选择的一般条件 #按正常工作条件进行选择,并按短路状态来校验其热稳定和动稳定 1、按正常工作条件选择 1)Ue的选择:U。≥Uc mx 2)1e的选择:gm≤1,(或l) 当周围环境温度O和额定环境温度O不等时,其长期允许电流可按下式修正 0-b L,e-110,-Bo 式中K——修正系数 O,—导体或电气设备正常发热允许最高温度 (当导体用螺栓连接时,θy=0℃) Ig.max的计算: kg1max=1.05/e=1.05 Pe 发电机回路 3× Ecosse 变压器回路 1max=1.05Kg1315 Pmax ←(线损+事故移过来的负荷) g maX= √3× Uecose 出线回路 母联断路器:取最大支路的Ig.max 汇流主母线:接于母线上的主要设备而定 2、按短路条件校验 1)热稳定校验 Qd≤Q 2t≤2 Qd——短路电流产生的热效应;
（2）电气设备的电磁绕组，受到巨大的电动力作用，可能使绕组变形或损坏。 3、动稳定的校验。 三 、电气设备选择的一般条件 #按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验其热稳定和动稳定 1、按正常工作条件选择、 1）∪e 的选择： Ue ≥ Uew U y max ≥ Ug max 2）Ie 的选择： g max I ≤ y I (或 e I ) 当周围环境温度 和额定环境温度 0 不等时，其长期允许电流 y I 可按下式修正 y I = y I 0 − − y y = KI y 式中 K ——修正系数： y ——导体或电气设备正常发热允许最高温度 (当导体用螺栓连接时， y =70℃)。 Ig.max 的计算： 发电机回路： Ue e Pe Ig Ie 3 cos max 1.05 1.05 1 = = 变压器回路： 1 1.3~1.5 Ig max =1.05IeKg 出线回路： ( ) 3 cos max max 线损+事故移过来的负荷 = Ue e P Ig 母联断路器：取最大支路的 Ig.max 汇流主母线：接于母线上的主要设备而定 2、按短路条件校验 1）热稳定校验 Qd ≤ Qr 或 jz I t 2 ≤ I t r 2 Qd ——短路电流产生的热效应；
Q,短路时导体和电气设备允许的热效应 --t秒内允许通过的短时热电流(或短时耐受电流)。 2)动稳定校验 ≤l i、Ⅰ,—一短路冲击电流幅值及其有效值 l、l——允许通过稳定电流的幅值和有效值 下列几种情况可不校验热稳定或动稳定 1)用熔断器保护的电器,其热稳定由熔断时间保证,故可不验算热稳定。 (2)采用有限流电阻的熔断器保护的设备可不校验动稳定;电缆因有足够的强度, 亦可不校动稳定 (3)装设在电压互感器回路中的裸导体和电器可不验算动、热稳定。 3、短路电流计算条件: 1)计算电路图应根据5~10年远景规划 2)校验时应取流过设备的最大可能短路电流 (包括合理确定短路点、最大运行方式、三相短路) 例 fro
Qr ——短路时导体和电气设备允许的热效应； r I ——t 秒内允许通过的短时热电流(或短时耐受电流)。 2）动稳定校验 cj i ≤ dw i 或 cj I ≤ dw I cj i 、 cj I ——短路冲击电流幅值及其有效值； dw i 、 dw I ——允许通过稳定电流的幅值和有效值。 下列几种情况可不校验热稳定或动稳定： （1)用熔断器保护的电器，其热稳定由熔断时间保证，故可不验算热稳定。 （2)采用有限流电阻的熔断器保护的设备可不校验动稳定；电缆因有足够的强度， 亦可不校动稳定。 （3）装设在电压互感器回路中的裸导体和电器可不验算动、热稳定。 3、短路电流计算条件： 1）计算电路图应根据 5～10 年远景规划。 2）校验时应取流过设备的最大可能短路电流。 （包括合理确定短路点、最大运行方式、三相短路） 例： G～ QF1 2 G1 G2 G～ QF2 1 QF 4 QF3 3 QF5 5 G～ 6 QF4 7 8
#选择发电机、变压器回路的断路器一一应比较断路器前或后短路时通过断路器的电流 值,择其较大者为短路计算点 例如,选择发电机断路器QF1,当A点短路时,流过QF1的电流为G;当2点短路 时,流过的电流为a2+l,若二台发电机容量相等,则la2+lx>la,故应选K2点为QF1 的短路计算点。 #选择母联断路器 应考虑当母联断路器向备用母线充电时,备用母线故障,即K4点短路,此时,全部短 路电流an+la+r流过母联断路器QF及汇流母线。 #选择带电抗器的出线回路 在母线和母线隔离开关隔板前的母线引线及套管应按电抗器前人7点短路选择。由于干 式电抗器工作可靠性较高,且电器间的连线都很短,故障几率小,故隔板后的导体和电器一 般可按电抗器后即8点为计算 这样出线可选用轻型断路器,节约投资。 3)短路计算时间、 td=tb+tkd、 裸导体及110k及以下电缆时,tb=主保护动作时间(0.05~0.06s) 电器及110kV及以上充油电缆时,tb=主保护+后备保护时间 tkb一固有动作时间与熄弧时间(0.08~0.12s) 简化公式:td=0.2+t(延时) 四、开关电器的选择 表9-4高压断路器、隔离开关及高压熔断器的选择校验项目 短路关合电 项目额定电压 额定电流 开断电流 热稳定 动稳定 高压断路 1≥1a≥ ≥I ≥l 隔离刀关U≥Um1≥1gm 高压熔断
#选择发电机、变压器回路的断路器——应比较断路器前或后短路时通过断路器的电流 值，择其较大者为短路计算点。 例如，选择发电机断路器 QF1，当 K1 点短路时，流过 QF1 的电流为 G1 I ；当 K2 点短路 时，流过的电流为 G2 I + T I ，若二台发电机容量相等，则 G2 I + T I > G1 I ，故应选 K2 点为 QF1 的短路计算点。 #选择母联断路器 应考虑当母联断路器向备用母线充电时，备用母线故障，即 K4 点短路，此时，全部短 路电流 G1 I + G2 I + T I 流过母联断路器 QF 及汇流母线。 #选择带电抗器的出线回路 在母线和母线隔离开关隔板前的母线引线及套管应按电抗器前 K7 点短路选择。由于干 式电抗器工作可靠性较高，且电器间的连线都很短，故障几率小，故隔板后的导体和电器一 般可按电抗器后即 K8 点为计算短路点，这样出线可选用轻型断路器，节约投资。 3）短路计算时间、 td = tb + tkd、 裸导体及 110 kV 及以下电缆时，tb=主保护动作时间（0.05～0.06s） tb— 电器及 110 kV 及以上充油电缆时，tb=主保护+后备保护时间 tkb—固有动作时间与熄弧时间（0.08～0.12s） 简化公式：td=0.2+t(延时)、 四、 开关电器的选择 表 9-4 高压断路器、隔离开关及高压熔断器的选择校验项目 项 目 额定电压 额定电流 开断电流 短路关合电 流 热稳定 动稳定 高压断路 器 Ue ≥ Uew e I ≥ g max I ekd I ≥ z I gh i ≥ cj i r I ≥ t t I dz dw i ≥ cj i 隔离刀关 — — 高压熔断 器 ekd I ≥ cj I — — —
1、选择高压断路器的步骤 1)选型:3~10kV—SN10-10I、Ⅱ、Ⅲ或SN3-10、 35kVDN8-35、DW12-35、SN10-35(户内)、 110kV—SW4-110、SW6-110GA、500kV-—SF6 操作机构:优先示用电磁式操作机构 Ie≥Ig 3)开断电流c≥/ 4)[Itt]≥I-2tj、[idw]≥ich 2、选择隔离开关步骤: 1)选型:户内式-35kV:GN2、6~10kV:GN6、GN8、GN19、 户外式一6~10kV:GW1、GW8、GW9(专用于主B中性点) ~110kV:GW4、GW5、 2)ue≥Uew、Ie≥Ig 3)[It2t]≥I2t、[idw]≥ich 例9-1选择图9-8中发电机F1的断路器和隔离开关,发电机参数和系统阻抗如图98 所示。主保护t1=0.05s,后备保护tb2=4s =0。243 =100MVA 110kV 60MVA u4=10.5%○ 32M18@e,⑨°,=9 16%
1、选择高压断路器的步骤 1）选型：3～10kV—SN10-10Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ或 SN3-10、 35kV—DN8-35、DW12-35、SN10-35（户内）、 110kV—SW4-110、SW6-110GA、500kV—SF6、 操作机构：优先示用电磁式操作机构、 2）∪e≥∪ew、Ie≥Ig 3）开断电流 ekd I ≥ z I 4） ［It 2 t］≥I∞ 2 tj、 ［idw］≥ich 2、选择隔离开关步骤： 1）选型： 户内式—35kV：GN2、6～10kV：GN6、GN8、GN19、 户外式—6～10kV：GW1、GW8、GW9（专用于主 B 中性点） 35～110kV：GW4、GW5、 2）∪e≥∪ew、Ie≥Ig 3）［It 2 t］≥I∞ 2 tj、［idw］≥ich、 例 9-1 选择图 9-8 中发电机 F1 的断路器和隔离开关，发电机参数和系统阻抗如图 9-8 所示。主保护 b1 t =0.05s，后备保护 b2 t =4s