电力设计选设备

第四章 电器设备的选择 4.1 电气设备选择的一般条件 尽管电力系统中各种电器的作用和工作条件并不一样，具体选择方法也不完全相同，但对它们的基 本要求确是一致的。电气设备要可靠地工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验动、热 稳定性。 4.1.1 电气设备选择的一般原则 （1）应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展的需要； （2）应按当地环境条件校核； （3）应力求技术先进和经济合理； （4）选择导体时应尽量减少品种； （5）扩建工程应尽量使新老电器的型号一致； （6）选用的新品，均应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格。 4.1.2 按正常工作条件选择 （1）额定电压 电气设备所在电网的运行电压因调压或负荷的变化，有时会高于电网的额定电压，故所选的电气设 备允许的最高工作电压不得低于所接电网的最高运行电压。规定一般电气设备允许的最高工作电压为设备 额定电压的 1.1-1.15 倍，一般不超过电网额定电压的 1.15 倍。因此， 在选择电气设备时，可按照电气设备 的额定电压 不低于装置地点电网额定电压 D 的条件选择，即 4-1 （2）额定电流 电气设备的额定电流 是指在额定环境温度 下，电气设备的长期允许电流。 应不小于该回路在各种 合理运行方式下的最大持续工作电流 ，即 4-2 由于发电机、调相机和变压器在电压降低 5时，出力保持不变，故其相应回路的 应为发电机、调 相机和变压器的额定电流的 1.05 倍；若变压器有可能过负荷运行时， 应按过负荷确定（1.3-2 倍变压器额 定电流）；母联断路器回路一般可取母线上最大一台发电机或变压器的 ；母线分段电抗器 应为母线上最 大一台发电机跳闸时，保证该母线负荷所需的电流，或最大一台发电机额定电流的 50-80；出险回路的 除考虑正常负荷电流外，还应考虑事故时由其他回路转移过来的负荷。 （3）按当地环境校验 当电气设备安装地点的环境条件如温度、风速、污秽等级、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度超过一 般电气设备使用条件时，应采取措施。本设计着重考虑温度对电气设备的影响。 我国目前生产的电气设备的额定环境温度 Q。 40℃，裸导体的额定环境温度为25℃。 4.1.3 按短路情况校验 （1）短路热稳定校验 短路电流通过电气设备时，电气设备各部件温度（或发热效应）应不超过允许值。即， 4-3 式中， -------t 秒内通过的短时热电流； ------短路电流产生的热效应。 （2）电动力稳定校验 满足动稳定的条件为 或 4-4 式中， -------电气设备允许通过的动稳定电流幅值； ------电气设备允许通过的动稳定电流有效值； -----短路冲击电流幅值； ------短路冲击电流有效值。 下列几种情况可不校验热稳定或动稳定 ①用熔断器保护的电气设备，其热稳定由熔断器时间保证，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； ③装设在电压互感器回路的裸导体和电气设备可不校验动稳定、热稳定。 （3）短路计算时间 验算热稳定的短路计算时间 为继电保护动作时间 和相应断路器的全开断时间 之和，即， 4-5 110KV 以下导体和电缆一般采用主保护时间； 110KV 以上导体电器和充油电缆采用后备保护动作时间。 4-6 式中， -------断路器固有分闸时间； --------断路器开断电弧持续时间，对少油断路器为 0.04-0.06s,对 SF6 和压缩空气断路器为 0.02-0.04s。 4.2 各电气设备选择的原则 4.2.1 高压断路器的选择原则 高压断路器是重要的电气设备之一，它的主要功能是正常运行倒换运行方式，把设备或线路接入 电网或退出运行，起着控制作用；当设备或线路发生故障时，能快速切除故障回路，保证无故障部分正常 运行，起保护作用。 高压断路器应根据断路器安装地点，环境和使用技术条件等要求选择其种类及型式，由于真空断路 器、 SF6 断路器比少油断路器， 可靠性更好， 维护工作量更少， 灭弧性能更高， 目前得到普遍推广， 故 35～ 220KV 一般采用 SF6 断路器。真空断路器只适应于 10KV 电压等级，10KV 采用真空断路器。 （1）额定电压和电流选择 ， 4-7，4-8 UN、UNs-------分别为电气设备和电网的额定电压，KV； IN、Imax-------分别为电气设备的额定电流和电网的最大负荷电流，A （2）开断电流选择 高压断路器的额定开断电流 INbr，不应小于实际开断瞬间的短路电流周期分量 Ipt，即 INbr≥Ipt 4-9 Ipt-------开断瞬间短路电流周期分量有效值，当开断时间小于 0.1s 时，Ipt≈ （A）； INbr-------开断计算时间，s； （3）断路器关合电流的选择 为了保证断路器在关合短路电流时的安全，断路器的额定关合电流 iNcl 不应小于短路电流最大冲击 值 ish，即 iNcl≥ish 4-10 （4）短路热稳定和动稳定校验 效验式为 ， 4-11，4-12 4.2.2 隔离开关的选择原则 隔离开关也是发电厂和变电站中常用的开关电器。它需要与断路器配套使用。它的主要功用为 （1）．隔离电压。（2）．倒闸操作。（3）．分、合小电流。 隔离开关型式的选择，应根据配电装置的布置特点和使用要求等因素，进行综合的技术经济比较然 后确定。 隔离开关与断路器相比，额定电压、额定电流的选择及短路动、热稳定效验的项目相同。但是由于 隔离开关不用来接通和切除短路电流，故无需进行开断电流和短路关合电流的效验。 （1）额定电压和电流选择 ， 4-13，4-14 UN、UNs-------分别为电气设备和电网的额定电压，KV； IN、Imax-------分别为电气设备的额定电流和电网的最大负荷电流，A （2）短路热稳定和动稳定校验 效验式为 ， 4-15，4-16 4.2.3 导体的选择和校验原则 裸导体分为硬导体和软导体两种。10KV 及以下母线一般选用硬导体，35KV 及以上的母线一般选用 钢芯型铝导线。常用的硬导体截面有矩形、槽形和管形。 载流导体一般采用铝质材料。对于持续工作电流较大且位置特别狭窄的发电机、变压器出线端部， 或采用硬铝导体穿墙套管有困难时，以及对铝有较严重腐蚀场所，可选用铜质材料的硬裸导体。 回路正常工作电流在 4000A 及以下时， 一般选用矩形导体。 在 40008000A 时， 一般选用槽形导体。 对于容量为 200MW 及以上的发电机引出线和厂用电源、电压互感器等分支线，应采用全连式分相封闭母 线。容量 200225MW 发电机的封闭母线，一般采用定型产品，如选用非定型产品时，应进行导体和外壳 发热、应力、以及绝缘子抗弯的计算，并校验固有振动频率。 110kV 及以上高压配电装置，一般采用软导线。当采用硬导体时，宜用铝锰合金管形导体。 母线和电缆截面的选择按长期发热允许电流或经济电流密度选择。对于配电装置的汇流母线及较短 导体可按导线长期发热允许电流；对于年平均负荷较大，母线较长，传输容量较大的回路，均应按经济电 流密度选择母