電氣設(shè)備的選型設(shè)計.ppt

電氣設(shè)備的選型設(shè)計 一 高壓電氣設(shè)備選擇的一般條件 電氣設(shè)備選擇是發(fā)電廠和變電所設(shè)計的主要內(nèi)容之一 在選擇時應(yīng)根據(jù)實際工作特點 按照有關(guān)設(shè)計規(guī)范的規(guī)定 在保證供配電安全可靠的前提下 力爭做到技術(shù)先進 經(jīng)濟合理 為了保障高壓電氣設(shè)備的可靠運行 高壓電氣設(shè)備選擇與校驗的一般條件 按正常工作條件包括 電壓 電流 頻率 開斷電流等選擇 按短路條件包括動穩(wěn)定 熱穩(wěn)定校驗 按環(huán)境工作條件如溫度 濕度 海拔等選擇 由于各種高壓電氣設(shè)備具有不同的性能特點 選擇與校驗條件不盡相同 高壓電氣設(shè)備的選擇與校驗項目見表1 1 按正常工作條件選擇高壓電氣設(shè)備 1 額定電壓和最高工作電壓高壓電氣設(shè)備所在電網(wǎng)的運行電壓因調(diào)壓或負荷的變化 常高于電網(wǎng)的額定電壓 故所選電氣設(shè)備允許最高工作電壓Ualm不得低于所接電網(wǎng)的最高運行電壓 一般電氣設(shè)備允許的最高工作電壓可達1 1 1 15UN 而實際電網(wǎng)的最高運行電壓Usm一般不超過1 1UNs因此在選擇電氣設(shè)備時 一般可按照電氣設(shè)備的額定電壓的額定電壓UN不低于裝置地點電網(wǎng)額定電壓UNs的條件選擇 即UN UNs 2 額定電流電氣設(shè)備的額定電流IN是指在額定環(huán)境溫度下 電氣設(shè)備的長期允許通過電流 IN應(yīng)不小于該回路在各種合理運行方式下的最大持續(xù)工作電流Iw max 即IN Imax 計算時有以下幾個應(yīng)注意的問題 1 由于發(fā)電機 調(diào)相機和變壓器在電壓降低5 時 出力保持不變 故其相應(yīng)回路的Iw max為發(fā)電機 調(diào)相機或變壓器的額定電流的1 5倍 2 若變壓器有過負荷運行可能時 Imax應(yīng)按過負荷確定 1 3 2倍變壓器額定電流 3 母聯(lián)斷路器回路一般可取母線上最大一臺發(fā)電機或變壓器的Imax 4 出線回路的Iw max除考慮正常負荷電流 包括線路損耗 外 還應(yīng)考慮事故時由其它回路轉(zhuǎn)移過來的負荷 此外 還應(yīng)按電氣設(shè)備的裝置地點 使用條件 檢修和運行等要求 對電氣設(shè)備進行種類 屋內(nèi)或屋外 和型式的選擇 2 按環(huán)境工作條件校驗在選擇電氣設(shè)備時 還應(yīng)考慮電氣設(shè)備安裝地點的環(huán)境 尤須注意小環(huán)境 條件 當氣溫 風(fēng)速 溫度 污穢等級 海拔高度 地震烈度和覆冰厚度等環(huán)境條件超過一般電氣設(shè)備使用條件時 應(yīng)采取措施 例如 當?shù)貐^(qū)海拔超過制造部門的規(guī)定值時 由于大氣壓力 空氣密度和濕度相應(yīng)減少 使空氣間隙和外絕緣的放電特性下降 一般當海拔在1000 3500m范圍內(nèi) 若海拔比廠家規(guī)定值每升高l00m 則電氣設(shè)備允許最高工作電壓要下降1 當最高工作電壓不能滿足要求時 應(yīng)采用高原型電氣設(shè)備 或采用外絕緣提高一級的產(chǎn)品 對于110kV及以下電氣設(shè)備 由于外絕緣裕度較大 可在海拔2000m以下使用 當污穢等級超過使用規(guī)定時 可選用有利于防污的電瓷產(chǎn)品 當經(jīng)濟上合理時可采用屋內(nèi)配電裝置 當周圍環(huán)境溫度 0和電氣設(shè)備額定環(huán)境溫度不等時 其長期允許工作電流應(yīng)乘以修正系數(shù)K 即我國目前生產(chǎn)的電氣設(shè)備使用的額定環(huán)境溫度 N 40 如周圍環(huán)境溫度 0高于40 但低于60 時 其允許電流一般可按每增高1 額定電流減少1 8 進行修正 當環(huán)境溫度低于40 時 環(huán)境溫度每降低1 額定電流可增加0 5 但其最大電流不得超過額定電流的20 應(yīng)該指出 式 也適用于求導(dǎo)體的在實際環(huán)境溫度下的長期允許工作電流 此時公式中的 N一般為25 3 按短路條件校驗 1 短路熱穩(wěn)定校驗 短路電流通過電氣設(shè)備時 電氣設(shè)備各部件溫度 或發(fā)熱效應(yīng) 應(yīng)不超過允許值 滿足熱穩(wěn)定的條件為It2t I 2tdz式中It 由生產(chǎn)廠給出的電氣設(shè)備在時間t秒內(nèi)的熱穩(wěn)定電流 I 短路穩(wěn)態(tài)電流值 計算短路點選擇通過電器的短路電流為最大的那些點為短路計算點 t 與It相對應(yīng)的時間 tdz 短路電流熱效應(yīng)等值計算時間 當短路持續(xù)時間大于ls時 校驗熱穩(wěn)定的等值計算時間tk為繼電保護動作時間tpr和相應(yīng)斷路器的全開斷時間tab之和 即tdz tpr tab而tab tin ta式中tab 斷路器全開斷時間 tpr 后備保護動作時間 tin 斷路器固有分閘時間 可查附表15 ta 斷路器開斷時電弧持續(xù)時間 對少泊斷路器為0 04 0 06s 對SF6和壓縮空氣斷路器約為0 02 0 04s 當短路持續(xù)時間小于ls時 校驗熱穩(wěn)定的等值計算時間還要計及短路電流非周期分量的影響 參見教材第六章 開斷電器應(yīng)能在最嚴重的情況下開斷短路電流 考慮到主保護拒動等原因 按最不利情況 取后備保護的動作時間 一般建議tdz不小于下列數(shù)據(jù) 330kV 2s 220kV 3s 6 110kV 4s 2 電動力穩(wěn)定校驗電動力穩(wěn)定是電氣設(shè)備承受短路電流機械效應(yīng)的能力 也稱動穩(wěn)定 滿足動穩(wěn)定的條件為ies ich或Ies Ich式中ich Ich 短路沖擊電流幅值及其有效值 ies Ies 電氣設(shè)備允許通過的動穩(wěn)定電流的幅值及其有效值 下列幾種情況可不校驗熱穩(wěn)定或動穩(wěn)定 1 用熔斷器保護的電器 其熱穩(wěn)定由熔斷時間保證 故可不校驗熱穩(wěn)定 2 采用限流熔斷器保護的設(shè)備 可不校驗動穩(wěn)定 3 裝設(shè)在電壓互感器回路中的裸導(dǎo)體和電氣設(shè)備可不校驗動 熱穩(wěn)定 3 高壓斷路器 隔離開關(guān)的選擇 1 高壓斷路器的選擇高壓斷路器選擇及校驗條件除額定電壓 額定電流 熱穩(wěn)定 動穩(wěn)定校驗外 還應(yīng)注意以下幾點 斷路器種類和型式的選擇高壓斷路器應(yīng)根據(jù)斷路器安裝地點 環(huán)境和使用條件等要求選擇其種類和型式 由于少油斷路器制造簡單 價格便宜 維護工作量較少 故在3 220kV系統(tǒng)中應(yīng)用較廣 但近年來 真空斷路器在35kV及以下電力系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用 有取代油斷路器的趨勢 SF6斷路器也已在向中壓10 35kV發(fā)展 并在城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)和改造中獲得了應(yīng)用 高壓斷路器的操動機構(gòu) 大多數(shù)是由制造廠配套供應(yīng) 僅部分少油斷路器有電磁式 彈簧式或液壓式等幾種型式的操動機構(gòu)可供選擇 一般電磁式操動機構(gòu)需配專用的直流合閘電源 但其結(jié)構(gòu)簡單可靠 彈簧式結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜 調(diào)整要求較高 液壓操動機構(gòu)加工精度要求較高 操動機構(gòu)的型式 可根據(jù)安裝調(diào)試方便和運行可靠性進行選擇 額定開斷電流選擇在額定電壓下 斷路器能保證正常開斷的最大短路電流稱為額定開斷電流 高壓斷路器的額定開斷電流INbr 不應(yīng)小于實際開斷瞬間的短路電流周期分量Izt 即INbr Izt當斷路器的INbr較系統(tǒng)短路電流大很多時 為了簡化計算 也可用次暫態(tài)電流I 進行選擇即INbr I 我國生產(chǎn)的高壓斷路器在做型式試驗時 僅計入了20 的非周期分量 一般中 慢速斷路器 由于開斷時間較長 0 1s 短路電流非周期分量衰減較多 能滿足國家標準規(guī)定的非周期分量不超過周期分量幅值20 的要求 使用快速保護和高速斷路器時 其開斷時間小于0 1s 當在電源附近短路時 短路電流的非周期分量可能超過周期分量的20 因此需要進行驗算 短路全電流的計算方法可參考有關(guān)手冊 如計算結(jié)果非周期分量超過20 以上時 訂貨時應(yīng)向制造部門提出要求 裝有自動重合閘裝置的斷路器 當操作循環(huán)符合廠家規(guī)定時 其額定開斷電流不變 3 短路關(guān)合電流的選擇在斷路器合閘之前 若線路上已存在短路故障 則在斷路器合閘過程中 動 靜觸頭間在未接觸時即有巨大的短路電流通過 預(yù)擊穿 更容易發(fā)生觸頭熔焊和遭受電動力的損壞 且斷路器在關(guān)合短路電流時 不可避免地在接通后又自動跳閘 此時還要求能夠切斷短路電流 因此 額定關(guān)合電流是斷路器的重要參數(shù)之一 為了保證斷路器在關(guān)合短路時的安全 斷路器的額定關(guān)合電流iNcl不應(yīng)小于短路電流最大沖擊值ich 即iNcl ich 2 隔離開關(guān)的選擇隔離開關(guān)選擇及校驗條件除額定電壓 額定電流 熱穩(wěn)定 動穩(wěn)定校驗外 還應(yīng)注意其種類和形式的選擇 尤其屋外式隔離開關(guān)的型式較多 對配電裝置的布置和占地面積影響很大 因此其型式應(yīng)根據(jù)配電裝置特點和要求以及技術(shù)經(jīng)濟條件來確定 表2隔離開關(guān)選型參考表 3 互感器的選擇 1 電流互感器的選擇1 電流互感器一次回路額定電壓和電流選擇電流互感器一次回路額定電壓和電流選擇應(yīng)滿足 UN1 UNsIN1 I max式中UN1 IN1 電流互感器一次額定電壓和電流 為了確保所供儀表的準確度 互感器的一次側(cè)額定電流應(yīng)盡可能與一次工作電流接近 2 二次額定電流的選擇電流互感器二次額定電流有5A和1A兩種 一般強電系統(tǒng)用5A 弱電系統(tǒng)用1A 3 電流互感器種類和型式的選擇在選擇互感器時 應(yīng)根據(jù)安裝地點 如屋內(nèi) 屋外 和安裝方式 如穿墻式 支持式 裝入式等 選擇相適應(yīng)的類別和型式 選用母線型電流互感器時 應(yīng)注意校核窗口尺寸 按安裝地點 20KV及以下多為戶內(nèi)式 35KV及以上為戶外式按安裝方式 穿墻式裝在墻壁或金屬結(jié)構(gòu)的孔中 可節(jié)約穿墻套管 支持式安裝在平面或支柱上 裝入式是套在35KV及以上變壓器或多油斷路器油箱內(nèi)的套管上 按絕緣 干式用絕緣膠浸漬 適用于低壓戶內(nèi)的電流互感器 澆注式利用環(huán)氧樹脂做絕緣 目前僅用于35KV及以上的電流互感器 油浸式多為戶外型 根據(jù)電流互感器的用途 確定電流互感器的接線 選擇單相或三相的 一個二次繞組或兩個二次繞組的 4 電流互感器準確級的選擇為保證測量儀表的準確度 互感器的準確級不得低于所供測量儀表的準確級 例如 裝于重要回路 如發(fā)電機 調(diào)相機 變壓器 廠用饋線 出線等 中的電能表和計費的電能表一般采用0 5 1級表 相應(yīng)的互感器的準確級不應(yīng)低于0 5級 對測量精度要求較高的大容量發(fā)電機 變壓器 系統(tǒng)干線和500kV級宜用0 2級 供運行監(jiān)視 估算電能的電能表和控制盤上儀表一般皆用1 1 5級的 相應(yīng)的電流互感器應(yīng)為0 5 1級 供只需估計電參數(shù)儀表的互感器可用3級的 當所供儀表要求不同準確級時 應(yīng)按相應(yīng)最高級別來確定電流互感器的準確級 二次容量或二次負載的校驗為了保證互感器的準確級 互感器二次側(cè)所接實際負載Z2l或所消耗的實際容量S2應(yīng)不大于該準確級所規(guī)定的額定負載ZN2或額定容量SN2 ZN2及SN2均可從產(chǎn)品樣本或有關(guān)手冊查到 即 按規(guī)程要求聯(lián)接導(dǎo)線應(yīng)采用不得小于1 5mm2的銅線 實際工作中常取2 5mm2的銅線 當截面選定之后 即可計算出聯(lián)接導(dǎo)線的電阻Rwi 有時也可先初選電流互感器 在已知其二次側(cè)連接的儀表及繼電器型號的情況下 利用式 11 確定連接導(dǎo)線的截面積 但須指出 只用一只電流互感器時電阻的計算長度應(yīng)取連接長度2倍 如用三只電流互感器接成完全星形接線時 由于中線電流近于零 則只取連接長度為電阻的計算長度 若用兩只電流互感器接成不完全星形結(jié)線時 其二次公用線中的電流為兩相電流之向量和 其值與相電流相等 但相位差為60 故應(yīng)取連接長度的 3倍為電阻的計算長度 6 熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定校驗 1 電流互感器的熱穩(wěn)定校驗只對本身帶有一次回路導(dǎo)體的電流互感器進行 電流互感器熱穩(wěn)定能力常以1s允許通過的一次額定電流IN1的倍數(shù)Kh來表示 故熱穩(wěn)定應(yīng)按下式校驗式中Kh IN1 由生產(chǎn)廠給出的電流互感器的熱穩(wěn)定倍數(shù)及一次側(cè)額定電流 I tdz 短路穩(wěn)態(tài)電流值及熱效應(yīng)等值計算時間 2 電流互感器內(nèi)部動穩(wěn)定能力 常以允許通過的一次額定電流最大值的倍數(shù)kmo 動穩(wěn)定電流倍數(shù)表示 故內(nèi)部動穩(wěn)定可用下式校驗式中Kmo IN1 由生產(chǎn)廠給出的電流互感器的動穩(wěn)定倍數(shù)及一次側(cè)額定電流 ich 故障時可能通過電流互感器的最大三相短路電流沖擊值 由于鄰相之間電流的相互作用 使電流互感器絕緣瓷帽上受到外力的作用 因此 對于瓷絕緣型電流互感器應(yīng)校驗瓷套管的機械強度 瓷套上的作用力可由一般電動力公式計算 故外部動穩(wěn)定應(yīng)滿足 二 電壓互感器的選擇1 電壓互感器一次回路額定電壓選擇為了確保電壓互感器安全和在規(guī)定的準確級下運行 電壓互感器一次繞組所接電力網(wǎng)電壓應(yīng)在 1 1 0 9 UN1范圍內(nèi)變動 即滿足下列條件1 1UN1 UNs 0 9UN1式中UN1 電壓互感器一次側(cè)額定電壓 選擇時 滿足UN1 UNs即可 2 電壓互感器二次側(cè)額定電壓的選擇電壓互感器二次側(cè)額定線間電壓為100V 要和所接用的儀表或繼電器相適應(yīng) 3 電壓互感器種類和型式的選擇電壓互感器的種類和型式應(yīng)根據(jù)裝設(shè)地點和使用條件進行選擇 例如 在6 35kV屋內(nèi)配電裝置中 一般采用油浸式或澆注式 110 220kV配電裝置通常采用串級式電磁式電壓互感器 220kV及其以上配電裝置 當容量和準確級滿足要求時 也可采用電容式電壓互感器 4 準確級選擇和電流互感器一樣 供功率測量 電能測量以及功率方向保護用的電壓互感器應(yīng)選擇0 5級或1級的 只供估計被測值的儀表和一般電壓繼電器的選用3級電壓互感器為宜 5 按準確級和額定二次容量選擇首先根據(jù)儀表和繼電器接線要求選擇電壓互感器接線方式 并盡可能將負荷均勻分布在各相上 然后計算各相負荷大小 按照所接儀表的準確級和容量選擇互感器的準確級額定容量 有關(guān)電壓互感器準確級的選擇原則 可參照電流互感器準確級選擇 一般供功率測量 電能測量以及功率方向保護用的電壓互感器應(yīng)選擇0 5級或1級的 只供估計被測值的儀表和一般電壓繼電器的選用3級電壓互感器為宜 電壓互感器的額定二次容量 對應(yīng)于所要求的準確級 SN2 應(yīng)不小于電壓互感器的二次負荷S2 即如果各儀表和繼電器的功率因數(shù)相近 或為了簡化計算起見 也可以將各儀表和繼電器的視在功率直接相加 得出大于S2的近似值 它若不超過SN2 則實際值更能滿足式 的要求 由于電壓互感器三相負荷常不相等 為了滿足準確級要求 通常以最大相負荷進行比較 計算電壓互感器各相的負荷時 必須注意互感器和負荷的接線方式 表3列出電壓互感器和負荷接線方式不一致時每相負荷的計算公式 互感器在主接線中配置原則 1 電壓互感器配置 1 母線 除旁路母線外 一般工作及備用母線都裝有一組電壓互感器 用于同步 測量儀表和保護裝置 旁路母線上是否裝設(shè)電壓互感器 要根據(jù)出線同期方式而定 當需用旁路斷路器代替出線斷路器實現(xiàn)同期操作時 則應(yīng)在旁路母線裝設(shè)一臺單相電壓互感器供同期使用 否則 不必裝設(shè) 2 線路 35KV及以上輸電線路 當對端有電源時 為了監(jiān)視線路有無電壓 進行同步和設(shè)置重合閘 裝有一臺單相電壓互感器 3 發(fā)電機 一般裝2 3組電壓互感器 一組 三只單相 雙繞組 供自動調(diào)節(jié)勵磁裝置 另一組供測量儀表 同期和保護裝置使用 該互感器采用三相五柱式或三只單相接地專用互感器 其開口三角形繞組供發(fā)電機在未并列之前檢查是否有接地故障之用 當互感器負荷太大時 可增設(shè)一組不完全星型連接的互感器 專供測量儀表使用 大 中型發(fā)電機中性點常接有單相電壓互感器 用于100 定子接地保護 4 變壓器 變壓器低壓側(cè)有時為了滿足同期或繼電保護的要求 設(shè)置一組電壓互感器 2 電流互感器配置 1 為了滿足測量和保護裝置的需要 在發(fā)電機 變壓器 出線 母線分段及母聯(lián)斷路器 旁路斷路器等回路中均設(shè)有電流互感器 對于中性點直接接地系統(tǒng) 一般按三相配置 對于中性點非直接接地系統(tǒng) 依具體情況按二相或三相配置 2 保護用電流互感器的裝設(shè)地點應(yīng)按盡量消除主保護裝置的死區(qū)來設(shè)置 如有兩組電流互感器 應(yīng)盡可能設(shè)在斷路器兩側(cè) 使斷路器處于交叉保護范圍之中 3 為了防止電流互感器套管閃絡(luò)造成母線故障 電流互感器通常布置在斷路器的出線或變壓器側(cè) 即盡可能不在緊靠母線側(cè)裝設(shè)電流互感器 4 為了減輕內(nèi)部故障對發(fā)電機的損傷 用于自動調(diào)節(jié)勵磁裝置的電流互感器應(yīng)布置在發(fā)電機定子繞組的出線側(cè) 為了便于分析和在發(fā)電機并入系統(tǒng)前發(fā)現(xiàn)內(nèi)部故障 用于測量儀表的電流互感器宜裝在發(fā)電機中性點側(cè) 4 高壓熔斷器的選擇高壓熔斷器按額定電壓 額定電流 開斷電流和選擇性等項來選擇和校驗 1 高壓熔斷器型式選擇按安裝條件及用途選擇不同類型高壓熔斷器 如屋外跌落式 屋內(nèi)式 對用于保護電壓互感器的高壓熔斷器應(yīng)選專用系列 1 額定電壓選擇對于一般的高壓熔斷器 其額定電壓UN必須大于或等于電網(wǎng)的額定電壓UNs 但是對于充填石英砂有限流作用的熔斷器 則不宜使用在低于熔斷器額定電壓的電網(wǎng)中 這是因為限流式熔斷器滅弧能力很強 在短路電流達到最大值之前就將電流截斷 致使熔體熔斷時因截流而產(chǎn)生過電壓 其過電壓倍數(shù)與電路參數(shù)及熔體長度有關(guān) 一般在UNs UN的電網(wǎng)中 過電壓倍數(shù)約2 2 5倍 不會超過電網(wǎng)中電氣設(shè)備的絕緣水平 但如在UNs UN的電網(wǎng)中 因熔體較長 過電壓值可達3 5 4倍相電壓 可能損害電網(wǎng)中的電氣設(shè)備 2 額定電流選擇熔斷器的額定電流選擇 包括熔管的額定電流和熔體的額定電流的選擇 1 熔管額定電流的選擇為了保證熔斷器載流及接觸部分不致過熱和損壞 高壓熔斷器的熔管額定電流應(yīng)滿足以下的要求 即INft INfs式中INft 熔管的額定電流 INfs 熔體的額定電流 2 熔體額定電流選擇為了防止熔體在通過變壓器勵磁涌流和保護范圍以外的短路及電動機自啟動等沖擊電流時誤動作 保護35kV及以下電力變壓器的高壓熔斷器 其熔體的額定電流可按式 13 選擇 即INfs KImax式中K 可靠系數(shù) 不計電動機自啟動時K 1 1 1 3 考慮電動機自啟動時K 1 5 2 0 Imax一電力變壓器回路最大工作電流 用于保護電力電容器的高壓熔斷器的熔體 當系統(tǒng)電壓升高或波形畸變引起回路電流增大或運行過程中產(chǎn)生涌流時不應(yīng)誤熔斷 其熔體按下式選擇 即INfs KINc式中K一可靠系數(shù) 對限流式高壓熔斷器 當一臺電力電容器時K 1 5 2 0 當一組電力電容器時K 1 3 1 8 INc一電力電容器回路的額定電流 3 熔斷器開斷電流校驗INbr Ich 或I 式中INbr 熔斷器的額定開斷電流對于沒有限流作用的熔斷器 選擇時用沖擊電流的有效值Ich進行校驗 對于有限流作用的熔斷器 在電流達最大值之前已截斷 故可不計非周期分量影響 而采用I 進行校驗 4 熔斷器選擇性校驗為了保證前后兩級熔斷器之間或熔斷器與電源 或負荷 保護裝置之間動作的選擇性 應(yīng)進行熔體選擇性校驗 各種型號熔斷器的熔體熔斷時間可由制造廠提供的安秒特性曲線上查出 如所示 為兩個不同熔體的安秒特性曲線 INfs1 INfs2 同一電流同時通過此二熔體時 熔體1先熔斷 所以 為了保證動作的選擇性 前一級熔體應(yīng)采用熔體1 后一級熔體應(yīng)采用熔體2 熔體的安秒 保護 特性曲線1 熔體1的特性曲線 2 熔體2的特性曲線對于保護電壓互感器用的高壓熔斷器 只需按額定電壓及斷流容量兩項來選擇 保護電壓互感器用的高壓熔斷器 只需按額定電壓及斷流容量兩項來選擇 當短路容量較大時 可考慮在熔斷器前串聯(lián)限流電阻 5 支柱絕緣子和穿墻套管的選擇支柱絕緣子的作用是支撐母線 穿墻套管的作用是為了保證母線穿墻時絕緣 表 支持絕緣子與穿墻套管的選擇及其校驗項目 支柱絕緣子及穿墻套管的動穩(wěn)定性應(yīng)滿足式 的要求 Fal Fca式中Fal 支柱絕緣子或穿墻套管的允許荷重 Fca 加于支柱絕緣子或穿墻套管上的最大計算力 Fal可按生產(chǎn)廠家給出的破壞荷重Fdb的60 考慮 即Fal 0 6Fdb N Fca即最嚴重短路情況下作用于支柱絕緣子或穿墻套管上的最大電動力 由于母線電動力是作用在母線截面中心線上 而支持絕緣子的抗彎破壞荷重是按作用在絕緣子帽上給出的 如 所示 二者力臂不等 短路時作用于絕緣子帽上的最大計算力為 Fca Fmax N Fmax的計算說明如下 布置在同一平面內(nèi)的三相母線 如圖3所示 在發(fā)生短路時 支持絕緣子所受的力為Fmax 1 73式中a 母線間距 m Lca一計算跨距 m 對母線中間的支持絕緣子 Lca取相鄰跨距之和的一半 對母線端頭的支持絕緣子 Lca取相鄰跨距的一半 對穿墻套管 則取套管長度與相鄰跨距之和的一半 6 母線和電纜的選擇 1 母線的選擇與校驗?zāi)妇€一般按 母線材料 類型和布置方式 導(dǎo)體截面 熱穩(wěn)定 動穩(wěn)定等項進行選擇和校驗 對于110kV以上母線要進行電暈的校驗 對重要回路的母線還要進行共振頻率的校驗 本節(jié)僅對前四項加以介紹 1 母線材料 類型和布置方式1 配電裝置的母線常用導(dǎo)體材料有銅 鋁和鋼 銅的電阻率低 機械強度大 抗腐蝕性能好 是首選的母線材料 但是銅在工業(yè)和國防上的用途廣泛 還因儲量不多 價格較貴 所以一般情況下 盡可能以鋁代銅 只有在大電流裝置及有腐蝕性氣體的屋外配電裝置中 才考慮用銅作為母線材料 2 常用的硬母線截面有矩形 槽形和管形 矩形母線常用于35kV及以下 電流在4000A及以下的配電裝置中 為避免集膚效應(yīng)系數(shù)過大 單條矩形截面積最大不超過1250mm2 當工作電流超過最大截面單條母線允許電流時 可用幾條矩形母線并列使用 但一般避免采用4條及以上矩形母線并列 槽形母線機械強度好 載流量較大 集膚效應(yīng)系數(shù)也較小 一般用于4000 8000A的配電裝置中 管形母線集膚效應(yīng)系數(shù)小 機械強度高 管內(nèi)還可通風(fēng)和通水冷卻 因此 可用于8000A以上的大電流母線 另外 由于圓形表面光滑 電暈放電電壓高 因此可用于110kV及以上配電裝置 2 母線截面的選擇除配電裝置的匯流母線及較短導(dǎo)體 20m以下 按最大長期工作電流選擇截面外 其余導(dǎo)體的截面一般按經(jīng)濟密度選擇 1 按最大長期工作電流選擇母線長期發(fā)熱的允許電流Ial 應(yīng)不小于所在回路的最大長期工作電流Imax 即KIal Imax 式中Ial一相對于母線允許溫度和標準環(huán)境條件下導(dǎo)體長期允許電流 K一綜合修正系數(shù) 與環(huán)境溫度和導(dǎo)體連接方式等有關(guān) 2 按經(jīng)濟電流密度選擇按經(jīng)濟電流密度選擇母線截面可使年綜合費用最低 年綜合費用包括電流通過導(dǎo)體所產(chǎn)生的年電能損耗費 導(dǎo)體投資和折舊費 利息等 從降低電能損耗角度看 母線截面越大越好 而從降低投資 折舊費和利息的角度 則希望截面越小越好 綜合這些因素 使年綜合費用最小時所對應(yīng)的母線截面稱為母線的經(jīng)濟截面 對應(yīng)的電流密度稱為經(jīng)濟電流密度 表5為我國目前仍然沿用的經(jīng)濟電流密度值 表5經(jīng)濟電流密度值 按經(jīng)濟電流密度選擇母線截面按下式計算式中Imax 通過導(dǎo)體的最大工作電流Jec 經(jīng)濟電流密度在選擇母線截面時 應(yīng)盡量接近按式 計算所得到的截面 當無合適規(guī)格的導(dǎo)體時 為節(jié)約投資 允許選擇小于經(jīng)濟截面的導(dǎo)體 并要求同時滿足式 的要求 3 母線熱穩(wěn)定校驗按正常電流及經(jīng)濟電流密度選出母線截面后 還應(yīng)按熱穩(wěn)定校驗 按熱穩(wěn)定要求的導(dǎo)體最小截面為式中 短路電流穩(wěn)態(tài)值 A Ks 集膚效應(yīng)系數(shù) 對于矩形母線截面在100mm2以下 Ks 1tdz 熱穩(wěn)定計算時間C一熱穩(wěn)定系數(shù)熱穩(wěn)定系數(shù)C值與材料及發(fā)熱溫度有關(guān) 4 母線的動穩(wěn)定校驗各種形狀的母線通常都安裝在支持絕緣子上 當沖擊電流通過母線時 電動力將使母線產(chǎn)生彎曲應(yīng)力 因此必須校驗?zāi)妇€的動穩(wěn)定性 安裝在同一平面內(nèi)的三相母線 其中間相受力最大 即Fmax 1 732 10 7Kf N 式中Kf 母線形狀系數(shù) 當母線相間距離遠大于母線截面周長時 Kf 1 其他情況可由有關(guān)手冊查得 l 母線跨距 m a 母線相間距 m 母線通常每隔一定距離由絕緣瓷瓶自由支撐著 因此當母線受電動力作用時 可以將母線看成一個多跨距載荷均勻分布的梁 當跨距段在兩段以上時 其最大彎曲力矩為若只有兩段跨距時 則式中Fmax 一個跨距長度母線所受的電動力 N 母線材料在彎曲時最大相間計算應(yīng)力為式中W一母線對垂直于作用力方向軸的截面系數(shù) 又稱抗彎矩 m3 其值與母線截面形狀及布置方式有關(guān) 要想保證母線不致彎曲變形而遭到破壞 必須使母線的計算應(yīng)力不超過母線的允許應(yīng)力 即母線的動穩(wěn)定性校驗條件為 6 電纜的選擇與校驗電纜的基本結(jié)構(gòu)包括導(dǎo)電芯 絕緣層 鉛包 或鋁包 和保護層幾個部分 供配電系統(tǒng)中常用的電力電纜 按其纜芯材料分為銅芯和鋁芯兩大類 按其采用的絕緣介質(zhì)分油浸紙絕緣和塑料絕緣兩大類 電纜制造成本高 投資大 但是具有運行可靠 不