短路電流熱效應(yīng)和電動(dòng)力效應(yīng)的實(shí)用計(jì)算

1、教學(xué)目標(biāo)：掌握短路電流熱效應(yīng)和電動(dòng)力效應(yīng)的實(shí)用計(jì)算。重點(diǎn)：短路電流的效應(yīng)實(shí)用計(jì)算方法。難點(diǎn)：短路電流的效應(yīng)計(jì)算公式。一、短路電流電動(dòng)力效應(yīng) 1.電動(dòng)力：載流導(dǎo)體在相鄰載流導(dǎo)體產(chǎn)生的磁場(chǎng)中所受的電磁力。 當(dāng)電力系統(tǒng)中發(fā)生三相短路后，導(dǎo)體流過(guò)沖擊短路電流時(shí)必然會(huì)在導(dǎo)體之間產(chǎn)生最大的電動(dòng)力。 2電動(dòng)力的危害：引起載流導(dǎo)體變形、絕緣子損壞，甚至于會(huì)造成新的短路故障。 3兩平行導(dǎo)體間最大的電動(dòng)力 載流導(dǎo)體之間電動(dòng)力的大小，取決于通過(guò)導(dǎo)體電流的數(shù)值、導(dǎo)體的幾何尺寸、形狀以及各相安裝的相對(duì)位置等多種因素。（N） 式中：i1 、i2通過(guò)兩根平行導(dǎo)體的電流瞬時(shí)最大值，A； L平行導(dǎo)體長(zhǎng)度，（m）； 導(dǎo)體軸線間距

2、離，（m）； Kf形狀系數(shù)。 形狀系數(shù)Kf：表明實(shí)際通過(guò)導(dǎo)體的電流并非全部集中在導(dǎo)體的軸線位置時(shí)，電流分布對(duì)電動(dòng)力的影響。 實(shí)際工程中，三相母線采用圓截面導(dǎo)體時(shí)，當(dāng)兩相導(dǎo)體之間的距離足夠大，形狀系數(shù)Kf取為1；對(duì)于矩形導(dǎo)體而言，當(dāng)兩導(dǎo)體之間的凈距大于矩形母線的周長(zhǎng)時(shí)，形狀系數(shù)Kf可取為1。 電動(dòng)力的方向：兩個(gè)載流導(dǎo)體中的電流方向相同時(shí)，其電動(dòng)力為相互吸引；兩個(gè)載流導(dǎo)體中的電流方向相反時(shí)，其電動(dòng)力為相互排斥。 4兩相短路時(shí)平行導(dǎo)體間的最大電動(dòng)力 發(fā)生兩相短路時(shí)，平行導(dǎo)體之間的最大電動(dòng)力F（2）（N）： （N） 式中： 兩相短路沖擊電流，（A）。 5三相短路時(shí)平行導(dǎo)體之間的最大電動(dòng)力 發(fā)生三相短路

3、時(shí)，每相導(dǎo)體所承受的電動(dòng)力等于該相導(dǎo)體與其它兩相之間電動(dòng)力的矢量和。三相導(dǎo)體水平布置時(shí)，由于各相導(dǎo)體所通過(guò)的電流不同，所以邊緣相與中間相所承受的電動(dòng)力也不相同。 邊緣相U相與中間相V相導(dǎo)體所承受的最大電動(dòng)力 、 分別為：（N）（N） 式中： 三相沖擊短路電流，（A）。 發(fā)生三相短路后，母線為三相水平布置時(shí)中間相導(dǎo)體所承受的電動(dòng)力最大。計(jì)算三相短路時(shí)的最大電動(dòng)力時(shí)，應(yīng)按中間相導(dǎo)體所承受的電動(dòng)力計(jì)算。 6短路電流電動(dòng)力效驗(yàn) 當(dāng)系統(tǒng)中同一處發(fā)生三相或兩相短路時(shí)，短路處三相沖擊短路電流與兩相沖擊短路電流之比為 。 ，即電力系統(tǒng)中同一地點(diǎn)發(fā)生不同種類的短路時(shí)，導(dǎo)體所承受三相短路時(shí)的最大電動(dòng)力比兩相短路時(shí)

4、的最大電動(dòng)力大15。因此，在校驗(yàn)導(dǎo)體的最大電動(dòng)力時(shí)，按三相短路的最嚴(yán)重情況考慮。二、短路電流的熱效應(yīng) 1電氣設(shè)備的功率損耗包括：導(dǎo)體與導(dǎo)體之間接觸電阻上產(chǎn)生的損耗，導(dǎo)體自身電阻上產(chǎn)生的損耗；絕緣材料在電場(chǎng)作用下產(chǎn)生的介質(zhì)損耗等等。 電氣設(shè)備在工作過(guò)程中，由于自身功率損耗會(huì)引起電氣設(shè)備的發(fā)熱。 2導(dǎo)體發(fā)熱分為長(zhǎng)期發(fā)熱和短路時(shí)發(fā)熱： 長(zhǎng)期發(fā)熱：是指正常工作電流在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)所引起的發(fā)熱。 短路時(shí)發(fā)熱：是指短路電流在極短的時(shí)間內(nèi)所引起的發(fā)熱。 3電氣設(shè)備溫度升高的影響： 影響電氣設(shè)備的絕緣：絕緣材料在高溫和電場(chǎng)的作用下會(huì)逐漸老化，溫度愈高絕緣的老化速度愈快。溫度超過(guò)規(guī)定的允許溫度時(shí)，會(huì)使電氣設(shè)備的使用

5、年限縮短。 影響接觸電阻值：當(dāng)導(dǎo)體溫度過(guò)高時(shí)，導(dǎo)體表面的氧化速度加快，造成接觸電阻增大，引起自身功率損耗加大，進(jìn)一步導(dǎo)致導(dǎo)體溫度再升高，又引起接觸電阻再增大，如此惡性循環(huán)下去，會(huì)使接頭熔化，造成嚴(yán)重事故。 降低機(jī)械強(qiáng)度：金屬材料在使用溫度超過(guò)一定數(shù)值之后，其機(jī)械強(qiáng)度會(huì)顯著降低。如果電氣設(shè)備的使用溫度過(guò)高，可能會(huì)使電氣元件的機(jī)械強(qiáng)度降低，影響電器的安全運(yùn)行。 4載流導(dǎo)體和電器發(fā)熱的允許溫度： 為了限制電氣設(shè)備因發(fā)熱而產(chǎn)生不利影響，保證電氣設(shè)備的正確使用，國(guó)家規(guī)定了載流導(dǎo)體和電器長(zhǎng)期發(fā)熱和短路時(shí)發(fā)熱的允許溫度： 導(dǎo)體種類和材料長(zhǎng)期工作發(fā)熱短路時(shí)發(fā)熱允許溫度（）允許溫升（）允許溫度（）允許溫升（）裸

6、母線銅鋁鋼（不和電器直接連接時(shí)）鋼（和電器直接連接時(shí)）7070707045454545300200400300230130330230油浸紙絕緣電纜銅芯10V及以下鋁芯10V及以下銅芯2030kV充油紙絕緣60330kV608060805070752502001751601901701401201259085絕緣電纜橡皮絕緣電纜50150100聚乙烯絕緣電纜6013070交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜銅芯鋁芯8080230200150120有中間接頭的電纜錫焊接頭壓接接頭120150 5導(dǎo)體溫度的變化特點(diǎn) 均勻?qū)w（材料相同、截面相等）無(wú)電流通過(guò)時(shí)，其溫度與周圍環(huán)境溫度相同。當(dāng)有工作電流通過(guò)時(shí)，導(dǎo)體所產(chǎn)生

7、的熱量一部分用于導(dǎo)體溫度升高，另一部分則會(huì)散布到導(dǎo)體周圍的介質(zhì)中去。導(dǎo)體在不斷產(chǎn)生熱量的同時(shí)，也不斷地向周圍介質(zhì)散發(fā)熱量，當(dāng)導(dǎo)體所產(chǎn)生的熱量與散發(fā)的熱量相等時(shí)，導(dǎo)體溫度將會(huì)穩(wěn)定到某一數(shù)值。 工作電流所產(chǎn)生的熱量引起導(dǎo)體溫度的變化：如下圖中曲線AB段所示。圖中 為導(dǎo)體周圍介質(zhì)溫度， 為導(dǎo)體通過(guò)工作電流時(shí)的穩(wěn)定溫度。 穩(wěn)定溫度 與導(dǎo)體周圍介質(zhì)溫度 的高低以及通過(guò)電流的大小有關(guān)。 短路時(shí)導(dǎo)體溫度變化：如下圖中曲線BC段所示。 為短路時(shí)的最高溫度。短路電流被切除之后，導(dǎo)體溫度會(huì)逐漸地降至周圍環(huán)境溫度 ，其溫度變化如下圖中曲線C點(diǎn)后的虛線所示。當(dāng)短路電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)，由于短路電流值較正常工作電流大許多倍而

8、且通過(guò)的時(shí)間很短，所以短路電流所產(chǎn)生的熱量幾乎全部用于導(dǎo)體溫度的升高。導(dǎo)體溫度變化曲線 6.短路時(shí)最高發(fā)熱溫度計(jì)算在實(shí)用計(jì)算中，導(dǎo)體短路時(shí)的最高溫度可以根據(jù) 關(guān)系曲線進(jìn)行計(jì)算。圖中橫坐標(biāo)為A值，縱坐標(biāo)為 值。當(dāng)導(dǎo)體材料的溫度 值確定之后，從圖可直接查到所對(duì)應(yīng)的A值。反之，已知A值時(shí)也可從曲線中找到對(duì)應(yīng)的 之值。 導(dǎo)體 曲線圖 計(jì)算導(dǎo)體短路時(shí)的最高溫度 的步驟如下：（1）根據(jù)運(yùn)行溫度 從曲線中查出 之值；（2）計(jì)算出 ；然后再根據(jù) ，從圖143曲線中查出 之值。（J/.m4） （14-5） 式中：S導(dǎo)體截面積，（m2）； 短路時(shí)的熱狀態(tài)值，（J/.m4）； 初始溫度為 所對(duì)應(yīng)的熱狀態(tài)值，（J/.

9、m4）。 稱為短路電流的熱效應(yīng)，它與短路電流產(chǎn)生的熱量成比，即： （A2.s） 7.短路電流的熱效應(yīng) 計(jì)算 短路電流發(fā)熱的等值時(shí)間：假定穩(wěn)態(tài)短路電流 通過(guò)導(dǎo)體在時(shí)間 內(nèi)所產(chǎn)生的熱量與實(shí)際短路電流 通過(guò)導(dǎo)體在時(shí)間 內(nèi)所產(chǎn)生的熱量相等，則稱時(shí)間 為短路電流發(fā)熱的等值時(shí)間。如果用圖形表示，在圖144中曲邊梯形ABCDOEA的面積應(yīng)與矩形EFGO的面積相等。工程計(jì)算中采用等值時(shí)間法。 IKf（t）曲線等值時(shí)間法：根據(jù)短路電流Ik隨時(shí)間變化規(guī)律繪制出 關(guān)系曲線，如圖144所示。當(dāng)短路電流持續(xù)時(shí)間為ts時(shí)，圖中曲邊梯形ABCDOEA的面積則與 所表示熱量的大小成正比。適當(dāng)選用坐標(biāo)，上述曲邊梯形的面積則代表

10、短路電流Ik在時(shí)間0t內(nèi)所產(chǎn)生的熱量。實(shí)際工程計(jì)算中，對(duì)于大容量的發(fā)電機(jī)供電系統(tǒng)，其短路電流的熱效應(yīng) 通常采用近似數(shù)值積分法計(jì)算。 短路電流周期分量的熱效應(yīng) 可用下列公式進(jìn)行計(jì)算： （kA2.s） 式中： 次暫態(tài)短路電流周期分量的有效值，（kA）； td/2時(shí)刻短路電流周期分量的有效值，（kA）； td時(shí)刻短路電流周期分量的有效值，（kA）； 短路熱效應(yīng)的計(jì)算時(shí)間（s）， = + ，其中，是繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間， 是斷路器分閘時(shí)間。 短路電流非周期分量的熱效應(yīng) 可用下列公式進(jìn)行計(jì)算： （kA2.s） 式中：T非周期分量等效時(shí)間，與短路點(diǎn)及短路時(shí)間td有關(guān)。短路點(diǎn)T（s）td0.1std0.1s發(fā)電

11、機(jī)出口及母線0.150.2發(fā)電機(jī)升高電壓母線及出線發(fā)電機(jī)電壓電抗器后0.080.1變電站各級(jí)電壓母線0.0514.2 電氣設(shè)備選擇的一般要求 +- 教學(xué)目標(biāo)：熟悉電氣設(shè)備選擇的一般原則和技術(shù)條件。重點(diǎn)：設(shè)備選擇的技術(shù)條件。難點(diǎn)：短路穩(wěn)定條件校驗(yàn)。一、一般原則 （1）應(yīng)滿足正常運(yùn)行、檢修、短路和過(guò)電壓情況下的要求并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展； （2）應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核； （3）應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理； （4）與整個(gè)工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)協(xié)調(diào)一致； （5）同類設(shè)備應(yīng)盡量減少品種； （6）選用的新產(chǎn)品均應(yīng)具有可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格。在特殊情況下，選用未經(jīng)正式鑒定的新產(chǎn)品時(shí)，應(yīng)經(jīng)上級(jí)部門批準(zhǔn)。二、技術(shù)條件

12、選擇的高壓電氣設(shè)備，應(yīng)能在長(zhǎng)期工作條件下和發(fā)生過(guò)電壓、過(guò)電流的情況下保持正常運(yùn)行。 各種高壓電器的一般技術(shù)條件：序號(hào)電器名稱額定電壓（kV）額定電流（A）額定容量（kVA）機(jī)械荷載（N）額定開(kāi)斷電流（kA）短路穩(wěn)定熱穩(wěn)定動(dòng)穩(wěn)定1高壓斷路器2隔離開(kāi)關(guān)3負(fù)荷開(kāi)關(guān)4熔斷器5電壓互感器6電流互感器7限流電抗器8消弧線圈9避雷器10穿墻套管11絕緣子 注：懸式絕緣子不校驗(yàn) 1.長(zhǎng)期工作條件 電壓：選用的電器允許最高工作電壓Umax不得低于該回路電網(wǎng)的最高運(yùn)行電壓UNSmax，即：UmaxUNSmax 。 三相交流3kV及以上電氣設(shè)備的最高電壓（kV）：設(shè)備額定電壓36103563110220330500

13、設(shè)備最高電壓3.56.911.540.569126252363550 電流：選用的電器額定電流IN不得低于所在回路在各種可能運(yùn)行方式下的最大持續(xù)工作電流Imax，即：INImax 機(jī)械荷載：所選電器端子的允許荷載，應(yīng)大于電器引線在正常運(yùn)行和短路時(shí)的最大作用力。 2.短路穩(wěn)定條件 校驗(yàn)的一般原則：電氣設(shè)備在選定后應(yīng)按可能通過(guò)的最大短路電流進(jìn)行動(dòng)、熱穩(wěn)定校驗(yàn)。校驗(yàn)的短路電流一般取三相短路時(shí)短路電流，若發(fā)電機(jī)出口的兩相短路，或中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)及自耦變壓器等回路中的單相、兩相接地短路較三相短路嚴(yán)重時(shí)，則應(yīng)按嚴(yán)重情況校驗(yàn)。 用熔斷器保護(hù)的電氣設(shè)備可不驗(yàn)算熱穩(wěn)定。當(dāng)熔斷器有限流作用時(shí)，可不驗(yàn)算動(dòng)穩(wěn)定。用

14、熔斷器保護(hù)的電壓互感器回路，可不驗(yàn)算動(dòng)、熱穩(wěn)定。 短路的熱穩(wěn)定條件： 式中：Qk在計(jì)算時(shí)間td秒內(nèi)，短路電流的熱效應(yīng)（kA2s）； Itt秒內(nèi)電氣設(shè)備允許通過(guò)的熱穩(wěn)定電流有效值（kA）； t電氣設(shè)備允許通過(guò)的熱穩(wěn)定電流時(shí)間（s）。 短路的動(dòng)穩(wěn)定條件： 式中：ik短路沖擊電流峰值（kA）； Ik短路全電流有效值（kA）； ies電氣設(shè)備允許的極限通過(guò)電流峰值（kA）； Ies電氣設(shè)備允許的極限通過(guò)電流有效值（kA）。 3.環(huán)境條件 溫度：普通高壓電氣設(shè)備一般可在環(huán)境最低溫度為30時(shí)正常運(yùn)行。在高寒地區(qū)，應(yīng)選擇能適應(yīng)環(huán)境最低溫度為40的高寒電氣設(shè)備。在年最高溫度超過(guò)40，而長(zhǎng)期處于低濕度的干熱地區(qū)

15、，應(yīng)選用型號(hào)后帶“TA字樣的干熱帶型產(chǎn)品。 日照：屋外高壓電氣設(shè)備在日照影響下將產(chǎn)生附加溫升?？砂措姎庠O(shè)備額定電流的80選擇設(shè)備。在進(jìn)行試驗(yàn)或計(jì)算時(shí)，日照強(qiáng)度取0.1Wcm2。 風(fēng)速：一般高壓電氣設(shè)備可在風(fēng)速不大于35ms的環(huán)境下使用。選擇電氣設(shè)備時(shí)所用的最大風(fēng)速，可取離地10m高、30年一遇的10min平均最大風(fēng)速。最大設(shè)計(jì)風(fēng)速超過(guò)35ms的地區(qū)，可在屋外配電裝置的布置中采取措施，如降低安裝高度、加強(qiáng)基礎(chǔ)固定等。500kV電氣設(shè)備宜采用離地10m高，50年一遇10min平均最大風(fēng)速。 冰雪：在積雪和覆冰嚴(yán)重的地區(qū)，應(yīng)采取措施防止冰串引起瓷件絕緣對(duì)地閃絡(luò)。隔離開(kāi)關(guān)的破冰厚度一般為10mm。在重

16、冰區(qū)（如云貴高原，山東河南部分地區(qū)，湘中、粵北重冰地帶以及東北部分地區(qū)），所選隔離開(kāi)關(guān)的破冰厚度，應(yīng)大于安裝場(chǎng)所的最大覆冰厚度。 濕度：選擇電氣設(shè)備的濕度，應(yīng)采用當(dāng)?shù)叵鄬?duì)濕度最高月份的平均相對(duì)濕度。對(duì)濕度較高的場(chǎng)所（如岸邊水泵房等），應(yīng)采用該處實(shí)際相對(duì)濕度。當(dāng)無(wú)資料時(shí)，可取比當(dāng)?shù)貪穸茸罡咴路萜骄蹈?的相對(duì)濕度。一般高壓電氣設(shè)備可使用在+20，相對(duì)濕度為90的環(huán)境中（電流互感器為85）。在長(zhǎng)江以南和沿海地區(qū)，當(dāng)相對(duì)濕度超過(guò)一般產(chǎn)品使用標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)選用濕熱帶型高壓電氣設(shè)備。這類產(chǎn)品的型號(hào)后面一般都標(biāo)有“TH”字樣。 污穢：發(fā)電廠、變電站污穢分三級(jí)。一級(jí)：大氣無(wú)明顯污染地區(qū)或大氣輕度污染地區(qū)；在污閃

17、季節(jié)中干燥少霧（含毛毛雨）且雨量較多時(shí)；二級(jí)：大氣中度污染地區(qū)；沿海地帶及鹽場(chǎng)附近；在污閃季節(jié)中多霧（含毛毛雨）且雨量較少；三級(jí)：大氣嚴(yán)重污染地區(qū)；嚴(yán)重鹽霧地區(qū)。 海拔：電氣設(shè)備的一般使用條件為海拔高度不超過(guò)1000m，海拔超過(guò)1000m的地區(qū)稱為高原地區(qū)。對(duì)安裝在海拔高度超過(guò)1000m地區(qū)的電氣設(shè)備外絕緣一般應(yīng)予加強(qiáng)，可選用高原型產(chǎn)品或選用外絕緣提高一級(jí)的產(chǎn)品。在海拔3000m以下地區(qū)，220kV及以下配電裝置也可選用性能優(yōu)良的避雷器來(lái)保護(hù)一般電氣設(shè)備的外絕緣。由于現(xiàn)有110kV及以下大多數(shù)電氣設(shè)備的外絕緣有一定裕度，故可使用在海拔2000m以下的地區(qū)。 地震：選擇電氣設(shè)備時(shí)，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡?/p>

18、震烈度選用能夠滿足地震要求的產(chǎn)品。一般設(shè)備產(chǎn)品可以耐受地震烈度為8度的地震力。根據(jù)有關(guān)規(guī)程的規(guī)定，地震基本烈度為7度及以下地區(qū)的電氣設(shè)備可不采取防震措施。在7度以上地區(qū)，電氣設(shè)備應(yīng)能承受的地震力，采取抗震措施。 4.環(huán)境保護(hù) 選用電器時(shí)還應(yīng)注意電器對(duì)周圍環(huán)境的影響。 電磁干擾：110kV及以上電器戶外晴天無(wú)線電干擾電壓不應(yīng)大于2500V。對(duì)于110kV以下的電器一般可不校驗(yàn)無(wú)線電干擾電壓。 噪音：要求在距電器2m處，連續(xù)性噪音不應(yīng)大于85dB；非連續(xù)性噪音，屋內(nèi)不應(yīng)大于90dB，屋外不應(yīng)大于110dB。電場(chǎng)強(qiáng)度：在電氣設(shè)備周圍，特別是架空導(dǎo)線下面，當(dāng)距地面1.5米范圍內(nèi)，電場(chǎng)強(qiáng)度小于15kV/

19、每米時(shí)，對(duì)人和動(dòng)物是安全的。否則可能會(huì)造成一定的傷害。-+ 14.3 高壓電器的選擇 +- 教學(xué)目標(biāo)：掌握高壓斷路器的選擇、校驗(yàn)方法； 會(huì)選擇隔離開(kāi)關(guān)、高壓熔斷器；掌握互感器的選擇； 了解限流電抗器、中性點(diǎn)設(shè)備的選擇方法。重點(diǎn)：高壓斷路器的選擇、校驗(yàn)； 互感器的選擇。難點(diǎn)：熔斷器的選擇、校驗(yàn)；電壓互感器的負(fù)荷計(jì)算。一、高壓開(kāi)關(guān)電器的選擇 1.種類和型式的選擇：根據(jù)用途、安裝地點(diǎn)、安裝方式、結(jié)構(gòu)類型和價(jià)格因素等綜合條件進(jìn)行合理選擇。 2.額定電壓選擇：開(kāi)關(guān)電器的額定電壓應(yīng)等于或大于安裝地點(diǎn)電網(wǎng)的額定電壓，即：UNUNs 3.額定電流選擇:開(kāi)關(guān)電器的額定電流應(yīng)等于或大于通過(guò)斷路器的長(zhǎng)期最大負(fù)荷電流

20、，即：INImax 4.斷路器的開(kāi)斷電流選擇:斷路器的允許開(kāi)斷電流INbr應(yīng)大于或等于斷路器實(shí)際開(kāi)斷時(shí)間的三相短路電流周期分量有效值Iap，即：INbrIap 當(dāng)斷路器的INbr較系統(tǒng)短路電流大得很多時(shí)，為了簡(jiǎn)化，也可以用次暫態(tài)短路電流進(jìn)行選擇，即：INbr 5.動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn):開(kāi)關(guān)電器允許的動(dòng)穩(wěn)定電流峰值應(yīng)大于或等于流過(guò)斷路器的三相短路沖擊電流，即：iesik 6.熱穩(wěn)定校驗(yàn):開(kāi)關(guān)電器t秒鐘熱穩(wěn)定電流It算出的允許熱效應(yīng) 大于或等于通過(guò)斷路器的短路電流熱效應(yīng)：Qk二、高壓熔斷器的選擇 1.額定電壓選擇 對(duì)于一般的高壓熔斷器，其額定電壓UN必須大于等于電網(wǎng)的額定電壓UNs，即：UNUNs 對(duì)于有限

21、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。 2.額定電流選擇 熔管額定電流的選擇：熔管額定電流INft應(yīng)大于或等于熔體的額定電流INf，即：INftINf 保護(hù)35kV及以下電力變壓器的高壓熔斷器熔體額定電流為：INft=KImax 式中：Imax電力變壓器回路最大工作電流； K可靠系數(shù)（不計(jì)電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)時(shí)K=1.11.3，考慮電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)時(shí)K=1.52.0）。 保護(hù)電力電容器的高壓熔斷器熔體額定電流為：INfs=KIN 式中：INc電力電容器回路的額定電流； K可靠系數(shù)（對(duì)限流式高壓熔斷器，當(dāng)一臺(tái)電力電容器時(shí)K=1.52.0，一組電力電容器時(shí)K=1.31.8）。 3.熔斷器開(kāi)斷

22、電流校驗(yàn) 對(duì)于沒(méi)有限流作用的熔斷器，選擇時(shí)用沖擊電流的有效值Ik進(jìn)行校驗(yàn)：INbrIk 對(duì)于有限流作用的熔斷器，在電流達(dá)最大值之前已截?cái)?，故可不?jì)非周期分量影響，而采用 進(jìn)行校驗(yàn)：INbr 4.熔斷器選擇性校驗(yàn) 為了保證前后兩級(jí)熔斷器之間或熔斷器與電源（或負(fù)荷）保護(hù)裝置之間動(dòng)作的選擇性，應(yīng)進(jìn)行熔體選擇性校驗(yàn)。各種型號(hào)熔斷器的熔體熔斷時(shí)間可由制造廠提供的安秒特性曲線上查處。三、電流互感器的選擇 1.按一次回路額定電壓和電流選擇 電流互感器的一次額定電壓和電流必須滿足：UNUNsINImax 式中：UNs電流互感器所在電力網(wǎng)的額定電壓（kV）；UN、IN電流互感器的一次額定電壓和電流； Imax電

23、流互感器一次回路最大工作電流（A）。 2.電流互感器種類和型式選擇 根據(jù)安裝地點(diǎn)（如屋內(nèi)、屋外）和安裝方式（如穿墻式、支持式、裝入式等）選擇。 3.選擇電流感器的準(zhǔn)確度等級(jí)和額定容量 互感器的準(zhǔn)確度等級(jí)不得低于所供測(cè)量?jī)x表的準(zhǔn)確度等級(jí)。 當(dāng)所供儀表要求不同準(zhǔn)確度等級(jí)時(shí)，應(yīng)按最高級(jí)別來(lái)確定互感器的準(zhǔn)確級(jí)。 用于電度計(jì)量的電流互感器，準(zhǔn)確度不應(yīng)低于0.5級(jí)，500kV宜用0.2級(jí)；用于電流電壓測(cè)量的，準(zhǔn)確度不應(yīng)低于1級(jí)，非重要回路可使用3級(jí)；用于繼電保護(hù)的電流互感器，應(yīng)用“D”（或“B”）級(jí)，同時(shí)應(yīng)校驗(yàn)額定10倍數(shù)，以保證過(guò)電流時(shí)的誤差不超過(guò)規(guī)定值。 當(dāng)系統(tǒng)繼電保護(hù)要求裝設(shè)快速保護(hù)時(shí)，330kV及

24、以上應(yīng)選用暫態(tài)特性好的電流互感器（如帶有小氣隙鐵芯的TPY級(jí)）。 互感器二次側(cè)所接的最大負(fù)荷S2應(yīng)不大于該準(zhǔn)確度等級(jí)所規(guī)定的額定容量SN2： 式中：Z2L互感器最大一相的二次負(fù)荷； ra測(cè)量?jī)x表電流線圈電阻； rre繼電器電阻； rc接觸電阻； r1連接導(dǎo)線電阻。 4.熱穩(wěn)定校驗(yàn) 式中：Kt-熱穩(wěn)定倍數(shù)（1s）；IN1一次額定電流； Ik短路電流穩(wěn)態(tài)值；tk短路計(jì)算時(shí)間。 5.動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 式中：Kes動(dòng)穩(wěn)定電流倍數(shù)。四、電壓互感器的選擇 1.按一次回路電壓選擇 電壓互感器一次繞組所接電力網(wǎng)電壓UNs應(yīng)在1.160.85UNI范圍內(nèi)變動(dòng)，即滿足下列條件：0.85UNIUNsUmax 當(dāng)所選軟導(dǎo)線

25、型號(hào)和管形導(dǎo)體外徑大于或等于下列數(shù)值時(shí)，可不進(jìn)行電暈校驗(yàn)：110kV，LGJ7020；220kY，LGJ30030。 4.熱穩(wěn)定校驗(yàn) 在校驗(yàn)導(dǎo)體熱穩(wěn)定時(shí)，若計(jì)及集膚效應(yīng)系數(shù)Ks的影響，由熱穩(wěn)定決定的導(dǎo)體最小截面為： 式中：C熱穩(wěn)定系數(shù)，CAkAi，C值與導(dǎo)體材料及工作溫度有關(guān)。 5.硬導(dǎo)體的動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 在電動(dòng)力的作用下，導(dǎo)體所受的最大彎矩M為： 式中：fPh單位長(zhǎng)度導(dǎo)體上所受相間電動(dòng)力，Nm； l支持導(dǎo)體的支柱絕緣子間的跨距，m。 當(dāng)跨距數(shù)等于2時(shí)，導(dǎo)體所受最大彎距為： 導(dǎo)體最大相間計(jì)算應(yīng)力： （Pa） 式中：W導(dǎo)體對(duì)垂直于作用力方向軸的截面系數(shù)。 求出的導(dǎo)體應(yīng)力不應(yīng)超過(guò)導(dǎo)體材料允許應(yīng)力： （

26、Pa） 材料最大允許應(yīng)力： 絕緣子間最大允許跨距： （m） 當(dāng)矩形導(dǎo)體平放時(shí)，為避免導(dǎo)體因自重而過(guò)分彎曲，所選跨距一般不超過(guò)1.52m。二、電纜的選擇 電力電纜應(yīng)按下列條件選擇和校驗(yàn)：電纜芯線材料及型號(hào)；額定電壓；截面選擇；允許電壓降校驗(yàn)；熱穩(wěn)定校驗(yàn)。電纜的動(dòng)穩(wěn)定由廠家保證，可不必校驗(yàn)。 1.電纜芯線材料及型號(hào)選擇：應(yīng)根據(jù)其用途、敷設(shè)方式和使用條件進(jìn)行選擇。 一般采用三相鋁芯油浸紙絕緣電纜、橡皮絕緣電纜、聚氯乙稀絕緣電纜或交聯(lián)聚乙烯電纜，1l0kV及以上采用單相交聯(lián)聚乙烯電纜或單相高壓充油電纜；動(dòng)力電纜通常采用三芯或四芯（三相四線）；高溫場(chǎng)所宜用耐熱電纜；重要直流回路或保安電源電纜宜選用阻燃型

27、電纜；直埋地下一般選用鋼帶鎧裝電纜；潮濕或腐蝕地區(qū)應(yīng)選用塑料護(hù)套電纜；敷設(shè)在高落差大的地點(diǎn)，應(yīng)采用交聯(lián)聚乙烯電纜。 2.電壓選擇：電纜的額定電壓UN應(yīng)大于等于所在電網(wǎng)的額定電壓UNs，即：UNUNs 3.截面選擇：電力電纜截面一般按長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流選擇，當(dāng)電纜的最大負(fù)荷利用小時(shí)Tmax5000h，且長(zhǎng)度超過(guò)20m時(shí)，則應(yīng)按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇。電纜截面選擇方法與裸導(dǎo)體基本相同，電纜選擇時(shí)，其修正系數(shù)K與敷設(shè)方式和環(huán)境溫度有關(guān)，即：K=KtKlK2或K=KtK3K4 式中：Kt為溫度修正系數(shù)，但電纜芯線長(zhǎng)期發(fā)熱最高允許溫度 與電壓等級(jí)、絕緣材料和結(jié)構(gòu)有關(guān)；Kl、K2：為空氣中多根電纜并列和穿管敷設(shè)時(shí)

28、的修正系數(shù)，當(dāng)電壓在l0kV及以下、截面為95mm2及以下時(shí)K2取0.9，截面為120185mm2時(shí)K2：取0.85；K3為直埋電纜因土壤熱阻不同的修正系數(shù)；K4為土壤中多根并列修正系數(shù)。 4.允許電壓降校驗(yàn)：對(duì)供電距離較遠(yuǎn)、容量較大的電纜線路，應(yīng)校驗(yàn)其電壓損失U。一般應(yīng)滿足U5。對(duì)于三相交流，其計(jì)算公式為： 式中：U、L線路工作電壓（線電壓）和長(zhǎng)度； 功率因數(shù)； r、x單位長(zhǎng)度的電阻和電抗。 5.熱穩(wěn)定校驗(yàn)： 電纜熱穩(wěn)定的最小截面可以簡(jiǎn)化寫成： 電纜熱穩(wěn)定系數(shù)C計(jì)算式為： 式中： 計(jì)及電纜芯線充填物熱容量隨溫度變化以及絕緣散熱影響的校正系數(shù)；對(duì)于36kV廠用回路 取0.93，35kV及以上回

29、路可 取1.0； Q電纜芯單位體積的熱容量，鋁芯取0.59，J/（cm3）； a電纜芯在20時(shí)的電阻溫度系數(shù)，鋁芯為0.00403，1； K20導(dǎo)體交流電阻與直流電阻之比，SUNs 2.額定電流的選擇：穿墻套管的額定電流IN大于等于回路中最大持續(xù)工作電流，即：IN KImax 式中：K溫度修正系數(shù)。 對(duì)母線型穿墻套管，不必校驗(yàn)熱穩(wěn)定，只需保證套管的型式穿過(guò)母線的尺寸相配合。 3.支柱絕緣子和套管的種類和型式選擇：根據(jù)裝置地點(diǎn)、環(huán)境選擇屋內(nèi)、屋外或防污式及滿足使用要求的產(chǎn)品型式。 4.穿墻套管的熱穩(wěn)定校驗(yàn)：套管耐受短路電流的熱效應(yīng) 應(yīng)大于等于短路電流通過(guò)套管所產(chǎn)生的熱效應(yīng)Qk，即 Qk 5.支柱

30、絕緣子和套管的動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)布置在同一平面內(nèi)的三相導(dǎo)體在發(fā)生短路時(shí)，支柱絕緣子（或套管）所受的力為該絕緣子相鄰跨導(dǎo)體上電動(dòng)力的平均值。絕緣子1所受力為： 式中：lc計(jì)算跨距，m； ，l1、l2為與絕緣子相鄰的跨距。對(duì)于套管l2=lca（套管長(zhǎng)度）。絕緣子和穿墻套管所受的電動(dòng)力 由于導(dǎo)體電動(dòng)力Fmax是作用在導(dǎo)體截面中心線上的，而支柱絕緣子的抗彎破壞強(qiáng)度按作用在絕緣子高度H處給定的,為了便于比較，必須求出短路時(shí)作用在支柱絕緣子絕緣子帽上的計(jì)算作用力Fco，即： 式中：H1絕緣子底部到導(dǎo)體水平中心線的高度（mm），H1=H+b+h/2； b導(dǎo)體支持器下片厚度，一般豎放矩形導(dǎo)體b=18mm，平放矩形導(dǎo)體

31、及槽形導(dǎo)體b=12mm。 支柱絕緣子絕緣子帽上的計(jì)算作用力Fco及套管的最大受力應(yīng)不大于60%支柱絕緣子的抗彎破壞負(fù)荷0.6Fph。Fph由所選絕緣子給定。 對(duì)于35kV及以上水平安裝的支柱絕緣子，在進(jìn)行機(jī)械計(jì)算時(shí)，應(yīng)考慮導(dǎo)體和絕緣子的自重以及短路電動(dòng)力的復(fù)合作用。屋外支柱絕緣子應(yīng)計(jì)及風(fēng)和冰雪的附加作用。絕緣子受力示意圖-+ 14.5 主變壓器的選擇 +- 教學(xué)目標(biāo)：掌握主變壓器的選擇方法。重點(diǎn)：主變壓器的選擇方法。難點(diǎn)：主變壓器容量的確定。一、容量及臺(tái)數(shù)的確定 變電站的容量的確定：由供電地區(qū)供電負(fù)荷（綜合最大負(fù)荷）決定，如已知供電地區(qū)的計(jì)算負(fù)荷，則變電站容量為： 式中： 變電站計(jì)算負(fù)荷，kW

32、； 平均功率因數(shù)，一般取0.60.8。 變電站主變壓器臺(tái)數(shù)可按如下原則確定： 對(duì)于只供電給二類、三類負(fù)荷的變電站，原則上只裝設(shè)一臺(tái)變壓器。 對(duì)于供電負(fù)荷較大的城市變電站或有一類負(fù)荷的重要變電站，應(yīng)選用兩臺(tái)相同容量的主變壓器。每臺(tái)變壓器的容量應(yīng)滿足一臺(tái)變壓器停運(yùn)后，另一臺(tái)能供給全部一類負(fù)荷；在無(wú)法確定一類負(fù)荷所占比重時(shí)，每臺(tái)變壓器的容量可按計(jì)算負(fù)荷的6080選擇。 對(duì)大城市郊區(qū)的一次變電站，如果中、低壓側(cè)已構(gòu)成環(huán)網(wǎng)的情況下，變電站以裝設(shè)兩臺(tái)為宜；對(duì)地區(qū)性孤立的一次變電站或大型工業(yè)專用變電站，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮裝設(shè)三臺(tái)主變壓器的可能性；對(duì)于規(guī)劃只裝兩臺(tái)主變壓器的變電站，其變壓器的基礎(chǔ)宜按大于變壓器容量

33、的12級(jí)設(shè)計(jì)。二、相數(shù)的確定 在330kV及以下電力系統(tǒng)中，一般都應(yīng)選用三相變壓器。大型變壓器，除按容量、制造水平、運(yùn)輸條件確定外，更重要的是考慮負(fù)荷和系統(tǒng)情況、保證供電可靠性，進(jìn)行綜合分析，在滿足技術(shù)、經(jīng)濟(jì)的條件下來(lái)確定選用單相變壓器還是三相變壓器。三、繞組數(shù)的確定 國(guó)內(nèi)電力系統(tǒng)中采用的變壓器按其繞組數(shù)分類有雙繞組普通式、三繞組式、自耦式以及低壓繞組分裂式等型式變壓器。如以兩種升高電壓級(jí)向用戶供電或與系統(tǒng)連接時(shí)，可以采用二臺(tái)雙繞組變壓器或三繞組變壓器，亦可選用自耦變壓器。 在110kV及以上中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中，凡需選用三繞組變壓器的場(chǎng)所，均可優(yōu)先選用自耦變壓器。四、繞組接線組別的確定 對(duì)于

34、三相雙繞組變壓器的高壓側(cè)，110kV及以上電壓等級(jí)，三相繞組都采用“YN”連接；35kV及以下采用“Y”連接； 對(duì)于三相雙繞組變壓器的低壓側(cè)，三相繞組采用“”連接，若低壓側(cè)電壓等級(jí)為380/220V，則三相繞組采用“yn0”連接。 在變電站中，為了限制三次諧波，主變壓器接線組別一般都選用YN，d11常規(guī)接線。五、調(diào)壓方式的確定 無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓：調(diào)整范圍通常在22.5以內(nèi)；有載調(diào)壓：調(diào)整范圍可達(dá)30。六、冷卻方式的選擇 電力變壓器的冷卻方式，有以下幾種類型：自然風(fēng)冷卻（一般適于7500kVA以下小容量變壓器。）、強(qiáng)迫空氣冷卻（又簡(jiǎn)稱風(fēng)冷式。用于容量大于等于8000kVA的變壓器。）、強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻

35、、強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻、強(qiáng)迫油循環(huán)導(dǎo)向冷卻（近年來(lái)大型變壓器都采用這種冷卻方式）、水內(nèi)冷變壓器。-+ 14.6 低壓電器的選擇 +- 教學(xué)目標(biāo)：會(huì)選擇低壓熔斷器、低壓斷路器； 了解刀開(kāi)關(guān)、接觸器、熱繼電器的選擇要求。重點(diǎn)：低壓斷路器、低壓熔斷器的選擇 。難點(diǎn)：母線應(yīng)力計(jì)算。一、低壓熔斷器選擇 1.熔斷器體電流的確定 （1）按正常工作電流選擇：即 （A） （2）按起動(dòng)尖峰電流選擇 單臺(tái)電動(dòng)機(jī)回路： （A） 配電線路：（A）照明線路： （A）式中：INr熔體的額定電流，A；Ic線路的計(jì)算電流，A；Ist電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流，A；Ist1線路中起動(dòng)電流最大一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流，A；Ic（n1）除起動(dòng)電流最大一臺(tái)電動(dòng)機(jī)以外的線路計(jì)算電流，A；K熔體選擇計(jì)算系數(shù)，取決于電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)狀況和熔斷器特性； K