7電氣設(shè)備選擇

1、發(fā)電廠電氣設(shè)備1楊 靜第七章 電氣設(shè)備的選擇2主要內(nèi)容電氣設(shè)備選擇的一般條件高壓斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的選擇高壓熔斷器的選擇限流電抗器的選擇電流互感器的選擇電壓互感器的選擇3電氣設(shè)備選擇的一般條件各種電氣設(shè)備工作條件不完全相同，所以具體選擇方法也不完全相同，但根本要求相同：電氣設(shè)備要能可靠地工作，必須按正常工作條件進(jìn)行選擇，按短路條件校驗(yàn)其動(dòng)、熱穩(wěn)定性。4按正常工作條件選擇導(dǎo)體和電器的正常工作條件：額定電壓、額定電流和自然環(huán)境條件。額定電壓 在選擇設(shè)備時(shí)一般按照設(shè)備的額定電壓UN 不低于安裝地點(diǎn)電網(wǎng)額定電壓UNs的條件選擇，即UN UNs5按正常工作條件選擇額定電流在規(guī)定的周?chē)h(huán)境溫度下，電氣設(shè)備的

2、額定電流IN應(yīng)不小于流過(guò)設(shè)備的最大持續(xù)工作電流Imax，即 IN Imax 6按正常工作條件選擇自然環(huán)境條件 選擇時(shí)電氣設(shè)備時(shí)，應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核其根本使用條件。當(dāng)氣溫、風(fēng)速、濕度、污穢等級(jí)、海拔高度、地震烈度、覆冰厚度等環(huán)境條件超出一般電器的規(guī)定使用條件時(shí)，應(yīng)向制造部門(mén)提出補(bǔ)充要求或采取相應(yīng)的防護(hù)措施。 7按短路情況校驗(yàn) 短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)熱穩(wěn)定校驗(yàn)就是要求所選的電氣設(shè)備能承受短路電流所產(chǎn)生的熱效應(yīng)，即短路時(shí)，電氣設(shè)備最高溫度不應(yīng)超過(guò)其短時(shí)發(fā)熱最高允許溫度8按短路情況校驗(yàn) 短路動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定就是要求電氣設(shè)備能承受短路沖擊電流所產(chǎn)生的電動(dòng)力效應(yīng)。滿(mǎn)足動(dòng)穩(wěn)定的條件為： ies ishies :電

3、器允許通過(guò)的動(dòng)穩(wěn)定電流幅值ish：短路沖擊電流幅值一般高壓電路短路時(shí)ish =2.55I發(fā)電機(jī)端或發(fā)電機(jī)電壓母線短路時(shí)ish =2.69I9按短路情況校驗(yàn) 可不校驗(yàn)熱穩(wěn)定或動(dòng)穩(wěn)定情況不校驗(yàn)熱穩(wěn)定：用熔斷器保護(hù)的電器，其熱穩(wěn)定由熔斷時(shí)間保證；支柱絕緣子不流過(guò)電流；不校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定：用限流熔斷器保護(hù)的設(shè)備；電纜（因有足夠的強(qiáng)度）不校驗(yàn)動(dòng)、熱穩(wěn)定：電壓互感器及裝設(shè)在其回路中的裸導(dǎo)體和電器10容量：計(jì)算時(shí)應(yīng)按本工程設(shè)計(jì)的最終容量計(jì)算，并考慮電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)景開(kāi)展規(guī)劃。短路種類(lèi)：一般按三相短路校驗(yàn)。若發(fā)電機(jī)出口的兩相短路，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)，按嚴(yán)重情況校驗(yàn)

4、。 短路電流的計(jì)算條件11接線：采用可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，不考慮切換過(guò)程中可能并列運(yùn)行的方式。短路計(jì)算點(diǎn)：應(yīng)選擇通過(guò)導(dǎo)體或電器的短路電流為最大的地點(diǎn)。對(duì)兩側(cè)都有電源的電器，將電器兩側(cè)的短路點(diǎn)進(jìn)行比較，選出流過(guò)電器短路電流較大的點(diǎn)。 短路電流的計(jì)算條件12短路計(jì)算點(diǎn)的選擇方法示意圖13短路計(jì)算點(diǎn)的選擇方法 假設(shè)兩臺(tái)發(fā)電機(jī)容量相等發(fā)電機(jī)回路Q(chēng)F1: 比較k1點(diǎn)和k4點(diǎn)短路，選k1點(diǎn)為短路計(jì)算點(diǎn)。 14短路計(jì)算點(diǎn)的選擇方法 母聯(lián)QF3：QF3閉合向備用母線充電時(shí)，備用母線故障，即k3點(diǎn)短路，流過(guò)QF3的電流為G1，G2及系統(tǒng)供給的全部電流，情況最嚴(yán)重。校驗(yàn)發(fā)電機(jī)母線動(dòng)、熱穩(wěn)定時(shí)也應(yīng)選k

5、3點(diǎn)15短路計(jì)算點(diǎn)的選擇方法 分段QF4：選k4點(diǎn)，并假設(shè)T1切除，這時(shí)流過(guò)QF4的電流為G2，及系統(tǒng)經(jīng)T2供給的電流和。若不切除T1，則系統(tǒng)供給的電流有局部經(jīng)T1分流，不流經(jīng)QF4。16短路計(jì)算點(diǎn)的選擇方法 變壓器回路Q(chēng)F5和QF6QF5選k5點(diǎn)，并假設(shè)QF6斷開(kāi)，流過(guò)QF5的電流為G1、G2，及系統(tǒng)經(jīng)T2供給的電流和。QF6選k6點(diǎn)，并假設(shè)QF5斷開(kāi)，流過(guò)QF6的電流為G1、G2，系統(tǒng)直接及經(jīng)T2供給的電流和。17短路計(jì)算點(diǎn)的選擇方法 帶電抗器的出線回路Q(chēng)F7：K2點(diǎn)比k7點(diǎn)短路時(shí)電流大。但干式電抗器可靠性高，且與QF間連線很短，k2點(diǎn)短路幾率很小，因此選擇k7為短路計(jì)算點(diǎn)，以便出線選用輕

6、型斷路器。 18短路計(jì)算點(diǎn)的選擇方法 廠用變壓器回路Q(chēng)F8選k8點(diǎn)，QF8至廠用變壓器間的連線多為較長(zhǎng)電纜，存在短路的可能性。19短路計(jì)算時(shí)間 校驗(yàn)熱穩(wěn)定的短路計(jì)算時(shí)間tk：后備繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間tpr和相應(yīng)斷路器全開(kāi)斷時(shí)間tab 之和 tk= tpr +tab 式中tab為斷路器的固有分閘時(shí)間和燃弧時(shí)間之和。 20短路計(jì)算時(shí)間 校驗(yàn)開(kāi)斷電器開(kāi)斷能力的短路計(jì)算時(shí)間tbr開(kāi)斷電器（斷路器、熔斷器等）應(yīng)能在最嚴(yán)重的情況下開(kāi)斷短路電流。主繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間tpr1和斷路器固有分閘時(shí)間tin之和tbr= tpr1 +tin 21主要內(nèi)容電氣設(shè)備選擇的一般條件高壓斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的選擇高壓熔斷器的選擇限流電

7、抗器的選擇電流互感器的選擇電壓互感器的選擇22高壓斷路器按以下工程選擇和校驗(yàn)：(1)型式和種類(lèi)；(2)額定電壓；(3)額定電流；(4)額定開(kāi)斷電流；(5)額定關(guān)合電流；(6)動(dòng)穩(wěn)定；(7)熱穩(wěn)定。高壓斷路器的選擇23高壓斷路器的選擇按種類(lèi)和型式選擇6600kV的電網(wǎng)可選用真空斷路器和六氟化硫斷路器； 110500kV電網(wǎng)一般采用六氟化硫斷路器。采用封閉母線的大容量機(jī)組，當(dāng)需要裝設(shè)斷路器時(shí)，應(yīng)選用發(fā)電機(jī)專(zhuān)用斷路器。24高壓斷路器的選擇按額定電壓選擇高壓斷路器的額定電壓UN 應(yīng)不小于所在電網(wǎng)的額定電壓UNs ，即UN UNs 按額定電流選擇高壓斷路器的額定電壓IN 應(yīng)不小于流過(guò)它的最大持續(xù)工作電流

8、Imax ，即IN Imax 25高壓斷路器的選擇按額定開(kāi)斷電流選擇在給定的電網(wǎng)電壓下，高壓斷路器的額定開(kāi)斷電流INbr不應(yīng)小于實(shí)際開(kāi)斷瞬間的短路全電流有效值IkINbr Ik 按額定關(guān)合電流選擇為了保證斷路器在關(guān)合短路電流時(shí)的平安，斷路器的額定關(guān)合電流iNcl應(yīng)不小于短路沖擊電流幅值ishiNcl ish 26高壓斷路器的選擇動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)高壓斷路器的額定峰值耐受電流ies 應(yīng)不小于三相短路時(shí)通過(guò)斷路器的短路沖擊電流幅值ishies ish 熱穩(wěn)定校驗(yàn) 高壓斷路器的額定短時(shí)耐受熱量It2t不小于短路期內(nèi)短路電流熱效應(yīng)Qk ，即It2t Qk 27隔離開(kāi)關(guān)的選擇隔離開(kāi)關(guān)應(yīng)根據(jù)以下條件選擇：型式和種

9、類(lèi)；額定電壓；額定電流；動(dòng)穩(wěn)定；熱穩(wěn)定。型式和種類(lèi)的選擇應(yīng)根據(jù)配電裝置的布置特點(diǎn)、使用要求及技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件等因素確定。其它四項(xiàng)技術(shù)條件與高壓斷路器相同。28主要內(nèi)容電氣設(shè)備選擇的一般條件高壓斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的選擇高壓熔斷器的選擇限流電抗器的選擇電流互感器的選擇電壓互感器的選擇29高壓熔斷器的選擇高壓熔斷器應(yīng)根據(jù)以下條件選擇：(1)型式和種類(lèi)；(2)額定電壓；(3)額定電流；(4)額定開(kāi)斷電流；(5)選擇性校驗(yàn)；30高壓熔斷器的選擇型號(hào)和種類(lèi)選擇根據(jù)安裝地點(diǎn)、使用要求選用作為電力線路、變壓器的短路或過(guò)載保護(hù)，選用RN1、RN3、RN5、RN6、RW3RW7、RW9RW11等系列;作為電壓互感器（3

10、110kV）的短路保護(hù)（不能做過(guò)載保護(hù)），選用RN2、RN4、RW10、RXW0等系列；作為電力電容器回路的短路或過(guò)載保護(hù)，可選用BRN1、BRN2、BRW等系列；31高壓熔斷器的選擇按額定電壓選擇 熔斷器的額定電壓應(yīng)不小于所在電網(wǎng)的額定電壓。按額定電流選擇要求熔斷器必須符合以下條件INt INs Imax INt 熔斷器熔管的額定電流； INs熔斷器熔體的額定電流；Imax流過(guò)熔斷器的最大工作電流。32高壓熔斷器的選擇按開(kāi)斷電流校驗(yàn)按開(kāi)斷電流選擇時(shí)，要求熔斷器的額定開(kāi)斷電流INbr應(yīng)不小于三相短路沖擊電流的有效值IshINbr Ish 33高壓熔斷器的選擇熔體選擇性校驗(yàn)根據(jù)保護(hù)動(dòng)作選擇性的要

11、求校驗(yàn)熔體的額定電流，使其保證前后兩級(jí)熔斷器之間、熔斷器與電源或負(fù)荷側(cè)繼電保護(hù)之間動(dòng)作的選擇性。 保護(hù)電壓互感器用的熔斷器，只需按額定電壓和開(kāi)斷電流選擇。34主要內(nèi)容電氣設(shè)備選擇的一般條件高壓斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的選擇高壓熔斷器的選擇限流電抗器的選擇電流互感器的選擇電壓互感器的選擇35電力系統(tǒng)中使用的電抗器，分為普通電抗器和分裂電抗器兩種。一般按以下工程選擇和校驗(yàn)： 1)額定電壓；2)額定電流； 3)電抗百分?jǐn)?shù)；4)動(dòng)穩(wěn)定； 5)熱穩(wěn)定。限流電抗器的選擇36額定電流和額定電壓的選擇按額定電壓選擇電抗器的額定電壓UN 應(yīng)不小于所在電網(wǎng)的額定電壓UNs ，即UN UNs 按額定電流選擇電抗器的額定電壓

12、IN 應(yīng)不小于流過(guò)它的最大持續(xù)工作電流Imax ，即IN Imax 37電抗百分?jǐn)?shù)的計(jì)算按將短路電流限制到要求值(I“)進(jìn)行選擇, 所需電抗器的基準(zhǔn)電抗標(biāo)么值為式中 ：電源至電抗器前的系統(tǒng)電抗標(biāo)么值； x*：電源至電抗器后的系統(tǒng)電抗標(biāo)么值。Id ：基準(zhǔn)電流（kA）；I：次暫態(tài)短路電流周期分量有效值（kA）。電抗百分?jǐn)?shù)選擇38普通電抗器電抗百分?jǐn)?shù)的選擇電抗器在額定參數(shù)條件下的百分比電抗為式中Ud基準(zhǔn)電壓(kV)。 從產(chǎn)品目錄中選擇接近而稍大于計(jì)算結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)電抗百分?jǐn)?shù)。出線電抗器xL%不宜超過(guò)6%，母線分段電抗器xL%不宜超過(guò)12%電抗百分?jǐn)?shù)選擇39分裂電抗器的電抗百分?jǐn)?shù)的選擇可按普通電抗器的xL

13、計(jì)算方法選擇，但分裂電抗器的技術(shù)數(shù)據(jù)中只給出了單臂自感電抗xL1，所以還應(yīng)進(jìn)行換算。xL和xL1之間的關(guān)系與電源連接方式及短路點(diǎn)的選擇有關(guān)。 電抗百分?jǐn)?shù)選擇40電抗百分?jǐn)?shù)選擇分裂電抗器的電抗百分?jǐn)?shù)的選擇41電抗百分?jǐn)?shù)選擇分裂電抗器的電抗百分?jǐn)?shù)的選擇42電壓校驗(yàn)43電壓校驗(yàn)44電壓校驗(yàn)45電壓校驗(yàn)分裂電抗器的電壓波動(dòng)計(jì)算式中 U：電源側(cè)電壓；U1、U2：I、段母線上電壓；I1、I2 ：I、段母線上負(fù)荷電流，無(wú)資料時(shí)，取I1=0.3IN， I2=0.7IN；1、2：I、段母線上的負(fù)荷功率因數(shù)角，一般取cos=0.8； f：分裂電抗器的互感系數(shù)。 46動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定校驗(yàn)電抗器的熱穩(wěn)定校驗(yàn)應(yīng)滿(mǎn)足：I2

14、ttQk 電抗器的動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)應(yīng)滿(mǎn)足：iesish 47主要內(nèi)容電氣設(shè)備選擇的一般條件高壓斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的選擇高壓熔斷器的選擇限流電抗器的選擇電流互感器的選擇電壓互感器的選擇48種類(lèi)和型式選擇應(yīng)根據(jù)安裝地點(diǎn)、安裝方式及產(chǎn)品情況來(lái)選擇620kV屋內(nèi)配電裝置，可采用瓷絕緣結(jié)構(gòu)或樹(shù)脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)的TA。35kV及以上配電裝置，宜采用油浸瓷箱式絕緣結(jié)構(gòu)的獨(dú)立式TA。有條件時(shí)，應(yīng)優(yōu)先采用套管式TA，以節(jié)省投資和占地。49滿(mǎn)足UN UNs IN1 Imax 式中 UN 、IN1：TA一次額定電壓和額定電流；UNS 、Imax ：TA安裝處一次回路工作電壓和最大長(zhǎng)期工作電流。 一次額定電壓和額定電流的選擇5

15、0額定二次電流的選擇額定二次電流有5A和1A兩種一般弱電系統(tǒng)用1A，強(qiáng)電系統(tǒng)用5A配電裝潢子距離控制室較遠(yuǎn)時(shí)，為能使TA多帶二次負(fù)荷或減小電纜截面，提高準(zhǔn)確度，盡量采用1A。51為了保證電流測(cè)量?jī)x表的準(zhǔn)確級(jí)，電流互感器的準(zhǔn)確級(jí)不得低于所供測(cè)量?jī)x表的準(zhǔn)確級(jí)。當(dāng)所供儀表要求不同準(zhǔn)確級(jí)時(shí)，按其中要求準(zhǔn)確級(jí)最高的儀表確定TA的準(zhǔn)確級(jí)。用于測(cè)量精度要求較高的大容量發(fā)電機(jī)、變壓器、系統(tǒng)干線和500kV電壓級(jí)的TA，宜用0.2級(jí)；供重要回路中的電能表和所有計(jì)費(fèi)用的電能表的TA，不應(yīng)低于0.5級(jí)；準(zhǔn)確級(jí)選擇52供運(yùn)行監(jiān)視的電流表、功率表、電能表的TA，用0.51級(jí)；供估計(jì)被測(cè)數(shù)值的儀表的TA，可用3級(jí)；供繼電

16、保護(hù)用的TA，應(yīng)用P級(jí)、TPY級(jí)。至此，可初選出TA型號(hào)，由產(chǎn)品目錄或手冊(cè)查得其在相應(yīng)準(zhǔn)確級(jí)下的二次負(fù)荷額定阻抗ZN2、熱穩(wěn)定倍數(shù)Kt和動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)Kes。準(zhǔn)確級(jí)選擇53按二次側(cè)負(fù)荷選擇為了保證電流互感器在一定的準(zhǔn)確級(jí)下工作，電流互感器二次側(cè)所接最大相總負(fù)荷S2=I2N2Z2，應(yīng)不大于該準(zhǔn)確級(jí)所規(guī)定的額定容量SN2=I2N2ZN2，SN2S2，即 ZN2Z2 Z2為電流互感器二次負(fù)荷阻抗；IN2為電流互感器二次額定電流。54Z2=rar+rl+rc rar二次側(cè)負(fù)荷的儀表和繼電器電流線圈的電阻()；rl儀表和繼電器至互感器連接導(dǎo)線的電阻()；rc接觸電阻，一般取0.1()；為了保證TA在相應(yīng)準(zhǔn)確

17、級(jí)下SN2S2rl = Lc/A ZN2 rar rc按二次側(cè)負(fù)荷選擇55若連接導(dǎo)線的長(zhǎng)度和TA接線方式巳定，則二次連接導(dǎo)線的允許截面應(yīng)為 A Lc/(ZN2 rar rc)A：導(dǎo)線截面(電流回路采用2.5 mm2及以上的銅導(dǎo)線)；：導(dǎo)線的電阻率；Lc：連接導(dǎo)線的計(jì)算長(zhǎng)度，與TA到儀表間實(shí)際距離及互感器的接線方式有關(guān)(m)； 為滿(mǎn)足機(jī)械強(qiáng)度要求，選稍大于計(jì)算結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)截面積。按二次側(cè)負(fù)荷選擇56只需對(duì)本身帶有一次回路導(dǎo)體的TA進(jìn)行熱穩(wěn)定校驗(yàn)。電流互感器的熱穩(wěn)定能力，常以1s允許通過(guò)的熱穩(wěn)定電流對(duì)一次額定電流的倍數(shù)Kt = It/IN1表示。熱穩(wěn)定校驗(yàn)公式為It2Qk 或 (KtIN1)2Qk

18、熱穩(wěn)定校驗(yàn)57短路電流流過(guò)TA內(nèi)部繞組時(shí)，在其內(nèi)部產(chǎn)生電動(dòng)力；而且由于鄰相之間短路電流的相互作用，會(huì)使絕緣瓷帽上也受到外部作用力。對(duì)各種類(lèi)型TA均應(yīng)校驗(yàn)內(nèi)部動(dòng)穩(wěn)定對(duì)瓷絕緣型TA增加校驗(yàn)外部動(dòng)穩(wěn)定。動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)58動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)59外部動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)瓷絕緣型TA的外部動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)有兩種方法： 當(dāng)產(chǎn)品目錄上標(biāo)明瓷帽端部的允許應(yīng)力Fal時(shí)，按下式校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)60外部動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)瓷絕緣型TA的外部動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)有兩種方法： 當(dāng)產(chǎn)品樣本未標(biāo)明允許應(yīng)力Fal，而只給出相間距離a=0.4m，TA計(jì)算跨距Lc=0.5m時(shí)的動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)Kes 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)61主要內(nèi)容電氣設(shè)備選擇的一般條件高壓斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的選擇高壓熔斷器的選擇限流電抗器的選擇電流互感器的選擇電壓互感器的選擇62 為保證TV的平安和在規(guī)定準(zhǔn)確級(jí)下運(yùn)行，TV一次繞組所接電網(wǎng)電壓U1應(yīng)在(0.91.1)UN1范圍內(nèi)變動(dòng)： 1.1UN1U10.9UN1 U1 電網(wǎng)電壓； U