風電場電氣工程第4章課件

29十二月20221風電場電氣工程第4章29十二月20221風電場電氣工程第4章第4章風電場一次設備的選擇

關注的問題電氣設備選擇的技術條件和校驗方法是什么？變壓器的容量、臺數(shù)和型式應怎樣進行選擇？開關設備的型式和參數(shù)怎樣選擇？CT和PT怎樣選擇？載流導體選擇和校驗應如何計算？教學目標了解風電場一次電氣設備選擇的一般條件和技術條件，了解熱穩(wěn)定校驗、動穩(wěn)定校驗和環(huán)境校驗方法，理解和掌握電氣設備的型式、參數(shù)與其在風電場中運行環(huán)境的關系能對風電一次設備的選擇進行初步分析和簡單計算。第4章風電場一次設備的選擇

關注的問題教學目標§4.1導體的發(fā)熱和電動力

§4.1.1導體長期發(fā)熱和載流量當電流流過導體時，由于有電阻存在將造成能量損耗，同時由于渦流和磁滯損耗，在導體附近的磁場中也將有一部分能量損耗，這些能量的損耗將轉換為熱能，使導體的溫度升高。為保證導體可靠工作，往往要對導體正常工作時的最高允許溫度做出限制：

①對于一般裸導體，最高允許溫度一般為70℃；

②對于計及日照的鋼芯鋁絞線和管形導體，最高允許溫度一般為80℃；

③對于接觸面有鍍錫的可靠覆蓋層，最高允許溫度一般為85℃。對于接觸面有鍍銀的可靠覆蓋層，最高允許溫度一般為95℃?！?.1導體的發(fā)熱和電動力

§4.1.1導體長期發(fā)

§4.1.1導體長期發(fā)熱和載流量

由于導體正常運行時，電流運行于額定電流，發(fā)熱量不是很大，可以持續(xù)運行而不超過導體的最高允許溫度，因此稱導體正常運行時的發(fā)熱過程為長期發(fā)熱。特點？考慮到導體本身的發(fā)熱和散熱過程，電流和溫度的關系如下：式中

I為導體載流量；（與額度電流的關系？）

αw為導體的散熱系數(shù);F為散熱面積;

θw為帶電運行的導體的溫度；

θ0為環(huán)境溫度；R為單位長度的導體電阻§4.1.1導體長期發(fā)熱和載流量§4.1.2導體短時發(fā)熱短路發(fā)生后，導體中流過的電流急劇增加，熱量積累也非常迅速（按照電流的平方產生），但是短路不允許持續(xù)很長時間，繼電保護會盡可能快地將其切除，因此這一過程被稱為短時發(fā)熱。一般采用短路電流熱效應來計算短路后的導體發(fā)熱熱積累。短路電流熱效應計算公式如下：

其中，Ikt為短路電流；

tk為短路時間

§4.1.2導體短時發(fā)熱§4.1.2導體短時發(fā)熱由于短路電流的變化規(guī)律十分復雜，很難用簡單的解析表達式來計算，因此工程中常用一種簡化的實用計算法來計算

：

其中Qp為短路電流周期分量所產生的熱效應，Qnp為短路電流非周期分量所產生的熱效應。當短路電流切除時間超過1秒時，發(fā)熱主要由周期分量決定，可忽略非周期分量的影響

T的取值？§4.1.2導體短時發(fā)熱§4.1.3導體短路時的電動力短路的時候電流急劇增大，導體所受的電動力也急劇增大，很可能造成導體的變形扭曲，導致電氣設備的損壞

一般情況下，系統(tǒng)中發(fā)生三相故障時的短路電流最大，而且短路電流的最大數(shù)值出現(xiàn)在短路后最初的半個周期（常按t=0.01s分析），此時的短路電流的最大峰值被稱為最大沖擊電流

ish三相導體中B相（中間相）的電動力最大，大小為如果考慮共振應該是多大？§4.1.3導體短路時的電動力§4.2電氣設備選擇的一般條件

電氣主接線是由導體和電氣設備連接而構成的電路。選擇適合本地使用的導體和電氣設備，不僅需要考慮電氣設備的電氣參數(shù)（正常和故障），還需綜合考慮電氣設備所處的環(huán)境因素，此外也要注意電氣設備運行可能給環(huán)境帶來的影響?！?.2電氣設備選擇的一般條件

電氣主接線是由導體和電§4.2.1電氣設備選擇的一般條件選擇適用的電氣設備，首先要確定其額定參數(shù)，同時，還要考慮設備安裝地點的環(huán)境因素，此外，必須考慮電力系統(tǒng)中短路所造成的巨大短路電流對系統(tǒng)的損害在選擇電氣設備時，必須考慮下列各項原則：應滿足正常運行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠景發(fā)展。應按當?shù)丨h(huán)境條件校核。應力求技術先進和經濟合理。與整個工程的建設標準諧調一致。同類設備盡量減少品種。選用的新產品均應具有可靠的試驗數(shù)據(jù)，并經正式鑒定合格。§4.2.1電氣設備選擇的一般條件§4.2.2電氣設備選擇的技術條件§4.2.2.1按照正常工作狀態(tài)選擇

對電氣設備來說，首先要考慮其是否可以承受流過的電流和加于其上的電壓：（1）額定電壓（最大工作電壓？）

即電氣設備的額定電壓UN要大于設備安裝處的電網額定電壓Uns

（2）額定電流

即運行中的電氣設備額定電流IN不得低于所在回路在各種可能運行方式下的最大持續(xù)工作電流

Imax。（如何計算？）

§4.2.2電氣設備選擇的技術條件§4.2.2.2按照短路狀態(tài)校驗

按照正常條件選出的電氣設備必須要校驗一下其熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定能力

（1）設備允許通過的熱穩(wěn)定電流It和時間t，并以此校驗其熱穩(wěn)定性是否滿足要求：其中Qk是實際計算得到的短路電流熱效應

（2）設備允許通過的動穩(wěn)定電流幅值ish及其有效值Ish，以此校驗電氣設備是否可以滿足動穩(wěn)定的要求：

其中ish和Ish為實際計算得到的沖擊電流幅值（kA）§4.2.2.2按照短路狀態(tài)校驗§4.2.2.2按照短路狀態(tài)校驗

Qk和ish需要由短路電流計算求得（條件）在計算Qk時需要選取合適的短路時間，一般考慮短路時間tr為保護動作時間tpr和斷路器全開斷時間tbr之和，即：

tpr一般采用后備保護動作時間

tbr為斷路器的固有分閘時間和斷路器觸頭開始拉開直至觸頭間電弧完全熄滅的時間之和?！?.2.2.2按照短路狀態(tài)校驗§4.2.2.2按照短路狀態(tài)校驗對于以下幾種情況，也可以不去校驗動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定性：

1)用熔斷器保護的電氣設備，其熱穩(wěn)定由熔斷時間保證，故可不驗算熱穩(wěn)定。

2)采用有限流電阻的熔斷器保護的設備。其回路電流被電阻限制。（不校驗動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定）

3)裝設在電壓互感器回路中的裸導體和電氣設備。（不校驗動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定）§4.2.2.2按照短路狀態(tài)校驗§4.2.3電氣選擇的環(huán)境因素應根據(jù)具體工作場所的實際情況有針對性地選擇電氣設備的結構和型式1）溫度如果周圍的環(huán)境溫度不是40℃，則設備的允許電流須按一定的規(guī)則進行修正（最熱月、年最高）2）日照當設備提供的額定載流量未考慮日照時，在電氣設計中可以按電氣設備額定電流值的80％滿足電流要求來選擇設備

3）風速當最大風速超過35m/s時，應在設計和布置時采取有效防護措施。§4.2.3電氣選擇的環(huán)境因素§4.2.3電氣選擇的環(huán)境因素

4）冰雪在積雪和附冰嚴重的地區(qū)，應采取措施防止冰串引起瓷件絕緣發(fā)生對地閃絡。（10MM)5）濕度一般高壓電氣設備可在環(huán)境溫度為+20℃、相對濕度為90％的環(huán)境中使用（TH)

6）污穢(5級）

7）海拔（如何修正）對安裝在海拔高度超過1km地區(qū)的電氣設備外絕緣一般應加強8）地震選擇設備時要考慮本地地震烈度，選用可以滿足地震要求的產品(8度及其以上計算）§4.2.3電氣選擇的環(huán)境因素§4.2.4環(huán)境保護

選擇電氣設備時，還應該考慮電氣設備對周圍環(huán)境的影響，主要考慮電磁干擾和噪聲。

電磁干擾電氣設備及金具在最高工作相電壓下，晴天的夜晚不應出現(xiàn)可見電暈；110kV及以上的電氣設備，戶外晴天無線電干擾電壓不應大于2500μV噪聲在距電氣設備2m處，連續(xù)性噪聲不應大于85dB；非連續(xù)性噪聲，屋內設備不應大于90dB，屋外設備不應大于110dB§4.2.4環(huán)境保護§4.3變壓器的選擇

§4.3.1變壓器的容量和臺數(shù)風電場中的變壓器包括主變壓器、集電變壓器和場用變壓器風電場各種變壓器容量的確定方法如下：（1）集電變壓器集電變壓器的選擇，可以按照常規(guī)電廠中單元接線的機端變壓器的選擇方法進行。即：按發(fā)電機額定容量扣除本機組的自用負荷后，留10%的裕度確定§4.3變壓器的選擇§4.3.1變壓器的容量和臺§4.3.1變壓器的容量和臺數(shù)

（2）升壓站的主變壓器對于升壓站中的主變壓器，則參照常規(guī)發(fā)電廠有發(fā)電機電壓母線的主變壓器進行選擇：①主變容量的選擇應滿足風電場對于能量輸送的要求，即主變壓器應能夠將低壓母線上的最大剩余功率全部輸送入電力系統(tǒng)。②有兩臺或多臺主變并列運行時，當其中容量最大的一臺因故退出運行時，其余主變在允許的正常過負荷范圍內，應能輸送母線最大剩余功率的70%。

③？§4.3.1變壓器的容量和臺數(shù)§4.3.1變壓器的容量和臺數(shù)

（3）場用變壓器風電場場用變壓器的選擇，容量按估算的風電場內部負荷并留一定的裕度確定。變壓器的臺數(shù)與電壓等級、接線形式、傳輸容量、與系統(tǒng)的聯(lián)系緊密程度等因素有密切關系：

①與系統(tǒng)有強聯(lián)系的大型、特大型風電場，在一種電壓等級下，升壓站中的主變應不少于2臺。②與系統(tǒng)聯(lián)系較弱的中、小型風電場和低壓側電壓為6-10kV的變電所，可只裝1臺變壓器?！?.3.1變壓器的容量和臺數(shù)§4.3.2變壓器的型式（1）相數(shù)

用一臺三相變壓器還是用三臺單相變壓器組，就要根據(jù)具體情況確定，一般要考慮以下原則：①當不受運輸條件限制時，330kV及以下的電力系統(tǒng)，一般都應選三相變壓器。②當風電場連接到500kV的電網時，宜經過技術經濟的比較后，確定選用三相變壓器、兩臺半容量的三相變壓器或單相變壓器。③對于與系統(tǒng)聯(lián)系緊密的500kV變電站，除考慮運輸條件外，還應根據(jù)系統(tǒng)和負荷情況，分析變壓器故障對系統(tǒng)的影響，以確定選用單相或三相變壓器?！?.3.2變壓器的型式§4.3.2變壓器的型式（2）繞組數(shù)

繞組數(shù)一般對應于變壓器所連接的電壓等級，即電壓變化的數(shù)目。分裂變壓器的電壓等級和繞組數(shù)不對應，它的電磁結構是高壓或低壓側有兩個繞組，而這兩個繞組的電壓等級相同。當風電場中的變壓器連接三個電壓等級（其中兩個為升高的電壓等級）時，可以選擇采用2臺雙繞組變壓器或者1臺三繞組變壓器。對于容量為125MW及以下的風電場，可采用三繞組變壓器，三繞組變壓器的臺數(shù)一般不超過2臺對于200MW及以上的風電場，采用雙繞組變壓器加聯(lián)絡變壓器連接多個電壓等級。聯(lián)絡變一般采用自耦變壓器§4.3.2變壓器的型式§4.3.2變壓器的型式（3）接線組別變壓器三相繞組的接線組別必須和系統(tǒng)電壓相位一致電力系統(tǒng)采用的變壓器三相繞組連接方式只有“Y”和“△”兩種在發(fā)電廠和變電站中，考慮系統(tǒng)或機組的同步并列要求以及限制三次諧波等因素，主變壓器一般都選用Yn/△11常規(guī)接線。§4.3.2變壓器的型式在發(fā)電廠和變電站中，考慮系統(tǒng)或§4.3.2變壓器的型式（4）調壓方式根據(jù)分接頭的切換方式，變壓器的調壓方式有兩種：無激磁調壓：不帶電切換，調壓范圍在±2×2.5%以內；有載調壓：帶負荷切換，調壓范圍在30%，但結構較復雜。

一般來說，有載調壓只在下列情況選用：①接于風電場這種出力變化大的發(fā)電廠的主變，特別是潮流方向不固定，且要求變壓器副邊電壓維持在一定水平。②接于時而為送端，時而為受端，具有可逆工作特點的聯(lián)絡變壓器。為保證供電質量，要求母線電壓恒定。③發(fā)電機經常在低功率因數(shù)下運行?！?.3.2變壓器的型式§4.3.2變壓器的型式（5）冷卻方式：自然風冷：7500kVA以下的小容量變壓器靠自然的風吹進行冷卻

強迫空氣冷卻：容量大于10000kVA的變壓器常采用人工風冷

強迫油循環(huán)水冷卻：水源充足的地方采用此方式極為有利

強迫油循環(huán)導向冷卻：近年來大型變壓器都采用這種方式水內冷變壓器充氣式變壓器§4.3.2變壓器的型式§4.3.2變壓器的型式例4-1：某風電場安裝1500kW風電機組33臺，風機及附屬設備耗電不大于3%，請選擇風電機組中升壓變壓器的容量？解：

注：0.85為功率因數(shù)§4.3.2變壓器的型式§4.3.2變壓器的型式

例4-2：例1中的風電場，每11臺機組升壓為35kV集成一路接入風電場升壓站，升壓站接有一路110kV架空線路，請從下表中選擇升壓站主變壓器？序號型號額定電壓連接組標號高壓中壓低壓1SFP7-120000/110121±2×2.5%13.8YN,d112SFP-120000/11012135YN,d113SFZ10-63000/110121±8×1.25%35YN,d114SFZ9-63000/110121±8×1.25%10.5YN,d115SSZ9-63000/110110±8×1.25%38.5，356.3.，6.6，

10.5，11YN,d116S9-800/3535±5%3.15，6.3，10.5Y,d117OSFPS-120000/220220±2×2.5%12110.5YN,yn，d11§4.3.2變壓器的型式序號型號額定電壓連接組標號高壓§4.3.2變壓器的型式

解：風電場的總裝機容量為

主變臺數(shù)的選擇：考慮變壓器檢修，風電場中應裝設兩臺主變壓器。

主變容量的選擇：由于風電的不連續(xù)特性，風電場的利用小時數(shù)低以及主變具備一定的過負荷運行特性，因此要求當一臺主變停運的時候，另一臺主變可以依據(jù)其自身過負荷能力將風電場生產的全部電能送入，計算如下：電機組發(fā)電時，潮流從風電場送到電網；風電機組不發(fā)電時，潮流從系統(tǒng)倒送站用電，電壓波動較大，選用有載調壓變壓器。由上所述，選上表中3為升壓站主變壓器?！?.3.2變壓器的型式§4.3開關電氣設備的選擇§4.3.1斷路器的選擇§4.3.1.1斷路器的型式根據(jù)滅弧介質，斷路器可以分為：油斷路器（多油、少油）、壓縮空氣斷路器、SF6斷路器、真空斷路器等。應根據(jù)各種類型斷路器的結構和性能特點以及使用環(huán)境和條件等，來合理選擇斷路器的型式?！?.3開關電氣設備的選擇§4.3.1斷路器的選擇

§4.3.1.2斷路器的電氣參數(shù)

選擇高壓斷路器時，不僅要考慮其額定電壓和額定電流的大小，還要考慮其對故障電流的開合能力，即考慮其額定開斷電流和短路關合電流。（1）額定電流和電壓

即斷路器的額定電壓UN要大于其安裝位置的電網額定電壓Uns。即斷路器的額定電流IN不得低于所在回路在各種可能運行方式下的最大持續(xù)工作電流Imax?！?.3.1.2斷路器的電氣參數(shù)§4.3.1.2斷路器的電氣參數(shù)（2）額定開斷電流指在額定電壓下可能開斷的最大電流，其值不應小于實際開斷瞬間的短路電流周期分量Ipt

（3）短路關合電流要求斷路器具有關合短路電流的能力即短路關合電流要大于等于短路后的最大沖擊電流

（4）熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定的校驗§4.3.1.2斷路器的電氣參數(shù)§4.3.1.2斷路器的電氣參數(shù)例4-3：請計算例2中的主變高壓側斷路器的最大持續(xù)工作電流？解：主變壓器高壓側最大持續(xù)工作電流為：§4.3.1.2斷路器的電氣參數(shù)§4.3.1.2斷路器的電氣參數(shù)例4-4：例3中主變高壓側短路電流數(shù)據(jù)如下表，

已知110kV系統(tǒng)后備用保護動作最長時間為3s，風電場接入系統(tǒng)可以認為是無窮大，請在下表中初步選擇斷路器

三相短路電流周期分量（kA）短路沖擊電流峰值（kA）短路沖擊全電流有效值（kA）8.7322.2713.27序號型號額定電壓額定電流額定開斷電流極限通過電流熱穩(wěn)定電流固有分閘時間合閘時間3s5s1LW6-220/315022031505012531.50.030.092LW36-126/20001262000218031.50.060.093SW4-110/1000110100018.455210.060.254ZN4-10/20001020004011043.50.060.06§4.3.1.2斷路器的電氣參數(shù)三相短路電流周期分量短§4.3.1.2斷路器的電氣參數(shù)解：1、短路計算時間

2、由于tk＞1s，不計短路電流非周期分量，短路電流的熱效應Qk等于周期分量熱效應Qp，又由于風電場接入無窮大系統(tǒng)，簡化計算：

3、4、斷路器選擇：

1）額定電壓，由表知1、2、3號斷路器均可滿足要求，由于1號斷路器用于220kV，暫不考慮。2）2、3號斷路器的額定電流，額定開斷電流和額定關合電流均滿足要求。3）3號斷路器為戶外少油型，造價較低但維護工作量較大，2號斷路器為自能式高壓六氟化硫斷路器，雖造價較高，但此種開關性能好，可靠性高，使用方便，因此選用2號斷路器。§4.3.1.2斷路器的電氣參數(shù)§4.4.2隔離開關的選擇

隔離開關不需要選擇開斷電流和關合電流，而其它參數(shù)的確定方法則與斷路器完全相同?！?.4.2隔離開關的選擇§4.4.3熔斷器的選擇§4.4.3.1熔斷器的型式根據(jù)安裝地點，高壓熔斷器可以分為屋外跌落式、屋內式。屋外跌落式常裝設于高壓桿上變壓器的高壓側，作為保護。熔斷器還可以分為限流型或不限流型。不限流熔斷器在熔件熔化后，在第一次過零或經過幾個半周期之后電弧才熄滅。限流熔斷器在熔件熔化后，其電流在未達到最大值之前就立即減小到零。§4.4.3熔斷器的選擇§4.4.3.2熔斷器的額定電壓高壓熔斷器的額定電壓UN必須大于或等于熔斷器安裝處電網的額定電壓Uns，即熔斷器額定電壓的確定原則：不限流型與其它電氣設備沒有區(qū)別。限流型與電網的額定電壓Uns應該相等

§4.4.3.2熔斷器的額定電壓§4.4.3.3熔斷器的額定電流熔斷器額定電流的選擇，包括熔體和熔管的額定電流選擇。熔管額定電流要大于等于熔體額定電流。熔體額定電流選擇：（1）被保護設備是35kV及以下的電力變壓器時，熔體的額定電流按下式選擇其中

K為可靠系數(shù)（不計電動機自啟動時

=1.1~1.3，考慮電動機自啟動時

=1.5~2.0）；Imax為電力變壓器回路的最大工作電流

（2）被保護設備是電力電容器時，熔體的額定電流按下式選擇：其中K為可靠系數(shù)（保護單臺電容器時

=1.5~2.0，保護一組電容器時

=1.3~1.8）；INC為電力電容器回路的額定電流§4.4.3.3熔斷器的額定電流§4.4.3.4熔斷器的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Ish校驗開斷電流，即：對于有限流作用的熔斷器，電流在達到最大值之前已經截斷，因此可不計非周期分量的影響，而采用I''進行校驗§4.4.3.4熔斷器的開斷電流§4.4.3.5熔斷器選擇性的校驗

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，應進行熔體選擇性校驗。F3F2F1ttIt0tF1tF2F2所在回路發(fā)生短路時，流過F1的短路電流基本相同，因此要求F1熔斷器的電流要大于F2，以保證此時F1的斷開時間要長于F2?！?.4.3.5熔斷器選擇性的校驗F3F2F1ttI§4.5

互感器的選擇

§4.5.1

電流互感器的選擇§4.5.1.1種類和型式的選擇選擇電流互感器時，應根據(jù)安裝地點（如屋內、屋外）和安裝方式（如穿墻式、支持式、裝入式等）選擇其型式。當一次電流較?。ㄔ?00A及以下）時，宜優(yōu)先采用多匝式電流互感器當采用弱電控制系統(tǒng)或配電裝置距離控制室較遠時，二次額定電流應盡量采用1A；而強電系統(tǒng)用5A。§4.5互感器的選擇

§4.5.1電流互感器的選擇§4.5.1.2一次回路額定電壓和電流一次回路的額定電壓UN和額定電流I1N應滿足：為確保所供儀表的準確度，電流互感器的一次側額定電流應盡可能與最大工作電流接近?！?.5.1.2一次回路額定電壓和電流為確保所供儀表的準§4.5.1.3準確級和額定容量為了保證測量儀表準確度，電流互感器準確級不得低于所供測量儀表的準確級（取最高）。0.1、0.2、0.5、1、3（S）由選定的準確級所規(guī)定的互感器額定容量，應大于或等于二次側所接負荷，即：

ra,rre分別為二次側回路中所接儀表和繼電器設備的電流線圈電阻，rc為接觸電阻，rL為連接導線電阻

實際最終為導線截面的大小。最小截面的規(guī)定?！?.5.1.3準確級和額定容量§4.5.1.3準確級和額定容量電流互感器常用接線方式圖（a）用于對稱三相負荷，測量一相電流，LC=2L；圖（b）為星型接線，可不計中性線電流，LC=L，常用于110kV及以上線路和發(fā)電機、變壓器等重要回路；圖（c）為不完全星型接線，常用于35kV及以下電壓等級的不重要出線。LC=L§4.5.1.3準確級和額定容量圖（a）用于對稱三相負荷§4.5.1.4熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定校驗

(1)熱穩(wěn)定校驗

電流互感器熱穩(wěn)定能力常以1s允許通過的熱穩(wěn)定電流I1或一次額定電流I1N的倍數(shù)Kt來表示。熱穩(wěn)定校驗式為(2)動穩(wěn)定校驗多匝式一次繞組主要經受內部電動力；單匝式一次繞組不存在內部電動力，則電動力穩(wěn)定性由外部電動力決定。內部外部§4.5.1.4熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定校驗§4.5.2電壓互感器的選擇§4.5.2.1種類和型式的選擇

應根據(jù)裝設地點和使用條件選擇電壓互感器的種類和型式。①在6～35kV屋內配電裝置中，一般采用油浸式或澆注式電壓互感器；110～220kV配電裝置通常采用串級式電磁式電壓互感器。220kV及其以上配電裝置通常采用電容式電壓互感器②在500kV配電裝置中，配置有雙套主保護，并考慮到后備保護、自動裝置和測量的要求，電壓互感器應具有三個二次繞組。③三相式只在20kV以下才有三相式產品。三相五柱式電壓互感器廣泛用于3～15kV系統(tǒng)；而三相三柱式電壓互感器很少采用。④當二次側負荷不對稱，三相式電壓互感器的三相磁路不對稱，所以當接入精度要求較高的計費電能表時，可采用三個單相電壓互感器組或兩個單相電壓互感器接成不完全三角形?！?.5.2電壓互感器的選擇§4.5.2.2一次和二次額定電壓應根據(jù)互感器的接線方式來確定其相電壓或相間電壓。中性點接地系統(tǒng)中性點不接地系統(tǒng)單相三相星型接線（接地）三相五柱式二次測：線電壓相電壓100/3§4.5.2.2一次和二次額定電壓§4.5.2.3容量和準確級選擇互感器的額定容量（對應于所要求的準確級），應不小于電壓互感器的二次負荷，即S2N≥S2

，而二次負荷

分別為各儀表的視在功率、有功功率、無功功率和功率因數(shù)。計算電壓互感器的各相負荷時，注意互感器和負荷的接線方式?！?.5.2.3容量和準確級選擇§4.6導體的選擇導體的選擇主要是選擇其截面，以保證導體在正常運行時可以通過一定的電流而發(fā)熱不會超過其限值，在發(fā)生故障時可以滿足熱穩(wěn)定要求，對于硬導體還需要校驗其動穩(wěn)定和共振情況。常見的軟導體為鋼芯鋁絞線、組合導線、分裂導線和擴徑導線。硬導體類型有：材料：§4.6導體的選擇導體的選擇主要是選擇其截面，以保§4.6.1導體截面的選擇導體的截面一般按照工作電流或經濟電流密度進行選擇。對于年負荷利用小時數(shù)大（大于5000小時），傳輸容量大，母線較長（大于20m）的情況，一般按照經濟電流密度選擇，其它情況可按照工作電流選擇。

（1）按回路持續(xù)工作電流選擇

其中Imax-導體所在回路的持續(xù)工作電流；

Ial–在額定環(huán)境溫度25°C時導體允許電流；

K–與實際環(huán)境溫度和海拔有關的綜合校正系數(shù)§4.6.1導體截面的選擇導體最高允許溫度(℃)適應范圍海拔高度(m)實際環(huán)境溫度(℃)+20+25+30+35+40+45+50+70屋內矩形、槽型、管型導體和不計日照的屋外軟導線1.051.000.940.880.810.740.67+80計及日照時屋外軟導線1000及以下2000300040001.051.010.970.931.000.960.920.890.950.910.870.840.890.850.810.770.830.790.750.710.760.69計及日照時屋外管型導體1000及以下2000300040001.051.000.950.911.000.940.900.860.940.880.840.800.870.810.760.720.800.740.690.650.720.63§4.6.1導體截面的選擇與環(huán)境溫度和海拔有關的綜合校正系數(shù)K導體最高允許溫度(℃)適應范圍海拔高度(m)實際環(huán)境溫度(℃§4.6.1導體截面的選擇（2）按照經濟電流密度選擇

其中SJ

–經濟截面,mm2；

Imax–回路持續(xù)工作電流,A；

J–經濟電流密度，A/mm2,如右圖。1—變電站站用、工礦用及電纜線路的鋁線紙絕緣鉛包、鋁包、塑料護套及各種鎧裝電纜；2—鋁矩形、槽形母線及組合導線；3—火電廠廠用鋁線紙絕緣鉛包、鋁包、塑料護套及各種鎧裝電纜；4—35～220kV線路的LGJ、LGJQ型鋼芯鋁絞線按照經濟電流密度選擇出導體必須滿足發(fā)熱條件?！?.6.1導體截面的選擇§4.6.2電暈電壓校驗

對110kV及以上電壓等級的裸導體，需要按晴天不發(fā)生全面電暈的條件來校驗，即裸導體的臨界電壓Ucr應大于最高工作電壓Umax。在海拔不超過1000m的地區(qū)：下列情況可不進行電暈電壓校驗。1)110kV采用了不小于LGJ-70型鋼心鋁絞線和外徑不小于φ20型管形導體時；2)220kV采用了不小于LGJ-300型鋼心鋁絞線和外徑不小于φ30型的管形導體時。§4.6.2電暈電壓校驗§4.6.3熱穩(wěn)定校驗

在校驗導體熱穩(wěn)定時，若計及集膚效應系數(shù)Kf的影響，由短路時發(fā)熱的計算公式可得到短路熱穩(wěn)定所決定的導體最小截面Smin為：

Qk－短路熱效應，A2s；，為熱穩(wěn)定系數(shù)工作溫度（℃）4045505560657075808590硬鋁及鋁錳合金9997959391898785838281硬銅186183181179176174171169166164161§4.6.3熱穩(wěn)定校驗工作溫度（℃）404550556§4.6.4硬導體的動穩(wěn)定校驗各種形狀的硬導體通常都安裝在支柱絕緣子上，短路沖擊電流產生的電動力將使導體發(fā)生彎曲，因此，硬導體應按彎曲情況進行應力計算。而軟導體不必進行動穩(wěn)定校驗?！?.6.4硬導體的動穩(wěn)定校驗§4.6.4.1矩形導體

①相間應力σph的計算矩形導體構成的母線，會受到相間應力的作用。導體最大相間計算應力σph為

式中

fph為單位長度導體上所受相間電動力，N/m；L為導體支柱絕緣子間的跨距，m；M為導體所受的最大彎矩，N·m；W為導體對垂直于作用力方向軸的截面系數(shù)?！?.6.4.1矩形導體§4.6.4.1矩形導體②條間應力σb的計算每相母線由多條矩形導體組成時，同相的各條導體之間也會有電動力作用。對于長邊為h，短邊為b的矩形導體，條間應力σb可按下式計算

Mb-邊條導體所受彎矩，按兩端固定的勻載荷梁計算，

W-導體對垂至于條間作用力的截面系數(shù)

，fb-條間襯墊跨距，m；

Lb-單位長度導體上所受的條間作用力，N/m。§4.6.4.1矩形導體§4.6.4.1矩形導體每一相由雙條導體組成時，認為相電流在兩條導體中平均分配，條間作用力為：每一相由三條導體組成時，認為中間條通過20﹪相電流，兩側條各通過40﹪，當條間中心距離為2b時，受力最大的邊條作用力為：其中K為導體條之間的截面形狀系數(shù)§4.6.4.1矩形導體§4.6.4.1矩形導體導體條之間的截面形狀系數(shù)K雙條矩形導體（豎立）俯視圖§4.6.4.1矩形導體雙條矩形導體（豎立）俯視圖§4.6.4.1矩形導體

條間裝設襯墊（螺栓）是為了減小σb，墊間允許的最大跨矩，即臨界跨矩Lcr，可由下式決定：不同導體材料的λ系數(shù)導體材料每相兩條導體每相三條導體銅17741355鋁10031197§4.6.4.1矩形導體導體材料每相兩條導體每相三條導§4.6.4.1矩形導體③矩形導體的動穩(wěn)定校驗每相只有單條導體的情況，由于沒有條間應力，導體最大相間應力σal應小于導體材料允許應力σph

，即

每相母線由多條矩形導體組成時，導體所受的應力由相間應力

σph和條間應力σb疊加而成，則母線滿足動穩(wěn)定的條件為§4.6.4.1矩形導體§4.6.4.2

槽形導體槽形導體應力的計算方法與矩形導體相同。按(a)布置，導體截面系數(shù)W＝2WX；按圖(b)布置，W=2WY（a）垂直布置

（b）水平布置

（c）導體截面§4.6.4.2槽形導體（a）垂直布置§4.6.5

硬導體共振校驗當已知導體材料、形狀、布置方式和應避開的自振頻率（一般為30～160Hz）時，保證導體不發(fā)生共振的最大絕緣子跨矩Lmax為：§4.6.5硬導體共振校驗29十二月202263風電場電氣工程第4章29十二月20221風電場電氣工程第4章第4章風電場一次設備的選擇

關注的問題電氣設備選擇的技術條件和校驗方法是什么？變壓器的容量、臺數(shù)和型式應怎樣進行選擇？開關設備的型式和參數(shù)怎樣選擇？CT和PT怎樣選擇？載流導體選擇和校驗應如何計算？教學目標了解風電場一次電氣設備選擇的一般條件和技術條件，了解熱穩(wěn)定校驗、動穩(wěn)定校驗和環(huán)境校驗方法，理解和掌握電氣設備的型式、參數(shù)與其在風電場中運行環(huán)境的關系能對風電一次設備的選擇進行初步分析和簡單計算。第4章風電場一次設備的選擇

關注的問題教學目標§4.1導體的發(fā)熱和電動力

§4.1.1導體長期發(fā)熱和載流量當電流流過導體時，由于有電阻存在將造成能量損耗，同時由于渦流和磁滯損耗，在導體附近的磁場中也將有一部分能量損耗，這些能量的損耗將轉換為熱能，使導體的溫度升高。為保證導體可靠工作，往往要對導體正常工作時的最高允許溫度做出限制：

①對于一般裸導體，最高允許溫度一般為70℃；

②對于計及日照的鋼芯鋁絞線和管形導體，最高允許溫度一般為80℃；

③對于接觸面有鍍錫的可靠覆蓋層，最高允許溫度一般為85℃。對于接觸面有鍍銀的可靠覆蓋層，最高允許溫度一般為95℃?！?.1導體的發(fā)熱和電動力

§4.1.1導體長期發(fā)

§4.1.1導體長期發(fā)熱和載流量

由于導體正常運行時，電流運行于額定電流，發(fā)熱量不是很大，可以持續(xù)運行而不超過導體的最高允許溫度，因此稱導體正常運行時的發(fā)熱過程為長期發(fā)熱。特點？考慮到導體本身的發(fā)熱和散熱過程，電流和溫度的關系如下：式中

I為導體載流量；（與額度電流的關系？）

αw為導體的散熱系數(shù);F為散熱面積;

θw為帶電運行的導體的溫度；

θ0為環(huán)境溫度；R為單位長度的導體電阻§4.1.1導體長期發(fā)熱和載流量§4.1.2導體短時發(fā)熱短路發(fā)生后，導體中流過的電流急劇增加，熱量積累也非常迅速（按照電流的平方產生），但是短路不允許持續(xù)很長時間，繼電保護會盡可能快地將其切除，因此這一過程被稱為短時發(fā)熱。一般采用短路電流熱效應來計算短路后的導體發(fā)熱熱積累。短路電流熱效應計算公式如下：

其中，Ikt為短路電流；

tk為短路時間

§4.1.2導體短時發(fā)熱§4.1.2導體短時發(fā)熱由于短路電流的變化規(guī)律十分復雜，很難用簡單的解析表達式來計算，因此工程中常用一種簡化的實用計算法來計算

：

其中Qp為短路電流周期分量所產生的熱效應，Qnp為短路電流非周期分量所產生的熱效應。當短路電流切除時間超過1秒時，發(fā)熱主要由周期分量決定，可忽略非周期分量的影響

T的取值？§4.1.2導體短時發(fā)熱§4.1.3導體短路時的電動力短路的時候電流急劇增大，導體所受的電動力也急劇增大，很可能造成導體的變形扭曲，導致電氣設備的損壞

一般情況下，系統(tǒng)中發(fā)生三相故障時的短路電流最大，而且短路電流的最大數(shù)值出現(xiàn)在短路后最初的半個周期（常按t=0.01s分析），此時的短路電流的最大峰值被稱為最大沖擊電流

ish三相導體中B相（中間相）的電動力最大，大小為如果考慮共振應該是多大？§4.1.3導體短路時的電動力§4.2電氣設備選擇的一般條件

電氣主接線是由導體和電氣設備連接而構成的電路。選擇適合本地使用的導體和電氣設備，不僅需要考慮電氣設備的電氣參數(shù)（正常和故障），還需綜合考慮電氣設備所處的環(huán)境因素，此外也要注意電氣設備運行可能給環(huán)境帶來的影響。§4.2電氣設備選擇的一般條件

電氣主接線是由導體和電§4.2.1電氣設備選擇的一般條件選擇適用的電氣設備，首先要確定其額定參數(shù)，同時，還要考慮設備安裝地點的環(huán)境因素，此外，必須考慮電力系統(tǒng)中短路所造成的巨大短路電流對系統(tǒng)的損害在選擇電氣設備時，必須考慮下列各項原則：應滿足正常運行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠景發(fā)展。應按當?shù)丨h(huán)境條件校核。應力求技術先進和經濟合理。與整個工程的建設標準諧調一致。同類設備盡量減少品種。選用的新產品均應具有可靠的試驗數(shù)據(jù)，并經正式鑒定合格?！?.2.1電氣設備選擇的一般條件§4.2.2電氣設備選擇的技術條件§4.2.2.1按照正常工作狀態(tài)選擇

對電氣設備來說，首先要考慮其是否可以承受流過的電流和加于其上的電壓：（1）額定電壓（最大工作電壓？）

即電氣設備的額定電壓UN要大于設備安裝處的電網額定電壓Uns

（2）額定電流

即運行中的電氣設備額定電流IN不得低于所在回路在各種可能運行方式下的最大持續(xù)工作電流

Imax。（如何計算？）

§4.2.2電氣設備選擇的技術條件§4.2.2.2按照短路狀態(tài)校驗

按照正常條件選出的電氣設備必須要校驗一下其熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定能力

（1）設備允許通過的熱穩(wěn)定電流It和時間t，并以此校驗其熱穩(wěn)定性是否滿足要求：其中Qk是實際計算得到的短路電流熱效應

（2）設備允許通過的動穩(wěn)定電流幅值ish及其有效值Ish，以此校驗電氣設備是否可以滿足動穩(wěn)定的要求：

其中ish和Ish為實際計算得到的沖擊電流幅值（kA）§4.2.2.2按照短路狀態(tài)校驗§4.2.2.2按照短路狀態(tài)校驗

Qk和ish需要由短路電流計算求得（條件）在計算Qk時需要選取合適的短路時間，一般考慮短路時間tr為保護動作時間tpr和斷路器全開斷時間tbr之和，即：

tpr一般采用后備保護動作時間

tbr為斷路器的固有分閘時間和斷路器觸頭開始拉開直至觸頭間電弧完全熄滅的時間之和。§4.2.2.2按照短路狀態(tài)校驗§4.2.2.2按照短路狀態(tài)校驗對于以下幾種情況，也可以不去校驗動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定性：

1)用熔斷器保護的電氣設備，其熱穩(wěn)定由熔斷時間保證，故可不驗算熱穩(wěn)定。

2)采用有限流電阻的熔斷器保護的設備。其回路電流被電阻限制。（不校驗動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定）

3)裝設在電壓互感器回路中的裸導體和電氣設備。（不校驗動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定）§4.2.2.2按照短路狀態(tài)校驗§4.2.3電氣選擇的環(huán)境因素應根據(jù)具體工作場所的實際情況有針對性地選擇電氣設備的結構和型式1）溫度如果周圍的環(huán)境溫度不是40℃，則設備的允許電流須按一定的規(guī)則進行修正（最熱月、年最高）2）日照當設備提供的額定載流量未考慮日照時，在電氣設計中可以按電氣設備額定電流值的80％滿足電流要求來選擇設備

3）風速當最大風速超過35m/s時，應在設計和布置時采取有效防護措施?！?.2.3電氣選擇的環(huán)境因素§4.2.3電氣選擇的環(huán)境因素

4）冰雪在積雪和附冰嚴重的地區(qū)，應采取措施防止冰串引起瓷件絕緣發(fā)生對地閃絡。（10MM)5）濕度一般高壓電氣設備可在環(huán)境溫度為+20℃、相對濕度為90％的環(huán)境中使用（TH)

6）污穢(5級）

7）海拔（如何修正）對安裝在海拔高度超過1km地區(qū)的電氣設備外絕緣一般應加強8）地震選擇設備時要考慮本地地震烈度，選用可以滿足地震要求的產品(8度及其以上計算）§4.2.3電氣選擇的環(huán)境因素§4.2.4環(huán)境保護

選擇電氣設備時，還應該考慮電氣設備對周圍環(huán)境的影響，主要考慮電磁干擾和噪聲。

電磁干擾電氣設備及金具在最高工作相電壓下，晴天的夜晚不應出現(xiàn)可見電暈；110kV及以上的電氣設備，戶外晴天無線電干擾電壓不應大于2500μV噪聲在距電氣設備2m處，連續(xù)性噪聲不應大于85dB；非連續(xù)性噪聲，屋內設備不應大于90dB，屋外設備不應大于110dB§4.2.4環(huán)境保護§4.3變壓器的選擇

§4.3.1變壓器的容量和臺數(shù)風電場中的變壓器包括主變壓器、集電變壓器和場用變壓器風電場各種變壓器容量的確定方法如下：（1）集電變壓器集電變壓器的選擇，可以按照常規(guī)電廠中單元接線的機端變壓器的選擇方法進行。即：按發(fā)電機額定容量扣除本機組的自用負荷后，留10%的裕度確定§4.3變壓器的選擇§4.3.1變壓器的容量和臺§4.3.1變壓器的容量和臺數(shù)

（2）升壓站的主變壓器對于升壓站中的主變壓器，則參照常規(guī)發(fā)電廠有發(fā)電機電壓母線的主變壓器進行選擇：①主變容量的選擇應滿足風電場對于能量輸送的要求，即主變壓器應能夠將低壓母線上的最大剩余功率全部輸送入電力系統(tǒng)。②有兩臺或多臺主變并列運行時，當其中容量最大的一臺因故退出運行時，其余主變在允許的正常過負荷范圍內，應能輸送母線最大剩余功率的70%。

③？§4.3.1變壓器的容量和臺數(shù)§4.3.1變壓器的容量和臺數(shù)

（3）場用變壓器風電場場用變壓器的選擇，容量按估算的風電場內部負荷并留一定的裕度確定。變壓器的臺數(shù)與電壓等級、接線形式、傳輸容量、與系統(tǒng)的聯(lián)系緊密程度等因素有密切關系：

①與系統(tǒng)有強聯(lián)系的大型、特大型風電場，在一種電壓等級下，升壓站中的主變應不少于2臺。②與系統(tǒng)聯(lián)系較弱的中、小型風電場和低壓側電壓為6-10kV的變電所，可只裝1臺變壓器?！?.3.1變壓器的容量和臺數(shù)§4.3.2變壓器的型式（1）相數(shù)

用一臺三相變壓器還是用三臺單相變壓器組，就要根據(jù)具體情況確定，一般要考慮以下原則：①當不受運輸條件限制時，330kV及以下的電力系統(tǒng)，一般都應選三相變壓器。②當風電場連接到500kV的電網時，宜經過技術經濟的比較后，確定選用三相變壓器、兩臺半容量的三相變壓器或單相變壓器。③對于與系統(tǒng)聯(lián)系緊密的500kV變電站，除考慮運輸條件外，還應根據(jù)系統(tǒng)和負荷情況，分析變壓器故障對系統(tǒng)的影響，以確定選用單相或三相變壓器?！?.3.2變壓器的型式§4.3.2變壓器的型式（2）繞組數(shù)

繞組數(shù)一般對應于變壓器所連接的電壓等級，即電壓變化的數(shù)目。分裂變壓器的電壓等級和繞組數(shù)不對應，它的電磁結構是高壓或低壓側有兩個繞組，而這兩個繞組的電壓等級相同。當風電場中的變壓器連接三個電壓等級（其中兩個為升高的電壓等級）時，可以選擇采用2臺雙繞組變壓器或者1臺三繞組變壓器。對于容量為125MW及以下的風電場，可采用三繞組變壓器，三繞組變壓器的臺數(shù)一般不超過2臺對于200MW及以上的風電場，采用雙繞組變壓器加聯(lián)絡變壓器連接多個電壓等級。聯(lián)絡變一般采用自耦變壓器§4.3.2變壓器的型式§4.3.2變壓器的型式（3）接線組別變壓器三相繞組的接線組別必須和系統(tǒng)電壓相位一致電力系統(tǒng)采用的變壓器三相繞組連接方式只有“Y”和“△”兩種在發(fā)電廠和變電站中，考慮系統(tǒng)或機組的同步并列要求以及限制三次諧波等因素，主變壓器一般都選用Yn/△11常規(guī)接線?！?.3.2變壓器的型式在發(fā)電廠和變電站中，考慮系統(tǒng)或§4.3.2變壓器的型式（4）調壓方式根據(jù)分接頭的切換方式，變壓器的調壓方式有兩種：無激磁調壓：不帶電切換，調壓范圍在±2×2.5%以內；有載調壓：帶負荷切換，調壓范圍在30%，但結構較復雜。

一般來說，有載調壓只在下列情況選用：①接于風電場這種出力變化大的發(fā)電廠的主變，特別是潮流方向不固定，且要求變壓器副邊電壓維持在一定水平。②接于時而為送端，時而為受端，具有可逆工作特點的聯(lián)絡變壓器。為保證供電質量，要求母線電壓恒定。③發(fā)電機經常在低功率因數(shù)下運行?！?.3.2變壓器的型式§4.3.2變壓器的型式（5）冷卻方式：自然風冷：7500kVA以下的小容量變壓器靠自然的風吹進行冷卻

強迫空氣冷卻：容量大于10000kVA的變壓器常采用人工風冷

強迫油循環(huán)水冷卻：水源充足的地方采用此方式極為有利

強迫油循環(huán)導向冷卻：近年來大型變壓器都采用這種方式水內冷變壓器充氣式變壓器§4.3.2變壓器的型式§4.3.2變壓器的型式例4-1：某風電場安裝1500kW風電機組33臺，風機及附屬設備耗電不大于3%，請選擇風電機組中升壓變壓器的容量？解：

注：0.85為功率因數(shù)§4.3.2變壓器的型式§4.3.2變壓器的型式

例4-2：例1中的風電場，每11臺機組升壓為35kV集成一路接入風電場升壓站，升壓站接有一路110kV架空線路，請從下表中選擇升壓站主變壓器？序號型號額定電壓連接組標號高壓中壓低壓1SFP7-120000/110121±2×2.5%13.8YN,d112SFP-120000/11012135YN,d113SFZ10-63000/110121±8×1.25%35YN,d114SFZ9-63000/110121±8×1.25%10.5YN,d115SSZ9-63000/110110±8×1.25%38.5，356.3.，6.6，

10.5，11YN,d116S9-800/3535±5%3.15，6.3，10.5Y,d117OSFPS-120000/220220±2×2.5%12110.5YN,yn，d11§4.3.2變壓器的型式序號型號額定電壓連接組標號高壓§4.3.2變壓器的型式

解：風電場的總裝機容量為

主變臺數(shù)的選擇：考慮變壓器檢修，風電場中應裝設兩臺主變壓器。

主變容量的選擇：由于風電的不連續(xù)特性，風電場的利用小時數(shù)低以及主變具備一定的過負荷運行特性，因此要求當一臺主變停運的時候，另一臺主變可以依據(jù)其自身過負荷能力將風電場生產的全部電能送入，計算如下：電機組發(fā)電時，潮流從風電場送到電網；風電機組不發(fā)電時，潮流從系統(tǒng)倒送站用電，電壓波動較大，選用有載調壓變壓器。由上所述，選上表中3為升壓站主變壓器?！?.3.2變壓器的型式§4.3開關電氣設備的選擇§4.3.1斷路器的選擇§4.3.1.1斷路器的型式根據(jù)滅弧介質，斷路器可以分為：油斷路器（多油、少油）、壓縮空氣斷路器、SF6斷路器、真空斷路器等。應根據(jù)各種類型斷路器的結構和性能特點以及使用環(huán)境和條件等，來合理選擇斷路器的型式?！?.3開關電氣設備的選擇§4.3.1斷路器的選擇

§4.3.1.2斷路器的電氣參數(shù)

選擇高壓斷路器時，不僅要考慮其額定電壓和額定電流的大小，還要考慮其對故障電流的開合能力，即考慮其額定開斷電流和短路關合電流。（1）額定電流和電壓

即斷路器的額定電壓UN要大于其安裝位置的電網額定電壓Uns。即斷路器的額定電流IN不得低于所在回路在各種可能運行方式下的最大持續(xù)工作電流Imax。§4.3.1.2斷路器的電氣參數(shù)§4.3.1.2斷路器的電氣參數(shù)（2）額定開斷電流指在額定電壓下可能開斷的最大電流，其值不應小于實際開斷瞬間的短路電流周期分量Ipt

（3）短路關合電流要求斷路器具有關合短路電流的能力即短路關合電流要大于等于短路后的最大沖擊電流

（4）熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定的校驗§4.3.1.2斷路器的電氣參數(shù)§4.3.1.2斷路器的電氣參數(shù)例4-3：請計算例2中的主變高壓側斷路器的最大持續(xù)工作電流？解：主變壓器高壓側最大持續(xù)工作電流為：§4.3.1.2斷路器的電氣參數(shù)§4.3.1.2斷路器的電氣參數(shù)例4-4：例3中主變高壓側短路電流數(shù)據(jù)如下表，

已知110kV系統(tǒng)后備用保護動作最長時間為3s，風電場接入系統(tǒng)可以認為是無窮大，請在下表中初步選擇斷路器

三相短路電流周期分量（kA）短路沖擊電流峰值（kA）短路沖擊全電流有效值（kA）8.7322.2713.27序號型號額定電壓額定電流額定開斷電流極限通過電流熱穩(wěn)定電流固有分閘時間合閘時間3s5s1LW6-220/315022031505012531.50.030.092LW36-126/20001262000218031.50.060.093SW4-110/1000110100018.455210.060.254ZN4-10/20001020004011043.50.060.06§4.3.1.2斷路器的電氣參數(shù)三相短路電流周期分量短§4.3.1.2斷路器的電氣參數(shù)解：1、短路計算時間

2、由于tk＞1s，不計短路電流非周期分量，短路電流的熱效應Qk等于周期分量熱效應Qp，又由于風電場接入無窮大系統(tǒng)，簡化計算：

3、4、斷路器選擇：

1）額定電壓，由表知1、2、3號斷路器均可滿足要求，由于1號斷路器用于220kV，暫不考慮。2）2、3號斷路器的額定電流，額定開斷電流和額定關合電流均滿足要求。3）3號斷路器為戶外少油型，造價較低但維護工作量較大，2號斷路器為自能式高壓六氟化硫斷路器，雖造價較高，但此種開關性能好，可靠性高，使用方便，因此選用2號斷路器?！?.3.1.2斷路器的電氣參數(shù)§4.4.2隔離開關的選擇

隔離開關不需要選擇開斷電流和關合電流，而其它參數(shù)的確定方法則與斷路器完全相同?！?.4.2隔離開關的選擇§4.4.3熔斷器的選擇§4.4.3.1熔斷器的型式根據(jù)安裝地點，高壓熔斷器可以分為屋外跌落式、屋內式。屋外跌落式常裝設于高壓桿上變壓器的高壓側，作為保護。熔斷器還可以分為限流型或不限流型。不限流熔斷器在熔件熔化后，在第一次過零或經過幾個半周期之后電弧才熄滅。限流熔斷器在熔件熔化后，其電流在未達到最大值之前就立即減小到零。§4.4.3熔斷器的選擇§4.4.3.2熔斷器的額定電壓高壓熔斷器的額定電壓UN必須大于或等于熔斷器安裝處電網的額定電壓Uns，即熔斷器額定電壓的確定原則：不限流型與其它電氣設備沒有區(qū)別。限流型與電網的額定電壓Uns應該相等

§4.4.3.2熔斷器的額定電壓§4.4.3.3熔斷器的額定電流熔斷器額定電流的選擇，包括熔體和熔管的額定電流選擇。熔管額定電流要大于等于熔體額定電流。熔體額定電流選擇：（1）被保護設備是35kV及以下的電力變壓器時，熔體的額定電流按下式選擇其中

K為可靠系數(shù)（不計電動機自啟動時

=1.1~1.3，考慮電動機自啟動時

=1.5~2.0）；Imax為電力變壓器回路的最大工作電流

（2）被保護設備是電力電容器時，熔體的額定電流按下式選擇：其中K為可靠系數(shù)（保護單臺電容器時

=1.5~2.0，保護一組電容器時

=1.3~1.8）；INC為電力電容器回路的額定電流§4.4.3.3熔斷器的額定電流§4.4.3.4熔斷器的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Ish校驗開斷電流，即：對于有限流作用的熔斷器，電流在達到最大值之前已經截斷，因此可不計非周期分量的影響，而采用I''進行校驗§4.4.3.4熔斷器的開斷電流§4.4.3.5熔斷器選擇性的校驗

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，應進行熔體選擇性校驗。F3F2F1ttIt0tF1tF2F2所在回路發(fā)生短路時，流過F1的短路電流基本相同，因此要求F1熔斷器的電流要大于F2，以保證此時F1的斷開時間要長于F2?！?.4.3.5熔斷器選擇性的校驗F3F2F1ttI§4.5

互感器的選擇

§4.5.1

電流互感器的選擇§4.5.1.1種類和型式的選擇選擇電流互感器時，應根據(jù)安裝地點（如屋內、屋外）和安裝方式（如穿墻式、支持式、裝入式等）選擇其型式。當一次電流較?。ㄔ?00A及以下）時，宜優(yōu)先采用多匝式電流互感器當采用弱電控制系統(tǒng)或配電裝置距離控制室較遠時，二次額定電流應盡量采用1A；而強電系統(tǒng)用5A?！?.5互感器的選擇

§4.5.1電流互感器的選擇§4.5.1.2一次回路額定電壓和電流一次回路的額定電壓UN和額定電流I1N應滿足：為確保所供儀表的準確度，電流互感器的一次側額定電流應盡可能與最大工作電流接近?！?.5.1.2一次回路額定電壓和電流為確保所供儀表的準§4.5.1.3準確級和額定容量為了保證測量儀表準確度，電流互感器準確級不得低于所供測量儀表的準確級（取最高）。0.1、0.2、0.5、1、3（S）由選定的準確級所規(guī)定的互感器額定容量，應大于或等于二次側所接負荷，即：

ra,rre分別為二次側回路中所接儀表和繼電器設備的電流線圈電阻，rc為接觸電阻，rL為連接導線電阻

實際最終為導線截面的大小。最小截面的規(guī)定?！?.5.1.3準確級和額定容量§4.5.1.3準確級和額定容量電流互感器常用接線方式圖（a）用于對稱三相負荷，測量一相電流，LC=2L；圖（b）為星型接線，可不計中性線電流，LC=L，常用于110kV及以上線路和發(fā)電機、變壓器等重要回路；圖（c）為不完全星型接線，常用于35kV及以下電壓等級的不重要出線。LC=L§4.5.1.3準確級和額定容量圖（a）用于對稱三相負荷§4.5.1.4熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定校驗

(1)熱穩(wěn)定校驗

電流互感器熱穩(wěn)定能力常以1s允許通過的熱穩(wěn)定電流I1或一次額定電流I1N的倍數(shù)Kt來表示。熱穩(wěn)定校驗式為(2)動穩(wěn)定校驗多匝式一次繞組主要經受內部電動力；單匝式一次繞組不存在內部電動力，則電動力穩(wěn)定性由外部電動力決定。內部外部§4.5.1.4熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定校驗§4.5.2電壓互感器的選擇§4.5.2.1種類和型式的選擇

應根據(jù)裝設地點和使用條件選擇電壓互感器的種類和型式。①在6～35kV屋內配電裝置中，一般采用油浸式或澆注式電壓互感器；110～220kV配電裝置通常采用串級式電磁式電壓互感器。220kV及其以上配電裝置通常采用電容式電壓互感器②在500kV配電裝置中，配置有雙套主保護，并考慮到后備保護、自動裝置和測量的要求，電壓互感器應具有三個二次繞組。③三相式只在20kV以下才有三相式產品。三相五柱式電壓互感器廣泛用于3～15kV系統(tǒng)；而三相三柱式電壓互感器很少采用。④當二次側負荷不對稱，三相式電壓互感器的三相磁路不對稱，所以當接入精度要求較高的計費電能表時，可采用三個單相電壓互感器組或兩個單相電壓互感器接成不完全三角形?！?.5.2電壓互感器的選擇§4.5.2.2一次和二次額定電壓應根據(jù)互感器的接線方式來確定其相電壓或相間電壓。中性點接地系統(tǒng)中性點不接地系統(tǒng)單相三相星型接線（接地）三相五柱式二次測：線電壓相電壓100/3§4.5.2.2一次和二次額定電壓§4.5.2.3容量和準確級選擇互感器的額定容量（對應于所要求的準確級），應不小于電壓互感器的二次負荷，即S2N≥S2

，而二次負荷

分別為各儀表的視在功率、有功功率、無功功率和功率因數(shù)。計算電壓互感器的各相負荷時，注意互感器和負荷的接線方式。§4.5.2.3容量和準確級選擇§4.6導體的選擇導體的選擇主要是選擇其截面，以保證導體在正常運行時可以通過一定的電流而發(fā)熱不會超過其限值，在發(fā)生故障時可以滿足熱穩(wěn)定要求，對于硬導體還需要校驗其動穩(wěn)定和共振情況。常見的軟導體為鋼芯鋁絞線、組合導線、分裂導線和擴徑導線。硬導體類型有：材料：§4.6導體的選擇導體的選擇主要是選擇其截面，以?！?.6.1導體截面的選擇導體的截面一般按照工作電流或經濟電流密度進行選擇。對于年負荷利用小時數(shù)大（大于5000小時），傳輸容量大，母線較長（大于20m）的情況，一般按照經濟電流密度選擇，其它情況可按照工作電流選擇。

（1）按回路持續(xù)工作電流選擇

其中Imax-導體所在回路的持續(xù)工作電流；