交流與直流牽引變電所設(shè)計(jì)

交流與直流牽引變電所設(shè)計(jì)第一頁(yè)，共71頁(yè)。根據(jù)過(guò)電壓進(jìn)行耐壓水平校驗(yàn)等）；如果校驗(yàn)通過(guò)，則所選設(shè)備可以正常工作，否則要重新選擇，注意在選擇設(shè)備時(shí)要注意工程的經(jīng)濟(jì)性；

在完成高壓設(shè)備的選擇設(shè)計(jì)后，進(jìn)行配電裝置的設(shè)計(jì)，繪出平面布置圖和斷面圖；

完成配電裝置的設(shè)計(jì)后，進(jìn)行防雷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；在完成一次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)后，分別二次系統(tǒng)的控制、測(cè)量和保護(hù)部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，完成對(duì)二次設(shè)備的選擇和校驗(yàn)，繪出二次系統(tǒng)展開(kāi)圖；對(duì)交流電源和直流電源系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。第二頁(yè)，共71頁(yè)。

上述步驟僅僅是一個(gè)一般性的流程，在實(shí)際設(shè)計(jì)中，可能存在某些步驟的反復(fù)。對(duì)于具體的高壓設(shè)備來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)可歸結(jié)為：選擇、校驗(yàn)，如果校驗(yàn)通過(guò)，則選擇合格，否則重新選擇，在校驗(yàn)。對(duì)設(shè)備的選擇依據(jù)通常是工作的正常條件。對(duì)設(shè)備的檢驗(yàn)依據(jù)通常是設(shè)備工作的異常條件。針對(duì)對(duì)設(shè)備校驗(yàn)，主要從發(fā)熱和受力兩個(gè)方面考慮。第三頁(yè)，共71頁(yè)。第2節(jié)電器與載流導(dǎo)體的發(fā)熱和負(fù)載能力1、電器與載流導(dǎo)體正常工作下的發(fā)熱容許溫度電器或載流導(dǎo)體中流過(guò)的電流將導(dǎo)致其發(fā)熱，發(fā)熱的結(jié)果可能引起：發(fā)熱導(dǎo)致金屬材料的機(jī)械強(qiáng)度下降；發(fā)熱導(dǎo)致電器設(shè)備的絕緣熱老化；發(fā)熱導(dǎo)致電能損耗增加；大電流甚至?xí)龤щ娖鳎ㄈ鐚?dǎo)體之間的連接處）。為了防止出現(xiàn)以上情況，在電器與載流導(dǎo)體的選擇時(shí)，要根據(jù)負(fù)荷電流選擇電器的額定電流，根據(jù)經(jīng)濟(jì)電流密度計(jì)算并選擇導(dǎo)線(xiàn)截面。第四頁(yè)，共71頁(yè)。2、電器和載流導(dǎo)體在正常工作容許發(fā)熱下的過(guò)載能力發(fā)熱導(dǎo)致的溫度升高，分兩種情況：一種是長(zhǎng)期發(fā)熱，另一種是短期發(fā)熱。導(dǎo)體的散熱形式有：傳導(dǎo)、輻射和對(duì)流。無(wú)論是何種發(fā)熱情況，其熱平衡方程式都是：發(fā)熱量=散熱量+導(dǎo)致溫度升高所需要的熱量。即：熱源有：電流流過(guò)導(dǎo)體所產(chǎn)生的熱量，渦流損耗產(chǎn)生的熱量，介質(zhì)損耗產(chǎn)生的熱量等（焦耳）；導(dǎo)體溫度升高所吸收的熱量：G—導(dǎo)體質(zhì)量（公斤），C—導(dǎo)體比熱（焦耳/公斤/℃）；第五頁(yè)，共71頁(yè)。

散熱：對(duì)于暴露在空氣中導(dǎo)體，考慮其散熱形式為輻射，K—散熱系數(shù)（W/平方米/℃），S—散熱有效面積，τ—導(dǎo)體溫升。注意：溫度與溫升的差別。上式的解為：其中：為穩(wěn)態(tài)溫升，為溫度變化時(shí)間常數(shù)。上式與一階電路的解具有相似的意義，當(dāng)發(fā)熱量與散熱量相等時(shí)，導(dǎo)體的最終溫度將穩(wěn)定下來(lái)，比熱、散熱系數(shù)等可以通過(guò)查手冊(cè)獲得。第六頁(yè)，共71頁(yè)。

當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)電流減小后，導(dǎo)線(xiàn)溫度下降，因此導(dǎo)線(xiàn)的冷卻時(shí)的溫度變化量：對(duì)于裸導(dǎo)線(xiàn)，導(dǎo)線(xiàn)電阻為R，導(dǎo)線(xiàn)的最終容許溫度為，則導(dǎo)體的容許電流為：設(shè)計(jì)中采用的導(dǎo)線(xiàn)材料、導(dǎo)線(xiàn)安裝方式、導(dǎo)線(xiàn)的運(yùn)行環(huán)境等，對(duì)于導(dǎo)線(xiàn)的容許電流有很大的影響。導(dǎo)線(xiàn)的發(fā)熱和散熱計(jì)算是很復(fù)雜的，因此，按自然冷卻條件（環(huán)境溫度25℃、導(dǎo)體最高溫度70℃）第七頁(yè)，共71頁(yè)。

計(jì)算和編制了標(biāo)準(zhǔn)截面導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)期允許電流表，供設(shè)計(jì)時(shí)查用。所以在設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)這中情況，一般就是查表。

上面的溫升計(jì)算結(jié)果是在導(dǎo)線(xiàn)中電流穩(wěn)定的情況下獲得。由于導(dǎo)線(xiàn)中流過(guò)的電流不是一個(gè)恒定值，因此導(dǎo)致導(dǎo)線(xiàn)發(fā)熱計(jì)算的復(fù)雜化，通常的做法是根據(jù)等效發(fā)熱原則：把日負(fù)荷曲線(xiàn)分成若干段（視曲線(xiàn)的形狀定），每段曲線(xiàn)中把最大負(fù)荷段單獨(dú)劃分出來(lái)，把剩下部分根據(jù)持續(xù)平均電流產(chǎn)生的熱量與除最大負(fù)荷電流外負(fù)荷產(chǎn)生的熱量相等的原則，可以計(jì)算出等效持續(xù)平均第八頁(yè)，共71頁(yè)。電流，則導(dǎo)線(xiàn)溫升曲線(xiàn)計(jì)算就是其溫度上升，然后下降，再上升，在下降，最終找出導(dǎo)線(xiàn)的最高溫升。

1）計(jì)算最大負(fù)荷系數(shù)：

---周期內(nèi)平均電流值，---周期內(nèi)最大電流值。

2）計(jì)算電流過(guò)載系數(shù)

t---一周期時(shí)間，---最大負(fù)荷電流持續(xù)時(shí)間。第九頁(yè)，共71頁(yè)。

如果》1，則說(shuō)明該設(shè)備可以過(guò)負(fù)荷運(yùn)行。該設(shè)備的最大允許工作電流為：以上計(jì)算的允許工作電流在進(jìn)行導(dǎo)線(xiàn)和開(kāi)關(guān)選擇的時(shí)候會(huì)用到。第十頁(yè)，共71頁(yè)。第3節(jié)短路電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)的發(fā)熱和電動(dòng)力計(jì)算1、載流導(dǎo)體短路時(shí)的發(fā)熱計(jì)算上面在進(jìn)行導(dǎo)線(xiàn)溫升計(jì)算時(shí)，并沒(méi)有考慮一旦出現(xiàn)短路的情況，在導(dǎo)線(xiàn)中流過(guò)短路電流時(shí)，由于短路發(fā)生到消失過(guò)程很短暫，因此，可以認(rèn)為，短路電流產(chǎn)生的熱量幾乎無(wú)法散發(fā)到大氣中，也就是說(shuō)，短路電流產(chǎn)生的熱量全部為導(dǎo)線(xiàn)吸收。短路電流引起的導(dǎo)體發(fā)熱，可以不考慮發(fā)熱過(guò)程中的散熱，因此導(dǎo)體溫度與短路電流產(chǎn)生熱量之間的關(guān)系為（具體推導(dǎo)過(guò)程略）：第十一頁(yè)，共71頁(yè)。

、分別為短路電流周期分量和非周期分量引起的熱效應(yīng)。、分別為短路起始和終了時(shí)的“熱脈沖”。

2、短路電流周期分量和非周期分量熱效應(yīng)的計(jì)算從前面的分析，不難知道：短路電流發(fā)熱可以分為兩部分，一部分是短路電流周期分量的熱效應(yīng)，另一部分是非周期分量的熱效應(yīng)。按理我們可以分別計(jì)算出短路電流和非周期分量短路電流的熱效應(yīng)后，獲得短路電流的熱效應(yīng)，但是第十二頁(yè)，共71頁(yè)。實(shí)際上這是不可能的，因?yàn)槎搪冯娏魇菚r(shí)間的函數(shù)，而且是非線(xiàn)性函數(shù)。當(dāng)然，通過(guò)對(duì)短路電流函數(shù)的積分來(lái)獲得結(jié)果，不過(guò)積分值的計(jì)算也不是一件容易的事，對(duì)于一條給定的曲線(xiàn)，我們當(dāng)然可以實(shí)現(xiàn)其積分計(jì)算，但對(duì)于一條不是確定的曲線(xiàn)，則積分結(jié)果會(huì)存在誤差。從工程實(shí)踐的角度出發(fā)，對(duì)積分的結(jié)果精度也沒(méi)有過(guò)高的要求，因此，實(shí)際上積分結(jié)果通常用若干時(shí)間點(diǎn)上的值通過(guò)數(shù)值計(jì)算的方法獲得。顯然，在工程應(yīng)用中，如果采取上述計(jì)算方法，則計(jì)算過(guò)程將會(huì)比較復(fù)雜，等值時(shí)間法計(jì)算導(dǎo)體的發(fā)熱是一個(gè)簡(jiǎn)捷而有效的方法。第十三頁(yè)，共71頁(yè)。

由前述內(nèi)容可知：導(dǎo)體發(fā)熱溫度計(jì)算實(shí)際上歸結(jié)為短路電流在某一時(shí)間段上導(dǎo)體發(fā)熱量的計(jì)算問(wèn)題。等值時(shí)間法計(jì)算熱效應(yīng)的思想是：用于計(jì)算熱效應(yīng)的電流是短路電流的穩(wěn)態(tài)值，相應(yīng)的短路電流周期分量發(fā)熱時(shí)間和短路非周期分量的發(fā)熱時(shí)間不取以實(shí)際短路電流通過(guò)時(shí)間，而是分別以和來(lái)代替，從而有：計(jì)算出暫態(tài)短路電流周期分量與穩(wěn)態(tài)短路電流之比：由周期分量等值時(shí)間曲線(xiàn)可以查出，從而計(jì)算出，如果短路時(shí)間最大給出了5秒，如果大于5秒，則。查曲線(xiàn)時(shí)，需要知道短路持續(xù)第十四頁(yè)，共71頁(yè)。時(shí)間，這個(gè)時(shí)間可取為被保護(hù)設(shè)備的繼電保護(hù)最慢動(dòng)作時(shí)間和開(kāi)關(guān)的固有動(dòng)作時(shí)間之和。對(duì)于短路電流非周期分量熱效應(yīng)，一般情況下?。?、短路電流作用下母線(xiàn)電動(dòng)力的計(jì)算當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)中有電流通過(guò)時(shí)，在導(dǎo)線(xiàn)周?chē)蜁?huì)產(chǎn)生一個(gè)磁場(chǎng)，如果附近存在導(dǎo)線(xiàn)且導(dǎo)線(xiàn)中流過(guò)電流，則該導(dǎo)線(xiàn)將受力（電動(dòng)力），對(duì)于空氣中兩平行細(xì)導(dǎo)線(xiàn)（中心間距為a，導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度為l），有：牛上式成立的前提條件是導(dǎo)線(xiàn)為細(xì)長(zhǎng)導(dǎo)線(xiàn)（）第十五頁(yè)，共71頁(yè)。

否則就要引進(jìn)修正系數(shù)，該修正系數(shù)可以通過(guò)差別獲得。在三相交流電路中，流過(guò)導(dǎo)線(xiàn)的是交流電流，各相導(dǎo)線(xiàn)所受到的電動(dòng)力是不同的，且每時(shí)刻的電動(dòng)力也是不同的，如果三相導(dǎo)線(xiàn)平放在同一平面中，則中間導(dǎo)線(xiàn)所承受的電動(dòng)力最大：上式的最大值為：上式就是計(jì)算導(dǎo)體承受短路電流時(shí)電動(dòng)力的依據(jù)。第十六頁(yè)，共71頁(yè)。第4節(jié)選擇電氣設(shè)備時(shí)短路計(jì)算點(diǎn)的確定

在進(jìn)行變電所電器設(shè)備選擇時(shí)，需要對(duì)電器設(shè)備進(jìn)行熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)，進(jìn)行上述校驗(yàn)的數(shù)據(jù)來(lái)源于短路電流計(jì)算的結(jié)果，因此在進(jìn)行上述校驗(yàn)前，要進(jìn)行短路計(jì)算，就必須首先確定假想短路點(diǎn)。把可能出現(xiàn)的最大短路電流計(jì)算出來(lái)，因此計(jì)算短路電流的條件是最大運(yùn)行方式下的最大短路電流。我們知道：在最大運(yùn)行方式（可能投運(yùn)的發(fā)電機(jī)投入運(yùn)行、可能出現(xiàn)的變壓器并聯(lián)運(yùn)行方式、可能出現(xiàn)的輸電線(xiàn)路并聯(lián)運(yùn)行方式和可能出現(xiàn)的母線(xiàn)運(yùn)行方式）的條件下，可能出現(xiàn)最大短路電流的短路故障第十七頁(yè)，共71頁(yè)。方式有三相短路和兩相短路。如果變電所與電源之間的電氣距離較遠(yuǎn)，就取三相短路電流。在進(jìn)行短路電流計(jì)算時(shí)，根據(jù)不同的用途分別計(jì)算出不同時(shí)間的短路電流。通常在末端變電所的短路計(jì)算時(shí)，給出的條件是變電所入口處的短路容量，實(shí)際上，這個(gè)短路容量對(duì)應(yīng)著一個(gè)短路電抗。在選擇短路點(diǎn)時(shí)，要考慮到設(shè)備可能受到的最大短路電流的影響。短路電流計(jì)算時(shí)，需要考慮系統(tǒng)是作為無(wú)窮大容量電源出現(xiàn)還是有限容量電源出現(xiàn)。關(guān)于短路電流計(jì)算的方法，可參照電力系統(tǒng)分析課程的有關(guān)章節(jié)第十八頁(yè)，共71頁(yè)。內(nèi)容。第十九頁(yè)，共71頁(yè)。第5節(jié)母線(xiàn)、電纜與支持絕緣子的選擇

變電所主要一次設(shè)備：斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、母線(xiàn)、導(dǎo)線(xiàn)、電纜、絕緣子、電流互感器、電壓互感器、避雷器、電抗器等。本課程主要地設(shè)計(jì)變電所一次設(shè)備的選擇和校驗(yàn)問(wèn)題。在進(jìn)行變電所設(shè)計(jì)時(shí)，大量的數(shù)據(jù)來(lái)源于《電力工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》這一類(lèi)的資料。一般來(lái)說(shuō)：根據(jù)設(shè)備的運(yùn)行地點(diǎn)、環(huán)境、正常工作電壓和電流（含可能出現(xiàn)的過(guò)負(fù)荷情況）等初步確定選用的設(shè)備型號(hào)；根據(jù)短路計(jì)算參數(shù)對(duì)所初步選定的設(shè)備進(jìn)行校驗(yàn)，如果校驗(yàn)通過(guò)，則所選設(shè)備合格，第二十頁(yè)，共71頁(yè)。否則就要調(diào)整選擇，對(duì)調(diào)整后的設(shè)備再校驗(yàn)，直至合格。如果沒(méi)有辦法在現(xiàn)有設(shè)備中選出合格的，則要采取技術(shù)措施確保選擇設(shè)備合格（如加限流設(shè)備）。通常根據(jù)短路參數(shù)校驗(yàn)的項(xiàng)目，對(duì)于不同的設(shè)備有所差別，主要校驗(yàn)項(xiàng)目有：動(dòng)穩(wěn)定（在短路電流引起的電動(dòng)力作用下，設(shè)備不會(huì)受到損壞）和熱穩(wěn)定（短路電流發(fā)熱不會(huì)造成設(shè)備的損壞）。通常，對(duì)于載流設(shè)備（如開(kāi)關(guān)、母線(xiàn)）需要進(jìn)行熱穩(wěn)定校驗(yàn)，對(duì)于需要承受短路電流引起的電動(dòng)力的設(shè)備（如絕緣子、開(kāi)關(guān)），需要進(jìn)行動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)，有些設(shè)備只要進(jìn)行上述兩種校驗(yàn)之一（如絕緣子），第二十一頁(yè)，共71頁(yè)。而有些設(shè)備則兩種校驗(yàn)都要進(jìn)行（如開(kāi)關(guān)）。除了上述兩種校驗(yàn)項(xiàng)目之外，其它的一些校驗(yàn)項(xiàng)目則與具體的設(shè)備有關(guān)，如互感器的容量校驗(yàn)。母線(xiàn)和電纜的選擇是根據(jù)不同的工作條件確定，設(shè)計(jì)內(nèi)容有：母線(xiàn)和電纜的導(dǎo)電截面積、母線(xiàn)和電纜的結(jié)構(gòu)形式和材料。確定后進(jìn)行動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)和熱穩(wěn)定校驗(yàn)。動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)熱穩(wěn)定校驗(yàn)

經(jīng)濟(jì)電流密度

長(zhǎng)期最大工作電流

校驗(yàn)計(jì)算項(xiàng)目

選擇計(jì)算項(xiàng)目

第二十二頁(yè)，共71頁(yè)。

母線(xiàn)的選擇母線(xiàn)一般有硬母線(xiàn)和軟母線(xiàn)，前者多用于屋內(nèi)配電裝置，后者在屋外配電裝置中常用。導(dǎo)電材料可以是銅或鋁。按最大長(zhǎng)期工作電流選擇母線(xiàn)截面要求根據(jù)導(dǎo)線(xiàn)允許溫度查表獲得的允許電流大于母線(xiàn)長(zhǎng)期工作電流。即：查表獲得的數(shù)據(jù)是在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫度（25℃）下的數(shù)據(jù)，當(dāng)環(huán)境溫度高與該溫度不一致時(shí)，通過(guò)下式修正：第二十三頁(yè)，共71頁(yè)。式中：或通過(guò)查表獲得。實(shí)際計(jì)算時(shí)，可首先修正長(zhǎng)期工作電流，即：按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇母線(xiàn)截面導(dǎo)線(xiàn)發(fā)熱損耗隨著導(dǎo)線(xiàn)截面積的增加而降低，同時(shí)，導(dǎo)線(xiàn)截面積的增加將導(dǎo)致導(dǎo)線(xiàn)的投資和維護(hù)費(fèi)用增加，考慮上述兩條件可獲得導(dǎo)線(xiàn)的年運(yùn)行費(fèi)用，對(duì)應(yīng)年運(yùn)行費(fèi)用最小值，就是導(dǎo)線(xiàn)的經(jīng)濟(jì)截面積。第二十四頁(yè)，共71頁(yè)。

每種材料的導(dǎo)線(xiàn)都有一個(gè)經(jīng)濟(jì)電流密度（根據(jù)最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)），由導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)期工作電流除以經(jīng)濟(jì)電流密度就可以獲得導(dǎo)線(xiàn)的經(jīng)濟(jì)截面積。即：式中：為導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)期工作電流（A），為經(jīng)濟(jì)電流密度（A/）。故導(dǎo)線(xiàn)截面的選擇有兩種方法：根據(jù)最大長(zhǎng)期工作電流，根據(jù)經(jīng)濟(jì)電流密度。根據(jù)經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線(xiàn)的實(shí)際流程：一般來(lái)說(shuō)，選擇導(dǎo)線(xiàn)時(shí)，首先確定導(dǎo)線(xiàn)材料，一般是先鋁后銅，在鋁導(dǎo)線(xiàn)不能滿(mǎn)足要求時(shí)才考慮銅導(dǎo)線(xiàn)，根據(jù)第二十五頁(yè)，共71頁(yè)。最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)和導(dǎo)線(xiàn)材料確定經(jīng)濟(jì)電流密度（查表），計(jì)算出導(dǎo)線(xiàn)截面，查表，選擇一款比計(jì)算截面大但最接近計(jì)算截面的導(dǎo)線(xiàn)。根據(jù)最大長(zhǎng)期工作電流選擇導(dǎo)線(xiàn)的實(shí)際流程：根據(jù)給出的最大長(zhǎng)期工作電流，查表，取一款允許電流大于該長(zhǎng)期工作電流且最接近該電流的導(dǎo)線(xiàn)。注意進(jìn)行環(huán)境溫度修正。根據(jù)經(jīng)濟(jì)電流密度選擇的導(dǎo)線(xiàn)可能與根據(jù)最大長(zhǎng)期工作電流選擇的導(dǎo)線(xiàn)不一樣，但最終選擇的導(dǎo)線(xiàn)截面一定能滿(mǎn)足最大長(zhǎng)期工作電流的要求，一般情況下，用經(jīng)濟(jì)電流密度選擇出來(lái)的導(dǎo)線(xiàn)截面要大一些。第二十六頁(yè)，共71頁(yè)。

實(shí)際上，按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線(xiàn)截面積的方法多用于輸電線(xiàn)路而非母線(xiàn)，母線(xiàn)通常按照最大長(zhǎng)期工作電流來(lái)選擇其截面積。

母線(xiàn)的校驗(yàn)按短路條件校驗(yàn)?zāi)妇€(xiàn)的熱穩(wěn)定性母線(xiàn)的最小容許截面為：式中的C值可根據(jù)導(dǎo)線(xiàn)材料、短路發(fā)生的起始溫度通過(guò)查表獲得。在這里提一點(diǎn)看法：在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，有很多參數(shù)我們不見(jiàn)得完全知道，如上面提到的短路第二十七頁(yè)，共71頁(yè)。發(fā)生時(shí)導(dǎo)線(xiàn)起始溫度，肯定是在環(huán)境溫度的基礎(chǔ)上加上一個(gè)溫差，這個(gè)溫差取多少就與工作經(jīng)驗(yàn)有關(guān)了。

按短路條件校驗(yàn)?zāi)妇€(xiàn)的機(jī)械穩(wěn)定性分別對(duì)屋內(nèi)和屋外兩種條件進(jìn)行校驗(yàn)。1．屋內(nèi)安裝的母線(xiàn)屋內(nèi)母線(xiàn)為硬母線(xiàn)，導(dǎo)線(xiàn)的截面形狀以矩形居多（一般屋內(nèi)配電裝置的電壓等級(jí)較低，因此電流較大，為避免趨膚效應(yīng)引起導(dǎo)線(xiàn)電阻增大而選矩形）。屋內(nèi)配電裝置的導(dǎo)線(xiàn)從屋外引進(jìn)時(shí)，需要通過(guò)第二十八頁(yè)，共71頁(yè)。

墻體，在墻體中的導(dǎo)線(xiàn)用穿墻套管防護(hù)，而在屋內(nèi)，導(dǎo)線(xiàn)則需要用支持絕緣子固定，因此，對(duì)于屋內(nèi)安裝的母線(xiàn)來(lái)說(shuō)，在短路電流產(chǎn)生的電動(dòng)力作用下，母線(xiàn)不會(huì)產(chǎn)生變形是進(jìn)行機(jī)械穩(wěn)定性校驗(yàn)的目標(biāo)。對(duì)于跨距數(shù)大于2（對(duì)母線(xiàn)的支持點(diǎn)多于3），母線(xiàn)的最大彎距為：

N.M（牛米）

如果跨距數(shù)等于2，則母線(xiàn)的最大彎距為：對(duì)于截面積為W的母線(xiàn)，最大計(jì)算應(yīng)力為：第二十九頁(yè)，共71頁(yè)。

（Pa）對(duì)于水平放置的母線(xiàn)，有，對(duì)于垂直放置的母線(xiàn)，有計(jì)算出導(dǎo)線(xiàn)的最大應(yīng)力后，根據(jù)材料不同，查得導(dǎo)線(xiàn)的允許應(yīng)力，應(yīng)該有：如果不滿(mǎn)足要求，可以有兩個(gè)調(diào)整方法：一是重新選擇能滿(mǎn)足要求的導(dǎo)線(xiàn)截面積、形狀和導(dǎo)線(xiàn)放置方式；或者是改變支持絕緣子的位置。不過(guò)一般盡量不要采用增大導(dǎo)線(xiàn)截面的方法。以上介紹的是矩形母線(xiàn)的應(yīng)力計(jì)算，對(duì)于如槽型母線(xiàn)，應(yīng)力的計(jì)算要復(fù)雜一些，這方面內(nèi)容，大家可以在課后自學(xué)。第三十頁(yè)，共71頁(yè)。2．屋外安裝的母線(xiàn)屋外安裝的母線(xiàn)和屋內(nèi)安裝的母線(xiàn)，在動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)上存在一定的差別，前者一般使用軟母線(xiàn)（多股導(dǎo)線(xiàn)，如鋼芯鋁絞線(xiàn)），而后者則一般使用硬母線(xiàn)，在安裝方式上也存在著差別，同時(shí)，自然環(huán)境的差別也是原因之一。其余略。通過(guò)上面討論的母線(xiàn)選擇、校驗(yàn)計(jì)算方法，可以總結(jié)出來(lái)在一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)設(shè)計(jì)中需要關(guān)注的問(wèn)題：該設(shè)備需要進(jìn)行哪些選擇項(xiàng)目的計(jì)算？進(jìn)行哪些校驗(yàn)項(xiàng)目的計(jì)算？如果直接選擇不到設(shè)備該如何處理？如果校驗(yàn)通不過(guò)該如何處理？存在多個(gè)選第三十一頁(yè)，共71頁(yè)。擇依據(jù)時(shí)，如何給這些依據(jù)排個(gè)先后順序？某些校驗(yàn)項(xiàng)目通不過(guò)時(shí)，該采取何種技術(shù)手段解決？等。下面，我們通過(guò)計(jì)算例子來(lái)演示前面討論的內(nèi)容。例：某變電站，電源進(jìn)線(xiàn)的最大電流為1100A，最大負(fù)荷利用小時(shí)為3200小時(shí)/年，繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為0.1秒，斷路器動(dòng)作時(shí)間為0.2秒，環(huán)境溫度35℃，母線(xiàn)水平放置，，選擇母線(xiàn)并校驗(yàn)其熱穩(wěn)定。（要求選擇鋁母線(xiàn)）

解：1）選擇第三十二頁(yè)，共71頁(yè)。計(jì)算出溫度修正系數(shù)為：把長(zhǎng)期最大工作電流修正為：查表，選擇的導(dǎo)線(xiàn)為L(zhǎng)MY型單條硬母線(xiàn)，母線(xiàn)截面積為，允許載流量為1361A。根據(jù)最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)3200小時(shí)/年和選擇鋁母線(xiàn)的要求，查表得到：則母線(xiàn)計(jì)算截面積為:第三十三頁(yè)，共71頁(yè)。

因此，選用LMY型單條硬鋁母線(xiàn)，母線(xiàn)截面積為。因?yàn)榄h(huán)境溫度不等于25℃，因此計(jì)算修正系數(shù)為：查表得到所選擇的母線(xiàn)長(zhǎng)期允許載流量為1674A，但該數(shù)據(jù)是環(huán)境溫度為25℃的數(shù)值，因此修正為：經(jīng)過(guò)修正后的長(zhǎng)期允許載流量依然大于1100A，說(shuō)明選擇LMY-母線(xiàn)正確。實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，選擇的母線(xiàn)應(yīng)該為L(zhǎng)MY-單條硬鋁母線(xiàn)。第三十四頁(yè)，共71頁(yè)。

通過(guò)上面計(jì)算我們也可以看出，一般情況下，采用經(jīng)濟(jì)電流密度選擇出來(lái)的母線(xiàn)截面積要大一些。實(shí)際上，本計(jì)算例題已經(jīng)考慮到同學(xué)們?cè)谶M(jìn)行導(dǎo)線(xiàn)（如電纜或輸電線(xiàn)路）截面選擇方面的計(jì)算。2）熱穩(wěn)定校驗(yàn)短路存在時(shí)間為0.3秒，應(yīng)考慮非周期分量的影響。查圖6.8得，秒。按起始溫度為40℃取C值有：第三十五頁(yè)，共71頁(yè)。

小于母線(xiàn)截面積。因此選擇合格。由該熱穩(wěn)定校驗(yàn)計(jì)算結(jié)果也可以看出，上面兩種導(dǎo)線(xiàn)截面積計(jì)算出來(lái)的結(jié)果都能滿(mǎn)足要求。例：同上例，三相母線(xiàn)的中心距離為40cm，支持絕緣子間距為100cm，跨數(shù)大于2，進(jìn)行動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)。解：取沖擊電流為：因此三相短路時(shí)的相間電動(dòng)力為：

N前例選擇的導(dǎo)線(xiàn)截面為，母線(xiàn)水平放置，因此抗彎摸量為：第三十六頁(yè)，共71頁(yè)。母線(xiàn)的計(jì)算應(yīng)力為：

Pa

查表知，鋁母線(xiàn)的允許應(yīng)力為Pa，因此母線(xiàn)的計(jì)算應(yīng)力小于允許應(yīng)力。校驗(yàn)合格。電力電纜的構(gòu)造及其選擇電力電纜的構(gòu)造電力電纜一般由導(dǎo)電芯線(xiàn)、絕緣層和防護(hù)層構(gòu)成。導(dǎo)電芯線(xiàn)可以是單股導(dǎo)線(xiàn)，也可以是多股導(dǎo)線(xiàn)，導(dǎo)電材料多是銅或鋁，其截面以圓形和扇形居多。絕緣層用于導(dǎo)體之間的絕緣保護(hù)，以絕緣紙居多。防護(hù)層分內(nèi)防護(hù)層和外防護(hù)層，內(nèi)防護(hù)層的作

第三十七頁(yè)，共71頁(yè)。用在于防止絕緣受潮和有害物質(zhì)的侵害（如酸性物質(zhì)、堿性物質(zhì)等），外防護(hù)層主要作用是防止電纜的機(jī)械損傷，內(nèi)防護(hù)層主要由橡膠等材料做成，外防護(hù)層主要由金屬材料做成（又稱(chēng)鎧裝）。

大家可以通過(guò)書(shū)上的示意圖了解電力電纜的構(gòu)造。電力電纜的選擇選擇電力電纜時(shí)，首先要根據(jù)用途、電纜埋設(shè)環(huán)境、電壓等級(jí)等初步選定電纜類(lèi)型。在選定電纜類(lèi)型后，進(jìn)行電纜纜芯截面的選擇，電力電纜的纜芯截面根據(jù)最大容許電流或經(jīng)濟(jì)電流密度選定。第三十八頁(yè)，共71頁(yè)。

電纜截面的選擇、電纜動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)及熱穩(wěn)定校驗(yàn)與母線(xiàn)有關(guān)的計(jì)算相同，注意查表的差別。支持絕緣子及穿墻套管的選擇母線(xiàn)架設(shè)需要支持絕緣子，導(dǎo)線(xiàn)從屋外引進(jìn)或引出到屋內(nèi)需要穿墻套管，對(duì)于穿墻套管，由于導(dǎo)線(xiàn)穿過(guò)其中，故其導(dǎo)體必須按照長(zhǎng)期最大工作電流選擇，同樣，其校驗(yàn)方法與母線(xiàn)的校驗(yàn)方法相同。而支持絕緣子則需校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定。按電壓選擇要求絕緣子和穿墻套管的工作電壓小于其允許最大電壓。戶(hù)外安裝的絕緣子需要進(jìn)行爬距校驗(yàn)。按最大長(zhǎng)期工作電流選擇絕緣套管第三十九頁(yè)，共71頁(yè)。

對(duì)于穿墻套管，其額定電流必須大于其長(zhǎng)期工作電流。當(dāng)環(huán)境溫度超過(guò)40℃時(shí)，必須進(jìn)行修正。按短路時(shí)熱穩(wěn)定性校驗(yàn)穿墻套管對(duì)于穿墻套管，有：按短路時(shí)機(jī)械穩(wěn)定性校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度穿墻套管在受力情況方面與支持絕緣子相似，其受力計(jì)算公式為：

N

式中：a為絕緣子的中心距，和分別為計(jì)算絕緣子與其兩側(cè)絕緣子之間的距離，對(duì)于穿墻套管，取。第四十頁(yè)，共71頁(yè)。

考慮一定的裕度，則：例：某變電站屋內(nèi)配電裝置，母線(xiàn)水平置，,選擇母線(xiàn)支持絕緣子。絕緣子之間距離相等，絕緣子之間距離1.2米，相間距離0.7米，沖擊系數(shù)取1.8。解：沖擊電流為：

支持絕緣子上母線(xiàn)的電動(dòng)力為：

N取安全系數(shù)為1.67。則：

第四十一頁(yè)，共71頁(yè)。因此選擇支持絕緣子為：ZA-10Y母線(xiàn)水平放置，無(wú)需對(duì)力臂的不同進(jìn)行歸算，選擇ZA-10T的同學(xué)也算對(duì)。某變電站屋內(nèi)配電裝置，母線(xiàn)水平放置，，已經(jīng)選擇穿墻套管CLB-10/600。絕緣子之間距離相等，絕緣子之間距離1.2米，相間距離0.7米，沖擊系數(shù)取1.8。對(duì)該選擇的穿墻套管進(jìn)行動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)。解：沖擊電流為：支持絕緣子上母線(xiàn)的電動(dòng)力為：

N第四十二頁(yè)，共71頁(yè)。穿墻套管承受的電動(dòng)力為：

N查CLB-10/600的破壞荷重為7500N。因此有：滿(mǎn)足要求。第四十三頁(yè)，共71頁(yè)。第6節(jié)開(kāi)關(guān)設(shè)備的選擇

通過(guò)前面內(nèi)容的學(xué)習(xí)，我們可以初步地了解了變電所高壓設(shè)備的設(shè)計(jì)流程、步驟和方法。1、高壓斷路器的選擇斷路器種類(lèi)、形式的選擇目前一般使用的斷路器類(lèi)型有：少油斷路器、真空斷路器、SF6斷路器，要根據(jù)使用場(chǎng)合和用途選擇斷路器類(lèi)型，少油斷路器屬于通用產(chǎn)品，如果沒(méi)有特殊要求，一般選少油斷路器；真空斷路器分合閘時(shí)間短、允許動(dòng)作次數(shù)多，一般頻繁操作和對(duì)動(dòng)作時(shí)間有特殊要求的場(chǎng)合使用；SF6斷路器絕緣性能第四十四頁(yè)，共71頁(yè)。好，一般用于高壓系統(tǒng)中。聲明：低壓系統(tǒng)、中壓系統(tǒng)和高壓系統(tǒng)的區(qū)分。斷路器額定電壓、額定電流選擇斷路器的額定電壓應(yīng)按照斷路器安裝地點(diǎn)的工作電壓考慮，額定電流要大于斷路器長(zhǎng)期流過(guò)的最大電流（短路電流除外）。應(yīng)滿(mǎn)足以下條件：且按開(kāi)斷電流或斷路器斷流容量選擇

斷路器的額定開(kāi)斷電流要求大于短路電流，取何時(shí)間短路電流則要看保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間。第四十五頁(yè)，共71頁(yè)。

對(duì)于快速分閘開(kāi)關(guān)（如真空開(kāi)關(guān)），可以取短路的次暫態(tài)電流為選擇用短路電流。對(duì)于其它開(kāi)關(guān)，則根據(jù)保護(hù)的最短動(dòng)作時(shí)間加上開(kāi)關(guān)的固有分閘時(shí)間作為計(jì)算短路電流的時(shí)間。如果沒(méi)有保護(hù)動(dòng)作時(shí)間的資料，一般可按照0.03~0.05秒計(jì)；如果沒(méi)有斷路器的固有分閘時(shí)間參數(shù)，一般可按照真空短路器，取0.05秒，其它斷路器取0.1~0.15秒。高壓開(kāi)關(guān)的額定開(kāi)斷電流或額定斷流容量應(yīng)滿(mǎn)足：或

第四十六頁(yè)，共71頁(yè)。2、高壓斷路器的校驗(yàn)開(kāi)斷電流要求：為斷路器額定開(kāi)斷電流。為第t秒短路電流，這個(gè)時(shí)間由兩部分組成：開(kāi)關(guān)固有分閘時(shí)間+繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間。

當(dāng)短路發(fā)生后約0.1秒，一般來(lái)說(shuō)，短路電流的非周期分量就已經(jīng)衰減完畢，可直接取短路電流的周期分量計(jì)算。熱穩(wěn)定校驗(yàn)第四十七頁(yè)，共71頁(yè)。

要求：是開(kāi)關(guān)廠家給出t秒的熱穩(wěn)定電流，為短路穩(wěn)態(tài)電流，為短路電流等值時(shí)間。對(duì)應(yīng)著短路電流周期分量發(fā)熱的等值時(shí)間，對(duì)應(yīng)著短路電流非周期分量發(fā)熱的等值時(shí)間。可以通過(guò)查表獲得，

也可以根據(jù)以下公式進(jìn)行熱穩(wěn)定校驗(yàn)：短路電流周期分量和非周期分量的發(fā)熱計(jì)算，參見(jiàn)書(shū)上P233處。第四十八頁(yè)，共71頁(yè)。

為故障切除時(shí)間。工程應(yīng)用中，一般使用前一種方法。動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)要求：值有開(kāi)關(guān)參數(shù)查得。如SN10-10I的，SN10-10II的。

第四十九頁(yè)，共71頁(yè)。3、高壓熔斷器的選擇按額定電壓選擇同斷路器。按熔管和熔體額定電流選擇要求熔管的額定電流≥熔件的額定電流≥電路的最大長(zhǎng)期工作電流。一般?。喝奂~定電流=可靠系數(shù)×負(fù)荷最大工作電流。4、高壓熔斷器校驗(yàn)開(kāi)斷電流校驗(yàn)分兩種情況處理第五十頁(yè)，共71頁(yè)。

對(duì)于無(wú)限流作用的熔斷器，可按其額定開(kāi)斷電流大于等于最大沖擊電流有效值校驗(yàn)；否則按照額定開(kāi)斷電流大于等于短路起始周期分量來(lái)校驗(yàn)，一般產(chǎn)品目錄中給出熔斷器在其額定電壓下的極限開(kāi)斷電流，可換算成在電網(wǎng)電壓下的極限開(kāi)斷電流=額定電壓下極限開(kāi)斷電流×額定電壓與電網(wǎng)電壓的比值。熔斷器選擇性配合的校驗(yàn) 熔斷器熔斷時(shí)間與流過(guò)的電流之間的關(guān)系為熔體的安-秒特性，如果存在多級(jí)熔斷器，就必須校驗(yàn)熔斷器之間的熔斷選擇性。如果存在線(xiàn)路保護(hù)，也要與保護(hù)進(jìn)行配合（選擇第五十一頁(yè)，共71頁(yè)。性）。5、負(fù)荷開(kāi)關(guān)與隔離開(kāi)關(guān)的選擇及校驗(yàn)與高壓斷路器計(jì)算相似，無(wú)需校驗(yàn)斷流容量或開(kāi)斷短路電流。例：10千伏饋線(xiàn)短路器，線(xiàn)路工作電流350安，線(xiàn)路上過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間2秒，饋線(xiàn)出口三相短路電流值為：

。開(kāi)關(guān)工作地點(diǎn)：戶(hù)內(nèi)配電裝置。

1)選擇該斷路器型號(hào)；

2)對(duì)斷路器進(jìn)行熱穩(wěn)定校驗(yàn)；

3)對(duì)斷路器進(jìn)行動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)。第五十二頁(yè)，共71頁(yè)。解：

1)根據(jù)斷路器的工作環(huán)境、電網(wǎng)電壓等級(jí)、線(xiàn)路工作電流和，初步選擇斷路器型號(hào)為：SN10-10I。該斷路器參數(shù)如下：

，斷路器固有分閘時(shí)間0.05秒。

2)熱穩(wěn)定校驗(yàn)短路電流持續(xù)時(shí)間：2+0.05=2.05秒因此由教科書(shū)圖6.8查得：秒所以：

第五十三頁(yè)，共71頁(yè)。合格。

3)由：可知：合格。例：10千伏饋線(xiàn)隔離開(kāi)關(guān)，線(xiàn)路工作電流350安，線(xiàn)路上過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間2秒，饋線(xiàn)出口三相短路電流為：。開(kāi)關(guān)工作地點(diǎn)：戶(hù)內(nèi)配電裝置。

1)選擇該隔離開(kāi)關(guān)型號(hào)；

2)對(duì)隔離開(kāi)關(guān)進(jìn)行熱穩(wěn)定校驗(yàn)；

3)對(duì)隔離開(kāi)關(guān)進(jìn)行熱穩(wěn)定校驗(yàn)。第五十四頁(yè)，共71頁(yè)。解：

1）根據(jù)隔離開(kāi)關(guān)的工作環(huán)境、電網(wǎng)電壓等級(jí)、線(xiàn)路工作電流，初步選擇隔離開(kāi)關(guān)型號(hào)為：GN6-10T/600。該斷路器參數(shù)如下：●注：如果第一步選擇GN6-10T/400，只要在進(jìn)行動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)后修正為GN6-10T/600也可以。

2)熱穩(wěn)定校驗(yàn)短路電流持續(xù)時(shí)間：2+0.05=2.05秒因此由教科書(shū)圖6.8查得：秒第五十五頁(yè)，共71頁(yè)。所以：合格。

4)由：可知：合格。

第五十六頁(yè)，共71頁(yè)。第7節(jié)儀用互感器的選擇1、電壓互感器的選擇電壓互感器的選擇包含以下內(nèi)容：額定電壓選擇一般來(lái)說(shuō)要根據(jù)測(cè)量監(jiān)視點(diǎn)的電壓等級(jí)來(lái)確定，要求互感器原邊電壓滿(mǎn)足：副邊電壓選擇與原邊接線(xiàn)有關(guān)：

中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地

中性點(diǎn)接地相電壓

線(xiàn)電壓高壓側(cè)接法開(kāi)口三角線(xiàn)圈

副線(xiàn)圈線(xiàn)圈第五十七頁(yè)，共71頁(yè)。按工作場(chǎng)所選擇戶(hù)內(nèi)、戶(hù)外。按構(gòu)造選擇，采用油浸式普通結(jié)構(gòu)或環(huán)氧樹(shù)脂澆注干式結(jié)構(gòu)；，采用串級(jí)式電壓互感器。精確度等級(jí)選擇有測(cè)量?jī)x表或繼電器的形式和用途，確定電壓互感器的精確度等級(jí)，查表，獲得互感器在該精確度下的額定容量（校驗(yàn)用）。一般來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)以下原則確定精確度等級(jí)：100/3100100副邊電壓（V）

第五十八頁(yè)，共71頁(yè)。

計(jì)量用（接電度表），0.5級(jí)；供給監(jiān)視用電度表、功率表或發(fā)電廠的電壓繼電器，1級(jí)；供給監(jiān)視用電壓表、電壓繼電器，3級(jí)。按副邊負(fù)荷選擇要求：即副邊負(fù)荷的總和小于相應(yīng)精確度等級(jí)對(duì)應(yīng)的額定容量。2、電流互感器的選擇按額定電壓選擇第五十九頁(yè)，共71頁(yè)。即電流互感器安裝位置的工作電壓小于該電流互感器允許的最大工作電壓。按額定電流選擇即電流互感器安裝位置的原邊最大長(zhǎng)期工作電流小于該電流互感器原邊額定電流。以40℃為界，環(huán)境溫度每降低1℃，I1n可增加0.5%，直至0.2In，當(dāng)環(huán)境溫度高于40℃時(shí)，則有。按裝置種類(lèi)和互感器的型式選擇電壓等級(jí)6~10kV的電流互感器，多選擇澆注絕第六十頁(yè)，共71頁(yè)。絕緣式，而電壓等級(jí)為35kV及以上的電流互感器，多選擇戶(hù)外型或安裝在變壓器、斷路器套管中的。按精確度等級(jí)和副邊負(fù)荷選擇與電壓互感器相似：計(jì)量用（接電度表）：0.5級(jí)；監(jiān)視用電度表、功率表、發(fā)電廠電流表：1級(jí)；監(jiān)視用其它表