电气设备基本知识与选择.ppt
第九讲 电气设备原理与选择（3）,教学目的： 限流电抗器的选择 高压熔断器的选择 裸导体的选择 导体截面的选择原则 动、热稳定校验 电缆、绝缘子和套管的选择,四、限流电抗器的选择,1、额定电压和额定电流 UN UNS IN Imax 普通电抗器的Imax： 主变回路或出线回路，取其最大持续工作电流； 发电厂的母线分段电抗器，取相邻母线上最大一台发电机额定电流的5080； 变电所中的母线分段电抗器应满足用户的一级负荷和大部分二级负荷计算,2、电抗百分值的选择,1）按将短路电流限制到一定数值进行选择，如需限制到,总电抗（标幺值）：,所需电抗器电抗标幺值：,：基准电压、电流,）按正常运行时电压损失校验 ）母线残压校验 、热稳定和动稳定校验,要求,，考虑到,主要由的无功分量,产生，电压损失,要求：,五、高压熔断器的选择,构成 ：金属熔件（熔体）、支持熔件的触头和外壳（熔管） 作用 ：保护电气设备免受过载和短路电流的损害 屋内型高压熔断器 在变电站中常用于保护电力电容器、配电线路和变压器 在电厂中多用于保护电压互感器,1、额定电压的选择 不限流式： UN UNS 限流式： UN = UNS （在UN UNS时截流过电压倍数较高） 2、额定电流的选择 INft INfs,熔管的额定电流,熔体的额定电流,保护35KV及以下电力变压器时 INfs = K Imax K-可靠系数（不计电动机自启动时K1.11.3，考虑电动机自启动时K=1.52.0） 目的：为了防止熔体在通过变压器励磁涌流和保护范围以外的短路及电动机自启动等冲击电流时误动作 保护电力电容器时 INfs = K INc K可靠系数（对限流式高压熔断器，当一台电力电容器时K=1.52.0，当一组电力电容器时K=1.31.8） 目的：当系统电压升高或波形畸变引起回路电流增大或运行中产生涌流时不应误熔断,电力电容器回路的额定电流,3、熔断器开断电流校验 不限流式： INbr Ish 限流式： INbr I ” 对于有限流作用的熔断器，在电流达最大值之前已截断，故可不计非周期分量的影响，而采用I”进行校验 4、熔断器选择性校验 为了保证前后两级熔断器之间或熔断器与电源（或负荷）保护装置之间动作的选择性，应进行熔体选择性校验。 各种型号熔断器的熔体熔断时间可由制造厂提供的安秒特性曲线上查出,六、裸导体的选择,1、导体材料、类型和敷设方式 1）导体材料：铜、铝及其合金 2）导体类型： 硬导体： 矩形导体：35kv及以下，4kA及以下，单条不超过1250mm2（为减小集肤效应），散热好 槽型导体：机械强度好，载流量大，集肤效应小，4k8kA 管型导体：110kv及以上，或8kA以上，集肤效应小，机械强度高。 软导体：钢芯铝绞线，组合导线，分裂导线，扩径导线等 ）布置：散热，机械强度与导体布置有关，竖放散热好，机械强度低，平放相反,、导体截面选择,）按长期发热允许电流选择 导体所在回路的最大持续工作电流,：在额定环境温度,时，导体允许电流,：与温度、海拔有关的综合校正系数,（考虑日照为,）时,汇流母线在正常运行方式下，传输容量不大，可按此规则选择,）按经济电流密度选择 年负荷利用小时数大( Tmax 5000h)，传输容量大，长度20m的导体，如发电机，变压器连接导体，一般按经济电流密度选择导体截面 对应不同类型的导体和不同的最大负荷利用小时数Tmax ，有一个年计算费用最低的电流密度，称为经济电流密度。按经济电流密度选择导体截面可使年计算费用最低,需注意的两点： 尽量选择接近的截面，若无合适规格的导体，选小于经济截面的导体。 按经济电流密度选择的导体截面，其允许电流必须大于导体的最大持续工作电流,导体的经济截面：,）电晕电压校验 对110KV以上的裸导体，按晴天不发生全面电晕条件校验： Ucr Umax ）热稳定校验,裸导体的临界电压,最高工作电压,计及集肤效应系数,，由短路热稳定决定的导体最小截面,为,：热稳定系数，与导体材料和工作温度相关,）动稳定校验,：导体计算应力,：材料允许应力（铝为,，硬铜为,）,（1）单条矩形导体应力的计算,相间最大计算应力：,M -导体所受的最大弯矩 W -导体对垂直于作用力方向轴的截面系数 fph - 单位长度导体上所受相间电动力（N/m） - 导体支柱绝缘子间的跨距（m）,（）已知，校验,计算：,（）由,，求,？,相间应力,（2）多条矩形导体应力的计算,与单条导体的计算相同,同相条间应力,为防止各条导体弯曲互相接触的临界跨距,条间衬垫跨距,根据动稳定要求确定的最大允许衬垫跨距,6）共振频率校验 对于发电机、变压器及汇流母线等重要回路的导体应进行共振校验,f1-自振频率，一般取30160HZ Nf-频率系数，与导体连续跨数和支撑方式有关 L-跨距（m） E-导体材料的弹性模量（Pa） I-导体断面二次矩（m4） m-导体单位长度的质量(kg/m),L可调，应避开30160Hz,七、电缆、绝缘子和套管的选择,1、电力电缆选择 1）电缆芯线材料及型号的选择 电缆芯线：钢芯、铝芯 型号很多，一般根据其用途、敷设方式和使用条件进行选择 2）电压选择 UN UNS 3）截面选择 电力电缆截面一般按长期发热允许电流选择，当电缆的最大负荷利用小时数超过5000小时，且长度超过20米时，应按经济电流密度选择 与裸导体不同之处在于修正系数与敷设方式和环境温度有关。 敷设时电缆应保持一定的弯曲半径。应尽量将三芯电缆的截面限制在185mm2及以下,4）允许电压降校验 对供电距离远、容量大的电缆线路，应校验其电压损失，一般应满足电压降不超过5% 5）热稳定校验 由于电缆芯线一般是由多股绞线构成，截面在400mm2以下时，集肤系数Ks 1，满足电缆热稳定的最小截面为,2、绝缘子、穿墙套管的选择,支柱绝缘子应按额定电压和类型选择，并进行短路动稳定校验 穿墙套管应按额定电压、额定电流和类型选择，按短路条件校验热稳定和动稳定。 母线型穿墙套管因本身无导体，不必按额定电流选择和校验热稳定，只需保证套管的型式与穿过母线的尺寸相配合,1）按额定电压选择绝缘子和穿墙套管 UN UNS 2）按额定电流选择穿墙套管 K IN Imax 3） 穿墙套管的热稳定校验 4）支持绝缘子和套管的动稳定校验 F 0.6 Fde,温度修正系数,短路时作用在支柱绝缘子或穿墙套管的电动力,支柱绝缘子或穿墙套管的抗弯破坏强度,裕度系数,在校验35KV及以上水平安装的支柱绝缘子的机械强度时，应计及绝缘子的自重、母线重量和短路电动力的联合作用,
