华中科技大学-电气工程基础课件(熊银信)-第8章-电气主接线的设计与设备选择ppt.ppt

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1、HUST_CEEEu为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能第八章第八章 电气主接线的设计电气主接线的设计与设备选择与设备选择 第一节第一节 概述概述第二节第二节 主变压器和主接线的选择主变压器和主接线的选择第三节第三节 载流导体的发热和电动力载流导体的发热和电动力第四节第四节 电气设备的选择电气设备的选择第五节第五节 设备选择举例设备选择举例HUST_CEEEu为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能第一节第一节 概述概述 原则：原则：以以设设计计任任务

2、务书书为为依依据据，以以经经济济建建设设方方针针、政政策策和和有有关关的的技技术术规规程程、标标准准为为准准则则，准准确确地地掌掌握握原原始始资资料料，结结合合工工程程特特点点，确确定定设设计计标标准准，参参考考已已有有设设计计成成果果，采采用用先先进的设计工具。进的设计工具。要求：要求：使使设设计计的的主主接接线线满满足足可可靠靠性性、灵灵活活性性、经经济济性性，并并留留有扩建和发展的余地。有扩建和发展的余地。步骤：步骤：1.对原始资料进行综合分析；对原始资料进行综合分析；2.草草拟拟主主接接线线方方案案，对对不不同同方方案案进进行技术经济比较、筛选和确定；行技术经济比较、筛选和确定；3.厂

3、、所和附近用户供电方案设计；厂、所和附近用户供电方案设计；4.限限制制短短路路电电流流的的措措施施和和短短路路电电流流的计算；的计算；5.电气设备的选择；电气设备的选择；6.屋内外配电装置的设计；屋内外配电装置的设计；7.绘绘制制电电气气主主接接线线图图及及其其它它图图（如如配电装置视图）；配电装置视图）；8.推推荐荐最最佳佳方方案案，写写出出设设计计技技术术说说明书，编制一次设备概算表。明书，编制一次设备概算表。HUST_CEEEu为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能第二节第二节 主变压器和主接线的选择主变压器和主接线

4、的选择u主变压器主变压器：向电力系统或用户输送功率的变压器：向电力系统或用户输送功率的变压器u联络变压器联络变压器：用于两种电压等级之间交换功率的变压器：用于两种电压等级之间交换功率的变压器u自用电变压器自用电变压器：只供厂、所用电的变压器：只供厂、所用电的变压器一、一、变压器容量、台数、电压变压器容量、台数、电压的确定原则的确定原则二、二、主变压器型式的选择原则主变压器型式的选择原则三、三、主接线设计简述主接线设计简述四、四、技术经济比较技术经济比较HUST_CEEEu为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能一、变压器容量

5、、台数、电压的一、变压器容量、台数、电压的确定原则确定原则u依据输送容量等原始数据。依据输送容量等原始数据。u考虑电力系统考虑电力系统510年的发展规划。年的发展规划。1单元接线主变压器容量单元接线主变压器容量u按按发发电电机机额额定定容容量量扣扣除除本本机机组组的的厂厂用用负负荷荷后后，留有留有10%的裕度；的裕度；u扩大单元接线应尽可能采用分裂绕组变压器。扩大单元接线应尽可能采用分裂绕组变压器。HUST_CEEEu为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能2 连连接接在在发发电电机机电电压压母母线线与与升升高高电电压压之之

6、间间的主变压器的主变压器a.发发电电机机全全部部投投入入运运行行时时，在在满满足足由由发发电电机机电电压压供供电电的的日日最最小小负负荷荷，及及扣扣除除厂厂用用电电后后，主主变变压压器器应应能能将将剩剩余余的有功率送入系统。的有功率送入系统。b.若若接接于于发发电电机机电电压压母母线线上上的的最最大大一一台台机机组组停停运运时时，应应能能满满足足由由系系统统经经主主变变压压器器倒倒供供给给发发电电机机电电压压母母线线上上最最大负荷的需要。大负荷的需要。c.若若发发电电机机电电压压母母线线上上接接有有2台台或或以以上上主主变变压压器器，当当其其中中容容量量最最大大的的一一台台因因故故退退出出运运

7、行行时时，其其它它主主变变压压器器在在允许正常过负荷范围内应能输送剩余功率允许正常过负荷范围内应能输送剩余功率70%以上。以上。d.对对水水电电比比重重较较大大的的系系统统，若若丰丰水水期期需需要要限限制制该该火火电电厂厂出出力力时时，主主变变应应能能从从系系统统倒倒送送功功率率，满满足足发发电电机机电电压压母线上的负荷需要。母线上的负荷需要。HUST_CEEEu为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能3变电所主变压器容量变电所主变压器容量a.按按变变电电所所建建成成后后510年年的的规规划划负负荷荷选选择择，并并适适当当考

8、虑远期考虑远期1020年的负荷发展。年的负荷发展。b.对对重重要要变变电电所所，应应考考虑虑一一台台主主变变停停运运，其其余余变变压压器器在在计计及及过过负负荷荷能能力力及及允允许许时时间间内内，满满足足I、II类类负荷的供电；负荷的供电；c.对对一一般般性性变变电电所所，一一台台主主变变停停运运，其其余余变变压压器器应应能满足全部供电负荷的能满足全部供电负荷的70%80%。4发电厂和变电所主变台数发电厂和变电所主变台数a.大中型发电厂和枢纽变电所，主变不应少于大中型发电厂和枢纽变电所，主变不应少于2台；台；b.对小型的发电厂和终端变电所可只设一台。对小型的发电厂和终端变电所可只设一台。5.确

9、定绕组额定电压和调压的方式确定绕组额定电压和调压的方式HUST_CEEEu为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能二、主变压器型式的选择原则二、主变压器型式的选择原则1.相数：一般选用三相变压器。相数：一般选用三相变压器。2.绕组数：绕组数：变变电电所所或或单单机机容容量量在在125MW及及以以下下的的发发电电厂厂内内有有三三个个电电压压等等级级时时，可可考考虑虑采采用用三三相相三三绕绕组组变变压压器器，但但每每侧侧绕绕组组的的通通过过容容量量应应达达到到额额定定容容量量的的15%及及以以上上，或或第第三三绕绕组组需需接接入

10、入无无功功补补偿偿设设备备。否则一侧绕组未充分利用，不如选二台双绕组变更合理。否则一侧绕组未充分利用，不如选二台双绕组变更合理。单单机机容容量量200MW及及以以上上的的发发电电厂厂，额额定定电电流流和和短短路路电电流流均均大大，发发电电机机出出口口断断路路器器制制造造困困难难，加加上上大大型型三三绕绕组组变变压压器器的的中中压压侧侧（110kV及及以以上上时时）不不希希望望留留分分接接头头，为为此此以以采采用用双双绕绕组组变变压压器加联络变压器的方案更为合理。器加联络变压器的方案更为合理。凡凡选选用用三三绕绕组组普普通通变变压压器器的的场场合合，若若两两侧侧绕绕组组为为中中性性点点直直接接接

11、接地地系系统统，可可考考虑虑选选用用自自耦耦变变压压器器，但但要要防防止止自自耦耦变变的的公公共共绕绕组组或串联绕组的过负荷。或串联绕组的过负荷。HUST_CEEEu为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能3.绕组接线组别的确定绕组接线组别的确定变变压压器器三三相相绕绕组组的的接接线线组组别别必必须须和和系统电压相位一致。系统电压相位一致。4.短路阻抗的选择短路阻抗的选择从从系系统统稳稳定定和和提提高高供供电电质质量量看看阻阻抗抗小小些些为为好好，但但阻阻抗抗太太小小会会使使短短路路电电流过大，使设备选择变得困难。流过大，使

12、设备选择变得困难。三绕组变压器的结构形式三绕组变压器的结构形式：升压型升压型 与与 降压型降压型5.变压器冷却方式变压器冷却方式主主变变压压器器的的冷冷却却方方式式有有：自自然然风风冷冷；强强迫迫风风冷冷；强强迫迫油油循循环风冷；强迫油循环水冷；强迫导向油循环冷却等。环风冷；强迫油循环水冷；强迫导向油循环冷却等。三、主接线设计简述三、主接线设计简述四、技术经济比较四、技术经济比较HUST_CEEEu为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能第三节第三节 载流导体的发热和电动力载流导体的发热和电动力一、一、概述概述二、二、均匀导

13、体的长期发热均匀导体的长期发热三、三、导体的短时发热导体的短时发热四、四、短路时载流导体的电动力短路时载流导体的电动力HUST_CEEEu为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能一、概述一、概述长期发热：长期发热：短时发热：短时发热：指指导导体体温温度度对对周周围围环环境境温温度度的的升升高高，我我国国所所采采用用计计算算环环境境温温度度如如下下：电电力力变变压压器器和和电电器器（周周围围空空气气温温度度）40 C；发发电电机机（利利用用空空气气冷冷却却时时进进入入的的空空气气温温度度）3540 C；装装在在空空气气中中的的

14、导导线线、母母线和电力电缆线和电力电缆25 C；埋入地下的电力电缆；埋入地下的电力电缆15 C。指指导导体体温温度度较较短短路路前前的的升升高高，通通常常取取导导体体短短路路前前的的温温度度等等于于它它长长期工作时的最高允许温度。期工作时的最高允许温度。裸裸导导体体的的长长期期允允许许工工作作温温度度一一般般不不超超过过70 C，当当其其接接触触面面处处具具有有锡锡的的可可靠靠覆覆盖盖层层时时（如如超超声声波波糖糖锡锡等等），允允许许提提高高到到85 C；当有银的覆盖层时，允许提高到当有银的覆盖层时，允许提高到95 C。HUST_CEEEu为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大

15、精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能二二、均均匀匀导导体体的的长长期期发发热热1均均匀匀导导体体的的发热过程发热过程导导体体温温度度稳稳定定前前 I2RdtmCd aF(0)dt温度达到稳定后温度达到稳定后I2RaF(0)式式中中，m：质质量量(kg)；C：比比热热容容(J/kg C)；a：总总换换热热系系数数(w/m2 C)；F：散散热热面面积积（m2）；0：周围环境温度（：周围环境温度（C）。）。2导体的最大允许载流量：导体的最大允许载流量：HUST_CEEEu为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能

16、三、导体的短时发热三、导体的短时发热1短时发热计算短时发热计算热量平衡方程：热量平衡方程：Ikt2R dtmC d 短路电流热效应：短路电流热效应：HUST_CEEEu为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能2热效应热效应k的计算的计算u采用等值时间法：采用等值时间法：过时过时u辛卜生法辛卜生法：复杂复杂u1-10-1法（简化辛卜生法）法（简化辛卜生法）短路全电流：短路全电流：HUST_CEEEu为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能电电动动力力的的方方

17、向向决决定定于于电电流流的的方方向向，i1,i2同同方方向向时时，作作用用力力相相吸吸，电电流流反反向时相斥。向时相斥。工工程程中中考考虑虑截截面面积积因因素素后后的的修修正正公式公式其其中中，kf为为导导体体的的形形状状系系数数。圆圆形形导导体体的的形形状状系系数数kf=1。矩矩形形导导体体的的形形状状系数如右图所示。系数如右图所示。四、短路时载流导体的电动力四、短路时载流导体的电动力1平行导体间的电动力平行导体间的电动力HUST_CEEEu为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能2三相导体短路时的电动力三相导体短路时的电

18、动力 同同一一地地点点短短路路的的最最大大电电动动力力，是是作作用用于于三三相相短短路路时时的的中间一相导体上，数值为：中间一相导体上，数值为：HUST_CEEEu为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能3导体的振动应力导体的振动应力强强迫迫振振动动系系统统一一般般采采用用修修正正静静态态计计算算法法：最最大大电电动动力力Fmax乘上动态应力系数乘上动态应力系数。动动态态应应力力系系数数 与与母母线线固固有有频率的关系如右图。频率的关系如右图。在在单单自自由由度度振振动动系系统统中中，35kV及及以以下下，布布置置在在同同一

19、一平平面面三三相相母母线线的固有振动频率的固有振动频率f0为为了了避避免免导导体体产产生生危危险险的的共共振振，对对于于重重要要导导体体，应应使使其其固固有有频频率率在下述范围以外在下述范围以外 单条导体及母线组中的各条导体单条导体及母线组中的各条导体35135Hz 多条导体组及有引下线的单条导体多条导体组及有引下线的单条导体35155Hz如固有频率在上述范围以外，取如固有频率在上述范围以外，取=1；在上述范围内时，最大电动力应乘上动态应力系数在上述范围内时，最大电动力应乘上动态应力系数，即，即HUST_CEEEu为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神

20、,充分发挥中小学图书室育人功能第四节第四节 电气设备的选择电气设备的选择一、一、电器设备选择的一般条件电器设备选择的一般条件*二、二、高压断路器和隔离开关的选择高压断路器和隔离开关的选择*三、三、高压熔断器的选择高压熔断器的选择四、四、限流电抗器的选择限流电抗器的选择*五、五、母线和电缆的选择母线和电缆的选择六、六、电流互感器选择电流互感器选择七、七、电压互感器的选择电压互感器的选择HUST_CEEEu为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能一、电器设备选择的一般条件一、电器设备选择的一般条件1 1按正常工作条件选择电器按正

21、常工作条件选择电器额定电压额定电压：UN UNS额定电流额定电流：IN Imax环环境境条条件件对对电电器器和和导导体体额额定定值值的的修正修正：2 2按短路情况检验按短路情况检验热稳定热稳定校验：校验：It2t Qk动稳定动稳定校验：校验：ies ish短路电流的短路电流的计算条件计算条件：a.计算容量计算容量和和短路类型短路类型按发电厂、变电所按发电厂、变电所最终设计容量最终设计容量计算。计算。短短路路类类型型一一般般采采用用三三相相短短路路电电流流，当当其其它它形形式式短短路路电电流流大大于于三三相相时时。应应选选取取最严重的短路情况校验。最严重的短路情况校验。b.短路计算点短路计算点

22、通通过过导导体体和和电电器器短短路路电电流流最大的点最大的点。c.短路计算时间短路计算时间热热稳稳定定计计算算时时间间tk（短短路路持持续时间）：续时间）：开断计算时间开断计算时间tbr：HUST_CEEEu为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能3主接线设计中主要电气设备的选择项目主接线设计中主要电气设备的选择项目HUST_CEEEu为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能二、高压断路器和隔离开关的选择二、高压断路器和隔离开关的选择1高压断路器的选择高压

23、断路器的选择 除表除表8-3相关选项外，特殊项目的选择方式如下：相关选项外，特殊项目的选择方式如下：u开开断断电电流流：高高压压断断路路器器的的额额定定开开断断电电流流INbr，不不应应小小于于实实际际触头开断瞬间的短路电流的有效值触头开断瞬间的短路电流的有效值Ikt，即：，即：INbr IKtu短短路路关关合合电电流流：在在额额定定电电压压下下，能能可可靠靠关关合合开开断断的的最最大大短路电流称为额定关合电流。校验公式：短路电流称为额定关合电流。校验公式：iNCi ishu合合分分闸闸时时间间选选择择：对对于于110kV以以上上的的电电网网，断断路路器器固固有有分分闸闸时时间间不不宜宜大大于

24、于0.04S。用用于于电电气气制制动动回回路路的的断断路路器器，其其合合闸闸时间不宜大于时间不宜大于0.040.06S。2隔离开关的选择隔离开关的选择 隔隔离离开开关关无无开开断断短短路路电电流流的的要要求求，故故不不必必校校验验开开断断电电流流。其它选择项目与断路器相同。其它选择项目与断路器相同。HUST_CEEEu为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能三、高压熔断器的选择三、高压熔断器的选择 高压熔断器分类：高压熔断器分类：快速熔断器：有限流作用快速熔断器：有限流作用普通熔断器：不具限流作用普通熔断器：不具限流作用 额

25、定电压选择额定电压选择普通熔断器：普通熔断器：UN UNS快速熔断器：快速熔断器：UN=UNS 额定电流选择额定电流选择 INf1(熔管熔管)INf2(熔体熔体)Imax保护变压器或电动机：保护变压器或电动机：INf2=K ImaxK 取取1.11.3（不考虑电动机自启动）（不考虑电动机自启动）或或 取取1.52.0（考虑电动机自启动）（考虑电动机自启动）保护电容器回路：保护电容器回路：INf2=KINCK 取取1.52.0（单台）（单台）或或 取取1.31.8（一组）（一组）熔断器的开断电流校验熔断器的开断电流校验Inbr Ish（或（或I ）普通熔断器：普通熔断器：Ish快速熔断器：快速熔

26、断器：I 熔断器的选择性熔断器的选择性 按按制制造造厂厂提提供供的的安安秒秒特特性性曲曲线线（又又称称保保护护特特性性曲曲线线）校验。校验。保保护护电电压压互互感感器器用用熔熔断断器器：仅校验额定电压和开断电流。仅校验额定电压和开断电流。HUST_CEEEu为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能四、限流电抗器的选择四、限流电抗器的选择u 限流电抗器的限流电抗器的作用作用v限制短路电流限制短路电流：可采用轻型断路器，节省投资；：可采用轻型断路器，节省投资；v维维持持母母线线残残压压：若若残残压压大大于于65%70%UNS，对

27、对非非故故障障用用户户，特别是电动机用户是有利的。特别是电动机用户是有利的。u 限流电抗器的限流电抗器的选择选择 除表除表8-3相关选项外，特殊相关选项外，特殊项目的选择方式如下：项目的选择方式如下：1.电抗百分数电抗百分数 XL 选择选择若要求将一馈线的短路电若要求将一馈线的短路电 流限制到电流值流限制到电流值I，取基准，取基准 电流电流Id，则电源到短路点的，则电源到短路点的 总电抗标么值总电抗标么值:X*IdI HUST_CEEEu为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能2.电压损失校验电压损失校验 正常运行时电抗器上

28、的正常运行时电抗器上的电压损失电压损失，不大于电网额定电压的，不大于电网额定电压的5%。3.母线残压校验母线残压校验 对于无瞬时保护的出线电抗器应校母线残余，残压的百分值：对于无瞬时保护的出线电抗器应校母线残余，残压的百分值：轻型断路器额定开断电流轻型断路器额定开断电流INbr，令，令I=INbr，则，则 X*IdInbr若已知电源到电抗器之间的电抗标么值若已知电源到电抗器之间的电抗标么值X*，则，则以电抗器额定电压和额定电流为基准的以电抗器额定电压和额定电流为基准的电抗百分数电抗百分数XL%：HUST_CEEEu为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神

29、,充分发挥中小学图书室育人功能五、母线和电缆的选择五、母线和电缆的选择 裸导体：裸导体：1.硬母线的硬母线的材料材料，截面形状截面形状，布置方式布置方式导导体体材材料料有有铜铜、铝铝和和铝铝合合金金，铜铜只只用用在在持持续续工工作作电电流流大大，布布置置位位置置狭狭窄窄和和对对铝铝有有严严重重腐腐蚀的场所。常用的硬母线是铝母线。蚀的场所。常用的硬母线是铝母线。截面有矩形，双槽形和管形。截面有矩形，双槽形和管形。矩矩形形导导体体：散散热热条条件件好好，便便于于固固定定和和连连接接，但但集集肤肤效效应应大大，一一般般用用于于35kV及及以以下下，电电流流在在4000A及以下的配电装置中；及以下的配

30、电装置中；槽槽形形导导体体：机机械械强强度度大大，载载流流量量大大，集集肤肤效应小，一般用于效应小，一般用于4000A8000A的配电装置中。的配电装置中。管管形形母母线线：机机械械强强度度高高，管管内内可可通通风风或或通通水水，可可用用于于8000A以以上上的的大大电电流流母母线线和和110kV及以上的配电装置中。及以上的配电装置中。HUST_CEEEu为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能矩形导体的矩形导体的布置方式布置方式a.支支柱柱绝绝缘缘子子三三相相水水平平布布置置，导导体体竖竖放：散热条件较好；放：散热条件较好

31、；b.支支柱柱绝绝缘缘子子三三相相水水平平布布置置，导导体体平平放：机械强度较好；放：机械强度较好；c.绝绝缘缘子子三三相相垂垂直直布布置置，导导体体竖竖放放：机机械械强强度度和和散散热热均均好好，但但使使配配电电装装置的高度增加。置的高度增加。2.导体截面选择导体截面选择按长期发热允许电流选择：按长期发热允许电流选择：Kial Imax按经济电流密度选择：按经济电流密度选择：S=Imax/J除除配配电电装装置置的的汇汇流流母母线线、长长度度在在20m以以下下的的导导体体外外，对对于于年年负负荷荷利利用用小小时时数数高高，传传输输容容量量大大的的导导体体，其其截截面面一一般按经济电流密度选择。

32、般按经济电流密度选择。HUST_CEEEu为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能当当导导体体短短路路前前的的温温度度取取正正常常运运行行时时的的最最高高允允许许温温度度70 C，铝铝和和铜铜导导体体短短时时发发热热最最高高允允许许温温度度分分别别为为200 C和和300 C时时，C值（量纲：安值（量纲：安秒秒1/2/米米2）分别为）分别为C铝铝=87和和C铜铜=171。3.电晕电压校验电晕电压校验：对对于于110kV及及以以上上的的各各种种规规格格导导体体，应应按按晴晴天天不出现全面电晕的条件校验：不出现全面电晕的条件校验

33、：Ucr Umax4.热稳定校验热稳定校验：HUST_CEEEu为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能5.硬母线硬母线的动稳定校验的动稳定校验单位长度导体上所受到的相间电动力单位长度导体上所受到的相间电动力母母线线看看作作是是一一个个自自由由地地放放在在绝绝缘缘支支柱柱上上多多跨跨距距的的梁梁，在在电电动动力力的的作用下，母线条受到的最大弯矩作用下，母线条受到的最大弯矩M为为 M=fL2/10 N.m母线条受到的最大相间计算应力母线条受到的最大相间计算应力校验：校验：al Pa。硬铝硬铝 al=70 106(Pa)硬硬铜铜

34、 al=140 106(Pa)在在设设计计中中也也常常根根据据材材料料的的最最大大允允许许应应力力，确确定定支支柱柱绝绝缘缘子子间间的的最最大大允允许许跨跨距距（不不 应应 超超 过过1.52m）HUST_CEEEu为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能 电力电缆的选择电力电缆的选择1.电缆芯线材料及敷设方式选择：电缆芯线材料及敷设方式选择：电电缆缆芯芯线线：铜铜芯芯和和铝铝芯芯。铜铜芯芯电电缆缆载载流流量量约约为为铝铝芯芯同同截截面面电缆载流量的电缆载流量的1.3倍。国内工程一般选用铝芯电缆。倍。国内工程一般选用铝芯电缆

35、。敷设方式：电缆桥架，电缆沟，电缆隧道和穿管等。敷设方式：电缆桥架，电缆沟，电缆隧道和穿管等。2.截面选择：截面选择：当当电电缆缆的的最最大大负负荷荷利利用用小小时时数数Tmax5000小小时时，长长度度超超过过20m以上，均应按经济电流密度选择。以上，均应按经济电流密度选择。按按长长期期发发热热允允许许电电流流选选择择电电缆缆截截面面时时，修修正正系系数数K与与敷敷设设方式，环境温度等有关。方式，环境温度等有关。3.按允许电压降校验：按允许电压降校验：4.热稳定校验：热稳定校验：对对6kV油浸纸绝缘铝芯电缆，热稳定系数油浸纸绝缘铝芯电缆，热稳定系数C=93；10kV时时C取取95。HUST_

36、CEEEu为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能六、电流互感器选择六、电流互感器选择1.电流互感器的形式选择电流互感器的形式选择35kV以以下下屋屋内内配配电电装装置置，可可采采用用瓷绝缘或树脂绕注式；瓷绝缘或树脂绕注式；35kV及及以以上上配配电电装装置置可可采采用用油油浸浸瓷箱式，有条件时可采用套管式。瓷箱式，有条件时可采用套管式。2.额定电压和额定电流动选择额定电压和额定电流动选择一次额定电压和电流一次额定电压和电流二次额定电流：二次额定电流：5A或或1A3.电流互感器的准确级电流互感器的准确级不不应应低低于于所所供

37、供测测量量仪仪表表的的最最高高准准确级；确级；用用于于重重要要回回路路和和计计费费电电度度表表的的电电流互感器一般采用流互感器一般采用0.2或或0.5级；级；500kV采用采用0.2级。级。？保证互感器的准确级？保证互感器的准确级S2I2N2Z2LSN2 或或 Z2LZN2Z2L=r2+rw+rc接触电阻接触电阻rc取取0.050.1；电电流流线线圈圈电电阻阻r2由由所所连连接接的的仪仪表表和和继继电电器器的的电电流流线线圈消耗的功率计算；圈消耗的功率计算；连接用导线的电阻连接用导线的电阻rw为：为：HUST_CEEEu为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大

38、会精神,充分发挥中小学图书室育人功能瓷瓷绝绝缘缘的的电电流流互互感感器器还还应应校校验验瓷瓷绝绝缘缘帽帽上上受受力力的的外外部部动动稳稳定定，方方法可参见支柱绝缘子的校验。法可参见支柱绝缘子的校验。4.热稳定和动稳定校验热稳定和动稳定校验只对本身带有一次回路导体的电流互感器进行热稳定校验。只对本身带有一次回路导体的电流互感器进行热稳定校验。常常以以1S允允许许通通过过的的热热稳稳定定电电流流It或或一一次次额额定定电电流流IN1的的倍倍数数Kt来来表示，即表示，即It21 Qk 或或 (KtTN1)2Qk互互感感器器内内部部动动稳稳定定，常常以以允允许许通通过过的的动动稳稳定定电电流流ies或

39、或一一次次额额定定电流幅值的动稳定倍数电流幅值的动稳定倍数Kes表示：表示：导导线线计计算算长长度度LC与与电电流流互互感感器器的的接接线线系系数数有有关关，若若测测量量仪仪表表与与互互感感器器安安装装处处相相距距L，则则当当电电流流互互感感器器星星形形接接线线时时LC=L，不完全星形不完全星形LC=31/2L，单相接线时，单相接线时LC=2L。为满足机械强度要求为满足机械强度要求铜线铜线S不得小于不得小于1.5mm2。HUST_CEEEu为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能七、电压互感器的选择七、电压互感器的选择1按额

40、定电压选择按额定电压选择一一次次绕绕组组有有接接于于相相间间和和接接于于相相对对地地两两种种方方式式，绕绕组组的的额额定定电电压压UN1应应与与接接入入电电网网的的方方式式和和电电压压相相符符，为为确确保保互互感感器器的准确级，要求电网电压的波动范围满足下列条件的准确级，要求电网电压的波动范围满足下列条件0.8UN1US2309 A 2校验热稳定校验热稳定由式（由式（8-33），计算短路持续时间，），计算短路持续时间，tk=tp1+tin+ta=0.06+0.15+0.05=0.26S 近似取近似取I 代入式（代入式（8-12）得）得 =I 2tk=59.72 0.26=926.7kA2S代入

41、式（代入式（8-13）得）得 Qnp=T I 2=0.2 59.72=712.8kA2S Qk=Qp+Qnp=1639.5kA2S由式（由式（8-51）得）得HUST_CEEEu为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能3校验动稳定校验动稳定 计算导体固有振动频率，根据式（计算导体固有振动频率，根据式（8-25）和表）和表8-4可知可知故故 =1，求母线的相间应力，根据式（，求母线的相间应力，根据式（8-53）因每相由多条导体组成，校验应取公式因每相由多条导体组成，校验应取公式其其中中最最大大计计算算应应力力等等于于相相间间作

42、作用用应应力力 和和同同相相不不同同条条间间作作用用应应力力 t之之和和，应应小小于于最最大允许应力。大允许应力。HUST_CEEEu为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能例例8-3 选选择择图图8-13中中，发发电电机机A出出口口断断路路器器QF1，已已知知发发电电机机A主主保保护护动动作作时时间间tp1=0.04s，后后备备保保护护时间时间tp2=3.8s,k1点短路计算结果见表点短路计算结果见表8-7。解解 1发电机最大持续工作电流：发电机最大持续工作电流：断断路路器器QF1的的短短路路计计算算点点应应为为图图8-1

43、3中中的的k2点点，由由k1点点短短路路电电流流扣扣除除发发电电机机A所所提提供供的部分，得到流过的部分，得到流过QF1的短路电流的短路电流 I0S=45.2kA，I2S=32.57kA，I4S=32.56kA冲击电流冲击电流 查查附附表表IV-3发发电电机机断断路路器器须须采采用用SN4-10G/5000型，型，tin=0.15s。2计算热稳定计算热稳定因因tk1S，可可以以不不计计非非周周期期分分量量的热效应。计算结果见表的热效应。计算结果见表8-8。HUST_CEEEu为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能例例8-4

44、 选选择择图图8-13中中10kV馈馈线线L1的的限限流流电电抗抗器器，已已知知WL1采采用用SN10-10I型型轻轻型型断断路路器器，INbr=16kA，线线路路最最大大工工作作电电流流Imax=380A，线线路路继继电电保保护时间护时间tp2=1.8S，断路器全分闸时间，断路器全分闸时间tab=0.2S。解解 1计算电抗器内侧的等值电抗，计算用图如右计算电抗器内侧的等值电抗，计算用图如右2计计算算电电抗抗百百分分数数，见见式式（8-45）热稳定计算时间热稳定计算时间 tk=tp2+tab=1.8+0.2=2S选选用用水水泥泥柱柱式式，铝铝电电缆缆的的电电抗抗器器NKL-10-400-3，计

45、算表明，动稳定不满足要求。，计算表明，动稳定不满足要求。HUST_CEEEu为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能 改改选选NKL-10-400-4，该该电电抗抗器器UN=10kV，IN=400A，XL=4%，动动稳稳定定电电流流ies=25.5kA，1秒秒热热稳稳定定电电流流It=22.2kA，计计算算得得k3点点的的短短路路电电流流的的有有名名值值，I0S=9.08kA，I1S=8.93kA，I2S=9.54kA。3正常运行时电压损失的校验，见式（正常运行时电压损失的校验，见式（8-46）4母线残压校验，见式（母线残压

46、校验，见式（8-47）5校验电抗器的动、热稳定校验电抗器的动、热稳定因因tk1S，不计非周期，不计非周期Qnp的值的值所选电抗器满足动热稳定。所选电抗器满足动热稳定。HUST_CEEEu为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能例例8-5 选选择择图图8-13中中馈馈线线L1的的电电流流互互感感器器，互互感感器器安安装装处处与与测测量量仪仪表表之间相距之间相距50米，米，Imax=380A。解解 互互感感器器二二次次接接线线如如右右图图所所示示，仪仪表表的的负负荷荷见见表表8-9。根根据据馈馈线线电电压压，最最大大 工工 作作

47、 电电 流流 及及 安安 装装 地地 点点，选选 用用LFZJ1-10型型电电流流互互感感器器，其其系系环环氧氧树树脂脂绕绕注注式式绝绝缘缘，有有二二个个二二次次线线圈圈，其其变变比比400/5A。由由于于仪仪表表中中有有计计费费用用电电度度表表，选选用用0.5级级，二二次次额额定定负负荷荷为为0.8，1S热热稳稳定定倍倍数数kt=75，动动稳定倍数稳定倍数kes=130。1计算连接用导线的截面计算连接用导线的截面 二次负荷最大二次负荷最大A相：相：S2=1.45 VA r2S2/IN221.45/520.058 互感器为不完全星形接线，计算长度互感器为不完全星形接线，计算长度可可选选用用标标

48、准准截截面面为为2.5mm的的铜铜芯芯控制电缆。控制电缆。HUST_CEEEu为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能2.热稳定和动稳定校验热稳定和动稳定校验 例例8-4已计算得到电抗器后短路冲击电流已计算得到电抗器后短路冲击电流ish=23.15kA，热效应热效应 QK=161.8（kA2S）热稳定校验热稳定校验(KtIN1)2(750.4)2 900 QK 内部动稳定校验内部动稳定校验21/2IN1 Kes 21/20.413073.5kA ish由于由于LFZJ1型为绕注式绝缘，故不校验外部动稳定。型为绕注式绝缘，故不

49、校验外部动稳定。例例8-6 选选择择图图8-13中中发发电电机机A回回路路测测量量用用电电压压互互感感器器TV，仪仪表表接接线线如如右右图图，该该互互感感器器除除用用作作测测量量外外，还还需需监监视视发发电电机机对对地的绝缘情况。地的绝缘情况。HUST_CEEEu为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能1不计星形连接的三只电压表，互感器二次负载统计结果见下表。不计星形连接的三只电压表，互感器二次负载统计结果见下表。解解 发发电电机机中中性性点点不不直直接接接接地地，UNS=10.5kV，可可采采用用JDZJ-10型型（单单相

50、相三三圈圈环环氧氧树树脂脂绕绕注注绝绝缘缘），其其变变比比为为 组组成成星星形形接接线线，也也可可采采用用JSJW-10型型（油油浸浸三三相相五五柱柱式式），其其变变比比 ，由由于于回回路路中中有有计计费费用用电电度度表表，故故选选用用0.5级级准准确确级级，每每相相绕绕组组额额定定容量容量40VA。HUST_CEEEu为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能计算相间二次负载计算相间二次负载按按上上表表计计算算最最大大一一相相负负载载，还还应应计计入入星星形形连连接接的的三三只只电电压压表表，写写出出b相算式相算式 由由于于