第六章--電氣設(shè)備的選擇及校驗(yàn)PPT課件

第六章 電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn) 第一節(jié)電氣設(shè)備的選擇及校驗(yàn)原則 選擇及校驗(yàn)意義 電氣設(shè)備的選擇是供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一 是保證電網(wǎng)安全 經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要條件 一 選擇電氣設(shè)備的一般原則 選擇應(yīng)滿足條件 供配電系統(tǒng)中的電氣設(shè)備總是在一定的電壓 電流 頻率和工作環(huán)境條件下工作的 所以 電氣設(shè)備的選擇應(yīng)滿足 1 正常工作條件下安全可靠運(yùn)行2 短路故障條件下不損壞 開(kāi)關(guān)電器還必須具有足夠的斷流能力3 適應(yīng)所處的位置 戶內(nèi)或戶外 環(huán)境溫度 海拔高度以及防塵 防火 防腐 防爆等環(huán)境條件選擇基本要求 1 按正常工作條件進(jìn)行選擇2 按短路條件校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定 二 按正常工作條件選擇電氣設(shè)備 1按工作電壓選擇電氣設(shè)備的額定電壓電氣設(shè)備的額定電壓UN應(yīng)不低于其所在線路 安裝點(diǎn) 的額定電壓U 即 UN U 6 3 例如在10kV線路中 應(yīng)選擇額定電壓為10kV的電氣設(shè)備 380V系統(tǒng)中應(yīng)選擇額定電壓為380V 0 4kV 或500V的電氣設(shè)備 2按工作電流選擇電氣設(shè)備電氣設(shè)備的額定電流IN是指在規(guī)定的環(huán)境溫度下 設(shè)備的長(zhǎng)期允許電流Ial IN不應(yīng)小于該回路的最大持續(xù)工作電流Imax 即Imax的幾種特殊情況 1 由于發(fā)電機(jī)和變壓器在電壓降低5 時(shí) 出力保持不變 故其相應(yīng)回路的Imax應(yīng)為發(fā)電機(jī)和變壓器額定電流的1 05倍 6 4 4 當(dāng)周圍環(huán)境溫度 與導(dǎo)體 或電器 規(guī)定環(huán)境溫度 0不等時(shí) 其長(zhǎng)期允許電流Ial可按式 6 5 修正 6 5 其中式中K 修正系數(shù) al 導(dǎo)體或電氣設(shè)備正常發(fā)熱允許最高溫度 一般可取 al 70 我國(guó)生產(chǎn)的電氣設(shè)備的規(guī)定環(huán)境溫度 0 40 如環(huán)境溫度高于 40 但小于或等于60 時(shí) 其允許電流一般可按每增高1 額定電流減少1 8 進(jìn)行修正 當(dāng)環(huán)境溫度低于 40 時(shí) 環(huán)境溫度每降低1 額定電流可增加0 5 但增加幅度最多不得超過(guò)原額定電流的20 我國(guó)生產(chǎn)的裸導(dǎo)體的額定環(huán)境溫度為 25 當(dāng)裝置地點(diǎn)環(huán)境溫度在 5 50 范圍內(nèi)變化時(shí) 導(dǎo)體允許通過(guò)的電流可按式 4 62 修正 3按裝置地點(diǎn) 使用條件 檢修和運(yùn)行等要求選擇電氣設(shè)備指按照設(shè)備的裝置地點(diǎn) 使用條件 檢修和運(yùn)行等要求選擇導(dǎo)體 電器的種類和型式 例如選戶外或戶內(nèi)設(shè)備 防爆型或普通型設(shè)備 續(xù)上頁(yè) 2 若變壓器有可能過(guò)負(fù)荷運(yùn)行時(shí) Imax應(yīng)按過(guò)負(fù)荷確定 3 出線回路的Imax除考慮正常負(fù)荷電流外 還應(yīng)考慮事故時(shí)由其他回路轉(zhuǎn)移過(guò)來(lái)的負(fù)荷 三 按短路電流校驗(yàn)設(shè)備的熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定性1 短路熱穩(wěn)定度的校驗(yàn)條件電器和載流部分的熱穩(wěn)定度校驗(yàn) 依校驗(yàn)對(duì)象的不同而采用不同的具體條件 1 對(duì)一般電器 熱穩(wěn)定度校驗(yàn)條件為式中It 電器的熱穩(wěn)定試驗(yàn)電流 t 電器的熱穩(wěn)定試驗(yàn)時(shí)間 短路電流的穩(wěn)態(tài)值及短路電流的假想時(shí)間 以上的It和t均可由電器產(chǎn)品樣本查得 2 對(duì)母線及絕緣導(dǎo)線和電纜等導(dǎo)體 可按下列條件校驗(yàn)其熱穩(wěn)定度 6 8 式中kal 導(dǎo)體在短路時(shí)的最高允許溫度 可查表 k 導(dǎo)體短路時(shí)產(chǎn)生的最高溫度 6 7 確定k 可根據(jù)短路熱穩(wěn)定度的要求來(lái)確定其最小允許截面Amin C 6 9 式中Amin 導(dǎo)體的最小熱穩(wěn)定截面積 mm2 三相短路穩(wěn)態(tài)電流 A C 導(dǎo)體的短路熱穩(wěn)定系數(shù) 可查表 導(dǎo)體的熱穩(wěn)定度校驗(yàn)條件轉(zhuǎn)換成導(dǎo)體的截面積校驗(yàn)條件 要求 6 10 2 短路動(dòng)穩(wěn)定度的校驗(yàn)條件電器和導(dǎo)體的動(dòng)穩(wěn)定度校驗(yàn) 依校驗(yàn)對(duì)象的不同而采用不同的具體條件 1 對(duì)一般電器 動(dòng)穩(wěn)定度校驗(yàn)條件或式中imax Imax 電器的極限通過(guò)電流峰值和有效值 可由電器產(chǎn)品樣本查得 三相短路沖擊電流峰值和有效值 2 絕緣子的動(dòng)穩(wěn)定度校驗(yàn)條件式中Fal 絕緣子的最大允許載荷可由產(chǎn)品樣本查得 如果產(chǎn)品樣本給出的是絕緣子的抗彎破壞載荷值 則應(yīng)將抗彎破壞載荷值乘以0 6作為Fal Fc 3 短路時(shí)作用于絕緣子上的計(jì)算力 如母線在絕緣子上為平放 如圖6 1 a 則Fc 3 F 3 如為豎放 如圖6 1 b 所示 則Fc 3 1 4F 3 a 平放 b 豎放圖6 1水平放置的母線 3 對(duì)母線等硬導(dǎo)體 一般按短路時(shí)所受到的最大應(yīng)力來(lái)校驗(yàn)其動(dòng)穩(wěn)定度 滿足的條件為 6 13 式中 母線材料的最大允許應(yīng)力 Pa 硬銅 137MPa 硬鋁 69MPa 母線通過(guò)時(shí)所受到的最大計(jì)算應(yīng)力 上述最大計(jì)算應(yīng)力按式 6 14 式中 母線通過(guò)時(shí)所受到的彎曲力矩 當(dāng)母線的擋數(shù)為1 2時(shí) 當(dāng)擋數(shù)大于2時(shí) L為母線的擋距 母線的截面系數(shù) m3 當(dāng)母線水平放置時(shí) 圖4 13 此處b為母線截面的水平寬度 h為母線截面的垂直高度 b和h的單位均為m 不作為母線的矩形硬導(dǎo)線 其動(dòng)穩(wěn)定度校驗(yàn)條件和校驗(yàn)方法與硬母線一樣 由于回路的特殊性 對(duì)下列幾種情況可不校驗(yàn)熱穩(wěn)定或動(dòng)穩(wěn)定 用熔斷器保護(hù)的電源 其熱穩(wěn)定由熔體的熔斷時(shí)間保證 故可不校驗(yàn)熱穩(wěn)定 采用限流熔斷器保護(hù)的設(shè)備可不校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定 在電壓互感器回路中的裸導(dǎo)體和電器可不校驗(yàn)動(dòng) 熱穩(wěn)定 對(duì)于電纜 因其內(nèi)部為軟導(dǎo)線 外部機(jī)械強(qiáng)度很高 不必校驗(yàn)其動(dòng)穩(wěn)定 第二節(jié)高壓電器的選擇 高壓電氣設(shè)備的選擇 1 要滿足安全 可靠 運(yùn)行維護(hù)方便和投資經(jīng)濟(jì)合理等要求 2 要滿足正常工作條件的要求 3 要按短路條件進(jìn)行熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定的校驗(yàn) 高壓電氣設(shè)備選擇及其校驗(yàn)項(xiàng)目可按下表所列各項(xiàng)進(jìn)行選擇和校驗(yàn) 表6 1高壓電氣設(shè)備的選擇及其校驗(yàn)項(xiàng)目和條件 注 表中 表示必須校驗(yàn) 表示不要校驗(yàn) 二 高壓電氣設(shè)備的選擇 一 高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的選擇1 高壓斷路器的選擇高壓斷路器的選擇 校驗(yàn)條件如表6 1所示 在選擇時(shí)還應(yīng)注意以下幾點(diǎn) 1 斷路器種類和型式的選擇高壓斷路器應(yīng)根據(jù)其安裝地點(diǎn) 環(huán)境和使用技術(shù)條件等要求選擇其種類和型式 由于少油斷路器制造簡(jiǎn)單 價(jià)格便宜 維護(hù)工作量少 故3k 220kV一般采用少油斷路器 對(duì)于110k 330kV 當(dāng)少油斷路器的技術(shù)性能不能滿足要求時(shí) 可以選用壓縮空氣或SF6斷路器 2 按開(kāi)斷電流選擇高壓斷路器的額定開(kāi)斷電流應(yīng)滿足 6 15 式中Ik 高壓斷路器觸頭實(shí)際開(kāi)斷瞬間的短路電流周期分量有效值 INk 高壓斷路器的額定開(kāi)斷電流 高壓斷路器的操動(dòng)機(jī)構(gòu) 大多數(shù)是由制造廠配套供應(yīng) 僅部分少油斷路器有電磁式 彈簧式或液壓式等幾種型式的操動(dòng)機(jī)構(gòu)可供選擇 一般電磁式操動(dòng)機(jī)構(gòu)雖需配有專用的直流合閘電源 但其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠 彈簧式的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜 調(diào)整要求較高 液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)加工精度要求較高 操動(dòng)機(jī)構(gòu)的型式 可根據(jù)安裝調(diào)試方便和運(yùn)行可靠性進(jìn)行選擇 2 2 隔離開(kāi)關(guān)的選擇隔離開(kāi)關(guān)的選擇和校驗(yàn)條件如表6 1所列 屋外隔離開(kāi)關(guān)的型式較多 它與配電裝置的布置和占地面積等有很大關(guān)系 因此 其形式應(yīng)根據(jù)配電裝置的布置特點(diǎn)和使用要求等因素 進(jìn)行綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定3 高壓熔斷器的選擇高壓熔斷器的選擇 校驗(yàn)條件如表6 1所示 在選擇時(shí)還應(yīng)注意以下幾點(diǎn) 1 按額定電壓選擇對(duì)于一般的高壓熔斷器 其額定電壓必須 電網(wǎng)的額定電壓 但充填石英砂的限流熔斷器 只能用在等于其額定電壓的電網(wǎng)中 因?yàn)檫@類熔斷器在電流達(dá)到最大值之前就將電流截?cái)?致使熔體熔斷時(shí)產(chǎn)生過(guò)電壓 過(guò)電壓的倍數(shù)與電路的參數(shù)及熔體的長(zhǎng)度有關(guān) 一般在等于額定電壓的電網(wǎng)中為2 0倍 2 5倍 但如在低于其額定電壓的電網(wǎng)中 由于熔體較長(zhǎng) 過(guò)電壓可高達(dá)3 5倍 4倍相電壓 以致?lián)p害電網(wǎng)中的電氣設(shè)備 2 按額定電流選擇對(duì)于熔斷器 其額定電流應(yīng)包括熔斷器載流部分與接觸部分發(fā)熱所依據(jù)的電流和熔體發(fā)熱所依據(jù)的電流兩部分 前者為熔管額定電流 后者為熔體額定電流 同一熔管可裝配不同額定電流的熔體 但受熔管額定電流的限制 所以熔斷器額定電流的選擇包括這兩部分電流的選擇 續(xù)上頁(yè) 1 熔管額定電流的選擇 為了保證熔斷器載流及接觸部分不致過(guò)熱和損壞 高壓熔斷器的熔管額定電流應(yīng)大于或等于熔體的額定電流 即 6 16 2 熔體額定電流選擇 保護(hù)35kV以下電力變壓器的高壓熔斷器 為了防止熔體在通過(guò)變壓器勵(lì)磁涌流和保護(hù)范圍以外的短路及電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)等沖擊電流時(shí)誤動(dòng)作 其熔體的額定電流可按式下式選擇 6 17 式中K1 可靠系數(shù) 不計(jì)電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)時(shí)K1 1 1 1 3 考慮電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)時(shí)K1 1 5 2 用于保護(hù)電力電容器的高壓熔斷器 當(dāng)系統(tǒng)電壓升高或波形畸變引起回路電流增大或運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生涌流時(shí)不應(yīng)誤動(dòng)作 其熔體額定電流可按下式選擇 6 18 式中K2 可靠系數(shù) 對(duì)限流式高壓熔斷器 當(dāng)一臺(tái)電力電容器時(shí)K2 1 5 2 0 當(dāng)一組電力電容器時(shí)K2 1 3 1 8 IN C 電力電容器回路的額定電流 3 熔斷器開(kāi)斷電流校驗(yàn) 對(duì)于非限流熔斷器 選擇時(shí)用沖擊電流的有效值進(jìn)行校驗(yàn) 對(duì)于限流熔斷器 在電流達(dá)最大值之前電路已切斷 可不計(jì)非周期分量的影響 而采用進(jìn)行校驗(yàn) 4 熔斷器選擇性校驗(yàn) 為了保證前后兩級(jí)熔斷器之間保護(hù)動(dòng)作的選擇性 應(yīng)進(jìn)行熔體選擇性校驗(yàn) 熔體的選擇性校驗(yàn)應(yīng)根據(jù)制造廠提供的熔體的安秒特性進(jìn)行 安秒特性是熔體的熔斷時(shí)間與通過(guò)電流的關(guān)系 如圖6 2所示 兩個(gè)不同熔體的安秒特性曲線 同一電流同時(shí)通過(guò)此兩熔體時(shí) 熔體1先熔斷 所以 為了保證保護(hù)動(dòng)作的選擇性 前一級(jí)熔斷器應(yīng)采用熔體1 后一級(jí)熔斷器應(yīng)選用熔體2 6 19 對(duì)于保護(hù)電壓互感器用的高壓熔斷器 只需按額定電壓及開(kāi)斷電流兩項(xiàng)來(lái)選擇 二 支持絕緣子和穿墻套管的選擇 絕緣子包括支持絕緣子和穿墻套管 支持絕緣子的作用是為了支撐母線 穿墻套管的作用是為了保證母線穿墻時(shí)的絕緣 它們的選擇和校驗(yàn)項(xiàng)目 如表6 1所列 絕緣子和穿墻套管的機(jī)械應(yīng)力計(jì)算 布置在同一平面內(nèi)的三相母線 如圖6 3所示為絕緣子和穿墻套管受力示意圖 在發(fā)生短路時(shí) 支持絕緣子所受的力為式中 計(jì)算跨距 m L1 L2 支持絕緣子的相鄰兩跨距 m 式 6 20 也可用于計(jì)算穿墻套管承受的作用力 其中 式中Lp 套管長(zhǎng)度 圖6 3絕緣子和穿墻套管所受的電動(dòng)力 6 20 由于母線電動(dòng)力Fmax是作用在母線截面的中心線上 而支持絕緣子的抗彎破壞強(qiáng)度是按作用在絕緣子帽上給定的 如圖6 4所示為絕緣子受力示意圖 為了便于比較 必須求出短路時(shí)作用在絕緣子帽上的計(jì)算作用力Fc 6 21 其中式中H 絕緣子高度 H1 絕緣子底部到母線中心線的高度 mm 母線支持片的厚度 一般豎放矩形母線 18mm 平放矩形母線 12mm 圖6 4絕緣子受力示意圖 對(duì)于屋內(nèi)35kV及其以上水平布置的支持絕緣子 在進(jìn)行機(jī)械受力計(jì)算時(shí) 應(yīng)考慮母線和絕緣子的自重以及短路電動(dòng)力的復(fù)合作用 屋外支持絕緣子還應(yīng)計(jì)算風(fēng)和冰雪的附加作用 校驗(yàn)短時(shí)荷載作用時(shí) 支持絕緣子及穿墻套管的機(jī)械強(qiáng)度安全系數(shù)不應(yīng)小于1 67 即 0 6 校驗(yàn)時(shí)必須滿足 0 6 N 6 22 式中Fde 絕緣子和套管的抗彎破壞力 1 熔體1特性曲線2 熔體2特性曲線圖4 14熔斷器的安秒特性曲線 三 電流互感器和電壓互感器的選擇 1 互感器的配置原則 互感器在主接線中的配置與測(cè)量?jī)x表 同期點(diǎn) 不同系統(tǒng)來(lái)電的交匯點(diǎn) 的選擇 保護(hù)和自動(dòng)裝置的要求以及主接線的形式有關(guān) 其配置原則如下 1 電流互感器配置 1 為了滿足測(cè)量和保護(hù)裝置的需要 在變壓器 出線 母線分段和母聯(lián)斷路器 分?jǐn)鄶嗦菲鞯然芈肪O(shè)有電流互感器 對(duì)于大接地電流系統(tǒng) 一般按三相配置 對(duì)于小接地電流系統(tǒng) 根據(jù)具體要求按兩相或三相配置 在指定的計(jì)量點(diǎn) 還應(yīng)設(shè)置計(jì)量用的電流互感器 2 對(duì)于保護(hù)用電流互感器應(yīng)盡量消除保護(hù)的死區(qū) 例如 裝有兩組電流互感器 且位置允許時(shí)應(yīng)設(shè)在斷路器兩側(cè) 使斷路器處于交叉保護(hù)范圍之中 2 電壓互感器的配置 1 母線 一般除旁路母線外 工作及備用母線上都裝有一組電壓互感器 用于同期 測(cè)量?jī)x表和保護(hù)裝置 2 線路 35kV及其以上輸電線路當(dāng)對(duì)端有電源時(shí) 為了監(jiān)視線路有無(wú)電壓 進(jìn)行同期和設(shè)置重合閘 裝有一臺(tái)或三臺(tái)單相電壓互感器 10kV及其以下架空出線自動(dòng)重合閘 可利用母線上的電壓互感器 3 供電部門指定的計(jì)量點(diǎn) 一般裝有專用電壓互感器 4 變壓器的高壓側(cè)有時(shí)為了保護(hù)的需要 設(shè)有一組電壓互感器 2 電流互感器的選擇電流互感器應(yīng)按下列技術(shù)條件選擇 1 按一次回路額定電壓和電流選擇 電流互感器的一次額定電壓和電流必須滿足 6 23 6 24 式中UNs 電流互感器所在電網(wǎng)的額定電壓 UN IN 電流互感器的一次額定電壓和電流 Imax 電流互感器一次回路最大工作電流 2 電流互感器種類和型式的選擇 在選擇互感器時(shí) 應(yīng)根據(jù)安裝地點(diǎn) 如屋內(nèi) 屋外 和安裝方式 如穿墻式 支持式 裝入式等 選擇其型式 3 電流互感器的準(zhǔn)確度和額定容量的選擇 為了保證測(cè)量?jī)x表的準(zhǔn)確度 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)確度時(shí) 應(yīng)按最高級(jí)別來(lái)確定互感器的準(zhǔn)確度 為了保證互感器的準(zhǔn)確度 互感器二次側(cè)所接負(fù)荷S2應(yīng)不小于該準(zhǔn)確度所規(guī)定的額定容量SN2 即 6 25 互感器二次負(fù)荷 忽略電抗 包括測(cè)量?jī)x表電流線圈電阻r1 繼電器電阻r2 連接導(dǎo)線電阻r3 和接觸電阻r4 即 6 26 式 6 26 中r1 r2可由回路中所接儀表和繼電器的參數(shù)求得 r4由于不能準(zhǔn)確測(cè)量一般可取0 1 僅連接導(dǎo)線電阻r3為未知數(shù) 將式 6 26 代入式 6 25 中 整理后得 6 27 由于導(dǎo)線截面則式中S Lc 連接導(dǎo)線截面 m2 和計(jì)算長(zhǎng)度 m 導(dǎo)線的電阻率 銅線 1 75 10 8 m ZN2 互感器的額定二次阻抗 式 6 29 表明在滿足電流互感器額定容量的條件下 選擇二次連接導(dǎo)線的最小允許截面 式中Lc與儀表到互感器的實(shí)際距離L及電流互感器的接線方式有關(guān) 星形接線時(shí) Lc L 不完全星形接線時(shí) Lc L 單相接線時(shí) Lc 2L 發(fā)電廠和變電所應(yīng)采用銅心控制電纜 由式 6 29 求出的銅導(dǎo)線截面不應(yīng)小于1 5mm2 以滿足機(jī)械強(qiáng)度要求 4 熱穩(wěn)定校驗(yàn) 電流互感器熱穩(wěn)定能力常以1s允許通過(guò)一次額定電流IN1的倍數(shù)Kt 熱穩(wěn)定電流倍數(shù) 來(lái)表示 故熱穩(wěn)定應(yīng)按式 6 30 校驗(yàn) 6 30 6 28 6 29 5 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 電流互感器常以允許通過(guò)一次額定電流最大值 IN1 的倍數(shù)Kes 動(dòng)穩(wěn)定電流倍數(shù) 表示其內(nèi)部動(dòng)穩(wěn)定能力 所以內(nèi)部動(dòng)穩(wěn)定可用式 6 31 校驗(yàn) 6 31 3 電壓互感器的選擇電壓互感器應(yīng)按一次回路電壓 二次回路電壓 安裝地點(diǎn)和使用條件 二次負(fù)荷及準(zhǔn)確級(jí)等要求進(jìn)行選擇 1 一次回路電壓選擇 為了確保電壓互感器在規(guī)定的準(zhǔn)確度下安全運(yùn)行 電壓互感器一次繞組所接電網(wǎng)電壓應(yīng)在 1 1 0 9 UN1范圍內(nèi)變動(dòng) 即滿足下列條件1 1 0 9 6 32 式中UN1 電壓互感器一次側(cè)額定電壓 選擇時(shí) 滿足 即可 2 二次回路電壓選擇 二次回路電壓必須滿足測(cè)量電壓為100V 根據(jù)電壓互感器接線的不同 二次電壓各不同 可根據(jù)電壓互感器的接線方式選擇 3 電壓互感器的種類和型式的選擇 電壓互感器的種類和型式應(yīng)根據(jù)安裝地點(diǎn)和使用條件進(jìn)行選擇 例如在6kV 35kV屋內(nèi)配置中 一般采用油浸式或澆注式 110kV 220kV配電裝置一般采用串級(jí)式電磁式電壓互感器 220kV及其以上配電裝置 當(dāng)容量和準(zhǔn)確度滿足要求時(shí) 一般采用電容式電壓互感器 4 電壓互感器的準(zhǔn)確度和容量的選擇 有關(guān)電壓互感器準(zhǔn)確度選擇應(yīng)滿足所供測(cè)量?jī)x表的最高準(zhǔn)確度 同時(shí) 應(yīng)根據(jù)儀表和繼電器接線要求選擇電壓互感器的接線方式 并盡可能將負(fù)荷均勻分布在各相上 然后計(jì)算各相負(fù)荷大小 電壓互感器的額定二次容量 對(duì)應(yīng)于所要求的準(zhǔn)確度 SN2應(yīng)不小于互感器的二次負(fù)荷S2 即 6 33 6 34 式中 分別為各儀表的視在功率 有功功率和無(wú)功功率 第二節(jié)電力變壓器的選擇 一電力變壓器的容量和過(guò)負(fù)荷能力 1 電力變壓器的額定容量 電力變壓器的額定容量 銘牌容量 是指它在規(guī)定的環(huán)境溫度條件下 戶外安裝時(shí) 在規(guī)定的使用年限 20年 內(nèi)所能連續(xù)輸出的最大視在功率 kVA 變壓器的實(shí)際容量計(jì)算由于現(xiàn)場(chǎng)使用環(huán)境的平均溫度與標(biāo)準(zhǔn)的溫度規(guī)定有差異 使得變壓器的實(shí)際容量與額定容量并不相等 一般規(guī)定 如果變壓器安裝地點(diǎn)的年平均氣溫時(shí) 則年平均氣溫每升高1 變壓器的容量應(yīng)相應(yīng)減少1 對(duì)應(yīng)著每低1 變壓器容量應(yīng)相應(yīng)增加1 因此 變壓器的實(shí)際容量 出力 應(yīng)計(jì)入一個(gè)溫度校正系數(shù) 對(duì)室外變壓器 通風(fēng)條件好 易于散熱 其實(shí)際容量為 其中 為變壓器的額定容量 為溫度校正系數(shù) 對(duì)室內(nèi)變壓器 由于散熱條件較差 變壓器進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口間大概有15 的溫差 因此處在室內(nèi)的變壓器環(huán)境溫度比戶外溫度大約高8 因此其容量要減少8 即 2 電力變壓器的正常過(guò)負(fù)荷 變壓器的過(guò)負(fù)荷能力 是指它在保證變壓器規(guī)定使用年限內(nèi) 在較短時(shí)間內(nèi)所能輸出的最大容量 電力變壓器的容量是按照最大負(fù)荷確定的 在運(yùn)行中有冗余 加之負(fù)荷有晝夜 季節(jié)性變化 所以變壓器存在有過(guò)負(fù)荷潛力 對(duì)于油浸式變壓器 其允許過(guò)負(fù)荷包括兩部分 a 由于晝夜負(fù)荷不均勻而考慮的過(guò)負(fù)荷 b 由于夏季欠負(fù)荷而在冬季考慮的過(guò)負(fù)荷 以上兩部分過(guò)負(fù)荷可以同時(shí)考慮 但是 對(duì)室內(nèi)變壓器 過(guò)負(fù)荷不得超過(guò)20 對(duì)室外變壓器 過(guò)負(fù)荷不得超過(guò)30 即 從圖6 5中 由 和t可得到油浸式變壓器晝夜負(fù)荷不均勻而考慮的允許過(guò)負(fù)荷系數(shù)為 KoL1 由于夏季欠負(fù)荷而在冬季考慮的過(guò)負(fù)荷系數(shù)為 但此過(guò)負(fù)荷不得超過(guò)15 以上兩部分過(guò)負(fù)荷同時(shí)考慮 變壓器在冬季時(shí)的最大正常過(guò)負(fù)荷系數(shù)為 圖6 5 續(xù)上頁(yè) 變壓器的使用年限 主要取決于變壓器繞組絕緣的老化速度 而絕緣的老化速度又取決于繞組最熱點(diǎn)的溫度 對(duì)于戶外變壓器而言 不得超過(guò)30 SNT 戶內(nèi)變壓器不得超過(guò)20 SNT 干式變壓器一般不考慮正常過(guò)負(fù)荷 因此 變壓器在冬季正常過(guò)負(fù)荷能力 即最大出力為 3 事故過(guò)負(fù)荷能力當(dāng)電力系統(tǒng)或工廠變電所發(fā)生事故時(shí) 為了保證對(duì)重要設(shè)備連續(xù)供電 故允許變壓器短時(shí)間的過(guò)負(fù)荷 即事故過(guò)負(fù)荷 但不論故障前負(fù)荷情況如何 運(yùn)行時(shí)間不得超過(guò)規(guī)定時(shí)間 二 電力變壓器的臺(tái)數(shù)與容量選擇 1 臺(tái)數(shù)的選擇 考慮因素 供電可靠性要求 負(fù)荷變化與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行 負(fù)荷容量的發(fā)展 2 主變?nèi)萘康倪x擇 1 只裝一臺(tái)主變壓器時(shí)主變壓器的額定容量SN T應(yīng)滿足全部用電設(shè)備總的計(jì)算負(fù)荷S30的需要 SN T S30 2 裝有兩臺(tái)變壓器時(shí)每臺(tái)主變壓器的額定容量SN T應(yīng)同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件 其中S30 1 2 計(jì)算負(fù)荷中的全部一 二級(jí)負(fù)荷 3 單臺(tái)主變壓器的容量上限 工廠變電所單臺(tái)主變壓器 一般低壓為0 4kV 故其容量不宜大于1250kVA 這一方面是受現(xiàn)在通用的低壓斷路器的斷流能力及短路穩(wěn)定度要求的限制 另一方面也是考慮到可以使變壓器更接近于負(fù)荷中心 以減少低壓配電系統(tǒng)的電能損耗和電壓損耗 在負(fù)荷比較集中 容量較大時(shí) 也可選用1600 2500kVA的配電變壓器 這時(shí)變壓器低壓側(cè)的斷路器必須配套選用 主變壓器容量的確定 應(yīng)適當(dāng)考慮發(fā)展 一個(gè)單位的變壓器容量的等級(jí)不宜太多 主變壓器的臺(tái)數(shù)和容量的最后確定 應(yīng)結(jié)合變電所主結(jié)線方案選擇 擇優(yōu)而定 變壓器的并聯(lián)運(yùn)行條件兩臺(tái)及以上的變壓器并列運(yùn)行時(shí) 必須滿足以下三個(gè)條件按 額定一次 二次電壓必須對(duì)應(yīng)相等 否則會(huì)出現(xiàn)環(huán)流 所有變壓器的阻抗電壓 短路電壓 對(duì)應(yīng)相等 保證負(fù)荷分配均勻 聯(lián)結(jié)組別相同 保證相序和相位相同 油浸式電力變壓器 10kVS9 M型 35kVS9型 10kVS9型 油浸式電力變壓器 10kVS9 M型 35kVS9型 10kVS9型 干式電力變壓器 10kV級(jí)SCB10型 IP00 為了保證用戶供電系統(tǒng)安全 可靠 優(yōu)質(zhì) 經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行 選擇導(dǎo)線和電纜截面時(shí)必須滿足下列條件 1 發(fā)熱條件導(dǎo)線和電纜 包括母線 在通過(guò)正常最大負(fù)荷電流 線路計(jì)算電流 時(shí)其發(fā)熱溫度不應(yīng)超過(guò)其正常運(yùn)行的最高允許溫度 2 電壓損耗條件導(dǎo)線和電纜在通過(guò)正常最大的負(fù)荷電流 線路計(jì)算電流 時(shí)其電壓損耗不應(yīng)超過(guò)正常運(yùn)行時(shí)允許的電壓損耗 對(duì)于較短的高壓線路 可不進(jìn)行電壓損耗校驗(yàn) 3 經(jīng)濟(jì)電流密度 可查表 35kV及以上的高壓線路以及35kV以下但距離長(zhǎng)電流大的線路 其導(dǎo)線和電纜截面宜按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇 所選截面稱為 經(jīng)濟(jì)截面 用戶10kV及以下線路 通常不按此原則選擇 第四節(jié)導(dǎo)線和電纜截面的選擇計(jì)算 機(jī)械強(qiáng)度導(dǎo)線的截面應(yīng)不小于最小允許截面 由于電纜的機(jī)械強(qiáng)度很好 因此電纜不校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度 但需校驗(yàn)短路熱穩(wěn)定度 5 短路時(shí)的動(dòng)穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度導(dǎo)體的截面應(yīng)滿足短路時(shí)的動(dòng)穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度 以保證短路時(shí)不至損壞 6 導(dǎo)體與保護(hù)電器的配合導(dǎo)體的截面應(yīng)與熔斷器 低壓斷路器等保護(hù)電器相配合 以保證當(dāng)線路上出現(xiàn)過(guò)負(fù)荷或短路時(shí)保護(hù)電器能可靠動(dòng)作 續(xù)上頁(yè) 設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn) 低壓動(dòng)力線和10kV及以下的高壓線 一般先按發(fā)熱條件來(lái)選擇截面 然后校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度和電壓損耗 低壓照明線 由于照明對(duì)電壓水平要求較高 所以一般先按允