第6章 電氣設(shè)備選擇

1、發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)6-1第六章第六章 電氣設(shè)備選擇電氣設(shè)備選擇第一節(jié)第一節(jié) 電氣設(shè)備選擇的一般條件電氣設(shè)備選擇的一般條件 第二節(jié)第二節(jié) 導(dǎo)體與電纜的選擇導(dǎo)體與電纜的選擇 第三節(jié)第三節(jié) 支柱絕緣子與穿墻套管的選擇支柱絕緣子與穿墻套管的選擇 第四節(jié)第四節(jié) 高壓斷路器與隔離開(kāi)關(guān)的選擇高壓斷路器與隔離開(kāi)關(guān)的選擇 第五節(jié)高壓熔斷器的選擇第五節(jié)高壓熔斷器的選擇 第六節(jié)限流電抗器的選擇第六節(jié)限流電抗器的選擇 第七節(jié)互感器的選擇第七節(jié)互感器的選擇 本章計(jì)劃學(xué)時(shí)：本章計(jì)劃學(xué)時(shí)：10 12學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)6-2第一節(jié)第一節(jié) 電氣設(shè)備選擇的一般條件電氣設(shè)備選擇的一般條件 一般條

2、件：一般條件：多數(shù)電氣設(shè)備共有的選擇校驗(yàn)項(xiàng)目。多數(shù)電氣設(shè)備共有的選擇校驗(yàn)項(xiàng)目。一、按正常工作條件選擇額定電壓和額定電流一、按正常工作條件選擇額定電壓和額定電流 1. 額定電壓選擇額定電壓選擇 特殊條件：特殊條件：個(gè)別電氣設(shè)備具有的選擇校驗(yàn)項(xiàng)目。個(gè)別電氣設(shè)備具有的選擇校驗(yàn)項(xiàng)目。選擇條件有選擇條件有 正常電壓要求是：正常電壓要求是：電氣設(shè)備所在回路的最高運(yùn)行電壓不得高電氣設(shè)備所在回路的最高運(yùn)行電壓不得高于電氣設(shè)備的允許最高工作電壓。于電氣設(shè)備的允許最高工作電壓。 由于電氣設(shè)備的允許最高工作電壓為其額定電壓的由于電氣設(shè)備的允許最高工作電壓為其額定電壓的UN的的1.11.15倍，而電網(wǎng)電壓正常波動(dòng)引起

3、的最高運(yùn)行電壓不超過(guò)倍，而電網(wǎng)電壓正常波動(dòng)引起的最高運(yùn)行電壓不超過(guò)電網(wǎng)額定電壓電網(wǎng)額定電壓UNs的的1.1倍，所以倍，所以正常電壓要求是正常電壓要求是: 1.1UN 1.1 UNs 一般可以按電氣設(shè)備的額定電壓一般可以按電氣設(shè)備的額定電壓UN不得低于其所在電網(wǎng)的額不得低于其所在電網(wǎng)的額定電壓定電壓UNs的條件來(lái)選擇電氣設(shè)備，即的條件來(lái)選擇電氣設(shè)備，即 UN UNs 發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)6-3注意：注意： 海拔影響電氣設(shè)備的絕緣性能，隨裝設(shè)地點(diǎn)海拔的增加，空海拔影響電氣設(shè)備的絕緣性能，隨裝設(shè)地點(diǎn)海拔的增加，空氣密度和濕度相應(yīng)減小，使得電氣設(shè)備外部空氣間隙和固體絕氣密度和濕度相應(yīng)減小，

4、使得電氣設(shè)備外部空氣間隙和固體絕緣外表面的放電特性降低，電氣設(shè)備允許的最高工作電壓減小。緣外表面的放電特性降低，電氣設(shè)備允許的最高工作電壓減小。 對(duì)海拔超過(guò)對(duì)海拔超過(guò)1000m的地區(qū)，一般應(yīng)選用高原型產(chǎn)品或外絕的地區(qū)，一般應(yīng)選用高原型產(chǎn)品或外絕緣提高一級(jí)的產(chǎn)品。緣提高一級(jí)的產(chǎn)品。 對(duì)于現(xiàn)有對(duì)于現(xiàn)有110kV及以下大多數(shù)電器的外絕緣有一定裕度，及以下大多數(shù)電器的外絕緣有一定裕度，可在海拔可在海拔2000m以下地區(qū)使用。以下地區(qū)使用。 在空氣污穢在空氣污穢( (腐蝕減低絕緣強(qiáng)度腐蝕減低絕緣強(qiáng)度) )或有冰雪的地區(qū)，某些電氣或有冰雪的地區(qū)，某些電氣設(shè)備應(yīng)選用絕緣加強(qiáng)型或高一級(jí)電壓的產(chǎn)品。設(shè)備應(yīng)選用絕

5、緣加強(qiáng)型或高一級(jí)電壓的產(chǎn)品。 2. 額定電流選擇額定電流選擇 電氣設(shè)備的額定電流電氣設(shè)備的額定電流IN（或載流量（或載流量Ial）：在額定環(huán)境溫度）：在額定環(huán)境溫度0下，長(zhǎng)期允許通過(guò)的電流。下，長(zhǎng)期允許通過(guò)的電流。 為了滿足長(zhǎng)期發(fā)熱條件，應(yīng)按額定電流為了滿足長(zhǎng)期發(fā)熱條件，應(yīng)按額定電流IN（或載流量（或載流量Ial）不）不得小于所在回路最大持續(xù)工作電流得小于所在回路最大持續(xù)工作電流Imax的條件進(jìn)行選擇，即的條件進(jìn)行選擇，即 發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)6-4 IN（或（或Ial）Imax 當(dāng)實(shí)際環(huán)境溫度當(dāng)實(shí)際環(huán)境溫度不同于導(dǎo)體的額定環(huán)境溫度不同于導(dǎo)體的額定環(huán)境溫度0時(shí)，其長(zhǎng)期允時(shí)，其長(zhǎng)期允

6、許電流應(yīng)該用下式進(jìn)行修正。許電流應(yīng)該用下式進(jìn)行修正。 不計(jì)日照時(shí)，裸導(dǎo)體和電纜的綜合修正系數(shù)不計(jì)日照時(shí)，裸導(dǎo)體和電纜的綜合修正系數(shù)K為為 0alal Kal導(dǎo)體的長(zhǎng)期發(fā)熱允許最高溫度，裸導(dǎo)體一般為導(dǎo)體的長(zhǎng)期發(fā)熱允許最高溫度，裸導(dǎo)體一般為70； 0導(dǎo)體的額定環(huán)境溫度，裸導(dǎo)體一般為導(dǎo)體的額定環(huán)境溫度，裸導(dǎo)體一般為25。 我國(guó)生產(chǎn)的電氣設(shè)備的額定環(huán)境溫度我國(guó)生產(chǎn)的電氣設(shè)備的額定環(huán)境溫度0=40。在。在4060范范圍內(nèi)，當(dāng)實(shí)際環(huán)境溫度高于圍內(nèi)，當(dāng)實(shí)際環(huán)境溫度高于+40時(shí)，環(huán)境溫度每增高時(shí)，環(huán)境溫度每增高1，按，按減少額定電流減少額定電流1.8%進(jìn)行修正；當(dāng)實(shí)際環(huán)境溫度低于進(jìn)行修正；當(dāng)實(shí)際環(huán)境溫度低于+

7、40時(shí)，時(shí)，環(huán)境溫度每降低環(huán)境溫度每降低1，按增加額定電流，按增加額定電流0.5%進(jìn)行修正，但其最進(jìn)行修正，但其最大過(guò)負(fù)荷不得超過(guò)額定電流的大過(guò)負(fù)荷不得超過(guò)額定電流的20%，實(shí)際選擇時(shí)一般不修正。，實(shí)際選擇時(shí)一般不修正。 Ial = KIal Imax 發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)6-5 回路最大持續(xù)工作電流回路最大持續(xù)工作電流Imax 的計(jì)算的計(jì)算:回路名稱回路名稱最大持續(xù)工作電流最大持續(xù)工作電流 說(shuō)明說(shuō)明發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)回路發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)回路1.051.05倍發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)額定電流倍發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)額定電流發(fā)電機(jī)和變壓器在電壓降低到發(fā)電機(jī)和變壓器在電壓降低到0.95額額定電壓運(yùn)行時(shí)，出力可

8、以保持不變，定電壓運(yùn)行時(shí)，出力可以保持不變， 故電流可以增大故電流可以增大5%變壓器回路變壓器回路1.051.05倍變壓器額定電流倍變壓器額定電流1.31.32.02.0倍變壓器額定電流倍變壓器額定電流若要求承擔(dān)另一臺(tái)變壓器事故或檢修若要求承擔(dān)另一臺(tái)變壓器事故或檢修時(shí)轉(zhuǎn)移的負(fù)荷時(shí)轉(zhuǎn)移的負(fù)荷出線回路出線回路1.051.05倍倍線路最大負(fù)荷電流線路最大負(fù)荷電流考慮考慮5%的線損，還應(yīng)考慮事故時(shí)轉(zhuǎn)的線損，還應(yīng)考慮事故時(shí)轉(zhuǎn)移過(guò)來(lái)的負(fù)荷移過(guò)來(lái)的負(fù)荷母聯(lián)回路母聯(lián)回路母線上最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)或變母線上最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)或變壓器的最大持續(xù)工作電流壓器的最大持續(xù)工作電流分段回路分段回路母線上最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)額定電流母線上

9、最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)額定電流的的50%80%變電所應(yīng)滿足用戶的一級(jí)負(fù)荷和變電所應(yīng)滿足用戶的一級(jí)負(fù)荷和大部分二級(jí)負(fù)荷大部分二級(jí)負(fù)荷 匯流母線匯流母線按實(shí)際潮流分布確定按實(shí)際潮流分布確定電容器回路電容器回路1.351.35倍電容器組額定電流倍電容器組額定電流考慮過(guò)電壓和諧波的共同作用考慮過(guò)電壓和諧波的共同作用發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)6-6二、按短路條件校驗(yàn)熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定二、按短路條件校驗(yàn)熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定 1. 短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)短路熱穩(wěn)定校驗(yàn) 熱穩(wěn)定：熱穩(wěn)定：指電氣設(shè)備承受短路電流熱效應(yīng)而不損壞的能力。指電氣設(shè)備承受短路電流熱效應(yīng)而不損壞的能力。 熱穩(wěn)定校驗(yàn)的實(shí)質(zhì)：熱穩(wěn)定校驗(yàn)的實(shí)質(zhì)：使電氣設(shè)備承受短路

10、電流熱效應(yīng)時(shí)的短時(shí)使電氣設(shè)備承受短路電流熱效應(yīng)時(shí)的短時(shí)發(fā)熱最高溫度不超過(guò)短時(shí)最高允許溫度。發(fā)熱最高溫度不超過(guò)短時(shí)最高允許溫度。 導(dǎo)體通常按最小截面法校驗(yàn)熱穩(wěn)定。導(dǎo)體通常按最小截面法校驗(yàn)熱穩(wěn)定。由于電器使用的導(dǎo)體截面和材料為已知，它所能承受的最大短由于電器使用的導(dǎo)體截面和材料為已知，它所能承受的最大短路電流熱效應(yīng)為已知，由熱穩(wěn)定電流及其通過(guò)時(shí)間來(lái)決定。電路電流熱效應(yīng)為已知，由熱穩(wěn)定電流及其通過(guò)時(shí)間來(lái)決定。電器的熱穩(wěn)定校驗(yàn)較簡(jiǎn)單，滿足熱穩(wěn)定的條件為器的熱穩(wěn)定校驗(yàn)較簡(jiǎn)單，滿足熱穩(wěn)定的條件為 kQtI 2tQk短路電流熱效應(yīng)；短路電流熱效應(yīng)； It所選用電器所選用電器t（單位為（單位為s）時(shí)間內(nèi)允許通

11、過(guò)的熱穩(wěn)定電流。）時(shí)間內(nèi)允許通過(guò)的熱穩(wěn)定電流。 發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)6-7部分電氣設(shè)備動(dòng)穩(wěn)定按應(yīng)力和電動(dòng)力校驗(yàn)。部分電氣設(shè)備動(dòng)穩(wěn)定按應(yīng)力和電動(dòng)力校驗(yàn)。由于電器的結(jié)構(gòu)由于電器的結(jié)構(gòu),使用的導(dǎo)體使用的導(dǎo)體材料和截面積為已知，它所能承受材料和截面積為已知，它所能承受的最大電動(dòng)力為已知，轉(zhuǎn)化為電流校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定更方便，電器滿足的最大電動(dòng)力為已知，轉(zhuǎn)化為電流校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定更方便，電器滿足動(dòng)穩(wěn)定的條件為動(dòng)穩(wěn)定的條件為 iesishish短路沖擊電流的幅值，短路沖擊電流的幅值， ish為：為：2shshIKi I”為為0s短路電流周期分量有效值；短路電流周期分量有效值；Ksh為沖擊系數(shù)，發(fā)電機(jī)機(jī)端為沖擊

12、系數(shù)，發(fā)電機(jī)機(jī)端取取1.9，發(fā)電廠高壓母線及發(fā)電機(jī)電壓電抗器后取，發(fā)電廠高壓母線及發(fā)電機(jī)電壓電抗器后取1.85，遠(yuǎn)離發(fā)，遠(yuǎn)離發(fā)電機(jī)時(shí)取電機(jī)時(shí)取1.8。ies電器允許通過(guò)的動(dòng)穩(wěn)定電流幅值，生產(chǎn)廠家用此電流表電器允許通過(guò)的動(dòng)穩(wěn)定電流幅值，生產(chǎn)廠家用此電流表示電器的動(dòng)穩(wěn)定特性，在此電流作用下電器能繼續(xù)正常工作而示電器的動(dòng)穩(wěn)定特性，在此電流作用下電器能繼續(xù)正常工作而不發(fā)生機(jī)械損壞。不發(fā)生機(jī)械損壞。 2. 短路動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)短路動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 動(dòng)穩(wěn)定：動(dòng)穩(wěn)定：指電氣設(shè)備承受短路電流產(chǎn)生的電動(dòng)力效應(yīng)而不損壞指電氣設(shè)備承受短路電流產(chǎn)生的電動(dòng)力效應(yīng)而不損壞的能力。的能力。 發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)6-83短路

13、計(jì)算時(shí)間短路計(jì)算時(shí)間 計(jì)算短路電流熱效應(yīng)時(shí)所用的短路切除時(shí)間計(jì)算短路電流熱效應(yīng)時(shí)所用的短路切除時(shí)間tk等于繼電保護(hù)動(dòng)等于繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間作時(shí)間tpr與相應(yīng)斷路器的全開(kāi)斷時(shí)間與相應(yīng)斷路器的全開(kāi)斷時(shí)間tab之和，即之和，即 abprkttt 斷路器的全開(kāi)斷時(shí)間斷路器的全開(kāi)斷時(shí)間tab等于斷路器的固有分閘時(shí)間等于斷路器的固有分閘時(shí)間tin與燃弧時(shí)與燃弧時(shí)間間ta之和，即之和，即 ainabttt 驗(yàn)算裸導(dǎo)體的短路熱穩(wěn)定時(shí)，驗(yàn)算裸導(dǎo)體的短路熱穩(wěn)定時(shí)，tpr宜采用主保護(hù)動(dòng)作時(shí)間，如宜采用主保護(hù)動(dòng)作時(shí)間，如主保護(hù)有死區(qū)時(shí)，則采用能對(duì)該死區(qū)起保護(hù)作用的后備保護(hù)動(dòng)主保護(hù)有死區(qū)時(shí)，則采用能對(duì)該死區(qū)起保護(hù)作用的后

14、備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間；作時(shí)間； 驗(yàn)算電器的短路熱穩(wěn)定時(shí)，驗(yàn)算電器的短路熱穩(wěn)定時(shí)，tpr宜采用后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間。宜采用后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間。少油斷路器的燃弧時(shí)間少油斷路器的燃弧時(shí)間ta為為0.040.06s，SF6斷路器的燃弧時(shí)間斷路器的燃弧時(shí)間ta為為0.020.04s。 發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)6-94短路電流計(jì)算條件短路電流計(jì)算條件 （1）短路計(jì)算容量和接線）短路計(jì)算容量和接線： 容量容量: 應(yīng)按本工程的設(shè)計(jì)規(guī)劃容量應(yīng)按本工程的設(shè)計(jì)規(guī)劃容量計(jì)算計(jì)算，并考慮電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)，并考慮電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃（一般為本期工程建成后景發(fā)展規(guī)劃（一般為本期工程建成后510年）。年）。 接線接線: 可能發(fā)生最

15、大短路電流的正常接線方式?？赡馨l(fā)生最大短路電流的正常接線方式。（2）短路種類）短路種類： 一般按三相短路驗(yàn)算；一般按三相短路驗(yàn)算； 若發(fā)電機(jī)出口的兩相短路，或中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)、自耦變?nèi)舭l(fā)電機(jī)出口的兩相短路，或中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)、自耦變壓器等回路中的單相、兩相接地短路較三相短路嚴(yán)重時(shí)，則應(yīng)壓器等回路中的單相、兩相接地短路較三相短路嚴(yán)重時(shí)，則應(yīng)按嚴(yán)重情況驗(yàn)算。按嚴(yán)重情況驗(yàn)算。 （3）短路計(jì)算點(diǎn)：在正常接線方式時(shí)，通過(guò)電氣設(shè)備的短路）短路計(jì)算點(diǎn)：在正常接線方式時(shí)，通過(guò)電氣設(shè)備的短路電流為最大的短路點(diǎn)，稱為短路計(jì)算點(diǎn)。電流為最大的短路點(diǎn)，稱為短路計(jì)算點(diǎn)。 1）對(duì)兩側(cè)均有電源的電氣設(shè)備，應(yīng)選其前、后短

16、路時(shí)，通過(guò)它對(duì)兩側(cè)均有電源的電氣設(shè)備，應(yīng)選其前、后短路時(shí)，通過(guò)它的短路電流較大的地點(diǎn)作為短路計(jì)算點(diǎn)。的短路電流較大的地點(diǎn)作為短路計(jì)算點(diǎn)。例如，校驗(yàn)圖例如，校驗(yàn)圖6-1中的中的發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)出口斷路器出口斷路器QF1時(shí)，應(yīng)比較時(shí)，應(yīng)比較k1和和k2短路時(shí)流過(guò)短路時(shí)流過(guò)QF1的電的電流，選較大的點(diǎn)作為短路計(jì)算點(diǎn)。流，選較大的點(diǎn)作為短路計(jì)算點(diǎn)。 發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)6-102）短路計(jì)算點(diǎn)選在并聯(lián)支路時(shí)，應(yīng)斷開(kāi)一條支路。短路計(jì)算點(diǎn)選在并聯(lián)支路時(shí)，應(yīng)斷開(kāi)一條支路。因?yàn)閿嚅_(kāi)因?yàn)閿嚅_(kāi)一條支路時(shí)的短路電流大于并聯(lián)短路時(shí)流過(guò)任一支路的短路電一條支路時(shí)的短路電流大于并聯(lián)短路時(shí)流過(guò)任一支路的短路電流。例如

17、，校驗(yàn)圖流。例如，校驗(yàn)圖6-1中分段回路的斷路器中分段回路的斷路器QF5或主變低壓側(cè)斷或主變低壓側(cè)斷路器路器QF2時(shí)，應(yīng)選時(shí)，應(yīng)選k2和和k3點(diǎn)為短路計(jì)算點(diǎn)，并斷開(kāi)變壓器點(diǎn)為短路計(jì)算點(diǎn)，并斷開(kāi)變壓器T2。 發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)6-113）在同一電壓等級(jí)中，匯流母線和無(wú)電源支路短路時(shí)，短路在同一電壓等級(jí)中，匯流母線和無(wú)電源支路短路時(shí)，短路電流最大。電流最大。校驗(yàn)匯流母線、廠用電分支電器（無(wú)電源支路）和校驗(yàn)匯流母線、廠用電分支電器（無(wú)電源支路）和母聯(lián)回路的電器時(shí)，母聯(lián)回路的電器時(shí)，短路計(jì)算點(diǎn)應(yīng)選在母線上。例如，校驗(yàn)圖短路計(jì)算點(diǎn)應(yīng)選在母線上。例如，校驗(yàn)圖6-1中中10kV母線時(shí)，選母線時(shí)

18、，選k2點(diǎn)。點(diǎn)。 4）帶限流電抗器的出線回路，帶限流電抗器的出線回路，由于干式電抗器工作可靠，故由于干式電抗器工作可靠，故校驗(yàn)回路中各電氣設(shè)備時(shí)的短路計(jì)算點(diǎn)一般選在電抗器后。校驗(yàn)回路中各電氣設(shè)備時(shí)的短路計(jì)算點(diǎn)一般選在電抗器后。例例如，校驗(yàn)圖如，校驗(yàn)圖6-1中出線回路的斷路器中出線回路的斷路器QF3時(shí)，短路計(jì)算點(diǎn)選在時(shí)，短路計(jì)算點(diǎn)選在出線電抗器后的出線電抗器后的k5點(diǎn)。點(diǎn)。 5）110kV及以上電壓等級(jí)，因其電氣及以上電壓等級(jí)，因其電氣設(shè)備的裕度較大，短路設(shè)備的裕度較大，短路計(jì)算點(diǎn)可以只選一個(gè)，選在母線上。計(jì)算點(diǎn)可以只選一個(gè)，選在母線上。例如，校驗(yàn)圖例如，校驗(yàn)圖6-1中中110kV的電氣設(shè)備時(shí)，

19、短路計(jì)算點(diǎn)可選在的電氣設(shè)備時(shí)，短路計(jì)算點(diǎn)可選在110kV母線上，即母線上，即k6點(diǎn)。點(diǎn)。 （4）短路電流的實(shí)用計(jì)算方法：在進(jìn)行電氣設(shè)備的熱穩(wěn)定驗(yàn)算）短路電流的實(shí)用計(jì)算方法：在進(jìn)行電氣設(shè)備的熱穩(wěn)定驗(yàn)算時(shí)，需要用短路后不同時(shí)刻的短路電流，即計(jì)及暫態(tài)過(guò)程，通時(shí)，需要用短路后不同時(shí)刻的短路電流，即計(jì)及暫態(tài)過(guò)程，通常采用短路電流實(shí)用計(jì)算方法，即運(yùn)算曲線法。該內(nèi)容可在今常采用短路電流實(shí)用計(jì)算方法，即運(yùn)算曲線法。該內(nèi)容可在今后的有關(guān)畢業(yè)設(shè)計(jì)中學(xué)習(xí)。后的有關(guān)畢業(yè)設(shè)計(jì)中學(xué)習(xí)。 發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)6-12第二節(jié)第二節(jié) 導(dǎo)體與電纜的選擇導(dǎo)體與電纜的選擇 一、導(dǎo)體的選擇一、導(dǎo)體的選擇 （一）導(dǎo)體材料、類

20、型與布置方式選擇（一）導(dǎo)體材料、類型與布置方式選擇 1導(dǎo)體的材料導(dǎo)體的材料 銅：電阻率低，機(jī)械強(qiáng)度高，耐腐蝕性比鋁強(qiáng)，但儲(chǔ)量少，銅：電阻率低，機(jī)械強(qiáng)度高，耐腐蝕性比鋁強(qiáng)，但儲(chǔ)量少，價(jià)格高。價(jià)格高。 鋁：電阻率比銅高，機(jī)械強(qiáng)度低，耐腐蝕性較銅差，但儲(chǔ)量鋁：電阻率比銅高，機(jī)械強(qiáng)度低，耐腐蝕性較銅差，但儲(chǔ)量高，價(jià)格低。高，價(jià)格低。 一般優(yōu)先采用鋁導(dǎo)體，在工作電流大，地方狹窄的場(chǎng)所和對(duì)一般優(yōu)先采用鋁導(dǎo)體，在工作電流大，地方狹窄的場(chǎng)所和對(duì)鋁有嚴(yán)重腐蝕的地方可采用銅導(dǎo)體。鋁有嚴(yán)重腐蝕的地方可采用銅導(dǎo)體。 2導(dǎo)體的選型導(dǎo)體的選型 (1) 常用硬導(dǎo)體的截面形狀有矩形、槽形和管形。導(dǎo)體截面形常用硬導(dǎo)體的截面形狀

21、有矩形、槽形和管形。導(dǎo)體截面形狀影響硬導(dǎo)體的散熱、集膚效應(yīng)系數(shù)和機(jī)械強(qiáng)度。狀影響硬導(dǎo)體的散熱、集膚效應(yīng)系數(shù)和機(jī)械強(qiáng)度。發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)6-13 矩形導(dǎo)體廣泛用于矩形導(dǎo)體廣泛用于35kV及以下，工作電流不超過(guò)及以下，工作電流不超過(guò)4000A的屋的屋內(nèi)配電裝置中，例如，主母線，連接導(dǎo)體和變壓器及小容量發(fā)內(nèi)配電裝置中，例如，主母線，連接導(dǎo)體和變壓器及小容量發(fā)電機(jī)的引出線母線。當(dāng)單條導(dǎo)體的載流量不能滿足要求時(shí)，每電機(jī)的引出線母線。當(dāng)單條導(dǎo)體的載流量不能滿足要求時(shí)，每相可采用相可采用24條并列使用；條并列使用； 槽形導(dǎo)體適用于槽形導(dǎo)體適用于35kV及以下，工作電流為及以下，工作電流為40

22、008000A的配的配電裝置中，例如，電裝置中，例如，100MW發(fā)電機(jī)的引出線母線；發(fā)電機(jī)的引出線母線； 管形導(dǎo)體適用于管形導(dǎo)體適用于8000A以上的大電流母線，例如，容量為以上的大電流母線，例如，容量為200MW及以上的發(fā)電機(jī)引出線。對(duì)及以上的發(fā)電機(jī)引出線。對(duì)110kV及以上屋內(nèi)外配電裝及以上屋內(nèi)外配電裝置，采用硬母線時(shí)，應(yīng)選用管形導(dǎo)體（防止電暈）。置，采用硬母線時(shí)，應(yīng)選用管形導(dǎo)體（防止電暈）。 (2) 常用的軟導(dǎo)線有鋼心鋁絞線、組合導(dǎo)線、空心導(dǎo)線、擴(kuò)徑常用的軟導(dǎo)線有鋼心鋁絞線、組合導(dǎo)線、空心導(dǎo)線、擴(kuò)徑導(dǎo)線和分裂導(dǎo)線。導(dǎo)線和分裂導(dǎo)線。 鋼心鋁絞線適用于鋼心鋁絞線適用于35kV及以上的屋外軟母

23、線；及以上的屋外軟母線； 組合導(dǎo)線用于中小容量發(fā)電機(jī)和變壓器的引出線；組合導(dǎo)線用于中小容量發(fā)電機(jī)和變壓器的引出線； 空心導(dǎo)線、擴(kuò)徑導(dǎo)線和分裂導(dǎo)線直徑大，可以減小線路電抗、空心導(dǎo)線、擴(kuò)徑導(dǎo)線和分裂導(dǎo)線直徑大，可以減小線路電抗、減小電暈損耗和對(duì)通訊的干擾，用于超高壓母線和輸電線路。減小電暈損耗和對(duì)通訊的干擾，用于超高壓母線和輸電線路。220kV輸電線路常采用兩分裂導(dǎo)線。輸電線路常采用兩分裂導(dǎo)線。 發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)6-14發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)6-15220kV220kV管形母線管形母線發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)6-16110kV110kV軟母線軟母線(LGJ)(LG

24、J)發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)6-17離相封閉母線離相封閉母線發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)6-183導(dǎo)體的布置方式導(dǎo)體的布置方式 導(dǎo)體的布置方式常采用三相水平導(dǎo)體的布置方式常采用三相水平布置和三相垂直布置。布置和三相垂直布置。（二）導(dǎo)體截面的選擇（二）導(dǎo)體截面的選擇 1按導(dǎo)體的長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流選擇截面。按導(dǎo)體的長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流選擇截面。 匯流母線及長(zhǎng)度在匯流母線及長(zhǎng)度在20m以下的導(dǎo)體等，一般應(yīng)按長(zhǎng)期發(fā)熱允許以下的導(dǎo)體等，一般應(yīng)按長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流選擇其截面，即電流選擇其截面，即 Imax KIal 圖圖6-2b中矩形導(dǎo)體平放，機(jī)械強(qiáng)中矩形導(dǎo)體平放，機(jī)械強(qiáng)度較高，但散熱條件較差；度較高

25、，但散熱條件較差； 圖圖6-2a中中矩形矩形導(dǎo)體豎放，散熱條件導(dǎo)體豎放，散熱條件好，載流量大，但機(jī)械強(qiáng)度較差；好，載流量大，但機(jī)械強(qiáng)度較差； 圖圖6-2c為矩形導(dǎo)體三相垂直布置，為矩形導(dǎo)體三相垂直布置，它綜合了圖它綜合了圖6-2a、b的優(yōu)點(diǎn)。的優(yōu)點(diǎn)。發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)6-190alal K2按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇截面。按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇截面。 按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)體截面可以使年計(jì)算費(fèi)用最小。按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)體截面可以使年計(jì)算費(fèi)用最小。 除匯流母線、廠用電動(dòng)機(jī)的電纜等外，年最大負(fù)荷利用時(shí)數(shù)除匯流母線、廠用電動(dòng)機(jī)的電纜等外，年最大負(fù)荷利用時(shí)數(shù)較大，長(zhǎng)度在較大，長(zhǎng)度在20m以上的導(dǎo)體，

26、如發(fā)電機(jī)和變壓器引出線，其以上的導(dǎo)體，如發(fā)電機(jī)和變壓器引出線，其截面一般按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇。截面一般按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇。JISmax Imax正常運(yùn)行方式下導(dǎo)體的最大持續(xù)工作電流，計(jì)算時(shí)不正常運(yùn)行方式下導(dǎo)體的最大持續(xù)工作電流，計(jì)算時(shí)不考慮過(guò)負(fù)荷和事故時(shí)轉(zhuǎn)移過(guò)來(lái)的負(fù)荷；考慮過(guò)負(fù)荷和事故時(shí)轉(zhuǎn)移過(guò)來(lái)的負(fù)荷； J經(jīng)濟(jì)電流密度，常用導(dǎo)體的經(jīng)濟(jì)電流密度，常用導(dǎo)體的J值，可根據(jù)最大負(fù)荷利用時(shí)值，可根據(jù)最大負(fù)荷利用時(shí)數(shù)數(shù)Tmax由圖由圖6-3查得。查得。 Imax導(dǎo)體的最大持續(xù)工作電流，計(jì)算時(shí)一般需考慮過(guò)負(fù)荷導(dǎo)體的最大持續(xù)工作電流，計(jì)算時(shí)一般需考慮過(guò)負(fù)荷和事故時(shí)轉(zhuǎn)移過(guò)來(lái)的負(fù)荷。和事故時(shí)轉(zhuǎn)移過(guò)來(lái)的負(fù)荷。 經(jīng)濟(jì)截

27、面的計(jì)算：經(jīng)濟(jì)截面的計(jì)算：發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)6-20 圖圖6-3 6-3 經(jīng)濟(jì)電流密度經(jīng)濟(jì)電流密度1 1變電所所用、工礦和電纜線路的鋁紙絕緣鉛包、鋁包、塑料護(hù)套及各變電所所用、工礦和電纜線路的鋁紙絕緣鉛包、鋁包、塑料護(hù)套及各種鎧裝電纜種鎧裝電纜 2 2鋁矩形、槽形及組合導(dǎo)線鋁矩形、槽形及組合導(dǎo)線 3 3火電廠廠用的鋁紙絕緣火電廠廠用的鋁紙絕緣鉛包、鋁包、塑料護(hù)套及各種鎧裝電纜鉛包、鋁包、塑料護(hù)套及各種鎧裝電纜 4 43535220kV220kV線路的線路的LGJLGJ、LGJQLGJQ型鋼心鋁絞線型鋼心鋁絞線發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)6-21 按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇的導(dǎo)體截面應(yīng)

28、盡量接近計(jì)算的經(jīng)濟(jì)截面，按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇的導(dǎo)體截面應(yīng)盡量接近計(jì)算的經(jīng)濟(jì)截面，當(dāng)無(wú)合適規(guī)格的導(dǎo)體時(shí)，允許選用小于但接近經(jīng)濟(jì)截面的導(dǎo)體。當(dāng)無(wú)合適規(guī)格的導(dǎo)體時(shí)，允許選用小于但接近經(jīng)濟(jì)截面的導(dǎo)體。 按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇的導(dǎo)體截面還需要進(jìn)行長(zhǎng)期發(fā)熱條件校按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇的導(dǎo)體截面還需要進(jìn)行長(zhǎng)期發(fā)熱條件校驗(yàn)，此時(shí)計(jì)算驗(yàn)，此時(shí)計(jì)算Imax需考慮過(guò)負(fù)荷和事故時(shí)轉(zhuǎn)移過(guò)來(lái)的負(fù)荷。需考慮過(guò)負(fù)荷和事故時(shí)轉(zhuǎn)移過(guò)來(lái)的負(fù)荷。 由于匯流母線各段的工作電流大小不相同，且差別較大，故由于匯流母線各段的工作電流大小不相同，且差別較大，故匯流母線不按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇截面。匯流母線不按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇截面。 發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)發(fā)電廠電

29、氣主系統(tǒng)6-22（三）電暈電壓校驗(yàn)（三）電暈電壓校驗(yàn) 導(dǎo)體的電暈放電會(huì)產(chǎn)生電能損耗、噪聲、無(wú)線電干擾和金屬導(dǎo)體的電暈放電會(huì)產(chǎn)生電能損耗、噪聲、無(wú)線電干擾和金屬腐蝕等不良影響。腐蝕等不良影響。 為了防止發(fā)生全面電暈，要求為了防止發(fā)生全面電暈，要求110kV及以上裸導(dǎo)體的電暈臨及以上裸導(dǎo)體的電暈臨界電壓界電壓Ucr應(yīng)大于其最高工作電壓應(yīng)大于其最高工作電壓Umax，即，即 maxrcUU 在海拔不超過(guò)在海拔不超過(guò)1000m的地區(qū)：下列情況可不進(jìn)行電暈電壓校的地區(qū)：下列情況可不進(jìn)行電暈電壓校驗(yàn)。驗(yàn)。 1) 110kV采用了不小于采用了不小于LGJ-70型型鋼心鋁絞線鋼心鋁絞線和外徑不小于和外徑不小于2

30、0型型管形導(dǎo)體時(shí)；管形導(dǎo)體時(shí)；2) 220kV采用了不小于采用了不小于LGJ-300型鋼心鋁絞線和外徑不小于型鋼心鋁絞線和外徑不小于30型的管形導(dǎo)體時(shí)。型的管形導(dǎo)體時(shí)。（四）熱穩(wěn)定校驗(yàn)（四）熱穩(wěn)定校驗(yàn) 發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)6-23對(duì)于特定網(wǎng)絡(luò)和短路切除時(shí)間，短路電流熱效應(yīng)對(duì)于特定網(wǎng)絡(luò)和短路切除時(shí)間，短路電流熱效應(yīng)Qk 保持不變，保持不變，利用上式，取短時(shí)最高允許溫度利用上式，取短時(shí)最高允許溫度al計(jì)算短路終了時(shí)的計(jì)算短路終了時(shí)的A值得值得Ah，取短路前導(dǎo)體的工作溫度取短路前導(dǎo)體的工作溫度w計(jì)算短路開(kāi)始時(shí)的計(jì)算短路開(kāi)始時(shí)的A值得值得Aw，定義，定義熱穩(wěn)定系數(shù)為熱穩(wěn)定系數(shù)為whAAC

31、此時(shí)此時(shí)C達(dá)到上限值，若計(jì)及集膚效應(yīng)系數(shù)達(dá)到上限值，若計(jì)及集膚效應(yīng)系數(shù)KS影響，可得到滿足影響，可得到滿足熱穩(wěn)定的導(dǎo)體最小截面為熱穩(wěn)定的導(dǎo)體最小截面為 ifk21AAQS skskwhmin11KQCKQAAS 顯然，當(dāng)所選導(dǎo)體截面顯然，當(dāng)所選導(dǎo)體截面SSmin時(shí)時(shí) ，由于短路電流熱效應(yīng)，由于短路電流熱效應(yīng)Qk保持保持不變，短路終了時(shí)的不變，短路終了時(shí)的A值值A(chǔ)f減小，減小，Af Smin=108.85mm2，能滿足熱穩(wěn)定要求。，能滿足熱穩(wěn)定要求。 （3）共振校驗(yàn)）共振校驗(yàn)kg/m4 . 5kg/m270001. 01 . 02wbhm46-433m10667. 16/m1 . 001. 06

32、/ bhI發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)6-36Hz016Hz4 .363Hz4 . 510667. 11072 . 156. 361022f1mEILNf取取=1，即不考慮共振影響。，即不考慮共振影響。 （4）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)kA39.45kA8 .1755. 2shi相間電動(dòng)力相間電動(dòng)力N/m1766.509N/m)45390(7 . 011073. 111073. 1272sh7phiaf36322m103 .33m3/1 . 001. 03/ bhW相間應(yīng)力相間應(yīng)力Pa10202. 2Pa103 .33102 . 11766.509106622phphWLf根據(jù)根據(jù) ， 可以查

33、得形狀系數(shù)可以查得形狀系數(shù)K12=0.43 。1 . 0hb091. 0101001020bhba條間電動(dòng)力條間電動(dòng)力發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)6-37N/m77.2214N/m1001. 01)45390(43. 05 . 21015 . 28282sh12bbiKf最大允許襯墊跨距最大允許襯墊跨距m78. 0m77.221410)202. 270(1 . 0201. 026bbalmaxbfhbLm82. 0m77.2214/1 . 001. 01003/44brcfhbLcrbmaxb4 . 0m122 . 11LLnLL可以滿足動(dòng)穩(wěn)定要求?？梢詽M足動(dòng)穩(wěn)定要求。發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)發(fā)電

34、廠電氣主系統(tǒng)6-382. 10kV母線應(yīng)按長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流選擇導(dǎo)體截面母線應(yīng)按長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流選擇導(dǎo)體截面（1）按長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流選擇導(dǎo)體截面）按長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流選擇導(dǎo)體截面本例本例10kV母線中通過(guò)的最大持續(xù)工作電流可以取變壓器低壓母線中通過(guò)的最大持續(xù)工作電流可以取變壓器低壓側(cè)引出線導(dǎo)體中通過(guò)的最大持續(xù)工作電流，不考慮主變壓器過(guò)側(cè)引出線導(dǎo)體中通過(guò)的最大持續(xù)工作電流，不考慮主變壓器過(guò)負(fù)荷時(shí)，為負(fù)荷時(shí)，為1818.65A。10kV母線采用矩形鋁導(dǎo)體，查矩形鋁導(dǎo)母線采用矩形鋁導(dǎo)體，查矩形鋁導(dǎo)體長(zhǎng)期允許載流量表，每相選用單條體長(zhǎng)期允許載流量表，每相選用單條125 mm10 mm矩形鋁導(dǎo)矩形鋁導(dǎo)體體(

35、LMY-12510)，平放時(shí)允許電流，平放時(shí)允許電流Ial=2063A，集膚系數(shù)，集膚系數(shù)Ks=1.12。環(huán)境溫度為。環(huán)境溫度為32時(shí)的允許電流為時(shí)的允許電流為 A65.1818A96.1897A206392. 025703270alalalIKII滿足長(zhǎng)期發(fā)熱條件要求。滿足長(zhǎng)期發(fā)熱條件要求。（2）熱穩(wěn)定校驗(yàn)）熱穩(wěn)定校驗(yàn)短路電流熱效應(yīng)短路電流熱效應(yīng)s(kA)938.72skA)84.15096.57(22nppk）（QQQ發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)6-39短路前導(dǎo)體的工作溫度為短路前導(dǎo)體的工作溫度為C89.6696.189765.1818)3270(32)(222al2maxalwII查

36、表查表6-2，用插值法得，用插值法得24.88)8789(657089.667087)(2112w22CCCC226skminmm43.102mm1012. 1938.7224.8811KQCS所選截面所選截面S=1250mm2Smin=102.43mm2，能滿足熱穩(wěn)定要求。，能滿足熱穩(wěn)定要求。（3）共振校驗(yàn)）共振校驗(yàn)kg/m375. 3/mkg270001. 0125. 0wbhm46433m106276. 1m12/125. 001. 012/ bhIHz160Hz654375. 3106276. 11070 . 156. 361022f1HzmEILNf發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)6

37、-40取取=1，即不考慮共振影響。，即不考慮共振影響。（4）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)Ak39.45kA8 .1755. 2shi相間電動(dòng)力相間電動(dòng)力N/m69.1425N/m)45390(25. 011073. 111073. 1272sh7phiaf36322m1026m6/125. 001. 06/ bhW相間應(yīng)力相間應(yīng)力Pa1070Pa10483. 5Pa1026100 . 169hphWLf或用絕緣子間最大允許跨距校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定或用絕緣子間最大允許跨距校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定m5729. 3m69.1425102610701010m166phalmaxfWLL滿足動(dòng)穩(wěn)定要求。滿足

38、動(dòng)穩(wěn)定要求。發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)6-41二、電力電纜的選擇二、電力電纜的選擇 1電纜型號(hào)的選擇電纜型號(hào)的選擇 基本結(jié)構(gòu)：基本結(jié)構(gòu)：由導(dǎo)電線芯、絕緣層和保護(hù)層三部分組成。由導(dǎo)電線芯、絕緣層和保護(hù)層三部分組成。 常用的線芯數(shù)目：常用的線芯數(shù)目： 單芯充油電纜（用于單芯充油電纜（用于110kV及以上）及以上） 三芯電纜（用于三芯電纜（用于35kV及以下三相系統(tǒng)）及以下三相系統(tǒng)） 雙芯電纜（用于單相系統(tǒng)）雙芯電纜（用于單相系統(tǒng)） 四芯、五芯電纜（用于四芯、五芯電纜（用于380/220V三相四線系統(tǒng)或有一線芯三相四線系統(tǒng)或有一線芯用于安全接地）。用于安全接地）。 線芯材料：線芯材料：銅芯和鋁

39、芯兩種。銅芯和鋁芯兩種。發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)6-42110kV110kV單芯充油電纜單芯充油電纜發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)6-43 線芯絕緣：線芯絕緣：有油浸紙絕緣，有油浸紙絕緣，塑料絕緣和橡皮（膠）絕緣塑料絕緣和橡皮（膠）絕緣三類。三類。 保護(hù)層：保護(hù)層：塑料電纜的保護(hù)層塑料電纜的保護(hù)層由聚乙烯做成。油浸紙絕緣電由聚乙烯做成。油浸紙絕緣電力電纜保護(hù)層由內(nèi)保護(hù)層和外力電纜保護(hù)層由內(nèi)保護(hù)層和外保護(hù)層構(gòu)成。保護(hù)層構(gòu)成。 內(nèi)保護(hù)層目的是防潮和防漏油，有金屬鋁包和鉛包兩種；內(nèi)保護(hù)層目的是防潮和防漏油，有金屬鋁包和鉛包兩種； 外保護(hù)層防機(jī)械損傷和防腐蝕，有鋼帶鎧裝（抗壓）、鋼外保護(hù)層防

40、機(jī)械損傷和防腐蝕，有鋼帶鎧裝（抗壓）、鋼絲鎧裝（抗拉）等種類，鎧裝層外還有防腐蝕外被層。絲鎧裝（抗拉）等種類，鎧裝層外還有防腐蝕外被層。發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)6-44 選擇電纜時(shí)，應(yīng)根據(jù)其用途、敷設(shè)方式和場(chǎng)所、工作條件及選擇電纜時(shí)，應(yīng)根據(jù)其用途、敷設(shè)方式和場(chǎng)所、工作條件及負(fù)荷大小，選擇線芯材料、線芯數(shù)目、線芯絕緣材料和保護(hù)層負(fù)荷大小，選擇線芯材料、線芯數(shù)目、線芯絕緣材料和保護(hù)層等，進(jìn)而確定電纜的型號(hào)。等，進(jìn)而確定電纜的型號(hào)。2額定電壓選擇：額定電壓選擇：UN UNs 3截面選擇截面選擇 1)長(zhǎng)度在長(zhǎng)度在20m以下的電纜，一般按長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流選擇其截以下的電纜，一般按長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流

41、選擇其截面，即面，即 Imax K Ial 綜合修正系數(shù)綜合修正系數(shù)K的計(jì)算的計(jì)算 在空氣中敷設(shè)時(shí)在空氣中敷設(shè)時(shí) 1tKKK 在空氣中穿管敷設(shè)時(shí)在空氣中穿管敷設(shè)時(shí) 2tKKK 土壤中直埋或穿管直埋時(shí)土壤中直埋或穿管直埋時(shí) 43tKKKK 發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)6-45以上三式中：以上三式中：Kt為溫度修正系數(shù)，按式（為溫度修正系數(shù)，按式（6-4） 計(jì)算；計(jì)算；K1為電纜在空氣中多根并列敷設(shè)時(shí)的修正系數(shù)；為電纜在空氣中多根并列敷設(shè)時(shí)的修正系數(shù)；K2為空氣中穿管敷設(shè)時(shí)的修正系數(shù)，當(dāng)電壓在為空氣中穿管敷設(shè)時(shí)的修正系數(shù)，當(dāng)電壓在10kV及以下時(shí)，及以下時(shí)，截面截面S95mm2時(shí)，時(shí)，K2=1

42、，當(dāng)截面，當(dāng)截面S=120185mm2時(shí)，時(shí)，K2=0.85；K3為直埋因土壤熱阻不同的修正系數(shù)；為直埋因土壤熱阻不同的修正系數(shù)；K4為土壤中多根并列敷設(shè)的修正系數(shù)。為土壤中多根并列敷設(shè)的修正系數(shù)。 2)年最大負(fù)荷利用時(shí)數(shù)年最大負(fù)荷利用時(shí)數(shù) 5000h，長(zhǎng)度在，長(zhǎng)度在20m以上的電纜，按經(jīng)以上的電纜，按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇電纜截面：濟(jì)電流密度選擇電纜截面： JISmax 按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇的電纜還應(yīng)滿足長(zhǎng)期發(fā)熱要求：按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇的電纜還應(yīng)滿足長(zhǎng)期發(fā)熱要求： Imax K Ial 為了便于敷設(shè)，一般盡量選用線芯截面不大于為了便于敷設(shè)，一般盡量選用線芯截面不大于185mm2的電纜。的電纜。 發(fā)電

43、廠電氣主系統(tǒng)發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)6-464熱穩(wěn)定校驗(yàn)熱穩(wěn)定校驗(yàn) 電纜的熱穩(wěn)定校驗(yàn)仍采用最小截面法，即所選截面電纜的熱穩(wěn)定校驗(yàn)仍采用最小截面法，即所選截面S（單位為（單位為mm2）應(yīng)滿足）應(yīng)滿足 kmin1QCSS Qk短路電流熱效應(yīng)短路電流熱效應(yīng)(A2s)， Ks=1。 熱穩(wěn)定系數(shù)熱穩(wěn)定系數(shù)C用下式計(jì)算用下式計(jì)算 )mm/(4J2wh20s10)20(1)20(1ln2 . 41 KQC計(jì)及電纜芯線充填物熱容量隨溫度變化以及絕緣散熱影響計(jì)及電纜芯線充填物熱容量隨溫度變化以及絕緣散熱影響的校正系數(shù)，對(duì)于的校正系數(shù)，對(duì)于36kV廠用回路，取廠用回路，取0.93；對(duì)于；對(duì)于10kV及以上及以上回路取回路

44、取1.0； Q電纜芯單位體積的熱容量，鋁心取電纜芯單位體積的熱容量，鋁心取0.59 J/ (cm3)，銅心，銅心取取0.81 J/ (cm3)； 發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)6-47電纜芯在電纜芯在20時(shí)的電阻溫度系數(shù)時(shí)的電阻溫度系數(shù),鋁心取鋁心取0.00403/，銅，銅心取心取0.00393/； Ks電纜芯在電纜芯在20時(shí)的集膚效應(yīng)系數(shù)，時(shí)的集膚效應(yīng)系數(shù)，S150mm2的三芯電纜的三芯電纜Ks=1，S=150240mm2的三芯電纜的三芯電纜Ks =1.011.035； 20電纜芯在電纜芯在20時(shí)的電阻率系數(shù)，鋁心取時(shí)的電阻率系數(shù)，鋁心取3.110-6cm2/cm，銅心取，銅心取1.841

45、0-6cm2/cm； h短路時(shí)電纜的最高允許溫度（短路時(shí)電纜的最高允許溫度（）；）； w短路前電纜的工作溫度（短路前電纜的工作溫度（）。）。 5允許電壓降校驗(yàn)允許電壓降校驗(yàn) 對(duì)供電距離較遠(yuǎn)的電纜線路應(yīng)校驗(yàn)其電壓損失對(duì)供電距離較遠(yuǎn)的電纜線路應(yīng)校驗(yàn)其電壓損失: %5100)sincos(3%maxN xrLIUUUN、cos分別為線路額定電壓（分別為線路額定電壓（線電壓線電壓）和功率因數(shù)；）和功率因數(shù)； 發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)6-48L電纜線路長(zhǎng)度（電纜線路長(zhǎng)度（km）；）； r = /S、x單位長(zhǎng)度電纜的電阻和電抗（單位長(zhǎng)度電纜的電阻和電抗（/km）。）。 610kV三芯電纜電抗約為三

46、芯電纜電抗約為0.08/km，35kV三芯電纜約為三芯電纜約為0.12/km。 【例例6-2】某變電所某變電所10kV電壓母線用雙回電纜線路向一重要用戶電壓母線用雙回電纜線路向一重要用戶供電，用戶最大負(fù)荷供電，用戶最大負(fù)荷5400kW，功率因數(shù)，功率因數(shù)cos=0.9，最大負(fù)荷利，最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為用小時(shí)數(shù)為5200h/年，當(dāng)一回電纜線路故障時(shí)，要求另一回仍年，當(dāng)一回電纜線路故障時(shí)，要求另一回仍能供給能供給80%的最大負(fù)荷。線路直埋地下，長(zhǎng)度為的最大負(fù)荷。線路直埋地下，長(zhǎng)度為1200m，電纜，電纜凈距為凈距為200mm，土壤溫度，土壤溫度10，熱阻系數(shù)，熱阻系數(shù)80cm/W，短路電，短路電流

47、流I”=8.7kA，I1=7.2kA，I2=6.6kA，短路切除時(shí)間為，短路切除時(shí)間為2s，試選擇，試選擇該電纜。該電纜。 解解 正常情況下每回路的最大持續(xù)工作電流為正常情況下每回路的最大持續(xù)工作電流為 A86.181A9 . 01032540005. 1max I發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)6-49根據(jù)最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)查圖根據(jù)最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)查圖6-3 曲線曲線1，得，得 J=0.72 2maxmm6 .25272. 086.181 JIS直埋敷設(shè)一般選用鋼帶鎧裝電纜，每回路選用兩根三芯油浸直埋敷設(shè)一般選用鋼帶鎧裝電纜，每回路選用兩根三芯油浸紙絕緣鋁心鋁包鎧裝防腐電纜，每根紙絕緣鋁心

48、鋁包鎧裝防腐電纜，每根S=120 mm2，熱阻系數(shù)，熱阻系數(shù)80cm/W時(shí)的允許載流量為時(shí)的允許載流量為Ial=215A，最高允許溫度為，最高允許溫度為60，額定環(huán)境溫度為額定環(huán)境溫度為25。 長(zhǎng)期發(fā)熱按一回電纜線路故障時(shí)轉(zhuǎn)移過(guò)來(lái)的負(fù)荷校驗(yàn)，即長(zhǎng)期發(fā)熱按一回電纜線路故障時(shí)轉(zhuǎn)移過(guò)來(lái)的負(fù)荷校驗(yàn)，即 A291A8 . 09 . 0103540005. 1maxIA475A221592. 012 . 1al43tC10al IKKKI滿足長(zhǎng)期發(fā)熱要求。滿足長(zhǎng)期發(fā)熱要求。 發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)6-50短路熱效應(yīng)短路熱效應(yīng) sIIItQQ 22222t22/t2kpk(kA)3 .106)6

49、. 62 . 7107 . 8(122)10(12kk短路前電纜的工作溫度短路前電纜的工作溫度 C77.28475291)1060(10)(222al2maxalw II 熱穩(wěn)定系數(shù)熱穩(wěn)定系數(shù)C為為 65.10010)2077.28(00403. 01)20200(00403. 01ln00403. 0101 . 359. 02 . 410)20(1)20(1ln2 . 41262wh20s KQC )mm/(4J發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)6-5126kminmm12024 .10265.100103 .1061 QCS滿足熱穩(wěn)定要求。滿足熱穩(wěn)定要求。 電壓損失校驗(yàn)電壓損失校驗(yàn) %5%8

50、2. 0100)436. 008. 09 . 012010000315. 0(2 . 12291100003100)sincos(3%maxN xrLIUU根據(jù)以上計(jì)算可以看出，所選電纜滿足要求。根據(jù)以上計(jì)算可以看出，所選電纜滿足要求。 發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)6-52第三節(jié)第三節(jié) 支柱絕緣子與穿墻套管的選擇支柱絕緣子與穿墻套管的選擇 支柱絕緣子與穿墻套管用作裸導(dǎo)體的對(duì)地絕緣和支撐固定。支柱絕緣子與穿墻套管用作裸導(dǎo)體的對(duì)地絕緣和支撐固定。 一、支柱絕緣子的選擇一、支柱絕緣子的選擇 支柱絕緣子只承受導(dǎo)體的電壓、電動(dòng)力和正常機(jī)械荷載，不載支柱絕緣子只承受導(dǎo)體的電壓、電動(dòng)力和正常機(jī)械荷載，不

51、載流，沒(méi)有發(fā)熱問(wèn)題。流，沒(méi)有發(fā)熱問(wèn)題。 1 1種類和型式選擇種類和型式選擇 屋內(nèi)型支柱絕緣子：由瓷件及用水泥膠合劑膠裝于瓷件兩端屋內(nèi)型支柱絕緣子：由瓷件及用水泥膠合劑膠裝于瓷件兩端的鐵底座和鐵帽組成。的鐵底座和鐵帽組成。 膠裝方式：膠裝方式：鐵底座和鐵帽膠裝在瓷件外表面的稱為外膠裝鐵底座和鐵帽膠裝在瓷件外表面的稱為外膠裝（Z型），膠裝入瓷件孔內(nèi)的稱為內(nèi)膠裝（型），膠裝入瓷件孔內(nèi)的稱為內(nèi)膠裝（ZN型）。型）。 性能：外膠裝機(jī)械強(qiáng)度高，內(nèi)膠裝增大了電氣距離，電氣性性能：外膠裝機(jī)械強(qiáng)度高，內(nèi)膠裝增大了電氣距離，電氣性能好，但不能承受扭矩，對(duì)機(jī)械強(qiáng)度要求較高時(shí)，應(yīng)采用外膠能好，但不能承受扭矩，對(duì)機(jī)械強(qiáng)

52、度要求較高時(shí)，應(yīng)采用外膠裝或聯(lián)合膠裝絕緣子（裝或聯(lián)合膠裝絕緣子（ZL型，鐵底座外膠裝，鐵帽內(nèi)膠裝）。型，鐵底座外膠裝，鐵帽內(nèi)膠裝）。 屋外型支柱絕緣子采用棒式絕緣子。屋外型支柱絕緣子采用棒式絕緣子。 發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)6-53外膠裝支柱絕緣子外膠裝支柱絕緣子發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)6-542額定電壓選擇：額定電壓選擇： UN UNs 在屋外有空氣污穢或冰雪的地區(qū)，應(yīng)選用高一級(jí)電壓的產(chǎn)品。在屋外有空氣污穢或冰雪的地區(qū)，應(yīng)選用高一級(jí)電壓的產(chǎn)品。 3動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 當(dāng)三相導(dǎo)體水平布置時(shí)，如圖當(dāng)三相導(dǎo)體水平布置時(shí)，如圖6-6所示，支柱絕緣子所受電動(dòng)力所示，支柱絕緣子所受電動(dòng)

53、力應(yīng)為兩側(cè)相鄰跨導(dǎo)體受力總和的一半，應(yīng)為兩側(cè)相鄰跨導(dǎo)體受力總和的一半， 即即72sh2121max10273. 12 iaLLFFF式中式中 L1、L2與絕緣子相鄰的跨距（與絕緣子相鄰的跨距（m）。）。 發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)6-55由于制造廠家給出的是絕緣子頂部的抗彎破壞負(fù)荷由于制造廠家給出的是絕緣子頂部的抗彎破壞負(fù)荷Fde，因此必，因此必須將須將Fmax換算為絕緣子頂部所受的電動(dòng)力換算為絕緣子頂部所受的電動(dòng)力Fc（單位為（單位為N）（如）（如圖圖6-7所示），根據(jù)力矩平衡關(guān)系得所示），根據(jù)力矩平衡關(guān)系得 HHFF1maxc 式中式中 H絕緣子高度（絕緣子高度（mm）；）； H1-

54、絕緣子底部到導(dǎo)體水平中心線的高度（絕緣子底部到導(dǎo)體水平中心線的高度（mm），），21hbHH h為導(dǎo)體放置高度；為導(dǎo)體放置高度；b為導(dǎo)體支持器下片厚度，一般豎放矩形導(dǎo)為導(dǎo)體支持器下片厚度，一般豎放矩形導(dǎo)體為體為18 mm，平放矩形導(dǎo)體及槽形導(dǎo)體為，平放矩形導(dǎo)體及槽形導(dǎo)體為12 mm。 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)條件為動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)條件為 Fc0.6Fde 發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)6-56式中式中 Fde抗彎破壞負(fù)荷（抗彎破壞負(fù)荷（N），），0.6為安全系數(shù)。為安全系數(shù)。 二、穿墻套管的選擇二、穿墻套管的選擇 1種類和型式選擇種類和型式選擇 根據(jù)裝設(shè)地點(diǎn)：可選屋內(nèi)型和屋外型。根據(jù)裝設(shè)地點(diǎn)：可選屋內(nèi)型和屋外型

55、。 根據(jù)用途：可選擇帶導(dǎo)體的穿墻套管和不帶導(dǎo)體的母線型穿根據(jù)用途：可選擇帶導(dǎo)體的穿墻套管和不帶導(dǎo)體的母線型穿墻套管。屋內(nèi)配電裝置一般選用鋁導(dǎo)體穿墻套管。墻套管。屋內(nèi)配電裝置一般選用鋁導(dǎo)體穿墻套管。 發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)6-57發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)6-582額定電壓選擇：額定電壓選擇： UN UNs 當(dāng)有冰雪時(shí)，應(yīng)選用高一級(jí)電壓的產(chǎn)品。當(dāng)有冰雪時(shí)，應(yīng)選用高一級(jí)電壓的產(chǎn)品。 3. 額定電流選擇額定電流選擇 帶導(dǎo)體的穿墻套管，其額定電流：帶導(dǎo)體的穿墻套管，其額定電流： IN Imax 母線型穿墻套管本身不帶導(dǎo)體，沒(méi)有額定電流選擇問(wèn)題，但母線型穿墻套管本身不帶導(dǎo)體，沒(méi)有額定電流

56、選擇問(wèn)題，但應(yīng)校核窗口允許穿過(guò)的母線尺寸。應(yīng)校核窗口允許穿過(guò)的母線尺寸。 4熱穩(wěn)定校驗(yàn)熱穩(wěn)定校驗(yàn) tIQt2k Qk為短路電流熱效應(yīng)為短路電流熱效應(yīng)(kA)2s； It制造廠家給出的制造廠家給出的t秒內(nèi)允許通過(guò)的熱穩(wěn)定電流（秒內(nèi)允許通過(guò)的熱穩(wěn)定電流（kA）。）。 母線型穿墻套管無(wú)熱穩(wěn)定校驗(yàn)。母線型穿墻套管無(wú)熱穩(wěn)定校驗(yàn)。 5動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)6-59穿墻套管端部所受電動(dòng)力穿墻套管端部所受電動(dòng)力Fmax（單位為（單位為N）為）為 72sh2121max10273. 12 iaLLFFF式中式中 L1套管端部至最近一個(gè)支柱絕緣子間的距離（套管端部至最近一個(gè)支柱絕緣

57、子間的距離（m），），如圖如圖6-6所示；所示； L2套管本身長(zhǎng)度套管本身長(zhǎng)度Lca（m）。）。 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)條件為動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)條件為 Fmax0.6Fde 式中式中 Fde抗彎破壞負(fù)荷（抗彎破壞負(fù)荷（N），），0.6為安全系數(shù)。為安全系數(shù)。 發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)6-60【例例6-3】 選擇例選擇例6-1中變壓器低壓側(cè)引出線中的支柱絕緣子和中變壓器低壓側(cè)引出線中的支柱絕緣子和穿墻套管。已知穿墻套管。已知I1.3=15.1kA，I2.6=13.9kA。 解解 （1 1）支柱絕緣子的選擇）支柱絕緣子的選擇 根據(jù)裝設(shè)地點(diǎn)及工作電壓，位根據(jù)裝設(shè)地點(diǎn)及工作電壓，位于屋內(nèi)部分選擇于屋內(nèi)部分選擇ZB

58、-10Y型戶內(nèi)支柱絕緣子，其高度型戶內(nèi)支柱絕緣子，其高度H = 215mm，抗彎破壞負(fù)荷抗彎破壞負(fù)荷Fde = 7350N。 N01.611N)45390(7 . 02 . 11073. 121073. 1272sh217maxiaLLFmm242)23012215(21 hbHHN74.687N21524201.6111maxcHHFFN4410N73506 . 06 . 0de F 可以滿足動(dòng)穩(wěn)定要求。戶外部分選高一級(jí)電壓的可以滿足動(dòng)穩(wěn)定要求。戶外部分選高一級(jí)電壓的ZS-20/8型支型支柱絕緣子。柱絕緣子。發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)6-61（2）穿墻套管的選擇）穿墻套管的選擇 根據(jù)裝

59、設(shè)地點(diǎn)、工作電壓及最大長(zhǎng)期根據(jù)裝設(shè)地點(diǎn)、工作電壓及最大長(zhǎng)期工作電流，選擇工作電流，選擇CWLC2-10/2000型戶外鋁導(dǎo)體穿墻套管，其型戶外鋁導(dǎo)體穿墻套管，其UN=10kV，IN=2000A，F(xiàn)de=12250N，套管長(zhǎng)度，套管長(zhǎng)度Lca=0.435m，5 s熱穩(wěn)定電流為熱穩(wěn)定電流為40kA。 sQQ2222pk(kA)53.604)9 .131 .15108 .17(126 . 2stI 222t(kA)540滿足熱穩(wěn)定要求。滿足熱穩(wěn)定要求。 N25.416N)45390(7 . 02435. 02 . 11073. 121073. 1272sh217maxiaLLFN7350N12250

60、6 . 06 . 0de F滿足動(dòng)穩(wěn)定要求。滿足動(dòng)穩(wěn)定要求。 發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)6-62第四節(jié)第四節(jié) 高壓斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的選擇高壓斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的選擇 一、高壓斷路器的選擇一、高壓斷路器的選擇 1種類和型式的選擇種類和型式的選擇 種類：種類：2額定電壓選擇：額定電壓選擇： UN UNs 安裝地點(diǎn)：屋內(nèi)和屋外。安裝地點(diǎn)：屋內(nèi)和屋外。 3額定電流選擇：額定電流選擇： IN Imax 4額定開(kāi)斷電流選擇額定開(kāi)斷電流選擇( 表征了斷路器的滅弧能力表征了斷路器的滅弧能力): 斷路器的額定開(kāi)斷電流斷路器的額定開(kāi)斷電流INbr應(yīng)不小于其觸頭剛剛分開(kāi)時(shí)的短路應(yīng)不小于其觸頭剛剛分開(kāi)時(shí)的短路電流