第四章電氣設備選擇

1、 電氣設備選擇是發(fā)電廠和變電所設計的主要內容之電氣設備選擇是發(fā)電廠和變電所設計的主要內容之一，在選擇時應根據(jù)實際工作特點，按照有關設計規(guī)范的一，在選擇時應根據(jù)實際工作特點，按照有關設計規(guī)范的規(guī)定，在保證供配電安全可靠的前提下，力爭做到技術先規(guī)定，在保證供配電安全可靠的前提下，力爭做到技術先進，經(jīng)濟合理。進，經(jīng)濟合理。 為了保障高壓電氣設備的可靠運行，高壓電氣設備選為了保障高壓電氣設備的可靠運行，高壓電氣設備選擇與校驗的一般條件有：擇與校驗的一般條件有：按按正常工作條件正常工作條件下下選擇選擇額定電流、額定電流、額定電壓及型號等，按額定電壓及型號等，按短路情況短路情況下下校驗校驗開關的開斷能力、

2、開關的開斷能力、短路熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。短路熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。 第四章第四章一、一、 按正常工作條件選擇電氣設備按正常工作條件選擇電氣設備1 1選擇電氣設備時還應考慮設備的安裝地點、環(huán)境選擇電氣設備時還應考慮設備的安裝地點、環(huán)境 及工作條件，合理地選擇設備的類型，如戶內戶及工作條件，合理地選擇設備的類型，如戶內戶 外、海拔高度、環(huán)境溫度及防塵、防腐、防爆等。外、海拔高度、環(huán)境溫度及防塵、防腐、防爆等。2 2電氣設備的額定電壓不得低于所接電網(wǎng)的額定電電氣設備的額定電壓不得低于所接電網(wǎng)的額定電 壓。壓。3. 3. 電氣設備的額定電流不小于該回路的最大持續(xù)工電氣設備的額定電流不小于該回路的最大持續(xù)工 作電

3、流或計算電流。作電流或計算電流。我國的電氣設備我國的電氣設備, ,銘牌上的額定電流是以環(huán)境溫度為銘牌上的額定電流是以環(huán)境溫度為4040。的條件下，經(jīng)過試驗和理論計算而確定的，當周圍環(huán)。的條件下，經(jīng)過試驗和理論計算而確定的，當周圍環(huán)境溫度在一定范圍內偏離境溫度在一定范圍內偏離40 40 時，所選電氣設備的實際時，所選電氣設備的實際額定電流必有一定變化，實際值可按下式修正額定電流必有一定變化，實際值可按下式修正0NNN0alalIII K式中式中 al設備允許最高工作溫度，設備允許最高工作溫度，； 0實際環(huán)境年最高空氣溫度，實際環(huán)境年最高空氣溫度，； 0額定環(huán)境空氣溫度，電器設備為額定環(huán)境空氣溫度

4、，電器設備為40；導體為；導體為25； K 環(huán)境溫度修正系數(shù)環(huán)境溫度修正系數(shù) IN 實際環(huán)境溫度下電氣設備允許通過的額定電流。實際環(huán)境溫度下電氣設備允許通過的額定電流。 短路電流通過電氣設備時，電氣設備各部件溫度短路電流通過電氣設備時，電氣設備各部件溫度(或發(fā)或發(fā)熱效應熱效應)應不超過允許值。滿足熱穩(wěn)定的條件為應不超過允許值。滿足熱穩(wěn)定的條件為 式中式中 ts 電氣設備的熱穩(wěn)定電流。電氣設備的熱穩(wěn)定電流。 短路穩(wěn)態(tài)電流值。短路穩(wěn)態(tài)電流值。 tts ti假想時間假想時間itststItI222、電動力穩(wěn)定校驗電動力穩(wěn)定校驗 電動力穩(wěn)定是電氣設備承受短路電流機械效應電動力穩(wěn)定是電氣設備承受短路電流

5、機械效應的能力，也稱動穩(wěn)定。滿足動穩(wěn)定的條件為的能力，也稱動穩(wěn)定。滿足動穩(wěn)定的條件為 或或式中式中 i ish、sh短路沖擊電流幅值及其有效值；短路沖擊電流幅值及其有效值； i ies 、es電氣設備允許通過的動穩(wěn)定電流電氣設備允許通過的動穩(wěn)定電流 的幅值及其有效值。的幅值及其有效值。 shesii shesII 3開關設備斷流能力校驗 對要求能開斷短路電流的開關設備，如斷路器、熔斷器，其斷流容量不小于安裝處的最大三相短路容量，即： 或 式中： ， 三相最大短路電流與最大短路容量； ， 斷路器的開斷電流與開斷容量。maxkocSS）（3maxkOcII）（3maxkImaxkSocIocS三、

6、校驗的選用三、校驗的選用n凡有自動斷電功能者，必須校驗斷流容量（或凡有自動斷電功能者，必須校驗斷流容量（或開斷電流）如高壓斷路器、熔斷器和高壓開關開斷電流）如高壓斷路器、熔斷器和高壓開關柜等。柜等。2. 凡可能通過短路電流者，必須校驗動、熱穩(wěn)定凡可能通過短路電流者，必須校驗動、熱穩(wěn)定 電壓互感器？開關、電流互感器、母線等電壓互感器？開關、電流互感器、母線等3. 幾個特例幾個特例（1）熔斷器不作動、熱穩(wěn)定校驗）熔斷器不作動、熱穩(wěn)定校驗（2）支柱絕緣子應作動穩(wěn)定校驗）支柱絕緣子應作動穩(wěn)定校驗（3）電纜只作熱穩(wěn)定校驗）電纜只作熱穩(wěn)定校驗四、高壓斷路器的選擇四、高壓斷路器的選擇 具有完善的滅弧能力具有

7、完善的滅弧能力n功能功能n通斷正常負荷電流通斷正常負荷電流n接通和承受一定的短路電流接通和承受一定的短路電流n在保護裝置作用下自動跳閘，切除短路故在保護裝置作用下自動跳閘，切除短路故障。障。 2. 類型：油、真空、六氟化硫、空氣類型：油、真空、六氟化硫、空氣LW8-40.5LW8-40.5型戶外交流高壓六氟化硫斷路器型戶外交流高壓六氟化硫斷路器ZN63A-12(VS1)ZN63A-12(VS1)戶內交流高壓真空斷路器戶內交流高壓真空斷路器ZN28A-12ZN28A-12系列戶內交流高壓真空斷路器系列戶內交流高壓真空斷路器3. 高壓斷路器選擇高壓斷路器選擇n按工作環(huán)境選型n按所在的電網(wǎng)電壓選擇n

8、按所在回路最大長時負荷電流選擇額定電流n校驗斷路器的熱穩(wěn)定n校驗斷路器的動穩(wěn)定n校驗高壓斷路器的開斷能力n校驗斷路器的額定關合電流（iNcl） 在斷路器合閘之前，若線路上已存在短路故障，則在斷在斷路器合閘之前，若線路上已存在短路故障，則在斷路器合閘過程中，動、靜觸頭間在未接觸時即有巨大的短路路器合閘過程中，動、靜觸頭間在未接觸時即有巨大的短路電流通過（預擊穿），更容易發(fā)生觸頭熔焊和遭受電動力的電流通過（預擊穿），更容易發(fā)生觸頭熔焊和遭受電動力的損壞。損壞。 斷路器在關合短路電流時，不可避免地在接通后又自動斷路器在關合短路電流時，不可避免地在接通后又自動跳閘，此時還要求能夠切斷短路電流，因此，額

9、定關合電流跳閘，此時還要求能夠切斷短路電流，因此，額定關合電流是斷路器的重要參數(shù)之一。為了保證斷路器在關合短路時的是斷路器的重要參數(shù)之一。為了保證斷路器在關合短路時的安全，斷路器的額定關合電流安全，斷路器的額定關合電流iNcl不應小于短路電流最大沖不應小于短路電流最大沖擊值擊值ich ， 即即chNcliin負荷開關按額定電壓、額定電流選擇，按動、熱穩(wěn)定性進行校驗。當配有熔斷器時，應校驗熔斷器的斷流容量，其動、熱穩(wěn)定性可不作校驗。五、高壓負荷開關的選擇五、高壓負荷開關的選擇戶內交流高壓真空負荷開關熔斷器組合電器類型：類型：1.戶內型（戶內型（ GN 三相刀閘同一底座。三相刀閘同一底座。2.戶外

10、型（戶外型（ GW單柱式、雙柱式、三柱式。單柱式、雙柱式、三柱式。選擇選擇: 隔離開關按電網(wǎng)電壓、額定電流及環(huán)境條件隔離開關按電網(wǎng)電壓、額定電流及環(huán)境條件選擇，并按短路電流校驗其動、熱穩(wěn)定性。不需選擇，并按短路電流校驗其動、熱穩(wěn)定性。不需要校驗斷流容量。要校驗斷流容量。六、高壓隔離開關（六、高壓隔離開關（QS）的選擇）的選擇GN19-12(C)系列高壓隔離開關n典型結構典型結構支柱絕緣子靜觸頭操作絕緣子轉軸GW5A-35、66、110系列隔離開關 戶外型V形35千伏v型隔離開關視頻演示 隔離開關類型隔離開關類型-二柱型隔離開關二柱型隔離開關35KV二柱式隔離開關視頻演示GW4系列隔離開關是雙柱

11、水平回轉式結構，每極兩個絕緣支柱帶著導電閘刀反向回轉90，形成一個水平斷口。按接地方式可分為：不接地、單接地、雙接地。隔離開關與接地開關之間設有機械聯(lián)鎖。 隔離開關類型隔離開關類型-三柱型隔離開關三柱型隔離開關 GW7系列戶外交流高壓隔離開關是三柱水平轉動式三相交流50Hz戶外高壓電器，用于額定電壓126-550KV的電力系統(tǒng)中，供有電壓無負荷時分合電路之用。 GW7系列隔離開關為單極三柱式結構。它由底座、支柱絕緣子、導電部分、操動機構等組成；每極由三個支柱絕緣子構成（550KV每極由四個支柱絕緣子構成）。兩邊的支柱是固定的，中間支柱是轉動的；動閘刀裝在中間支柱絕緣子上部，靜觸頭分別裝在兩邊支

12、柱絕緣子上部，由操動機構帶動中間支柱絕緣子轉動進行分合閘操作。 三柱型隔離開關分合閘動畫演示 隔離開關類型隔離開關類型-剪刀型隔離開關剪刀型隔離開關GW6系列戶外隔離開關為剪刀式結構。靜觸頭懸掛在母線上，產(chǎn)品分閘后形成垂直的絕緣斷口。在變電站中作母線隔離開關，具有占地面積小的優(yōu)點，而且斷口清晰可見，便于運行監(jiān)視。本產(chǎn)品觸頭鉗夾范圍大，適用于軟母線和硬母線。 剪刀型隔離開關合閘動畫演示 RN1RN1和和RN2RN2型戶內高壓管式熔斷器（限流式）型戶內高壓管式熔斷器（限流式） RN1RN1型：主要用于型：主要用于高壓電路和設備高壓電路和設備的短路保護（的短路保護（額定電流可達額定電流可達100A1

13、00A）RN2RN2型：高壓型：高壓電壓互感器電壓互感器一次側短路保護一次側短路保護 （額定電流一般為額定電流一般為0.5A0.5A） RN1、RN2型高壓熔斷器安裝圖 l瓷熔管，2金屬管帽 3彈性觸座，4熔斷指示器，5接線端子，6支柱瓷瓶，7底座 RN1、RN2型熔斷器的熔管剖面示意圖 1管帽，2瓷管，3工作熔體，4指示熔體，5錫球，6石英砂填料，7熔斷指示器(虛線表示熔斷指示器在熔體熔斷時彈出) 七、RN1、RN2和RN3型熔斷器RW3RW31010戶外高壓跌落式熔斷器戶外高壓跌落式熔斷器 對于一般的高壓熔斷器，其額定電壓對于一般的高壓熔斷器，其額定電壓UN必須必須大于或等于電網(wǎng)的額定電壓

14、大于或等于電網(wǎng)的額定電壓UNs。但是對于充填。但是對于充填石英砂有限流作用的熔斷器，則不宜使用在低石英砂有限流作用的熔斷器，則不宜使用在低于熔斷器額定電壓的電網(wǎng)中，這是因為限流式于熔斷器額定電壓的電網(wǎng)中，這是因為限流式熔斷器滅弧能力很強，在短路電流達到最大值熔斷器滅弧能力很強，在短路電流達到最大值之前就將電流截斷，致使熔體熔斷時因截流而之前就將電流截斷，致使熔體熔斷時因截流而產(chǎn)生過電壓。產(chǎn)生過電壓。 熔斷器的額定電流選擇，包括熔管的額定電流和熔體的額定電流的選擇。 （1）熔管額定電流的選擇）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熱和損壞，高壓熔斷器的熔管額定電流應滿足下式的要求

15、，即式中 INft熔管的額定電流 INfs熔體的額定電流NfsNftII 4. 4. 額定電流選擇額定電流選擇 高壓熔斷器選擇高壓熔斷器選擇熔體額定電流選擇熔體額定電流選擇 （2）熔體額定電流選擇）熔體額定電流選擇 為了防止熔體在通過變壓器勵磁涌流和保護范圍以外的短路及電動機自啟動等沖擊電流時誤動作，保護35kV及以下電力變壓器的高壓熔斷器，其熔體的額定電流可按下式選擇，即式中 K可靠系數(shù)（不計電動機自啟動時K=1.11.3， 考慮電動機自啟動時K=1.52.0）； Imax通過熔體的最大長時工作電流。maxKIINfs 高壓熔斷器選擇高壓熔斷器選擇熔斷器開斷電流校驗熔斷器開斷電流校驗式中 N

16、br熔斷器的額定開斷電流 對于沒有限流作用的熔斷器，選擇時用沖擊電流的有效值ch 進行校驗；對于有限流作用的熔斷器，在電流達最大值之前已截斷，故可不計非周期分量影響，而采用斷器安裝處三相短路次暫態(tài)有效值I“進行校驗。）（或 IIIshNbr 1.GIS的主要特點 2.GIS的種類 六氟化硫組合電器：又稱為氣體絕緣全封閉組合電六氟化硫組合電器：又稱為氣體絕緣全封閉組合電器（器（GasInsulator Switchgear），簡稱），簡稱GIS。它將斷。它將斷路器、隔離開關、母線、接地開關、互感器、出線套管路器、隔離開關、母線、接地開關、互感器、出線套管或電纜終端頭等分別裝在各自密封間中，集中組

17、成一個或電纜終端頭等分別裝在各自密封間中，集中組成一個整體外殼，充以（整體外殼，充以（3.0395.065）105Pa（35大氣大氣壓）的六氟化硫氣體作為絕緣介質。壓）的六氟化硫氣體作為絕緣介質。 優(yōu)點：可靠性高，安全性高，占地面積小，最小安全凈距小，優(yōu)點：可靠性高，安全性高，占地面積小，最小安全凈距小，安裝、維護方便。安裝、維護方便。 缺點：密封性能要求高，金屬耗費量大，價格較昂貴，故障后缺點：密封性能要求高，金屬耗費量大，價格較昂貴，故障后危害較大，檢修時有毒氣體（危害較大，檢修時有毒氣體（SF6氣體與水發(fā)生化學反應后產(chǎn)生）氣體與水發(fā)生化學反應后產(chǎn)生）會對檢修人員造成傷害。會對檢修人員造成

18、傷害。按充氣外殼結構形狀分：圓筒形和柜形兩大類。按充氣外殼結構形狀分：圓筒形和柜形兩大類。 ZF7A-126GIS組合電器ZF9-252GIS組合電器n配電裝置的母線常用導體材料有銅、鋁和鋼。銅的電阻率低，機械強度大，抗腐蝕性能好，是首選的母線材料。n但是銅在工業(yè)和國防上的用途廣泛，還因儲量不多，價格較貴，所以一般情況下，盡可能以鋁代銅。n軟母線多股絞線n硬母線矩形、槽形和管形。八、八、 母線的選擇與校驗母線的選擇與校驗2 母線的布置方式n圖a散熱較好，載流量大，但機械強度較低；n圖b相反；n圖c兼顧二者優(yōu)點圖圖三相母線有水平布置和三相母線有水平布置和垂直布置兩種布置方式，垂直布置兩種布置方式

19、，有立放和平放放置方式。有立放和平放放置方式。3 母線截面選擇母線截面選擇n匯流母線的截面積，一般按長時最大負荷匯流母線的截面積，一般按長時最大負荷電流選擇，按短路條件校驗其動、熱穩(wěn)定電流選擇，按短路條件校驗其動、熱穩(wěn)定性。當母線較長或傳輸容量較大時，按經(jīng)性。當母線較長或傳輸容量較大時，按經(jīng)濟電流密度選擇。濟電流密度選擇。按最大長時負荷電流選擇母線截面積按最大長時負荷電流選擇母線截面積malloK II式中式中Ial額定環(huán)境溫度時的長時允許電流，額定環(huán)境溫度時的長時允許電流，A。 K 環(huán)境溫度修正系數(shù)環(huán)境溫度修正系數(shù)按經(jīng)濟電流密度選擇母線截面按經(jīng)濟電流密度選擇母線截面 按經(jīng)濟電流密度選擇母線截

20、面可使年綜合費用最低，按經(jīng)濟電流密度選擇母線截面可使年綜合費用最低，年綜合費用包括電流通過導體所產(chǎn)生的年電能損耗費、年綜合費用包括電流通過導體所產(chǎn)生的年電能損耗費、導體投資和折舊費、利息等。綜合這些因素，使年綜合導體投資和折舊費、利息等。綜合這些因素，使年綜合費用最小時所對應的母線截面稱為母線的費用最小時所對應的母線截面稱為母線的經(jīng)濟截面經(jīng)濟截面，對，對應的電流密度稱為應的電流密度稱為經(jīng)濟電流密度經(jīng)濟電流密度。 按經(jīng)濟電流密度選擇母線截面應滿足下式，即按經(jīng)濟電流密度選擇母線截面應滿足下式，即ecmloecJIS/.式中 Sec母線經(jīng)濟截面，mm2； Jec經(jīng)濟電流密度，A/ mm2； 4、 母線熱穩(wěn)定性校驗母線熱穩(wěn)定性校驗 n所選母線的截面S應不小于最小熱穩(wěn)定截面Smin，即imintSSIC5母線動穩(wěn)定性校驗母線動穩(wěn)定性校驗n母線在短路沖擊電流電動力作用下應保證不會產(chǎn)生永久性變形或斷裂，即母線材料允許應力al應不小于短路電流作用母線上的電動應力max，即maxalmax母線短路時沖擊電流ish(3)產(chǎn)生的最大 計算應力。 （一）絕緣子簡介 n絕緣子俗稱為絕緣瓷瓶,它廣泛地應用在發(fā)電廠和變電所的配電裝置、變壓器、各種電器以及輸電線之中。用來支持和固定裸載流導體