第六章62電氣設(shè)備的選擇ppt課件

1、電氣設(shè)備的選擇7/11/2022.6.4設(shè)備選擇時(shí)的三個(gè)根本問題絕緣問題(耐壓?jiǎn)栴})發(fā)熱問題受力問題.6.4載流導(dǎo)體發(fā)熱與電動(dòng)力的根本實(shí)際導(dǎo)體的長(zhǎng)期發(fā)熱導(dǎo)體的短時(shí)發(fā)熱導(dǎo)體的短路電流電動(dòng)力.6.4導(dǎo)體的長(zhǎng)期發(fā)熱景象：導(dǎo)體中沒有經(jīng)過電流時(shí)，其溫度與周圍介質(zhì)溫度相等；當(dāng)導(dǎo)體內(nèi)經(jīng)過電流時(shí)，其內(nèi)部產(chǎn)生的熱量一部分使導(dǎo)體本身溫度升高，另一部分散失到周圍介質(zhì)中去，它們之間呈動(dòng)態(tài)分配，直至導(dǎo)體發(fā)熱過渡到穩(wěn)態(tài)時(shí)，導(dǎo)體發(fā)熱溫度到達(dá)穩(wěn)態(tài)溫升。.6.4導(dǎo)體的長(zhǎng)期發(fā)熱目的：找出導(dǎo)體中經(jīng)過電流與允許發(fā)熱溫度間的關(guān)系。據(jù)此判別影響允許電流大小的要素，用來改善導(dǎo)體設(shè)備的任務(wù)條件，以提高導(dǎo)體的長(zhǎng)期允許任務(wù)電流，從而充分利用導(dǎo)體

2、截面。.6.4導(dǎo)體的長(zhǎng)期發(fā)熱提高導(dǎo)體允許載流量有以下幾個(gè)主要途徑： 減小導(dǎo)體電阻。根據(jù)導(dǎo)體交流電阻的計(jì)算公式，可以知道交流電阻Ral與導(dǎo)體資料、集膚效應(yīng)系數(shù)、截面、臨近效應(yīng)及環(huán)境溫度有關(guān)，因此可采用選擇電阻率較小的金屬作為導(dǎo)體資料。比如盡量采用將大電流母線制成方管、圓管截面等措施來到達(dá)減小電阻，提高載流量的目的； 周圍環(huán)境溫度0降低。同一導(dǎo)體在不同地域及不同季節(jié)時(shí)其允許載流量不同。 0越低那么允許載流量越大； 添加散熱面積F； 增大綜合換熱系數(shù)K。由于系數(shù)中包含了對(duì)流及輻射換熱的綜合信息，故而采取改動(dòng)導(dǎo)體布置方式、冷卻方式、導(dǎo)體外表處置方式及導(dǎo)體外形等措施均會(huì)影響導(dǎo)體的綜合換熱，進(jìn)而影響導(dǎo)體的

3、載流量。.6.4導(dǎo)體的短時(shí)發(fā)熱導(dǎo)體的短時(shí)發(fā)熱是指從短路開場(chǎng)至短路切除為止這一段的時(shí)間內(nèi)電路電流引起的導(dǎo)體發(fā)熱過程。導(dǎo)體的短時(shí)發(fā)熱與導(dǎo)體的長(zhǎng)期繼續(xù)發(fā)熱顯著不同，它具有如下特點(diǎn)： 發(fā)熱時(shí)間短，產(chǎn)生的熱量來不及向周圍介質(zhì)分布，可以以為短路電流產(chǎn)生的熱量全部用以升高本身的溫度，這是一個(gè)絕熱過程； 短時(shí)發(fā)熱過程中由于發(fā)熱熱量大、導(dǎo)體溫度升高，它的電阻、比熱容參數(shù)不能再視為與溫度無(wú)關(guān)的常數(shù)，而應(yīng)該是溫度的函數(shù)。圖1 導(dǎo)體短時(shí)發(fā)熱過程圖.6.4導(dǎo)體的短時(shí)發(fā)熱列出這一過程中熱平衡方程為：代入，得：.6.4導(dǎo)體的短時(shí)發(fā)熱取初始溫度為0，熱穩(wěn)定與最小截面的關(guān)系：.6.4導(dǎo)體的短時(shí)發(fā)熱對(duì)于不同資料的導(dǎo)體建立關(guān)系曲線

4、根據(jù)曲線，按以下方法便可以求出導(dǎo)體短時(shí)發(fā)熱后最高溫度。 由知的導(dǎo)體初始溫度普通取為正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)最高發(fā)熱溫度，查找對(duì)應(yīng)導(dǎo)體資料的曲線，查出A1 值； 求B值，并代入求出的短路等效發(fā)熱值B/S2，求出A2； 由A2數(shù)值再次查取對(duì)應(yīng)新的溫度。/鋼鋁銅.6.4導(dǎo)體的短時(shí)發(fā)熱如何求出短路電流熱效應(yīng)B。 B=Bac+Bdc 方法一能獲得0、 t/2 、t時(shí)辰的短路電流： (1).周期分量的熱效應(yīng) (2).非周期分量的熱效應(yīng).6.4導(dǎo)體的短時(shí)發(fā)熱方法二：等值時(shí)間法需知道I和非周期分量衰減T 等值時(shí)間法的原理是根據(jù)等效發(fā)熱的概念。Bac經(jīng)過查相對(duì)積分的計(jì)算曲線圖6-7，帶入算式6-39、40獲得答案。Bdc經(jīng)過

5、算式6-42、44獲得答案。圖3 導(dǎo)體短時(shí)發(fā)熱等值時(shí)間法表示圖.6.4導(dǎo)體的短時(shí)發(fā)熱補(bǔ)充：設(shè)備的短時(shí)發(fā)熱效驗(yàn)普通產(chǎn)品樣本上給出短時(shí)發(fā)熱允許電流Iperm.n和允許時(shí)間tperm.n，效驗(yàn)條件是：.6.4導(dǎo)體的短路電流電動(dòng)力電動(dòng)力分析平行導(dǎo)體間的電動(dòng)力：借助外形系數(shù)獲得導(dǎo)體間的電動(dòng)力： 外形系數(shù)可以從圖6-8中獲得：.6.4導(dǎo)體的短路電流電動(dòng)力外形系數(shù)曲線圖6-8:矩形導(dǎo)體的外形系數(shù)曲線圖6 矩形截面外形系數(shù)曲線.6.4導(dǎo)體的短路電流電動(dòng)力電力系統(tǒng)中，大多數(shù)三相導(dǎo)體布置在同一平面內(nèi)。A相電動(dòng)力由四個(gè)分量組成：不衰減的固定分量；以Ta/2的時(shí)間常數(shù)衰減的非周期分量；以Ta的時(shí)間常數(shù)衰減的周期工頻分

6、量； 不衰減兩倍工頻分量。而B相電動(dòng)力中沒有固定分量，僅由其他三種分量組成。.6.4導(dǎo)體的短路電流電動(dòng)力電動(dòng)力的最大值為了保證電氣設(shè)備有足夠的電動(dòng)力穩(wěn)定度，在工程上常以短路時(shí)電動(dòng)力的最大值作為校驗(yàn)電器和載流導(dǎo)體電動(dòng)力穩(wěn)定時(shí)的根據(jù)。Fbmax大于Famax，計(jì)算最大電動(dòng)力值應(yīng)該以中間相B相電動(dòng)力值為規(guī)范。.6.4導(dǎo)體的短路電流電動(dòng)力導(dǎo)體振動(dòng)的動(dòng)態(tài)應(yīng)力為防止產(chǎn)生危險(xiǎn)的共振引起動(dòng)態(tài)應(yīng)力較大的不利景象，對(duì)凡銜接發(fā)電機(jī)、主變壓器以及配電安裝等重要回路中的導(dǎo)體，應(yīng)思索共振影響，在設(shè)計(jì)制造時(shí)使其固有頻率在下述范圍之外。動(dòng)態(tài)應(yīng)力系數(shù) 為動(dòng)態(tài)應(yīng)力與靜止應(yīng)力之比圖9 動(dòng)態(tài)應(yīng)力系數(shù)曲線.6.4導(dǎo)體的短路電流電動(dòng)力導(dǎo)

7、體的一階固有頻率計(jì)算公式為：修正動(dòng)態(tài)應(yīng)力法：在最大應(yīng)力上乘以動(dòng)態(tài)應(yīng)力系數(shù)，求得實(shí)踐動(dòng)態(tài)過程中動(dòng)態(tài)應(yīng)力的最大值。共振效驗(yàn)決議支撐與跨距。.6.4電氣設(shè)備選擇的普通條件按短路情況校驗(yàn)熱穩(wěn)定及動(dòng)穩(wěn)定1、熱穩(wěn)定校驗(yàn)指校驗(yàn)設(shè)備的載流部分在短路電流經(jīng)過時(shí)，各部件的最高發(fā)熱溫度熱效應(yīng)不超越最高允許值。 其中，It為制造廠規(guī)定的t秒內(nèi)電氣設(shè)備的熱穩(wěn)定電流， kA； t為與之相對(duì)應(yīng)的時(shí)間，s； Qk為短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)，kA)2. S ，可采用等值時(shí)間法等進(jìn)展計(jì)算。.6.4電氣設(shè)備選擇的普通條件2、動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)是判別電氣設(shè)備耐受短路電流產(chǎn)生的電動(dòng)力效應(yīng)的才干。滿足動(dòng)穩(wěn)定的條件，即式中，ies、Ies

8、分別為允許經(jīng)過的動(dòng)穩(wěn)定電流峰值， kA； ish、Ish分別為短路沖擊電流的峰值及有效值， kA。.6.4電氣設(shè)備選擇的普通條件短路計(jì)算條件確實(shí)定為使電氣設(shè)備能經(jīng)受最嚴(yán)重短路電流的作用，按以下條件確定作校驗(yàn)用的短路電流。1容量及接線 發(fā)電機(jī)容量按該工程設(shè)計(jì)最終容量計(jì)算普通為本期工程建成后510年，并適當(dāng)思索安裝投入運(yùn)轉(zhuǎn)后電力系統(tǒng)容量的開展。接線方式按能夠發(fā)生最大短路電流的正常接線方式為準(zhǔn)，不思索變換接線方式。 2短路類型 普通按三相短路計(jì)算，其他短路類型較三相短路電流大時(shí)，應(yīng)選最嚴(yán)重的短路缺點(diǎn)來進(jìn)展校驗(yàn)。3)短路計(jì)算點(diǎn) 應(yīng)選擇經(jīng)過導(dǎo)體、電氣設(shè)備的短路電流為最大的點(diǎn)作為短路計(jì)算點(diǎn)。.6.4電氣設(shè)

9、備選擇的普通條件下面以圖10簡(jiǎn)單闡明如何選擇主要回路設(shè)備的短路計(jì)算點(diǎn)。圖10 短路點(diǎn)確實(shí)定.6.4電氣設(shè)備選擇的普通條件 選擇發(fā)電機(jī)出口斷路器QF1。假設(shè)短路發(fā)生在K2點(diǎn)，經(jīng)過QF1的短路電流為發(fā)電機(jī)G2和G3提供的短路電流之和；而假設(shè)K1點(diǎn)短路時(shí)，經(jīng)過QF1的短路電流僅由發(fā)電機(jī)G1提供。比較后可知，假設(shè)機(jī)組G1和G2容量相近，前者的短路電流大于后者，故應(yīng)以K2作為短路計(jì)算點(diǎn)。 選擇變壓器回路斷路器QF3 。經(jīng)比較分析發(fā)現(xiàn)，應(yīng)選取圖示K3點(diǎn)作為短路計(jì)算點(diǎn)。 母聯(lián)斷路器QF5的選擇。發(fā)電機(jī)G1和G2 ，母線上K4點(diǎn)發(fā)生短路時(shí) ，經(jīng)過QF5的短路電流為最大，應(yīng)選取K4為短路計(jì)算點(diǎn)。 帶出線電抗器回

10、路的斷路器QF4的選擇。思索導(dǎo)電抗器內(nèi)部發(fā)生缺點(diǎn)的概率很小且電抗器與QF4間銜接導(dǎo)線很短，缺點(diǎn)的概率也不大，故而以圖示K8點(diǎn)作為短路計(jì)算點(diǎn)。 選擇QF4既可保證系統(tǒng)有足夠可靠性又不會(huì)呵斥設(shè)備選擇的浪費(fèi)。 K8點(diǎn)即為選擇QF4的短路計(jì)算點(diǎn)。 .6.4電氣設(shè)備選擇的普通條件短路計(jì)算時(shí)間 進(jìn)展熱穩(wěn)定校驗(yàn)時(shí)采用的短路計(jì)算時(shí)間tk應(yīng)為主維護(hù)動(dòng)作時(shí)間tpr和斷路器的全開斷時(shí)間tbr之和，即式中， tpr為主維護(hù)動(dòng)作時(shí)間，普通取0.050.06s；假設(shè)主維護(hù)有死區(qū)，應(yīng)取后備維護(hù)動(dòng)作時(shí)間，同時(shí)應(yīng)取相應(yīng)區(qū)內(nèi)的短路電流數(shù)值； tbr為斷路器的全開斷時(shí)間，包括其固有分閘時(shí)間和燃弧時(shí)間。 由于一些特殊電氣設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)特

11、點(diǎn)，并不是選擇一切電氣設(shè)備時(shí)都要進(jìn)展短路時(shí)的穩(wěn)定校驗(yàn)： 熔斷器維護(hù)回路設(shè)備不用校驗(yàn)其熱穩(wěn)定； 裝有限流熔斷器維護(hù)的回路其電器設(shè)備不用校驗(yàn)熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定； 電纜不用校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定； PT回路設(shè)備不用校驗(yàn)其熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定。.6.5載流導(dǎo)體的選擇裸導(dǎo)體的選擇按經(jīng)濟(jì)電流密度 *軟導(dǎo)線，輸電線路.6.5載流導(dǎo)體的選擇圖14 導(dǎo)體經(jīng)濟(jì)電流密度曲線1變電所所用、工廠用及電纜線路的鋁線紙包絕緣鉛包、鋁包、塑料護(hù)套及各種鎧裝電纜；2鋁矩形、槽形母線及組合導(dǎo)線；3火電廠廠用鋁芯絕緣鉛包、鋁包、塑料護(hù)套及各種鎧裝電纜；435220KV-線路的LGJ、LGJQ型鋼芯鋁-絞線.6.5載流導(dǎo)體的選擇按長(zhǎng)期允許電流選擇截面 *硬導(dǎo)線按電壓損耗選擇截面20KV以下電壓級(jí)的配電網(wǎng)，線損小于5%。按電暈放電選擇截面每個(gè)電壓等級(jí)下大于表6-7最小線徑時(shí)無(wú)需校驗(yàn)。按機(jī)械強(qiáng)度選擇截面表6-8中限制的根據(jù)機(jī)械強(qiáng)度的最小截面面積熱穩(wěn)定校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)根據(jù)動(dòng)校驗(yàn)選定條間襯墊跨距，再按相間允許應(yīng)力確定絕緣子間的跨距。軟導(dǎo)線不做電動(dòng)力校驗(yàn)。.6.5載流導(dǎo)體的選擇