高鐵變電所電氣設(shè)備選擇-電氣設(shè)備選擇

學(xué)校：電氣設(shè)備選擇的一般原則電氣設(shè)備選擇的一般原則1正常工作條件選擇2短路條件校驗(yàn)3環(huán)境工作條件選擇盡管電力系統(tǒng)中各種設(shè)備的作用和工作條件并不一樣，具體選擇方法也不完全相同，但對它們的基本要求卻是一致的。電氣設(shè)備選擇的一般原則設(shè)備名稱額定電壓額定電流開斷能力短路電流校驗(yàn)環(huán)境條件其它動(dòng)穩(wěn)定熱穩(wěn)定斷路器√√√○○○操作性能負(fù)荷開關(guān)√√√○○○操作性能隔離開關(guān)√√

○○○操作性能熔斷器√√√

○上、下級間配合電流互感器√√

○○○

電壓互感器√

○二次負(fù)荷、準(zhǔn)確等級支柱絕緣字√

○

○二次負(fù)荷、準(zhǔn)確等級穿墻套管√√

○○○

母線

√

○○○

電纜√√

○○各種高壓電氣設(shè)備具有不同的性能特點(diǎn)，選擇與校驗(yàn)條件不盡相同，高壓電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn)項(xiàng)目見上表。按正常工作條件選擇電氣設(shè)備選擇的一般原則額定電壓額定電流其他開斷電流頻率電氣設(shè)備選擇的一般原則按正常工作條件選擇-額定電壓電氣設(shè)備的額定電壓UN電氣設(shè)備的最高運(yùn)行電壓UalmUalm=(1.1~1.15)UN地區(qū)電網(wǎng)的額定電壓UNs地區(qū)電網(wǎng)的最高運(yùn)行電壓UsmUsm=1.1UNsUN≥UNs電氣設(shè)備選擇的一般原則按正常工作條件選擇-額定電流IN≥ImaxIN是指在額定環(huán)境溫度下，電氣設(shè)備的長期允許電流。Imax為電氣設(shè)備所在回路的不同運(yùn)行方式下出現(xiàn)的最大持續(xù)工作電流

電氣設(shè)備選擇的一般原則按短路條件校驗(yàn)熱穩(wěn)定性動(dòng)穩(wěn)定性電氣設(shè)備選擇的一般原則采用限流熔斷器保護(hù)的設(shè)備，可不驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定性用熔斷器保護(hù)的電器，其熱穩(wěn)定由熔斷時(shí)間保證，顧可不驗(yàn)熱穩(wěn)定性裝設(shè)在電壓互感器回路中的裸導(dǎo)體和電氣設(shè)備可不校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性按短路條件校驗(yàn)030201電氣設(shè)備選擇的一般原則按短路條件校驗(yàn)短路電流計(jì)算條件按本工程設(shè)計(jì)最終容量計(jì)算，并考慮電力系統(tǒng)遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃。其接線應(yīng)采用可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式。容量：短路種類：一般按三相短路驗(yàn)算，若其他種類短路較三相短路嚴(yán)重時(shí)，則應(yīng)按最嚴(yán)重的情況驗(yàn)算。選擇通過的短路電流最大的那些點(diǎn)作為短路計(jì)算點(diǎn)。計(jì)算短路點(diǎn)：電氣設(shè)備選擇的一般原則按短路條件校驗(yàn)短路計(jì)算時(shí)間覆冰氣溫風(fēng)速海拔電氣設(shè)備選擇的一般原則按環(huán)境工作條件選擇污穢地震強(qiáng)度學(xué)校：高壓斷路器的選擇高壓斷路器的選擇高壓斷路器選擇及校驗(yàn)條件熱穩(wěn)定校驗(yàn)3額定電壓1動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)4額定電流2種類與類型的選擇高壓斷路器的選擇SF6斷路器也已在向中壓10～35kV發(fā)展，并獲得了廣泛應(yīng)用。真空斷路器在35kV及以下電力系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用，有取代油斷路器的趨勢。少油斷路器制造簡單、價(jià)格便宜、維護(hù)工作量較少，在3～220kV系統(tǒng)中應(yīng)用較廣。斷路器的額定電壓

應(yīng)等于或大于所在電網(wǎng)的額定電壓，即額定電壓的選擇斷路器的額定電流應(yīng)等于或大于電路中的最大長期工作電流，即額定電流的選擇制造廠給定的斷路器的額定開斷電流

不小于斷路器滅弧觸頭剛分離瞬間電路內(nèi)短路電流的有效值,即：額定開斷電流的選擇高壓斷路器的選擇高壓斷路器的選擇

額定關(guān)合電流是斷路器的重要參數(shù)之一。為了保證斷路器在關(guān)合短路時(shí)的安全，斷路器的額定關(guān)合電流

不應(yīng)小于短路電流最大沖擊值

，即：短路關(guān)合電流的選擇

制造廠給定的斷路器額定斷流容量

不應(yīng)小于短路功率

，即：

其中，

；

。額定斷流容量的選擇

制造廠給定的能保證機(jī)械穩(wěn)定性的極限通過電流瞬時(shí)值

或有效值

應(yīng)不小于三相短路沖擊電流

或

，即

或

便能滿足短路時(shí)動(dòng)穩(wěn)定性的要求。高壓斷路器在短路時(shí)的動(dòng)穩(wěn)定性校驗(yàn)

制作廠給定的高壓斷路器在t秒（1s或4s、5s、10s）內(nèi)允許通過的熱穩(wěn)定電流

產(chǎn)生的發(fā)熱效應(yīng)

應(yīng)不小于短路時(shí)產(chǎn)生的熱效應(yīng)

，即：

其中，

。

那么，為保證熱穩(wěn)定要求應(yīng)滿足的條件是：高壓斷路器短路時(shí)的熱穩(wěn)定性校驗(yàn)高壓斷路器的選擇學(xué)校：高壓熔斷器的選擇高壓熔斷器的選擇高壓熔斷器額定電壓的選擇對于一般的高壓熔斷器，其額定電壓UN必須大于或等于電網(wǎng)的額定電壓UNS即：UN≥UNS但是對于充填石英砂有限流作用的熔斷器，則不宜使用在低于熔斷器額定電壓的電網(wǎng)中。高壓熔斷器高壓熔斷器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(yīng)滿足:INFT≥INFEINFT:熔管的額定電流INFE:熔體的額定電流高壓熔斷器高壓熔斷器的選擇高壓熔斷器熔體額定電流的選擇保護(hù)35kV及以下電力變壓器的高壓熔斯器，其熔體的額定電流應(yīng)滿足:INFE=KImaxK:可靠系數(shù)Imax:電力變壓器回路最大工作電流高壓熔斷器高壓熔斷器的選擇高壓熔斷器開斷電流校驗(yàn)對于沒有限流作用的熔斷器，選擇時(shí)用沖擊電流的有效值Ich進(jìn)行校驗(yàn)；對于有限流作的熔斷器在電流達(dá)最大值之前已截?cái)?，故可不?jì)非周期分量影響，而采用I”進(jìn)行校驗(yàn)。INbr≥Ich（或I”）INbr：熔斷器的額定開斷電流。高壓熔斷器高壓熔斷器的選擇高壓熔斷器選擇性校驗(yàn)為了保證前后兩級熔斷器之間或熔斷器與電源(或負(fù)荷)保護(hù)裝置之間動(dòng)作的選擇性，應(yīng)進(jìn)行熔體選擇性校驗(yàn)。高壓熔斷器高壓熔斷器的選擇安秒特性曲線同一電流同時(shí)通過這兩個(gè)熔體時(shí)，熔體1先熔斷。為保證動(dòng)作的選擇性，前一級熔體應(yīng)采用熔體1，后一級熔體應(yīng)采用熔體2。高壓熔斷器的選擇學(xué)校：隔離開關(guān)的選擇隔離開關(guān)應(yīng)根據(jù)下列條件選擇結(jié)構(gòu)形式4額定電壓1動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)6安裝地點(diǎn)3額定電流2熱穩(wěn)定校驗(yàn)5隔離開關(guān)的選擇隔離開關(guān)的選擇隔離開關(guān)的額定電壓

應(yīng)等于或大于所在電網(wǎng)的額定電壓，即額定電壓的選擇隔離開關(guān)的額定電流應(yīng)等于或大于電路中的最大長期工作電流，即額定電流的選擇隔離開關(guān)的選擇制造廠給定的能保證機(jī)械穩(wěn)定性的極限通過電流瞬時(shí)值

或有效值

應(yīng)不小于三相短路沖擊電流

或

，即

或

便能滿足短路時(shí)動(dòng)穩(wěn)定性的要求。隔離開關(guān)在短路時(shí)的動(dòng)穩(wěn)定性校驗(yàn)

制作廠給定的隔離開關(guān)在t秒（1s或4s、5s、10s）內(nèi)允許通過的熱穩(wěn)定電流

產(chǎn)生的發(fā)熱效應(yīng)

應(yīng)不小于短路時(shí)產(chǎn)生的熱效應(yīng)

，即：

其中，

。

那么，為保證熱穩(wěn)定要求應(yīng)滿足的條件是：隔離開關(guān)短路時(shí)的熱穩(wěn)定性校驗(yàn)應(yīng)注意隔離開關(guān)的種類和形式的選擇，尤其屋外式隔離開關(guān)的型式較多，對配電裝置的布置和占地面積影響很大，因此其型式應(yīng)根據(jù)配電裝置特點(diǎn)和要求以及技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件來確定，如上表：使用場合特點(diǎn)參

考

型

號屋內(nèi)

屋內(nèi)配電裝置成套高壓開關(guān)柜三級，10kV以下GN2，GN6，GN8，GN19發(fā)電機(jī)回路，大電流回路

單極，大電流3000~13000AGN10三級，15kV，200~600AGN11三級，10kV，大電流2000~3000AGN18，GN22，GN2單極，插入式結(jié)構(gòu)，帶封閉罩20kV，大電流10000~13000AGN14屋外220kV及以下各型配電裝置雙柱式，220kV及以下GW4高型，硬母線布置V型，35~110kVGW5硬母線布置單柱式，220~500kVGW620kV及以上中型配電裝置三柱式，220~500kVGW7隔離開關(guān)的選擇互感器的選擇電流互感器的選擇電流互感器一次回路額定電壓和電流選擇應(yīng)滿足：ⅠN1≥Ⅰmax為了確保所供儀表的準(zhǔn)確度，互感器的一次側(cè)額定電流應(yīng)盡可能與最大工作電流接近。式中：電流互感器一次額定電壓電流互感器一次額定電流電流互感器一次回路額定電壓和電流的選擇電流互感器的二次額定電流有5A和1A兩種，一般強(qiáng)電系統(tǒng)用5A，弱電系統(tǒng)用1A。二次額定電流的選擇互感器的選擇電流互感器的選擇在選擇互感器時(shí)，應(yīng)根據(jù)安裝地點(diǎn)(如戶內(nèi)、戶外)和安裝方式(如穿墻式、支持式、裝入式等)選擇相適應(yīng)的類別和型式。選用母線型電流互感器時(shí)，應(yīng)注意校核窗口尺寸。電流互感器種類和型式的選擇為保證測量儀表的準(zhǔn)確度，互感器的準(zhǔn)確級不得低于所供測量儀表的準(zhǔn)確級。當(dāng)所供儀表要求不同準(zhǔn)確級時(shí)，應(yīng)按相應(yīng)最高級別來確定電流互感器的準(zhǔn)確級。電流互感器準(zhǔn)確級的選擇互感器的選擇電流互感器的選擇為了保證互感器的準(zhǔn)確級，互感器二次側(cè)所接實(shí)際負(fù)載

或所屬容量應(yīng)不大于該準(zhǔn)確級所規(guī)定的額定負(fù)載

或額定容量。即：或。二次容量或二次負(fù)載的校驗(yàn)電流互感器熱穩(wěn)定能力是根據(jù)其熱穩(wěn)定倍數(shù)Kt進(jìn)行的熱穩(wěn)定倍數(shù)Kt是指在規(guī)定時(shí)間（通常取1s、5s或10s）內(nèi)所允許通過電流互感器的熱穩(wěn)定電流It與其一次額定電流IN1之比即：。

熱穩(wěn)定應(yīng)按下式檢驗(yàn)：。熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)互感器的選擇電壓互感器的選擇電壓互感器二次側(cè)額定線間電壓為100V，要和所接用的儀表或繼電器相適應(yīng)。二次側(cè)額定電壓的選擇為了確保電壓互感器安全和在規(guī)定的準(zhǔn)確級下運(yùn)行，電壓互感器一次繞組所接電力網(wǎng)電壓應(yīng)在（1.1~0.9）范圍內(nèi)變動(dòng)，即滿足下列條件：

:電壓互感器一次額定電壓一次回路額定電壓選擇互感器的選擇電壓互感器的選擇電壓互感器的種類和型式應(yīng)根據(jù)裝設(shè)地點(diǎn)和使用條件進(jìn)行選擇種類和型式的選擇有關(guān)電壓互感器準(zhǔn)確級的選擇原則，可參照電流互感器準(zhǔn)確級選擇。準(zhǔn)確級選擇互感器的選擇電壓互感器的選擇。電壓互感器的額定二次容量（對應(yīng)于所要求的準(zhǔn)確級）SN2，應(yīng)不小于電壓互感器的二次負(fù)荷S2，即:額定二次容量選擇互感器的選擇學(xué)校：母線和電纜的選擇母線的選擇與校驗(yàn)?zāi)妇€和電纜的選擇母線一般按母線材料、類型與布置方式、導(dǎo)體截面、熱穩(wěn)定、動(dòng)穩(wěn)定等進(jìn)行選擇和校驗(yàn)。對于110kV以上母線還要進(jìn)行電暈的校驗(yàn)，對重要回路的母線還要進(jìn)行共振頻率的校驗(yàn)。硬母線常用的硬母線截面有矩形、槽形和管形。矩形母線常用于35kV及以下、工作電流小于4000A的配電裝置中。槽形母線一般用于4000～8000A的配電裝置中。管形母線可用于8000A以上的大電流母線。2母線材料類型及布置方式配電裝置的母線常用導(dǎo)體材料有銅、鋁和鋼。銅的電阻率低，機(jī)械強(qiáng)度大，抗腐蝕性能好價(jià)格較貴。1母線的散熱性能和機(jī)械強(qiáng)度與母線的布置方式有關(guān)3母線和電纜的選擇除配電裝置的匯流母線及較短導(dǎo)體(20m以下)按最大長期工作電流選擇截面外，其余導(dǎo)體的截面一般按經(jīng)濟(jì)密度選擇。母線截面積的選擇母線的選擇與校驗(yàn)按正常電流及經(jīng)濟(jì)電流密度選出母線截面后，還應(yīng)按熱穩(wěn)定校驗(yàn)。按熱穩(wěn)定要求的導(dǎo)體最小截面為：Smin=I∞/C·I∞：短路電流穩(wěn)態(tài)值（A）KS：為集膚效應(yīng)系數(shù)，對于矩形母線截面在100mm2以下KS=1tim：為熱穩(wěn)定計(jì)算假想時(shí)間；C為熱穩(wěn)定系數(shù)。熱穩(wěn)定的選擇母線和電纜的選擇母線的選擇與校驗(yàn)各種形狀的母線通常都安裝在支持絕緣子上，當(dāng)沖擊電流通過母線時(shí)，電動(dòng)力將使母線產(chǎn)生彎曲應(yīng)力，因此必須校驗(yàn)?zāi)妇€的動(dòng)穩(wěn)定性。安裝在同一平面內(nèi)的三相母線，其中間相受力最大，即：(N)Kf:母線形狀系數(shù)，當(dāng)母線相間距離遠(yuǎn)大于母線截面周長時(shí)Kf=1母線動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)Fmax=1.732×10-7KfL：母線跨距(m)a：母線相間距(m)。母線和電纜的選擇根據(jù)電纜的用途、電纜敷設(shè)的方法和場所，選擇電纜的芯數(shù)、芯線的材料、絕緣的種類、保護(hù)層的結(jié)構(gòu)以及電纜的其它特征，最后確定電纜的型號。選擇電纜的型號可按照電纜的額定電壓UN不低于敷設(shè)地點(diǎn)電網(wǎng)額定電壓UNs的條件選擇即：UN≥UNs按額定電壓選擇電纜的選擇與校驗(yàn)一般根據(jù)最大長期工作電流選擇，但是對有些回路(如發(fā)電機(jī)、變壓器回路)，其年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)超過5000h，且長度超過20m時(shí)，應(yīng)按經(jīng)濟(jì)電流密度來選擇。按截面積選擇母線和電纜的選擇年運(yùn)行費(fèi)與電纜截面的關(guān)系曲線1為全年的電能損耗費(fèi)，它隨截面的增大而減少。線2為電纜和附屬設(shè)備的全年維修和折舊費(fèi)，它隨截面的增大而增大。曲線3為全年運(yùn)行費(fèi)用，它為曲線1、2的和。顯然當(dāng)截面為Sj時(shí)，全年總運(yùn)行費(fèi)用最少，Sj就稱為經(jīng)濟(jì)截面。按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇母線和電纜的選擇經(jīng)濟(jì)電流密度jn與最大負(fù)荷利用小時(shí)成反比。

經(jīng)濟(jì)電流密度jn表單位：A/mm2導(dǎo)體種類最大負(fù)荷利用小時(shí)3000以下3000～50005000以上銅裸導(dǎo)線和母線3.02.251.75鋁裸導(dǎo)線和母線1.651.150.9