電氣設(shè)備選擇

4.13電氣設(shè)備選擇考試大綱13.1掌握電氣設(shè)備選擇和校驗的根本原那么和方法13.2了解硬母線的選擇和校驗的原那么和方法4.13.1電氣設(shè)備的選擇原那么與方法1．按正常任務(wù)條件選擇額定電壓和額定電流〔1〕額定電壓和最高任務(wù)電壓導(dǎo)體和電器所在電網(wǎng)的運轉(zhuǎn)電壓因調(diào)壓或負(fù)荷的變化，常高于電網(wǎng)的額定電壓，故所選電氣設(shè)備允許最高任務(wù)電壓不得低于所接電網(wǎng)的最高運轉(zhuǎn)電壓，即〔4-14-1〕普通電氣設(shè)備允許的最高任務(wù)電壓：當(dāng)額定電壓在220kV及以下時為1.15；額定電壓為330～500kV時為1.1。而實踐電網(wǎng)運轉(zhuǎn)的，普通不超越1.1，因此在選擇設(shè)備時，普通可按照電氣設(shè)備的額定電壓不低于安裝地點電網(wǎng)額定電壓的條件選擇。4.13.1電氣設(shè)備的選擇原那么與方法〔2〕額定電流電氣設(shè)備的額定電流是指在額定周圍環(huán)境溫度下，導(dǎo)體和電器的長期允許電流〔或額定電流〕應(yīng)不小于該回路的最大繼續(xù)任務(wù)電流，即〔4-14-2〕由于發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)和變壓器在電壓降低5％時，出力堅持不變，故其相應(yīng)回路的〔為電機(jī)的額定電流〕；母聯(lián)斷路器回路普通可取母線上最大一臺發(fā)電機(jī)或變壓器的；母線分段電抗器的應(yīng)為母線上最大一臺發(fā)電機(jī)跳閘時，保證該段母線負(fù)荷所需的電流；出線回路的除思索線路正常負(fù)荷電流〔包括線路損耗〕外，還應(yīng)思索事故時由其它回路轉(zhuǎn)移過來的負(fù)荷。4.13.1電氣設(shè)備的選擇原那么與方法〔3〕按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核在選擇電器時，還應(yīng)思索電器安裝地點的環(huán)境條件，當(dāng)氣溫、風(fēng)速、濕度、污穢等級、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度等環(huán)境條件超越普通電器運用條件時，應(yīng)向制造部門提出要求或采取相應(yīng)的措施。我國目前消費的電氣設(shè)備，設(shè)計時取周圍空氣溫度40℃作為計算值，假設(shè)安裝地點日最高氣溫高于＋40℃，但不超越＋60℃，最大延續(xù)任務(wù)電流應(yīng)適當(dāng)降低，設(shè)備的額定電流應(yīng)乘以溫度校正系數(shù)。4.13.1電氣設(shè)備的選擇原那么與方法溫度修正系數(shù)：〔4-14-3〕式中——實踐環(huán)境溫度，取最熱月平均最高氣溫，℃；——導(dǎo)體或電氣設(shè)備正常發(fā)熱允許最高溫度〔當(dāng)導(dǎo)作用螺栓銜接時為70℃〕；——溫度修正系數(shù)。當(dāng)時，每降低1℃允許電流添加0.5％，但總數(shù)不得超越20％；當(dāng)時，每增高1℃允許電流應(yīng)減少1.8％。4.13.1電氣設(shè)備的選擇原那么與方法2．按短路情況來校驗電氣設(shè)備的動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定〔1〕短路熱穩(wěn)定校驗短路電流經(jīng)過時，導(dǎo)體和電器各部件溫度〔或發(fā)熱效應(yīng)〕應(yīng)不超越允許值。熱穩(wěn)定校驗應(yīng)選擇兩相短路和三相短路中最嚴(yán)重的一種作為計算根據(jù)。4.13.1電氣設(shè)備的選擇原那么與方法或〔4-14-4〕式中──規(guī)定的電氣設(shè)備在時間s內(nèi)的熱穩(wěn)定電流，kA。在指定時間內(nèi)短路電流不會使電氣設(shè)備發(fā)熱超越設(shè)備允許的最大短時溫度的電流；──與對應(yīng)的時間，s；——短路穩(wěn)態(tài)電流，kA；──假想時間，s。取間隔短路點最近的繼電保護(hù)安裝的主維護(hù)動作時間與斷路器固有動作時間之和，如主維護(hù)安裝有維護(hù)死區(qū)，假想時間可根據(jù)該維護(hù)區(qū)短路缺點的后備維護(hù)裝置的動作時間來校驗。4.13.1電氣設(shè)備的選擇原那么與方法〔2〕電動力穩(wěn)定校驗電動力穩(wěn)定是導(dǎo)體和電器接受短路電流機(jī)械效應(yīng)的才干，亦稱動穩(wěn)定。動穩(wěn)定校驗應(yīng)以三相短路電流為計算類型，并應(yīng)滿足下式要求：或〔4-14-5〕式中、──廠家規(guī)定的電氣設(shè)備極限經(jīng)過電流的有效值和峰值，kA；、──按三相短路計算所得的沖擊電流的有效值和瞬時值，kA；4.13.1電氣設(shè)備的選擇原那么與方法〔3〕按三相短路容量來校驗開關(guān)電器的斷流才干〔遮斷容量〕〔4-14-6〕式中、——制造廠提供的在額定電壓下允許的開斷電流，kA；允許的斷流容量，MVA；、——電器設(shè)備安裝處的短路電流，kA；短路容量，MVA。銘牌斷流容量值所規(guī)定的運用條件，普通的斷路器如用于高海拔地域、礦山井下，或電壓較低的電網(wǎng)中，都要降低斷流容量值。當(dāng)斷路器采用手動操動機(jī)構(gòu)或自動重合閘安裝時，其遮斷容量應(yīng)下降到原來的額定值的60％～70％。4.13.2硬母線的選擇與校驗硬母線普通按以下各項進(jìn)展選擇和校驗：〔1〕導(dǎo)體資料〔2〕類型和敷設(shè)方式〔3〕導(dǎo)體截面電暈〔4〕熱穩(wěn)定〔5〕動穩(wěn)定〔6〕共振頻率4.13.2硬母線的選擇與校驗1．母線的選型工業(yè)上常用的硬母線截面為矩形，槽形和管形?！?〕矩形母線散熱條件較好，有一定的機(jī)械強(qiáng)度，便于固定和銜接，但集膚效應(yīng)較大。為防止集膚效應(yīng)系數(shù)過大，單條矩形母線的截面最大不超越1250mm2。當(dāng)任務(wù)電流超越最大截面單條母線允許電流時，可用2～4條矩形母線并列運用。但由于集膚效應(yīng)的影響，多條母線并列的允許載流量并不成比例添加，故普通防止采用4條矩形母線。矩形導(dǎo)體普通只用于35kV及以下，電流在4000A及以下的配電線路中。4.13.2硬母線的選擇與校驗〔2〕槽型母線機(jī)械強(qiáng)度較好，載流量較大，集膚效應(yīng)系數(shù)也較小。槽型母線普通用于4000～8000A的配電安裝中?！?〕管形母線集膚效應(yīng)系數(shù)小，機(jī)械強(qiáng)度高，管內(nèi)可以通水和通風(fēng)，用此，可用于8000A以上的大電流母線。另外，由于圓管形外表光滑，電暈放電電壓高，因此可用作110kV及以上配電安裝母線。母線的布置方式應(yīng)根據(jù)載流量的大小、短路電流程度和配電安裝的詳細(xì)情況確定。4.13.2硬母線的選擇與校驗2．母線截面選擇除配電安裝的匯流母線按長期發(fā)熱允許電流選擇外，其他導(dǎo)體的截面普通按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇。〔1〕按導(dǎo)體長期發(fā)熱允許電流選擇導(dǎo)體所在電路中最大繼續(xù)任務(wù)電流應(yīng)不大于導(dǎo)體長期發(fā)熱的允許電流，即〔4-14-7〕式中——相應(yīng)于導(dǎo)體允許溫度和基準(zhǔn)環(huán)境條件下導(dǎo)體長期允許電流，A；——綜合修正系數(shù)，裸導(dǎo)體的值與海拔和環(huán)境溫度有關(guān)。4.13.2硬母線的選擇與校驗〔2〕按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)體截面可使年計算費用最低。年計算費用包括電流經(jīng)過導(dǎo)體所產(chǎn)生的年電能損耗費、導(dǎo)體投資〔包括損耗引起的補(bǔ)充裝機(jī)費〕和折舊費、以及利息等，對應(yīng)不同種類的導(dǎo)體和不同的最大負(fù)荷年利用小時數(shù)將有一個年計算費用最低的電流密度——經(jīng)濟(jì)電流密度〔J〕。導(dǎo)體的經(jīng)濟(jì)截面可由下式?jīng)Q議：

〔4-14-8〕式中——正常任務(wù)時的最大繼續(xù)任務(wù)電流，A。4.13.2硬母線的選擇與校驗3．母線截面的校驗〔1〕電暈電壓校驗對于110～220kV裸母線，可按晴天不發(fā)生全面電暈條件進(jìn)展校驗，即裸母線的臨界電壓應(yīng)大于最高任務(wù)電壓〔4-14-9〕對于330～500kV超高壓配電安裝，電暈是選擇導(dǎo)線的控制條件。要求在1.1倍最高運轉(zhuǎn)相電壓下，晴天夜間不發(fā)生可見電暈。選擇時應(yīng)綜合思索導(dǎo)體直徑、分裂間距和相間間隔等條件，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確定最正確方案。4.13.2硬母線的選擇與校驗〔2〕熱穩(wěn)定校驗按正常電流選出導(dǎo)體截面后，還應(yīng)按熱穩(wěn)定進(jìn)展核驗。根據(jù)短路電流的熱效應(yīng)，并計及集膚效應(yīng)系數(shù)，當(dāng)導(dǎo)體經(jīng)過短路電流，在假想時間的情況下，與導(dǎo)體最高允許加熱溫度所對應(yīng)的截面為最小允許截面。

〔4-14-10〕式中──熱穩(wěn)定系數(shù)，與導(dǎo)體資料、構(gòu)造及最高允許溫度、長期任務(wù)額定溫度有關(guān)。4.13.2硬母線的選擇與校驗〔3〕動穩(wěn)定校驗1〕單條母線的應(yīng)力按照母線在支持絕緣子上固定的方式，通常假定母線為自在支承在絕緣子上的多跨距、載荷均勻分布的梁，在電動力的作用下，母線所受的最大彎矩。當(dāng)矩形導(dǎo)體程度置放時，為防止導(dǎo)體因自重而過分彎曲，所選取的跨距普通不超越1.5～2m。思索到絕緣子支座及引下線安裝方便，常選取絕緣子跨距等于配電安裝間隔寬度。2〕當(dāng)母線由多條組成時，母線上的最大機(jī)械應(yīng)力由相間作用應(yīng)力和同相各條間的作用力合成。4.13.2硬母線的選擇與校驗3〕110kV及以上單根圓管形母線由于截面大、跨距長，母線自重及母線上各種集中荷載〔如引下線或單柱式隔分開關(guān)的靜觸頭〕所產(chǎn)生的應(yīng)力已不能忽略不計，并應(yīng)驗算母線的撓度。當(dāng)母線裝在屋外時，還應(yīng)計及風(fēng)力和覆冰所產(chǎn)生的應(yīng)力。屋外管形母線上的荷載按其作用時間可分為長期荷載和短路時的荷載兩種。長期荷載也稱正常荷載，它包括母線自重、集中荷載、風(fēng)荷載及冰荷載，由于它們并非同時出現(xiàn)，因此需求合理決議它們的組協(xié)作用。普通可按兩種組合計算：①母線自重、集中荷載和最大風(fēng)荷載組合；②母線自重、集中荷載、覆冰和覆冰時風(fēng)荷載〔普通取5～10m/s〕組合。取其中大者作為母線正常形狀下的最大荷載。短路時的荷載包括：母線自重、集中荷載、短路電動力和風(fēng)荷載〔普通取正常形狀下最大風(fēng)速的一半，但不小于15m／s〕。4.13.2硬母線的選擇與校驗〔4〕母線共振的校驗當(dāng)母線的自振頻率與電動力交變頻率一致或接近時，將會產(chǎn)生共振景象，添加母線的應(yīng)力。因此，對于重要回路〔如發(fā)電機(jī)、變壓器及匯流母線等〕的母線應(yīng)進(jìn)展共振校驗。當(dāng)自振頻率無法限制在共振頻率范圍之外時，母線受力必需乘以動態(tài)應(yīng)力系數(shù)，