1、第六章 电气设备选择的 一般原则生活中的案例生活中的案例: : 设备选择设备选择买插座买插座, , 有以下电器设备接到该插座上有以下电器设备接到该插座上: : 1. 1. 电磁炉电磁炉: : 额定电压额定电压220220V V 功率功率18001800W W2. 2. 电水壶电水壶: : 额定电压额定电压230230V V 功率功率10001000W W3. 3. 电视电视: : 额定电压额定电压220220V V 功率功率 300 300W W商店中的插座有两种商店中的插座有两种: :1.2201.220V 10A 2. V 10A 2. 220220V 16A V 16A 应该买哪种应该买
2、哪种? ?各类电器设备选择遵循的共同原则是：各类电器设备选择遵循的共同原则是： 按正常工作条件进行选择；按正常工作条件进行选择； 按短路状态校验热稳定和动稳定。按短路状态校验热稳定和动稳定。 按正常工作条件选择电器设备按正常工作条件选择电器设备 （1 1）额定电压）额定电压 U UN N U UN NS S （绝缘性能）（绝缘性能） U UN N 电器设备额定电压；电器设备额定电压； U UN NS S 电网额定电压电网额定电压（2 2）额定电流）额定电流 I IN N I Imaxmax （长期发热）（长期发热） I IN N 电器设备在额定环境温度下的长期允许电流电器设备在额定环境温度下的
3、长期允许电流 I Imaxmax 电器所在回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流电器所在回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流 （3 3）当地环境条件）当地环境条件 海拔修正海拔修正U UN N 一般设备用于一般设备用于1000m 110kV1000m 110kV及以下及以下2000m ImaxImax典型回路典型回路最大持续工作电流最大持续工作电流I Imaxmax的计算的计算(2)(2)- -变压器回路变压器回路1.051.05倍变压器的额定倍变压器的额定电流，若变压器允许电流，若变压器允许过负荷，按过负荷，按1.3-2.01.3-2.0倍倍变压器变压器I IN N 变压器回路上的
4、设备：变压器回路上的设备：与发电机串联的断路器、隔离开关、电流与发电机串联的断路器、隔离开关、电流互感器、导线等。互感器、导线等。典型回路典型回路最大持续工作电流最大持续工作电流I Imaxmax的计算的计算(3)(3)- -主母线、母联回路主母线、母联回路母线上最大一个发电母线上最大一个发电机或变压器的机或变压器的I Imaxmax典型回路典型回路最大持续工作电流最大持续工作电流I Imaxmax的计算的计算(4)(4)- -母线分段电抗器母线分段电抗器回路回路母线上最大一台发电母线上最大一台发电机跳闸时，保证该段机跳闸时，保证该段母线负荷所需的电流，母线负荷所需的电流，或最大一台发电机额或
5、最大一台发电机额定电流的定电流的50508080典型回路典型回路最大持续工作电流最大持续工作电流I Imaxmax的计算的计算(5)(5)- -出线出线回路回路正常负荷电流正常负荷电流除了正常负荷电流，除了正常负荷电流，还考虑事故时由其它还考虑事故时由其它回路转移过来的负荷回路转移过来的负荷按短路情况校验按短路情况校验 短路热稳定校验短路热稳定校验 I I t t2 2 t t Q Qk k Q Qk k ：短路电流产生的热效应；短路电流产生的热效应；I It t 、t t ：电器允许通过的热稳定电流和时间电器允许通过的热稳定电流和时间 电动力稳定校验电动力稳定校验 i ieses i ish
6、 sh 或或 I Ieses I Ishsh i ishsh 、I Ishsh - -短路冲击电流幅值和有效值；短路冲击电流幅值和有效值； i ieses 、I Ieses - -电器允许通过的动稳定电流的幅值和有效值。电器允许通过的动稳定电流的幅值和有效值。 不需要校验热稳定或动稳定的情况不需要校验热稳定或动稳定的情况a. a. 用熔断器保护的电器可不验算热稳定。用熔断器保护的电器可不验算热稳定。b. b. 采用有限流电阻的熔断器保护的设备可不校验动稳定。采用有限流电阻的熔断器保护的设备可不校验动稳定。c. c. 装设在电压互感器回路中的裸导体和电器可不验算热稳定装设在电压互感器回路中的裸导
7、体和电器可不验算热稳定和动稳定。和动稳定。 短路电流计算条件短路电流计算条件 1 1）容量和接线容量和接线 按本工程的最终容量计算，并考虑本工程建按本工程的最终容量计算，并考虑本工程建成后成后5 51010年的电力系统远景发展规划，按可能发生最大短路年的电力系统远景发展规划，按可能发生最大短路电流的正常接线方式进行短路计算。电流的正常接线方式进行短路计算。2 2）短路种类短路种类 一般按三相短路进行验算。一般按三相短路进行验算。3 3）选择短路计算点选择短路计算点 在短路计算接线中，选择通过电器的短在短路计算接线中，选择通过电器的短路电流为最大的点为短路计算点。路电流为最大的点为短路计算点。
8、4 4）短路计算时间短路计算时间 验算热稳定的计算时间验算热稳定的计算时间 t tk k = t= tprpr + t + tbr br t tbrbr = t = tinin + t + ta at tprpr: :后备保护动作时间；后备保护动作时间；t tbrbr: :断路器全开断时间；断路器全开断时间；t tinin: :断路器固有分闸时间断路器固有分闸时间t ta a : :断路器开断时断路器开断时, ,电弧持续时间电弧持续时间, ,对对SF6SF6和压缩空气断路器约为和压缩空气断路器约为0.020.020.040.04s s。 验算断路器灭弧能力的计算时间验算断路器灭弧能力的计算时间
9、 t tk k = t = t pr1pr1 + t + tinin t t p r1p r1: :主保护动作时间主保护动作时间,0.05-0.06s,0.05-0.06s；t tinin: :断路器固有分闸时间断路器固有分闸时间 发电机出口断路器发电机出口断路器：比较：比较K1K1和和K2K2点短路时，哪种情况通过点短路时，哪种情况通过QF1QF1的短路电流大。的短路电流大。母联母联QF5QF5：考虑母联断路器考虑母联断路器QF5QF5向备用母线充电时，备向备用母线充电时，备用母线故障，即用母线故障，即K4K4点短路时，点短路时，流过母联断路器的短路电流流过母联断路器的短路电流最大。最大。带
10、电抗器的带电抗器的6 61010KVKV出线回路出线回路：由于：由于干式电抗器可靠干式电抗器可靠性高，且断路器性高，且断路器QF4QF4与电抗器间的与电抗器间的连线很短，故障连线很短，故障几率小，一般不几率小，一般不选选K7K7，而应选而应选K8K8。主变低压侧主变低压侧QF3QF3：可能可能出现的短路点和运行方出现的短路点和运行方式很多，当变压器高压式很多，当变压器高压侧侧QF6QF6断开而断开而K3K3点短路点短路时最严重。类似的，时最严重。类似的，选选择择QF6QF6，应为应为QF3QF3断开，断开，K5K5点短路。点短路。分段断路器分段断路器QF7QF7：当主当主变变T1T1退出运行而
11、相应母退出运行而相应母线段线段K1K1点发生短路时最点发生短路时最严重。严重。母线至母线隔离开母线至母线隔离开关前的引线和套管关前的引线和套管：应选择母线段应选择母线段K7K7点。点。G1G2G1G2参数：参数：5050MWMW、10kV10kV、0.80.8G3G4G3G4参数：参数：200200MWMW、10kV10kV、0.850.85T1T2T1T2参数：参数：9090MVAMVA、121/35/10kV121/35/10kVT3T4T3T4参数：参数：250250MVAMVA、121/10kV121/10kV10kV10kV最大一回馈线上的最大一回馈线上的负荷为负荷为5 5MWMW作
12、业作业计算流过图中标注设备的：计算流过图中标注设备的：（1 1）最大持续工作电流；）最大持续工作电流；（2 2）最大短路电流（说明短）最大短路电流（说明短路类型、标出短路地点、路类型、标出短路地点、画出计算短路电流时的等画出计算短路电流时的等值电路）值电路）QF1QF1QF2QF2QF5QF5QF7QF7QF6QF6QF3QF3QF4QF4高压断路器和隔离开关的选择高压断路器和隔离开关的选择1 1、高压断路器选择、高压断路器选择（1 1）断路器的种类和形式的选择）断路器的种类和形式的选择 按灭弧介质和灭弧方式分为：多油、少油、压缩空气、按灭弧介质和灭弧方式分为：多油、少油、压缩空气、SF6SF
13、6、真空真空 操动机构：断路器进行合闸、分闸操作，并保持在合闸状态，操动机构：断路器进行合闸、分闸操作，并保持在合闸状态，这些任务全靠操动机构完成。这些任务全靠操动机构完成。包括：手动机构、电磁机构、气动机构、弹簧机构、液压机构包括：手动机构、电磁机构、气动机构、弹簧机构、液压机构 （2 2）额定电压选择额定电压选择 U UN N U UNSNS （3 3）额定电流选择额定电流选择 I IN N I Imaxmax （4 4）开断电流选择开断电流选择 - -断路器灭弧能力的参数，指在额定电压下断路器灭弧能力的参数，指在额定电压下可能开断的最大电流，不应小于实际开断瞬间的短路电流周期可能开断的最
14、大电流，不应小于实际开断瞬间的短路电流周期分量分量I Iptpt I INbrNbr I Iptpt 当当I INbrNbr 比系统短路电流大很多时，比系统短路电流大很多时， I INbrNbr I I”（5）短路关合电流的选择短路关合电流的选择 断路器合闸前，线路有短路故障，断路器在断路器合闸前，线路有短路故障，断路器在合闸合闸过程中，动、过程中，动、静触头在未接触时，产生电弧，有短路电流流过，容易使触头静触头在未接触时，产生电弧，有短路电流流过，容易使触头熔焊和受到电动力破坏。断路器在接通后又熔焊和受到电动力破坏。断路器在接通后又跳闸跳闸，此时还要能，此时还要能够切除短路电流。为保证断路器
15、在关合短路时的安全，其额定够切除短路电流。为保证断路器在关合短路时的安全，其额定关合电流关合电流I INclNcl 不应小于短路电流最大冲击值不应小于短路电流最大冲击值i ishsh ， I INcl Ncl = i= ishsh （6）热稳定校验热稳定校验（7）动稳定校验动稳定校验ktQtI2shesii高压断路器和隔离开关的选择高压断路器和隔离开关的选择额定电压额定电压额定电流额定电流额定断流量额定断流量 ： 开断电流开断电流I INbrNbr极限通过电流极限通过电流: : 动稳定电流动稳定电流i ieses 额定关合电流额定关合电流I INclNcl热稳定电流和时间：热稳定电流热稳定电流
16、和时间：热稳定电流I It t和时间和时间t t 断路器的参数断路器的参数 附表附表6 6隔离开关的选择隔离开关的选择种类和形式的选择种类和形式的选择 安装地点：屋内式和屋外式安装地点：屋内式和屋外式绝缘支柱数目：单柱、双柱、三柱绝缘支柱数目：单柱、双柱、三柱额定电压选择额定电压选择 U UN N = U= UNSNS额定电流选择额定电流选择 I IN N = I= Imaxmax热稳定校验热稳定校验动稳定校验动稳定校验ktQtI2shesii自学例自学例6-16-1，做如下作业：要求步骤详细，做如下作业：要求步骤详细试选择容量为试选择容量为25MW25MW、UN=10.5kVUN=10.5k
17、V、cos=0.8cos=0.8的发电机出口断路器的发电机出口断路器及回路的隔离开关。已知发电机出口短路时，系统侧电抗及回路的隔离开关。已知发电机出口短路时，系统侧电抗X X* *=0.2165(Sd=100MVA)=0.2165(Sd=100MVA)，系统等值机容量为，系统等值机容量为400MVA400MVA。发电机主。发电机主保护时间保护时间tpr1=0.05s,tpr1=0.05s,后备保护时间后备保护时间tpr2=3.9stpr2=3.9s，配电装置内最，配电装置内最高室温为高室温为+40 +40 度。度。查实用短路电流曲线时，参考书：查实用短路电流曲线时，参考书：发电厂电气部分课程设
18、计参考资料，天津大学黄纯华主编发电厂电气部分课程设计参考资料，天津大学黄纯华主编电力工程电气设计手册，西北电力设计院编电力工程电气设计手册，西北电力设计院编作业步骤要求：作业步骤要求：1.1.断路器和隔离开关的选择项目和步骤断路器和隔离开关的选择项目和步骤2.2.发电机回路最大工作电流计算的原则发电机回路最大工作电流计算的原则 发电机的额定电流计算发电机的额定电流计算 发电机回路最大工作电流计算发电机回路最大工作电流计算3.3.断路器和隔离开关的选择断路器和隔离开关的选择4.4.实用短路电流计算实用短路电流计算查运算曲线的前提条件：短路时间和计算电抗查运算曲线的前提条件：短路时间和计算电抗计算电抗：标幺值，以发电机的容量和电压为基准计算电抗：标幺值，以发电机的容量和电压为基准明确写出计算电抗的基准容量、基准电压、基准电流明确写出计算电抗的基准容量、基准电压、基准电流计算电抗的计算计算电抗的计算短路时间的计算短路时间的计算明确明确 查哪些时刻的短路电流，分别是多少查哪些时刻的短路电流，分别是多少短路电流有名值的计算短路电流有名值的计算5.5.短路电流热效应计算短路电流热效应计算6.6.按断路器和隔离开关的选择项目列表对比，校验是否合格按断路器和隔离开关的选择项目列表对比，校验是否合格
