1、发电厂电气部分 （ 32学时 ）第十讲 主 讲： 刘君E-mail: Tel: 80798481 第六章 导体和电气设备的原理与选择 （ 1）基本要求：设备选择的一般原则第一节 电气设备选择的一般条件n 短路时电网的总阻抗减小，短路电流增大，使导体大量发热，对机械强度和绝缘产生很大的影响，同时还将产生很大的电动力作用于导体，使导体变形或损坏。因此电气装置中的各种电器设备应有足够的电动力稳定性和热稳定性，在流过最大可能的短路电流时间内不致损坏。n 短路时往往有电弧产生，不仅可能烧坏元件本身，还可能烧坏周围的设备n 短路电流基本上是感性电流，将产生去磁性电枢反应，使发电机端电压下降，同时短路电流流
2、过线路、电抗器等回路时电压损失增大，因而电网电压降低n 短路时由于系统中功率分布突然变化和网络电压降低，可能导致并列运行的同步发电机组之间失去同步n 不对称的短路故障会产生零序电流，会在邻近的线路内产生感应电势，造成对通信线路和信号系统的干扰 短路的危害电力系统对电气设备的基本要求n 绝缘安全可靠，能够承受工频最高工作电压的长期作用、内外过电压的短时作用；n 有一定的过载能力；n 正常发热不超过正常发热的允许温度；n 有足够的热稳定性和动稳定性；n 工作性能可靠，结构简单，成本低。一、导体和电器选择的一般原则n 按正常工作条件进行选择n 按短路状态校验热稳定和动稳定运行环境导体：1、按正常工作
3、条件选择电器设备n 额定电压 UN UNS UN-电器设备额定电压； UNS -电网额定电压n 额定电流 K IN Imax IN -电器设备在额定环境温度下的长期允许电流 Imax -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 K -综合修正系数，裸导体的综合修正系数见 p344附表 3n 当地环境条件校验 温度、海拔高度、风速、地震烈度覆冰厚度 、 污秽等级等 我国规定电气设备的一般额定环境条件n 额定环境温度（计算温度或基准温度）1）裸导体和电缆： 252）断路器、隔离开关、穿墙套管、电流互感器、电抗器等： 40 3）无日照n 海拔高度不超过 1000m选择导体和电器时的实际环境
4、温度屋外 屋内裸 导 体 最 热 月平均最高温度屋内通 风设计温度，无 资 料时 取最 热 月平均最高温度加 5度电缆 电缆 沟：最热 月平均最高温度同上 电缆 隧道： 该处 通 风设计 温度；土中直埋：最 热 月平均地温电 器 年最高温度 同上 电 抗器室： 该处 通 风设计 最高排 风 温度环境温度高于 +40 ， 每增高 1 ， 额定电流减少 1.8%；环境温度高于 +40 ， 每降低 1 ， 额定电流增加 0.5%，但最大不超过额定电流的 20%。海拔高度的影响n 海拔增加，空气密度和湿度降低，空气间隙和外绝缘的放电特性下降，设备外绝缘强度将随海拔的升高而降低，导致设备允许的最高工作电
5、压 Ualm下降。n 当海拔在 10004000m时，按照海拔每增加 100m， Ualm下降 1%来修正；n 如果 Ualm不能满足要求，需选择高原型产品或外绝缘提高一级的产品。n 现有 110kV及以下的设备，外绝缘裕度大，可在海拔2000m以下使用。最大持续工作电流 Imax-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最大持续工作电流 Imax-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发电机回路变压器回路 电动机回路单回路 出线双回路 出线带电抗器出线角形接线一台半断路器接线 出线桥型接线出线主母线、母联回路母线分段回路旁路回路典型回路最大持续工作电流 Imax的计算方
6、法发电机、调相机回路 -1.05倍发电机、调相机额定电流变压器回路 -1.05倍变压器额定电流 -1.32.0倍变压器额定电流 电动机回路 -电动机额定电流 单回路 出线 -线路最大负荷电流 双回路 出线 -1.22.0倍一回线的正常最大负荷电流 带电抗器出线 -电抗器额定电流 角形、一台半断路器接线回路 出线 -两个相邻回路正常负荷电流桥型接线出线 -最大元件负荷电流，桥回路还需考虑系统穿越功率主母线、母联回路 -母线上最大一台发电机或变压器的计算电流 母线分段回路 -发电厂为相邻两段母线上最大一台发电机额定电流的 50 80变电所为用户一类负荷和大部分二类负荷 旁路回路 -需旁路的回路最大
7、额定电流2、 按短路情况校验n 短路热稳定校验 I t2 t Qk 或 S Smin Qk-短路电流产生的热效应；It 、 t-电器允许通过的热稳定电流和时间S-按正常工作条件确定的导体或电缆的截面积Smin-按热稳定确定的导体或电缆的最小截面积n 电动力稳定校验 ies ish 或 Ies Ish ish 、 Ish -短路冲击电流幅值和有效值；ies 、 Ies -电器允许通过的动稳定电流的幅值和有效值。不需校验热稳定或动稳定的情况a. 用熔断器保护的电器可不验算热稳定。b. 采用有限流电阻的熔断器保护的设备可不校验动稳定。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和动稳定。
8、3、短路电流计算条件n 容量和接线 按本工程的最终容量计算，并考虑本工程建成后 5 10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。n 短路种类 一般按三相短路进行验算。n 选择短路计算点 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。 n 注意：通过电气设备的短路电流和流入短路点的短路电流不一定相同确定短路点对比较复杂的接线，应考虑可能性较大的运行方式，即某一元件检修，再发生另一元件故障情况下，寻找通过所选设备短路电流为最大的那一点为短路计算点。发电机出口断路器 ：比较 K1和 K2点短路时，哪种情况通过 QF1的短路电流大。母联 QF5：
9、考虑母联断路器QF5向备用母线充电时，备用母线故障，即 K4点短路时，流过母联断路器的短路电流最大。带电抗器的 6 10KV出线回路 ：由于干式电抗器可靠性高，且断路器QF4与电抗器间的连线很短，故障几率小，一般不选 K7， 而应选 K8。主变低压侧 QF3： 可能出现的短路点和运行方式很多，当变压器高压侧 QF6断开而 K3点短路时最严重。类似的，选择 QF6， 应为 QF3断开，K5点短路。分段断路器 QF7： 当主变 T1退出运行而相应母线段 K1点发生短路时最严重。母线至母线隔离开关前的引线和套管：应选择母线段 K7点。短路计算时间 n 验算热稳定的计算时间tk = tpr + tab
10、 ta b = tin + tatp r-后备保护动作时间；ta b-断路器全开断时间；ti n-断路器固有分闸时间；ta -断路器开断时，电弧持续时间，对少油断路器 0.04 0.06s ，SF6和压缩空气断路器约为 0.02 0.04s。n 开关电器的开断时间tb r = t p r1 + tin t p r1-主保护动作时间tin -断路器固有分闸时间n 为选择电气设备而进行的短路计算的条件是什么？补充 1：三相实用短路计算三相短路电流周期分量任意时刻值的计算 计算各元件参数标幺值，作出等值电路； 进行网络简化，求出各电源点与短路点之间的 转移电抗 ； 将转移电抗换算成各电源的计算电抗
11、； 查运算曲线，得到各电源在 某同一时刻 供出的 短路电流标幺值 ； 将各电流标幺值换算成有名值后相加，得到短路点在某一时刻的三相短路电流周期分量。三相实用短路计算三相短路电流非周期分量的计算Ta-短路点等效时间常数见电力系统课程设计及毕业设计参考资料表 6-2基准值的选取与网络模型的建立n 忽略负荷电流；n 不计各元件的电阻、线路电纳和变压器的导纳；n 发电机用次暂态电抗表示，发电机电势模值为 1，相角为 0。l 近似计算：各基准电压为平均电压 Uavl 见电力系统课程设计及毕业设计参考资料表 6-1补充 2 桥形接线和角形接线内桥接线为避免线路断路器检修系统开环，可增设跨条。外桥接线为避免
12、变压器侧断路器检修变压器停运，可增设跨条。QF4QF2QF4QF3T1 T2WL1 WL2QF1 QF2QF3QF1若 QF1检修，WL2故障，出现什么现象？WL1WL2选择 QF1时，如何确定 Imax和短路点？分析桥形接线和角形接线的 Imax和短路计算点I1 I2外桥接线无穿越功率选择 QF1时：ImaxK1短路点为 k1K1XL1 XL2选择 QF2时：？选择 QF3时：？选择 QS1时：？正常运行线路检修变压器检修QF1 QF2QF3SN1 SN2QS1出线：最大元件负荷电流I1 I2外桥接线有穿越功率选择 QF1时：K1短路点为 k1K1XL1 XL2选择 QF2时：？选择 QF3时：？选择 QS1时：？正常运行线路检修变压器检修QF1 QF2QF3SN1 SN2QS1Imax出线：最大元件负荷电流，桥回路还需考虑系统穿越功率QF1 QF2QF3I1 I2SN1 SN2ImaxK1QS1选择 QS1 时：短路点为 k1K1XL1 XL2选择 QF1 时：？选择 QF3时：？选择 QF2时：？正常运行线路检修变压器检修内桥接线无穿越功率K1XL1出线：最大元件负荷电流
