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1、HUST_CEEE第八章第八章 电气主接线的设计电气主接线的设计与设备选择与设备选择 第一节第一节 概述概述第二节第二节 主变压器和主接线的选择主变压器和主接线的选择第三节第三节 载流导体的发热和电动力载流导体的发热和电动力第四节第四节 电气设备的选择电气设备的选择第五节第五节 设备选择举例设备选择举例HUST_CEEE第一节第一节 概述概述 原则：原则：以以设设计计任任务务书书为为依依据据，以以经经济济建建设设方方针针、政政策策和和有有关关的的技技术术规规程程、标标准准为为准准则则，准准确确地地掌掌握握原原始始资资料料，结结合合工工程程特特点点，确确定定设设计计标标准准，参参考考已已有有设设
2、计计成成果果，采采用用先先进的设计工具。进的设计工具。要求：要求：使使设设计计的的主主接接线线满满足足可可靠靠性性、灵灵活活性性、经经济济性性，并并留留有扩建和发展的余地。有扩建和发展的余地。步骤：步骤：1.对原始资料进行综合分析；对原始资料进行综合分析；2.草草拟拟主主接接线线方方案案，对对不不同同方方案案进进行技术经济比较、筛选和确定；行技术经济比较、筛选和确定；3.厂、所和附近用户供电方案设计；厂、所和附近用户供电方案设计；4.限限制制短短路路电电流流的的措措施施和和短短路路电电流流的计算；的计算；5.电气设备的选择；电气设备的选择；6.屋内外配电装置的设计；屋内外配电装置的设计；7.绘
3、绘制制电电气气主主接接线线图图及及其其它它图图（如如配电装置视图）；配电装置视图）；8.推推荐荐最最佳佳方方案案，写写出出设设计计技技术术说说明书，编制一次设备概算表。明书，编制一次设备概算表。HUST_CEEE电气设备选择是发电厂和变电所设计的主要内容之电气设备选择是发电厂和变电所设计的主要内容之一，在选择时应根据实际工作特点，按照有关设计规范的一，在选择时应根据实际工作特点，按照有关设计规范的规定，在保证供配电安全可靠的前提下，力争做到技术先规定，在保证供配电安全可靠的前提下，力争做到技术先进，经济合理。进，经济合理。为了保障高压电气设备的可靠运行，高压电气设备选为了保障高压电气设备的可靠
4、运行，高压电气设备选择与校验的一般条件有：择与校验的一般条件有：（1）按正常工作条件包括电压、电流、频率、开断电）按正常工作条件包括电压、电流、频率、开断电流等选择；流等选择；（2）按短路条件包括动稳定、热稳定校验；）按短路条件包括动稳定、热稳定校验；（3）按环境工作条件如温度、湿度、海拔等选择。）按环境工作条件如温度、湿度、海拔等选择。HUST_CEEE第二节第二节 主变压器和主接线的选择主变压器和主接线的选择u主变压器主变压器：向电力系统或用户输送功率的变压器：向电力系统或用户输送功率的变压器u联络变压器联络变压器：用于两种电压等级之间交换功率的变压器：用于两种电压等级之间交换功率的变压器
5、u自用电变压器自用电变压器：只供厂、所用电的变压器：只供厂、所用电的变压器一、一、变压器容量、台数、电压变压器容量、台数、电压的确定原则的确定原则二、二、主变压器型式的选择原则主变压器型式的选择原则三、三、主接线设计简述主接线设计简述四、四、技术经济比较技术经济比较HUST_CEEE一、变压器容量、台数、电压的一、变压器容量、台数、电压的确定原则确定原则 主变压器的容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结主变压器的容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。（构。（1）它的确定除依据传递容量基本原始资料外，（）它的确定除依据传递容量基本原始资料外，（2）还应根）还应根据电力系统据电力系
6、统510年发展规划、输送功率大小、馈线回路数、电压等年发展规划、输送功率大小、馈线回路数、电压等级已经接入系统的紧密程度等因素，进行综合分析和合理选择。级已经接入系统的紧密程度等因素，进行综合分析和合理选择。1单元接线主变压器容量单元接线主变压器容量u按按发发电电机机额额定定容容量量扣扣除除本本机机组组的的厂厂用用负负荷荷后后，留留有有10%的的裕裕度；度；u扩大单元接线应尽可能采用分裂绕组变压器。扩大单元接线应尽可能采用分裂绕组变压器。HUST_CEEE2 连连接接在在发发电电机机电电压压母母线线与与升升高高电电压压之之间间的主变压器的主变压器a.发发电电机机全全部部投投入入运运行行时时，在
7、在满满足足由由发发电电机机电电压压供供电电的的日日最最小小负负荷荷，及及扣扣除除厂厂用用电电后后，主主变变压压器器应应能能将将剩剩余余的有功率送入系统。的有功率送入系统。b.若若接接于于发发电电机机电电压压母母线线上上的的最最大大一一台台机机组组停停运运时时，应应能能满满足足由由系系统统经经主主变变压压器器倒倒供供给给发发电电机机电电压压母母线线上上最最大负荷的需要。大负荷的需要。c.若若发发电电机机电电压压母母线线上上接接有有2台台或或以以上上主主变变压压器器，当当其其中中容容量量最最大大的的一一台台因因故故退退出出运运行行时时，其其它它主主变变压压器器在在允许正常过负荷范围内应能输送剩余功
8、率允许正常过负荷范围内应能输送剩余功率70%以上。以上。d.对对水水电电比比重重较较大大的的系系统统，若若丰丰水水期期需需要要限限制制该该火火电电厂厂出出力力时时，主主变变应应能能从从系系统统倒倒送送功功率率，满满足足发发电电机机电电压压母线上的负荷需要。母线上的负荷需要。HUST_CEEE3变电所主变压器容量变电所主变压器容量a.按按变变电电所所建建成成后后510年年的的规规划划负负荷荷选选择择，并并适适当当考虑远期考虑远期1020年的负荷发展。年的负荷发展。b.对对重重要要变变电电所所，应应考考虑虑一一台台主主变变停停运运，其其余余变变压压器器在在计计及及过过负负荷荷能能力力及及允允许许时
9、时间间内内，满满足足I、II类类负荷的供电；负荷的供电；c.对对一一般般性性变变电电所所，一一台台主主变变停停运运，其其余余变变压压器器应应能满足全部供电负荷的能满足全部供电负荷的70%80%。4发电厂和变电所主变台数发电厂和变电所主变台数a.大中型发电厂和枢纽变电所，主变不应少于大中型发电厂和枢纽变电所，主变不应少于2台；台；b.对小型的发电厂和终端变电所可只设一台。对小型的发电厂和终端变电所可只设一台。5.确定绕组额定电压和调压的方式确定绕组额定电压和调压的方式HUST_CEEE二、主变压器型式的选择原则二、主变压器型式的选择原则1.相数：一般选用三相变压器。相数：一般选用三相变压器。2.
10、绕组数：绕组数：变变电电所所或或单单机机容容量量在在125MW及及以以下下的的发发电电厂厂内内有有三三个个电电压压等等级级时时，可可考考虑虑采采用用三三相相三三绕绕组组变变压压器器，但但每每侧侧绕绕组组的的通通过过容容量量应应达达到到额额定定容容量量的的15%及及以以上上，或或第第三三绕绕组组需需接接入入无无功功补补偿偿设设备备。否则一侧绕组未充分利用，不如选二台双绕组变更合理。否则一侧绕组未充分利用，不如选二台双绕组变更合理。单单机机容容量量200MW及及以以上上的的发发电电厂厂，额额定定电电流流和和短短路路电电流流均均大大，发发电电机机出出口口断断路路器器制制造造困困难难，加加上上大大型型
11、三三绕绕组组变变压压器器的的中中压压侧侧（110kV及及以以上上时时）不不希希望望留留分分接接头头，为为此此以以采采用用双双绕绕组组变变压压器加联络变压器的方案更为合理。器加联络变压器的方案更为合理。凡凡选选用用三三绕绕组组普普通通变变压压器器的的场场合合，若若两两侧侧绕绕组组为为中中性性点点直直接接接接地地系系统统，可可考考虑虑选选用用自自耦耦变变压压器器，但但要要防防止止自自耦耦变变的的公公共共绕绕组组或串联绕组的过负荷。或串联绕组的过负荷。HUST_CEEE3.绕组接线组别的确定绕组接线组别的确定变变压压器器三三相相绕绕组组的的接接线线组组别别必必须须和和系统电压相位一致。系统电压相位一
12、致。4.短路阻抗的选择短路阻抗的选择从从系系统统稳稳定定和和提提高高供供电电质质量量看看阻阻抗抗小小些些为为好好，但但阻阻抗抗太太小小会会使使短短路路电电流过大，使设备选择变得困难。流过大，使设备选择变得困难。三绕组变压器的结构形式三绕组变压器的结构形式：升压型升压型 与与 降压型降压型5.变压器冷却方式变压器冷却方式主主变变压压器器的的冷冷却却方方式式有有：自自然然风风冷冷；强强迫迫风风冷冷；强强迫迫油油循循环风冷；强迫油循环水冷；强迫导向油循环冷却等。环风冷；强迫油循环水冷；强迫导向油循环冷却等。三、主接线设计简述三、主接线设计简述四、技术经济比较四、技术经济比较HUST_CEEE变压器的
13、经济运行变压器的经济运行p变压器的经济运行是指：变压器在运行中传输单位变压器的经济运行是指：变压器在运行中传输单位kVA所所产生的有功功率损耗最小。产生的有功功率损耗最小。p变压器的经济运行与变压器的负荷率有关，通常单台变压变压器的经济运行与变压器的负荷率有关，通常单台变压器的经济运行负荷率约为器的经济运行负荷率约为70。p多台并列运行的变压器，也存在经济运行的问题。多台并列运行的变压器，也存在经济运行的问题。变压器数量的选择变压器数量的选择p变压器台数的选择：通常变压器台数的选择：通常12台。台。p一、二级负荷较大时，应采用一、二级负荷较大时，应采用2台。台。p一、二级负荷较小，并可由低压侧
14、取得足够容量的备用一、二级负荷较小，并可由低压侧取得足够容量的备用电源，也可装设电源，也可装设1台台。p三级负荷时，通常采用三级负荷时，通常采用1台。但当负荷较大或认为经济台。但当负荷较大或认为经济合理时，也可采用合理时，也可采用2台。台。HUST_CEEE变压器容量的选择变压器容量的选择p单台变压器额定容量应大于等于计算负荷。单台变压器额定容量应大于等于计算负荷。p两台并列运行的变压器，应满足：两台并列运行的变压器，应满足：HUST_CEEEp设有两台变压器的变电所，设有两台变压器的变电所，2台变压器等容量。其单台变台变压器等容量。其单台变压器的容量选择根据它的备用方式。压器的容量选择根据它
15、的备用方式。p明备用明备用：一台变压器工作，另一台变压器停止运行作为备：一台变压器工作，另一台变压器停止运行作为备用。此时，两台变压器均按最大负荷时变压器负荷率为用。此时，两台变压器均按最大负荷时变压器负荷率为100考虑。考虑。p暗备用暗备用：两台变压器同时投入运行，正常情况下每台变压：两台变压器同时投入运行，正常情况下每台变压器各承担约全部负荷的器各承担约全部负荷的50。此时，每台变压器的容量。此时，每台变压器的容量宜按全部最大负荷的宜按全部最大负荷的70选择。选择。暗备用应用较广！暗备用应用较广！HUST_CEEE第三节第三节 载流导体的发热和电动力载流导体的发热和电动力一、一、概述概述二
16、、二、导体的短时发热导体的短时发热三、三、均匀导体的长期发热均匀导体的长期发热四、四、短路时载流导体的电动力短路时载流导体的电动力HUST_CEEE发热的原因发热的原因:电阻损耗电阻损耗 磁滞和涡流损耗磁滞和涡流损耗 介质损耗介质损耗分类分类:长期发热，由正常工作电流产生的；长期发热，由正常工作电流产生的；短时发热，故障时由短路电流产生的。短时发热，故障时由短路电流产生的。发热对电气设备的影响：发热对电气设备的影响：（1）使绝缘材料的绝缘性能降低）使绝缘材料的绝缘性能降低（2）使金属材料的机械强度下降）使金属材料的机械强度下降（3）使导体接触部分的接触电阻增加）使导体接触部分的接触电阻增加一、
17、概述一、概述HUST_CEEE 指指导导体体温温度度对对周周围围环环境境温温度度的的升升高高，我我国国所所采采用用计计算算环环境境温温度度如如下下：电电力力变变压压器器和和电电器器（周周围围空空气气温温度度）40 C；发发电电机机（利利用用空空气气冷冷却却时时进进入入的的空空气气温温度度）3540 C；装装在在空空气气中中的的导导线线、母母线和电力电缆线和电力电缆25 C；埋入地下的电力电缆；埋入地下的电力电缆15 C。指指导导体体温温度度较较短短路路前前的的升升高高，通通常常取取导导体体短短路路前前的的温温度度等等于于它它长长期工作时的最高允许温度。期工作时的最高允许温度。裸裸导导体体的的长
18、长期期允允许许工工作作温温度度一一般般不不超超过过70 C，当当其其接接触触面面处处具具有有锡锡的的可可靠靠覆覆盖盖层层时时（如如超超声声波波糖糖锡锡等等），允允许许提提高高到到85 C；当有银的覆盖层时，允许提高到当有银的覆盖层时，允许提高到95 C。HUST_CEEE 载流导体通过电流时，相互之间的作用力，称载流导体通过电流时，相互之间的作用力，称为电动力。为电动力。短路时冲击电流所产生的交流电动力达到很大短路时冲击电流所产生的交流电动力达到很大的数值，可能导致设备变形或损坏。为保证电器和的数值，可能导致设备变形或损坏。为保证电器和导体不致破坏，电器和导体因短路冲击电流产生的导体不致破坏，
19、电器和导体因短路冲击电流产生的电动力作用下的应力不应超过材料的允许应力。电动力作用下的应力不应超过材料的允许应力。硬导体材料的最大允许应力硬导体材料的最大允许应力:硬铜硬铜 140MPa140MPa、硬铝、硬铝70MPa70MPa电动力电动力HUST_CEEE二、正常工作情况下长期发热的计算 1 1、已知工作电流、已知工作电流求导体工作温度求导体工作温度式中:通过导体的电流；R 已考虑了集肤系数的导体交流电阻；K 散热系数；A 导体散热表面积；导体温度；周围介质温度；m 导体质量；c 导体比热容；HUST_CEEE两边积分：两边积分：求解得：求解得：HUST_CEEE温升与时间关系曲线导体通过
20、电流，产生电能损耗，转换成热能，使导体温度上升。正常运行时，导体通过负荷电流，产生热能使导体温度升高，同时向导体周围介质散失。当导体内产生的热量等于向介质散失的热量，导体的温度维持不变。HUST_CEEE2 2、求正常运行情况下长期发热允许最大工作电流、求正常运行情况下长期发热允许最大工作电流HUST_CEEE最严重三相短路时的电流波形图三、故障情况下三、故障情况下短时发热短时发热的计算的计算HUST_CEEE1.短路电流的构成：周期分量和非周期分量2.冲击电流的大小HUST_CEEE1.1.短路短路发热发热特点特点 短路短路时时由于由于继电继电保保护护装置装置动动作切除故障，短路作切除故障，
21、短路电电流的持流的持续时间续时间很短，近似很短，近似认为认为很大的短路很大的短路电电流流在很短在很短时间时间内内产产生的很大生的很大热热量全部用来使量全部用来使导导体温体温度升高，不向周度升高，不向周围围介介质质散散热热,即短路即短路发热发热是是绝热过绝热过程。由于程。由于导导体温度上升很快，体温度上升很快，导导体的体的电电阻和比阻和比热热不是常数，而是随温度不是常数，而是随温度变变化。化。HUST_CEEE2.2.短路热平衡方程短路热平衡方程 短路时导体短路时导体温度的变化温度的变化 短路发热可近似为绝热过程，短路时导体内产生的能量等于导短路发热可近似为绝热过程，短路时导体内产生的能量等于导
22、体温度升高吸收的能量，导体的电阻率和比热也随温度变化，其体温度升高吸收的能量，导体的电阻率和比热也随温度变化，其热平衡方程热平衡方程如下：如下：导体质量导体质量导体电阻导体电阻导体的比热容导体的比热容HUST_CEEE将代入上式得代入上式得：HUST_CEEEHUST_CEEE短 路 点 (s)汽 轮 发 电 机 端0.25水 轮 发 电 机 端0.19高压侧母线主变容量100MVA0.13主变容量=40100MVA0.11远 离 发 电 厂 处0.05表 不同短路点等效时间常数Tfi 的推荐值HUST_CEEE3.3.短路发热温度短路发热温度 A关系曲线 为使导体短路发热温度计算简便，工程上
23、一般利用导体发热系数A与导体温度的关系曲线 ,确定短路发热温度 。HUST_CEEE由 求 的步骤如下：由导体正常运行时的温度从图2中查出导体正常发热系数计算导体短路发热系数由 从A关系曲线查得短路发热温度HUST_CEEE4.4.短路短路热稳热稳定最小截面定最小截面 计算短路热稳定最小截面Smin根据短路发热允许温度，可由曲线计算导体短路热稳定的最小截面的方法如下：由 和，从A曲线分别查出 和HUST_CEEE四、导体短路时的电动力计算四、导体短路时的电动力计算两根细长平行导体间的电动力计算两根细长平行导体间的电动力计算（8-18）三相导体水平放置受力最大的为中间相导体短路的电动力三相导体水
24、平放置受力最大的为中间相导体短路的电动力HUST_CEEE三相导体短路时的电动力三相导体短路时的电动力 同同一一地地点点短短路路的的最最大大电电动动力力，是是作作用用于于三三相相短短路路时时的的中间一相导体上，数值为：中间一相导体上，数值为：HUST_CEEE（8-22）还应考虑母线共振影响对电动力的影响，引入修正系数。电动力最大值的计算电动力最大值的计算考虑共振电动力最大值的计算考虑共振电动力最大值的计算 电动力的振动频率为电动力的振动频率为50Hz50Hz和和100Hz100Hz。导体的固有振动频率低于。导体的固有振动频率低于30Hz30Hz或高于或高于160Hz160Hz时，时，约等于约
25、等于1 1，既不考虑共振影响。，既不考虑共振影响。HUST_CEEE第四节第四节 电气设备的选择电气设备的选择一、一、电器设备选择的一般条件电器设备选择的一般条件*二、二、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*三、三、高压熔断器的选择高压熔断器的选择四、四、限流电抗器的选择限流电抗器的选择*五、五、母线和电缆的选择母线和电缆的选择六、六、电流互感器选择电流互感器选择七、七、电压互感器的选择电压互感器的选择HUST_CEEE一、电器设备选择的一般条件一、电器设备选择的一般条件1 1按正常工作条件选择电器按正常工作条件选择电器额定电压额定电压：UN UNS额定电流额定电流：IN I
26、max环环境境条条件件对对电电器器和和导导体体额额定定值值的的修正修正：2 2按短路情况检验按短路情况检验热稳定热稳定校验：校验：QkIt2t 动稳定动稳定校验：校验：ish ies短路电流的短路电流的计算条件计算条件：a.计算容量计算容量和和短路类型短路类型按发电厂、变电所按发电厂、变电所最终设计容量最终设计容量计算。计算。短短路路类类型型一一般般采采用用三三相相短短路路电电流流，当当其其它它形形式式短短路路电电流流大大于于三三相相时时。应应选选取取最严重的短路情况校验。最严重的短路情况校验。b.短路计算点短路计算点 通通过过导导体体和和电电器器短短路路电电流流最大的点最大的点。c.短路计算
27、时间短路计算时间热热稳稳定定计计算算时时间间tk（短短路路持持续时间）：续时间）：开断计算时间开断计算时间tbr：HUST_CEEE 按按短短路路故故障障条条件件校校验验，就就是是要要按按最最大大可可能能的的短短路路故故障障时时的的力力稳稳定定性性和和热稳定性进行校验。热稳定性进行校验。2.按短路故障条件校验按短路故障条件校验 对对于一般于一般电电器器，满足力稳定的条件是：，满足力稳定的条件是：电器的额定峰值耐受电流电器的额定峰值耐受电流 对对于一般于一般电电器器，满足热稳定的条件是：，满足热稳定的条件是：电器的电器的额额定短定短时时耐受耐受电电流有效流有效值值 对对于于载流导体，满足热稳定的
28、条件是：载流导体，满足热稳定的条件是：导体的热稳定系数导体的热稳定系数HUST_CEEE3主接线设计中主要电气设备的选择项目主接线设计中主要电气设备的选择项目HUST_CEEE二、高压断路器和隔离开关的选择二、高压断路器和隔离开关的选择1高压断路器的选择高压断路器的选择 除表除表8-3相关选项外，特殊项目的选择方式如下：相关选项外，特殊项目的选择方式如下：u开开断断电电流流：高高压压断断路路器器的的额额定定开开断断电电流流INbr，不不应应小小于于实实际际触头开断瞬间的短路电流的有效值触头开断瞬间的短路电流的有效值Ikt，即：，即：INbr IKtu短短路路关关合合电电流流：在在额额定定电电压
29、压下下，能能可可靠靠关关合合开开断断的的最最大大短路电流称为额定关合电流。校验公式：短路电流称为额定关合电流。校验公式：iNCi ishu合合分分闸闸时时间间选选择择：对对于于110kV以以上上的的电电网网，断断路路器器固固有有分分闸闸时时间间不不宜宜大大于于0.04S。用用于于电电气气制制动动回回路路的的断断路路器器，其其合合闸闸时间不宜大于时间不宜大于0.040.06S。2隔离开关的选择隔离开关的选择 隔隔离离开开关关无无开开断断短短路路电电流流的的要要求求，故故不不必必校校验验开开断断电电流流。其它选择项目与断路器相同。其它选择项目与断路器相同。HUST_CEEE三、高压熔断器的选择三、
30、高压熔断器的选择 高压熔断器分类：高压熔断器分类：快速熔断器：有限流作用快速熔断器：有限流作用普通熔断器：不具限流作用普通熔断器：不具限流作用 额定电压选择额定电压选择普通熔断器：普通熔断器：UN UNS快速熔断器：快速熔断器：UN=UNS 额定电流选择额定电流选择 INf1(熔管熔管)INf2(熔体熔体)Imax保护变压器或电动机：保护变压器或电动机：INf2=K ImaxK 取取1.11.3（不考虑电动机自启动）（不考虑电动机自启动）或或 取取1.52.0（考虑电动机自启动）（考虑电动机自启动）保护电容器回路：保护电容器回路：INf2=KINCK 取取1.52.0（单台）（单台）或或 取取
31、1.31.8（一组）（一组）熔断器的开断电流校验熔断器的开断电流校验Inbr Ish（或（或I ）普通熔断器：普通熔断器：Ish快速熔断器：快速熔断器：I 熔断器的选择性熔断器的选择性 按按制制造造厂厂提提供供的的安安秒秒特特性性曲曲线线（又又称称保保护护特特性性曲曲线线）校验。校验。保保护护电电压压互互感感器器用用熔熔断断器器：仅校验额定电压和开断电流。仅校验额定电压和开断电流。HUST_CEEE四、限流电抗器的选择四、限流电抗器的选择u 限流电抗器的限流电抗器的作用作用v限制短路电流限制短路电流：可采用轻型断路器，节省投资；：可采用轻型断路器，节省投资；v维维持持母母线线残残压压：若若残残
32、压压大大于于65%70%UNS，对对非非故故障障用用户户，特别是电动机用户是有利的。特别是电动机用户是有利的。u 限流电抗器的限流电抗器的选择选择 除表除表8-3相关选项外，特殊相关选项外，特殊项目的选择方式如下：项目的选择方式如下：1.电抗百分数电抗百分数 XL 选择选择若要求将一馈线的短路电若要求将一馈线的短路电 流限制到电流值流限制到电流值I，取基准，取基准 电流电流Id，则电源到短路点的，则电源到短路点的 总电抗标么值总电抗标么值:X*IdI HUST_CEEE2.电压损失校验电压损失校验 正常运行时电抗器上的正常运行时电抗器上的电压损失电压损失，不大于电网额定电压的，不大于电网额定电
33、压的5%。3.母线残压校验母线残压校验 对于无瞬时保护的出线电抗器应校母线残余，残压的百分值：对于无瞬时保护的出线电抗器应校母线残余，残压的百分值：轻型断路器额定开断电流轻型断路器额定开断电流INbr，令，令I=INbr，则，则 X*IdInbr若已知电源到电抗器之间的电抗标么值若已知电源到电抗器之间的电抗标么值X*，则，则以电抗器额定电压和额定电流为基准的以电抗器额定电压和额定电流为基准的电抗百分数电抗百分数XL%：HUST_CEEE五、母线选择五、母线选择母线选择和校验项目：确定母线的材料、截面形状、布置方式选择母线的截面积校验母线的热稳定和动稳定对重要的和大电流的母线，要共振校验对110
34、及以上的母线进行电晕校验HUST_CEEE裸导体：裸导体：1.硬母线的硬母线的材料材料，截面形状截面形状，布置方式布置方式导导体体材材料料有有铜铜、铝铝和和铝铝合合金金，铜铜只只用用在在持持续续工工作作电电流流大大，布布置置位位置置狭狭窄窄和和对对铝铝有有严严重重腐腐蚀的场所。常用的硬母线是铝母线。蚀的场所。常用的硬母线是铝母线。截面有矩形，双槽形和管形。截面有矩形，双槽形和管形。矩矩形形导导体体：散散热热条条件件好好，便便于于固固定定和和连连接接，但但集集肤肤效效应应大大，一一般般用用于于35kV及及以以下下，电电流流在在4000A及以下的配电装置中；及以下的配电装置中；槽槽形形导导体体：机
35、机械械强强度度大大，载载流流量量大大，集集肤肤效应小，一般用于效应小，一般用于4000A8000A的配电装置中。的配电装置中。管管形形母母线线：机机械械强强度度高高，管管内内可可通通风风或或通通水水，可可用用于于8000A以以上上的的大大电电流流母母线线和和110kV及以上的配电装置中。及以上的配电装置中。（一）、确定母线的材料、截面形状、布置方式（一）、确定母线的材料、截面形状、布置方式HUST_CEEE2.母线的布置形式母线的布置形式 HUST_CEEE槽形形母线的布置形式HUST_CEEE（二）母线截面积选择（二）母线截面积选择 方法：1.按最大长期工作电流选择,用于发电厂的主母线和引下
36、线以及持续电流较小，年利用小时数较低的其他回路的导线。2.按经济电流密度选择,用于年利用小时数高而且长度较长负荷大回路的导线。HUST_CEEE1.1.按最大长期工作电流选择按最大长期工作电流选择保证母线正常工作时的温度不超过允许保证母线正常工作时的温度不超过允许温度（8-32）母线实际允许载流量与周围环境温度及母线的布母线实际允许载流量与周围环境温度及母线的布置方式有关，若实际周围环境温度与规定的环境温置方式有关，若实际周围环境温度与规定的环境温度不同时，母线的允许温度要修正，即引入温度修度不同时，母线的允许温度要修正，即引入温度修正系数正系数kk。HUST_CEEE 2.2.按经济电流密度
37、选择按经济电流密度选择 导体通过电流时导体通过电流时,会产生电能损耗。把投资会产生电能损耗。把投资择算到每年费用择算到每年费用,加上年损耗费为年计算费用加上年损耗费为年计算费用,使使年计算费用最小的截面为经济截面年计算费用最小的截面为经济截面S Se e,J J为经济密为经济密度度,与年最大负荷利用小时数有关与年最大负荷利用小时数有关 。（8-32）（8-34）选出的导体还要按按最大长期工作电流校验选出的导体还要按按最大长期工作电流校验HUST_CEEE（三）、母线的热稳定校验（三）、母线的热稳定校验方法：计算满足短时发热要求的最小截面积,只要选择的导体截面积大于此面积,就满足热稳定要求.(8
38、-35)只要SSmin就满足热稳定要求（四）、（四）、电晕电压校验：电晕电压校验：对对于于110kV及及以以上上的的各各种种规规格格导导体体，应应按按晴晴天天不不出现全面电晕的条件校验：出现全面电晕的条件校验：Ucr UmaxHUST_CEEE（五）、（五）、硬母线的动稳定校验硬母线的动稳定校验单位长度导体上所受到的相间电动力单位长度导体上所受到的相间电动力母母线线看看作作是是一一个个自自由由地地放放在在绝绝缘缘支支柱柱上上多多跨跨距距的的梁梁，在在电电动动力力的的作用下，母线条受到的最大弯矩作用下，母线条受到的最大弯矩M为为 M=fL2/10 N.m母线条受到的最大相间计算应力母线条受到的最
39、大相间计算应力校验：校验：al Pa。硬铝硬铝 al=70 106(Pa)硬硬铜铜 al=140 106(Pa)在在设设计计中中也也常常根根据据材材料料的的最最大大允允许许应应力力，确确定定支支柱柱绝绝缘缘子子间间的的最最大大允允许许跨跨距距（不不 应应 超超 过过1.52m）HUST_CEEE 电力电缆的选择电力电缆的选择1、选型:包括线芯材料，电缆绝缘型式、密封层、保护层。2、额定电压的选择：电缆的额定电压不低于安装处电网额定电压:UeUew3、截面的选择：方法之一：按导体长期发热允许电流选择（用于配电装置汇流母线及较短导体）S标IxuIgmax方法之二：按经济电流密度选择（用于导体长度2
40、0m以上）（1）由最大负荷利用小时数Tmax 得经济电流密度J（2）计算经济截面：（3）选择标准截面：S标SJHUST_CEEE4、热稳定校验：（1）计算热稳定截面：式中：K集肤效应系数 C热稳定系数，由工作温度w查表得（如e=700C时，铝取87；铜取171）式中：Ie导体额定电流 I导体流过的电流 e导体额定温度 0周围介质温度 0e额定介质温度（2）满足热稳定条件：S标SminHUST_CEEE六、电流互感器选择六、电流互感器选择1.电流互感器的形式选择电流互感器的形式选择35kV以以下下屋屋内内配配电电装装置置，可可采采用用瓷绝缘或树脂绕注式；瓷绝缘或树脂绕注式；35kV及及以以上上配
41、配电电装装置置可可采采用用油油浸浸瓷箱式，有条件时可采用套管式。瓷箱式，有条件时可采用套管式。2.额定电压和额定电流动选择额定电压和额定电流动选择一次额定电压和电流一次额定电压和电流二次额定电流：二次额定电流：5A或或1A3.电流互感器的准确级电流互感器的准确级不不应应低低于于所所供供测测量量仪仪表表的的最最高高准准确级；确级；用用于于重重要要回回路路和和计计费费电电度度表表的的电电流互感器一般采用流互感器一般采用0.2或或0.5级；级；500kV采用采用0.2级。级。？保证互感器的准确级？保证互感器的准确级S2I2N2Z2LSN2 或或 Z2LZN2Z2L=r2+rw+rc接触电阻接触电阻r
42、c取取0.050.1；电电流流线线圈圈电电阻阻r2由由所所连连接接的的仪仪表表和和继继电电器器的的电电流流线线圈消耗的功率计算；圈消耗的功率计算；连接用导线的电阻连接用导线的电阻rw为：为：HUST_CEEE瓷瓷绝绝缘缘的的电电流流互互感感器器还还应应校校验验瓷瓷绝绝缘缘帽帽上上受受力力的的外外部部动动稳稳定定，方方法可参见支柱绝缘子的校验。法可参见支柱绝缘子的校验。4.热稳定和动稳定校验热稳定和动稳定校验只对本身带有一次回路导体的电流互感器进行热稳定校验。只对本身带有一次回路导体的电流互感器进行热稳定校验。常常以以1S允允许许通通过过的的热热稳稳定定电电流流It或或一一次次额额定定电电流流I
43、N1的的倍倍数数Kt来来表示，即表示，即It21 Qk 或或 (KtTN1)2Qk互互感感器器内内部部动动稳稳定定，常常以以允允许许通通过过的的动动稳稳定定电电流流ies或或一一次次额额定定电流幅值的动稳定倍数电流幅值的动稳定倍数Kes表示：表示：导导线线计计算算长长度度LC与与电电流流互互感感器器的的接接线线系系数数有有关关，若若测测量量仪仪表表与与互互感感器器安安装装处处相相距距L，则则当当电电流流互互感感器器星星形形接接线线时时LC=L，不完全星形不完全星形LC=31/2L，单相接线时，单相接线时LC=2L。为满足机械强度要求为满足机械强度要求铜线铜线S不得小于不得小于1.5mm2。HU
44、ST_CEEE七、电压互感器的选择七、电压互感器的选择1按额定电压选择按额定电压选择一一次次绕绕组组有有接接于于相相间间和和接接于于相相对对地地两两种种方方式式，绕绕组组的的额额定定电电压压UN1应应与与接接入入电电网网的的方方式式和和电电压压相相符符，为为确确保保互互感感器器的准确级，要求电网电压的波动范围满足下列条件的准确级，要求电网电压的波动范围满足下列条件0.8UN1US2309 A 2校验热稳定校验热稳定由式（由式（8-33），计算短路持续时间，），计算短路持续时间，tk=tp1+tin+ta=0.06+0.15+0.05=0.26S 近似取近似取I 代入式（代入式（8-12）得）得
45、 =I 2tk=59.72 0.26=926.7kA2S代入式（代入式（8-13）得）得 Qnp=T I 2=0.2 59.72=712.8kA2S Qk=Qp+Qnp=1639.5kA2S由式（由式（8-51）得）得HUST_CEEE3校验动稳定校验动稳定 计算导体固有振动频率，根据式（计算导体固有振动频率，根据式（8-25）和表）和表8-4可知可知故故 =1，求母线的相间应力，根据式（，求母线的相间应力，根据式（8-53）因每相由多条导体组成，校验应取公式因每相由多条导体组成，校验应取公式其其中中最最大大计计算算应应力力等等于于相相间间作作用用应应力力 和和同同相相不不同同条条间间作作用用
46、应应力力 t之之和和，应应小小于于最最大允许应力。大允许应力。HUST_CEEE例例8-3 选选择择图图8-13中中，发发电电机机A出出口口断断路路器器QF1，已已知知发发电电机机A主主保保护护动动作作时时间间tp1=0.04s，后后备备保保护护时间时间tp2=3.8s,k1点短路计算结果见表点短路计算结果见表8-7。解解1发电机最大持续工作电流：发电机最大持续工作电流：断断路路器器QF1的的短短路路计计算算点点应应为为图图8-13中中的的k2点点，由由k1点点短短路路电电流流扣扣除除发发电电机机A所所提提供供的部分，得到流过的部分，得到流过QF1的短路电流的短路电流 I0S=45.2kA，I
47、2S=32.57kA，I4S=32.56kA冲击电流冲击电流 查查附附表表IV-3发发电电机机断断路路器器须须采采用用SN4-10G/5000型，型，tin=0.15s。2计算热稳定计算热稳定因因tk1S，可可以以不不计计非非周周期期分分量量的热效应。计算结果见表的热效应。计算结果见表8-8。HUST_CEEE例例8-4 选选择择图图8-13中中10kV馈馈线线L1的的限限流流电电抗抗器器，已已知知WL1采采用用SN10-10I型型轻轻型型断断路路器器，INbr=16kA，线线路路最最大大工工作作电电流流Imax=380A，线线路路继继电电保保护时间护时间tp2=1.8S，断路器全分闸时间，断
48、路器全分闸时间tab=0.2S。解解 1计算电抗器内侧的等值电抗，计算用图如右计算电抗器内侧的等值电抗，计算用图如右2计计算算电电抗抗百百分分数数，见见式式（8-45）热稳定计算时间热稳定计算时间 tk=tp2+tab=1.8+0.2=2S选选用用水水泥泥柱柱式式，铝铝电电缆缆的的电电抗抗器器NKL-10-400-3，计算表明，动稳定不满足要求。，计算表明，动稳定不满足要求。HUST_CEEE 改改选选NKL-10-400-4，该该电电抗抗器器UN=10kV，IN=400A，XL=4%，动动稳稳定定电电流流ies=25.5kA，1秒秒热热稳稳定定电电流流It=22.2kA，计计算算得得k3点点
49、的的短短路路电电流流的的有有名名值值，I0S=9.08kA，I1S=8.93kA，I2S=9.54kA。3正常运行时电压损失的校验，见式（正常运行时电压损失的校验，见式（8-46）4母线残压校验，见式（母线残压校验，见式（8-47）5校验电抗器的动、热稳定校验电抗器的动、热稳定因因tk1S，不计非周期，不计非周期Qnp的值的值所选电抗器满足动热稳定。所选电抗器满足动热稳定。HUST_CEEE例例8-5 选选择择图图8-13中中馈馈线线L1的的电电流流互互感感器器，互互感感器器安安装装处处与与测测量量仪仪表表之间相距之间相距50米，米，Imax=380A。解解 互互感感器器二二次次接接线线如如右
50、右图图所所示示，仪仪表表的的负负荷荷见见表表8-9。根根据据馈馈线线电电压压，最最大大 工工 作作 电电 流流 及及 安安 装装 地地 点点，选选 用用LFZJ1-10型型电电流流互互感感器器，其其系系环环氧氧树树脂脂绕绕注注式式绝绝缘缘，有有二二个个二二次次线线圈圈，其其变变比比400/5A。由由于于仪仪表表中中有有计计费费用用电电度度表表，选选用用0.5级级，二二次次额额定定负负荷荷为为0.8，1S热热稳稳定定倍倍数数kt=75，动动稳定倍数稳定倍数kes=130。1计算连接用导线的截面计算连接用导线的截面 二次负荷最大二次负荷最大A相：相：S2=1.45 VA r2S2/IN221.45