7电气设备选择.ppt

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1、杨静18633926698发电厂电气设备发电厂电气设备2021/9/15杨静18633926698第七章第七章 电气设备的选择电气设备的选择2021/9/15主要内容主要内容l电气设备选择的一般条件l高压断路器和隔离开关的选择l高压熔断器的选择l限流电抗器的选择l电流互感器的选择l电压互感器的选择2021/9/153电气设备选择的一般条件电气设备选择的一般条件各种电气设备工作条件不完全相同，所以具体选择方法也不完全相同，但基本要求相同：l电气设备要能可靠地工作，必须按正常工作条件进行选择，按短路条件校验其动、热稳定性。2021/9/154按正常工作条件选择按正常工作条件选择导体和电器的正常工作

2、条件：额定电压、额定电流和自然环境条件。l额定电压 在选择设备时一般按照设备的额定电压UN不低于安装地点电网额定电压UNs的条件选择，即UNUNs2021/9/155按正常工作条件选择按正常工作条件选择l额定电流在规定的周围环境温度下，电气设备的额定电流IN应不小于流过设备的最大持续工作电流Imax，即INImax2021/9/156按正常工作条件选择按正常工作条件选择l自然环境条件选择时电气设备时，应按当地环境条件校核其基本使用条件。当气温、风速、湿度、污秽等级、海拔高度、地震烈度、覆冰厚度等环境条件超出一般电器的规定使用条件时，应向制造部门提出补充要求或采取相应的防护措施。2021/9/1

3、57按短路情况校验按短路情况校验 l短路热稳定校验热稳定校验就是要求所选的电气设备能承受短路电流所产生的热效应，即短路时，电气设备最高温度不应超过其短时发热最高允许温度2021/9/158按短路情况校验按短路情况校验 l短路动稳定校验动稳定就是要求电气设备能承受短路冲击电流所产生的电动力效应。满足动稳定的条件为：iesishies:电器允许通过的动稳定电流幅值ish：短路冲击电流幅值一般高压电路短路时ish=2.55I发电机端或发电机电压母线短路时ish=2.69I2021/9/159按短路情况校验按短路情况校验 l可不校验热稳定或动稳定情况不校验热稳定：用熔断器保护的电器，其热稳定由熔断时间

4、保证；支柱绝缘子不流过电流；不校验动稳定：用限流熔断器保护的设备；电缆（因有足够的强度）不校验动、热稳定：电压互感器及装设在其回路中的裸导体和电器2021/9/1510l容量：计算时应按本工程设计的最终容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划。l短路种类：一般按三相短路校验。若发电机出口的两相短路，中性点直接接地系统及自耦变压器等回路中的单相、两相接地短路较三相短路严重时，按严重情况校验。短路电流的计算条件短路电流的计算条件2021/9/1511l接线：采用可能发生最大短路电流的正常接线方式，不考虑切换过程中可能并列运行的方式。l短路计算点：应选择通过导体或电器的短路电流为最大的地点。对两侧都有

5、电源的电器，将电器两侧的短路点进行比较，选出流过电器短路电流较大的点。短路电流的计算条件短路电流的计算条件2021/9/1512短路计算点的选择方法示意图短路计算点的选择方法示意图2021/9/1513短路计算点的选择方法短路计算点的选择方法 假设两台发电机容量相等l发电机回路QF1:比较k1点和k4点短路，选k1点为短路计算点。2021/9/1514短路计算点的选择方法短路计算点的选择方法 l母联QF3：QF3闭合向备用母线充电时，备用母线故障，即k3点短路，流过QF3的电流为G1，G2及系统供给的全部电流，情况最严重。校验发电机母线动、热稳定时也应选k3点2021/9/1515短路计算点的

6、选择方法短路计算点的选择方法 l分段QF4：选k4点，并假设T1切除，这时流过QF4的电流为G2，及系统经T2供给的电流和。若不切除T1，则系统供给的电流有部分经T1分流，不流经QF4。2021/9/1516短路计算点的选择方法短路计算点的选择方法 l变压器回路QF5和QF6QF5选k5点，并假设QF6断开，流过QF5的电流为G1、G2，及系统经T2供给的电流和。QF6选k6点，并假设QF5断开，流过QF6的电流为G1、G2，系统直接及经T2供给的电流和。2021/9/1517短路计算点的选择方法短路计算点的选择方法 l带 电 抗 器 的 出 线 回 路QF7：K2点比k7点短路时电流大。但干

7、式电抗器可靠性高，且与QF间连线很短，k2点短路几率很小，因此选择k7为短路计算点，以便出线选用轻型断路器。2021/9/1518短路计算点的选择方法短路计算点的选择方法 l厂用变压器回路QF8选k8点，QF8至厂用变压器间的连线多为较长电缆，存在短路的可能性。2021/9/1519短路计算时间短路计算时间 l校验热稳定的短路计算时间tk：后备继电保护动作时间tpr和相应断路器全开断时间tab之和 tk=tpr+tab式中tab为断路器的固有分闸时间和燃弧时间之和。2021/9/1520短路计算时间短路计算时间 l校验开断电器开断能力的短路计算时间tbr开断电器（断路器、熔断器等）应能在最严重

8、的情况下开断短路电流。主继电保护动作时间tpr1和断路器固有分闸时间tin之和tbr=tpr1+tin2021/9/1521主要内容主要内容l电气设备选择的一般条件l高压断路器和隔离开关的选择l高压熔断器的选择l限流电抗器的选择l电流互感器的选择l电压互感器的选择2021/9/1522l高压断路器按下列项目选择和校验：(1)型式和种类；(2)额定电压；(3)额定电流；(4)额定开断电流；(5)额定关合电流；(6)动稳定；(7)热稳定。高压断路器的选择高压断路器的选择2021/9/1523高压断路器的选择高压断路器的选择l按种类和型式选择6600kV的电网可选用真空断路器和六氟化硫断路器；110

9、500kV电网一般采用六氟化硫断路器。采用封闭母线的大容量机组，当需要装设断路器时，应选用发电机专用断路器。2021/9/1524高压断路器的选择高压断路器的选择l按额定电压选择高压断路器的额定电压UN 应不小于所在电网的额定电压UNs，即UNUNsl按额定电流选择高压断路器的额定电压IN 应不小于流过它的最大持续工作电流Imax，即INImax2021/9/1525高压断路器的选择高压断路器的选择l按额定开断电流选择在给定的电网电压下，高压断路器的额定开断电流INbr不应小于实际开断瞬间的短路全电流有效值IkINbrIkl按额定关合电流选择为了保证断路器在关合短路电流时的安全，断路器的额定关

10、合电流iNcl应不小于短路冲击电流幅值ishiNclish2021/9/1526高压断路器的选择高压断路器的选择l动稳定校验高压断路器的额定峰值耐受电流ies应不小于三相短路时通过断路器的短路冲击电流幅值ishiesishl热稳定校验高压断路器的额定短时耐受热量It2t不小于短路期内短路电流热效应Qk，即It2t Qk2021/9/1527隔离开关的选择隔离开关的选择l隔离开关应根据下列条件选择：型式和种类；额定电压；额定电流；动稳定；热稳定。l型式和种类的选择应根据配电装置的布置特点、使用要求及技术经济条件等因素确定。l其它四项技术条件与高压断路器相同。2021/9/1528主要内容主要内容

11、l电气设备选择的一般条件l高压断路器和隔离开关的选择l高压熔断器的选择l限流电抗器的选择l电流互感器的选择l电压互感器的选择2021/9/1529高压熔断器的选择高压熔断器的选择l高压熔断器应根据下列条件选择：(1)型式和种类；(2)额定电压；(3)额定电流；(4)额定开断电流；(5)选择性校验；2021/9/1530高压熔断器的选择高压熔断器的选择l型号和种类选择根据安装地点、使用要求选用作为电力线路、变压器的短路或过载保护，选用RN1、RN3、RN5、RN6、RW3RW7、RW9RW11等系列;作为电压互感器（3110kV）的短路保护（不能做过载保护），选用RN2、RN4、RW10、RXW

12、0等系列；作为电力电容器回路的短路或过载保护，可选用BRN1、BRN2、BRW等系列；2021/9/1531高压熔断器的选择高压熔断器的选择l按额定电压选择 熔断器的额定电压应不小于所在电网的额定电压。l按额定电流选择要求熔断器必须符合下列条件INt INs ImaxINt熔断器熔管的额定电流；INs熔断器熔体的额定电流；Imax流过熔断器的最大工作电流。2021/9/1532高压熔断器的选择高压熔断器的选择l按开断电流校验按开断电流选择时，要求熔断器的额定开断电流INbr应不小于三相短路冲击电流的有效值IshINbrIsh2021/9/1533高压熔断器的选择高压熔断器的选择l熔体选择性校验

13、根据保护动作选择性的要求校验熔体的额定电流，使其保证前后两级熔断器之间、熔断器与电源或负荷侧继电保护之间动作的选择性。保护电压互感器用的熔断器，只需按额定电压和开断电流选择。2021/9/1534主要内容主要内容l电气设备选择的一般条件l高压断路器和隔离开关的选择l高压熔断器的选择l限流电抗器的选择l电流互感器的选择l电压互感器的选择2021/9/1535l电力系统中使用的电抗器，分为普通电抗器和分裂电抗器两种。l一般按下列项目选择和校验：1)额定电压；2)额定电流；3)电抗百分数；4)动稳定；5)热稳定。限流电抗器的选择限流电抗器的选择2021/9/1536额定电流和额定电压的选择额定电流和

14、额定电压的选择l按额定电压选择电抗器的额定电压UN 应不小于所在电网的额定电压UNs，即UN UNs l按额定电流选择电抗器的额定电压IN 应不小于流过它的最大持续工作电流Imax，即IN Imax 2021/9/1537l电抗百分数的计算按将短路电流限制到要求值(I“)进行选择,所需电抗器的基准电抗标么值为式中：电源至电抗器前的系统电抗标么值；x*：电源至电抗器后的系统电抗标么值。Id：基准电流（kA）；I：次暂态短路电流周期分量有效值（kA）。电抗百分数选择电抗百分数选择2021/9/1538l普通电抗器电抗百分数的选择电抗器在额定参数条件下的百分比电抗为式中Ud基准电压(kV)。从产品目

15、录中选择接近而稍大于计算结果的标准电抗百分数。出线电抗器xL%不宜超过6%，母线分段电抗器xL%不宜超过12%电抗百分数选择电抗百分数选择2021/9/1539l分裂电抗器的电抗百分数的选择可按普通电抗器的xL计算方法选择，但分裂电抗器的技术数据中只给出了单臂自感电抗xL1，所以还应进行换算。xL和xL1之间的关系与电源连接方式及短路点的选择有关。电抗百分数选择电抗百分数选择2021/9/1540电抗百分数选择电抗百分数选择ll分裂电抗器的电抗百分数的选择2021/9/1541电抗百分数选择电抗百分数选择ll分裂电抗器的电抗百分数的选择2021/9/1542电压校验电压校验l2021/9/15

16、43电压校验电压校验l2021/9/1544电压校验电压校验l2021/9/1545电压校验电压校验l分裂电抗器的电压波动计算式中U：电源侧电压；U1、U2：I、段母线上电压；I1、I2：I、段母线上负荷电流，无资料时，取I1=0.3IN，I2=0.7IN；1、2：I、段母线上的负荷功率因数角，一般取cos=0.8；f：分裂电抗器的互感系数。2021/9/1546动稳定和热稳定校验动稳定和热稳定校验l电抗器的热稳定校验应满足：I2ttQkl电抗器的动稳定校验应满足：iesish2021/9/1547主要内容主要内容l电气设备选择的一般条件l高压断路器和隔离开关的选择l高压熔断器的选择l限流电抗

17、器的选择l电流互感器的选择l电压互感器的选择2021/9/1548种类和型式选择种类和型式选择l应根据安装地点、安装方式及产品情况来选择620kV屋内配电装置，可采用瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘结构的TA。35kV及以上配电装置，宜采用油浸瓷箱式绝缘结构的独立式TA。有条件时，应优先采用套管式TA，以节省投资和占地。2021/9/1549满足UNUNsIN1Imax式中UN、IN1：TA一次额定电压和额定电流；UNS、Imax：TA安装处一次回路工作电压和最大长期工作电流。一次额定电压和额定电流的选择一次额定电压和额定电流的选择2021/9/1550额定二次电流的选择额定二次电流的选择l额定二次电

18、流有5A和1A两种一般弱电系统用1A，强电系统用5A配电装潢子距离控制室较远时，为能使TA多带二次负荷或减小电缆截面，提高准确度，尽量采用1A。2021/9/1551为了保证电流测量仪表的准确级，电流互感器的准确级不得低于所供测量仪表的准确级。当所供仪表要求不同准确级时，按其中要求准确级最高的仪表确定TA的准确级。l用于测量精度要求较高的大容量发电机、变压器、系统干线和500kV电压级的TA，宜用0.2级；l供重要回路中的电能表和所有计费用的电能表的TA，不应低于0.5级；准确级选择准确级选择2021/9/1552l供运行监视的电流表、功率表、电能表的TA，用0.51级；l供估计被测数值的仪表

19、的TA，可用3级；l供继电保护用的TA，应用P级、TPY级。至此，可初选出TA型号，由产品目录或手册查得其在相应准确级下的二次负荷额定阻抗ZN2、热稳定倍数Kt和动稳定倍数Kes。准确级选择准确级选择2021/9/1553按二次侧负荷选择按二次侧负荷选择l为了保证电流互感器在一定的准确级下工作，电流互感器二次侧所接最大相总负荷S2=I2N2Z2，应不大于该准确级所规定的额定容量SN2=I2N2ZN2，SN2S2，即ZN2Z2Z2为电流互感器二次负荷阻抗；IN2为电流互感器二次额定电流。2021/9/1554lZ2=rar+rl+rcrar二次侧负荷的仪表和继电器电流线圈的电阻()；rl仪表和继

20、电器至互感器连接导线的电阻()；rc接触电阻，一般取0.1()；l为了保证TA在相应准确级下SN2S2rl=Lc/A ZN2rarrc按二次侧负荷选择按二次侧负荷选择2021/9/1555l若连接导线的长度和TA接线方式巳定，则二次连接导线的允许截面应为 ALc/(ZN2rarrc)A：导线截面(电流回路采用2.5mm2及以上的铜导线)；：导线的电阻率；Lc：连接导线的计算长度，与TA到仪表间实际距离及互感器的接线方式有关(m)；为满足机械强度要求，选稍大于计算结果的标准截面积。按二次侧负荷选择按二次侧负荷选择2021/9/1556l只需对本身带有一次回路导体的TA进行热稳定校验。l电流互感器

21、的热稳定能力，常以1s允许通过的热稳定电流对一次额定电流的倍数Kt=It/IN1表示。l热稳定校验公式为It2Qk或(KtIN1)2Qk热稳定校验热稳定校验2021/9/1557l短路电流流过TA内部绕组时，在其内部产生电动力；而且由于邻相之间短路电流的相互作用，会使绝缘瓷帽上也受到外部作用力。l对各种类型TA均应校验内部动稳定l对瓷绝缘型TA增加校验外部动稳定。动稳定校验动稳定校验2021/9/1558l动稳定校验动稳定校验2021/9/1559l外部动稳定校验瓷绝缘型TA的外部动稳定校验有两种方法：当产品目录上标明瓷帽端部的允许应力Fal时，按下式校验动稳定校验动稳定校验2021/9/15

22、60l外部动稳定校验瓷绝缘型TA的外部动稳定校验有两种方法：当产品样本未标明允许应力Fal，而只给出相间距离a=0.4m，TA计算跨距Lc=0.5m时的动稳定倍数Kes动稳定校验动稳定校验2021/9/1561主要内容主要内容l电气设备选择的一般条件l高压断路器和隔离开关的选择l高压熔断器的选择l限流电抗器的选择l电流互感器的选择l电压互感器的选择2021/9/1562为保证TV的安全和在规定准确级下运行，TV一次绕组所接电网电压U1应在(0.91.1)UN1范围内变动：1.1UN1U10.9UN1U1电网电压；UN1TV一次绕组额定电压。额定电压的选择额定电压的选择2021/9/1563lT

23、V二次绕组数量按所供给仪表和继电器的要求确定。lTV二次回路额定电压必须满足继电保护装置和测量用标准仪表的要求。二次绕组和电压选择二次绕组和电压选择2021/9/1564种类和型式选择种类和型式选择l320kV屋内配电装置，宜采用油浸绝缘结构，也可采用树脂浇注绝缘结构的电磁式TV；l35kV配电装置，宜采用油浸绝缘结构电磁式TV；l110kV220kV配电装置，用电容式或串级电磁式TV，当容量和准确等级满足要求时，宜优先采用电容式TV。l330kV及以上配电装置，宜采用电容式TV。lSF6全封闭组合电器应采用电磁式TV。2021/9/1565准确级选择准确级选择l参照TA准确级选择原则。l用于

24、继电保护的TV不应低于3级。至此，可初选出TV的型号，由产品目录或手册查的其在相应准确级下的额定二次容量2021/9/1566l首先根据继电保护装置和测量用标准仪表的接线要求，作出继电器（或测量仪表）与TV的三相接线图，并尽可能将负荷均匀分布在各相上；l然后计算各相负荷大小；l再按照所接仪表的准确级和容量选择TV的准确级和额定容量。二次侧负荷选择二次侧负荷选择2021/9/1567l对应于测量仪表所要求的最高准确级的TV的额定二次容量SN2，应不小于TV的二次负荷容量S2SN2S2l二次负荷容量S2的计算，一般按最大的一相负荷进行验算。二次侧负荷选择二次侧负荷选择2021/9/1568二次侧负荷选择二次侧负荷选择当发电厂、变电所的同一电压级有多段母线时，应考虑到各段TV互为备用，即当某台互感器因故退出时，运行中的互感器应能承担（通过二次侧并列）全部二次负荷。2021/9/1569