60-10kV变电站电气部分设计(7)

高职毕业设计（论文） 第6章 电气设备的选择与校验

电气设备的选择是发电厂和变电所电气设计的主要内容之一。电气设备的选择是变电所及输、配电线路正常和故障状态下工作要求的合理的电器，以保证系统安全、可靠经济的运行条件。电力系统中的各种电气设备，由于用途和工作条件各异，它们的具体选择方法也就不尽相同，但从基本要求来说，却是相同的，电气设备要能可靠的工作，必须按照正常的工作条件进行选择，按短路条件校验，其动、热稳定性。

6.1电气设备选择的基本要求

选择项目的说明：

（1）按正常工作条件进行选择 1.按额定电压选择

在选择设备时，一般按照导体和电器的额定电压Ue不低于安装地点电网额定电压Uew的条件选择，即Ue?Uew。

2.按额定电流选择

在规定的周围环境温度下，导体和电器的额定电流Ie应不小于流过设备

I?IgmaxI的最大持续工作电流gmax，即e。

（2） 按短路条件校验

1.短路稳定条件校验的一般原则：

电气在选定后应按最大可能通过短路电流进行动、热稳定校验。校验的短路电流，一般可取三相短路电流。

2.按短路热稳定校验

短路热稳定校验就是要求所选择的导体和电器，当短路电流通过它时，所能达到的最高温度不应超过导体和电器的短时发热最高允许温度，即要求

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高职毕业设计（论文） Qd?Qr或Qd?Ir2tr

式中 Qd—— 短路电流热效应

Qr—— 导体和电器允许的短时热效应

Ir—— tr时间内导体和电器允许通过的热稳定电流 tr—— 导体和电器的热稳定时间 3. 短路动稳定校验 满足动稳定的条件为：

iim?idw 或 Iim?Idw

式中 iim、Iim——短路冲击电流幅值及有效值

idw、Idw——导体和电器允许通过的动稳定电流幅值及有效值 4.短路电流的计算条件

校验短路热稳定和开关电流时，必须合理的确定短路计算时间td。短路

t计算时间td为继电保护动作时间tb和相应断路器的全分闸时间f之和，即

td?tb?tf （7-1）

本次设计在校验时，短路计算时间 td?4s

对于开断电器（如断路器、熔断器等），应能在最严重的情况下开断短

t路电流。故电器的开断计算时间?是从短路瞬间开始到短路器灭弧触头分离

t的时间。其中包括主保护动作时间tb和断路器固有分闸时间gf，即 tk?tb?tgf

6.2各种设备的选择

6.2.1母线的选择

常用导体材料有铜、铝和铝合金。铜的电阻率低、强度大、抗腐蚀性强，是很好的导体材料。铝的电阻率为铜的1.7—2倍，但密度只有铜的30%，我国铝的储量丰富、价廉，因此，一般采用铝或铝合金材料作为导体材料。

常用的硬导体截面有矩形、槽形和管形。矩形导体散热条件好，便于固

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高职毕业设计（论文） 定和连接，但集肤效应较大。为避免集肤效应系数过大，单条矩形截面最大不超过1250㎜2。当工作电流超过最大截面单条导体允许载流量时，可将2—4条矩形导体并列使用，但多条导体并列的允许电流并不成比例增加，故一般避免采用4条矩形导体并列使用。

导体截面选择

1.导体截面选择的一般要求

裸导体应根据具体情况，按下列技术条件分别进行选择和校验： （1）工作电流 （2）经济电流密度 （3）电晕

（4）动稳定或机械强度 （5）热稳定

2.回路持续工作电流选择

Ixu?Igmax （7-1）

x式中 Ima——正常工作时的最大持续工作电流

Ixu ——相应于导体在某一运行温度,环境条及安装方式下长期允许的载流量

按经济电流密度选择 ：

除配电装置的汇流母线以外；对于全年负荷利用小时数较大，母线较长，传输容量较大的回路，均应按经济电流密度选择导体截面。

按经济电流密度选择导体截面可使年计算费用最低。对应不同种类的导体和不同的最大负荷利用小时数Tmax ，将有一个年计算费用最低的电流密

度，称为经济电流密度Je。各种铝导体的经济电流密度截面积：

S?Imax （7-2） j 25

高职毕业设计（论文） 式中

Igmax——正常工作时的最大持续工作电流

S——经济截面积

Je——经济电流密度

应尽量选择接近所计算的标准截面，当无合适规格的导体时，为节约投资，允许选择小于经济截面的导体。

电晕电压校验：

电晕放电将引起电晕损耗、无线电干扰、噪声和金属腐蚀等许多不利影响。对于110kV及以上裸导体，可按晴天不发生全面电晕条件校验，即裸导体的临界电压Ucr应大于最高工作电压Umax ，即

Ucr ＞Umax 热稳定校验：

按照上述情况选择的导体截面积S，还应校验其在短路条件下的热稳定。裸导体热稳定校验的公式为

S?Smin?式中 S——所选导体截面积

KfQdC （7-3）

Smin——根据热稳定条件决定的导体最小允许截面积

Qd——短路电流热效应

Kf——集肤效应系数

C——热稳定系数

动稳定校验

?ph??al

式中：

?ph

——导体最大相间应力（Mpa）

?al——导体材料允许应力（Mpa）

注：硬铝允许应力为69 Mpa，硬铜允许应力为40 Mpa。

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高职毕业设计（论文）

?ph?MW

式中 M——导体所受的最大弯距（N.m）

W——导体对垂直于作用力言论自由轴的截面系数（m3）

M?式中

fphL210

fph——单位长度导体上的受相间电动力（N/M）

L——导体支柱绝缘子间的跨距（M）

fph?1.73?10?7L2isha

bh2W?6

式中 ish ——短路冲击电流（A）

b——矩形导体厚度（m）

h——矩形导体宽度（m） a——相间距 （m）

注：本设计根据选用的高压开关柜，所取距离a?0.3m,L?1.0m。 母线的校验分软母线和硬母线。软母线只校验热稳定性，而硬母线就应该校验热稳定性和动稳定性。设计中60KV侧是户外系统，选择软母线。10KV侧选择硬母线。

60kV侧母线的选择： 最大工作电流：

Igmax?考虑两台变压器并列运行：

1.05S1.05?25000??240.56A 3Ue3?63?Imax?2?Igmax?481.12A

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