電氣設(shè)備的選擇課件

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1、電力工程基礎(chǔ)課件制作：福州大學(xué)等1第五章電氣設(shè)備的選擇電氣設(shè)備的發(fā)熱和電動(dòng)力電氣設(shè)備選擇的一般條件母線、電纜和絕緣子的選擇高低壓電器的選擇發(fā)電廠和變電所主變壓器的選擇本章內(nèi)容重點(diǎn)2第一節(jié)電氣設(shè)備的發(fā)熱和電動(dòng)力3發(fā)熱的原因:電阻損耗磁滯和渦流損耗介質(zhì)損耗分類:長(zhǎng)期發(fā)熱，由正常工作電流產(chǎn)生的；短時(shí)發(fā)熱，故障時(shí)由短路電流產(chǎn)生的。發(fā)熱4發(fā)熱對(duì)電氣設(shè)備的影響：（1）使絕緣材料的絕緣性能降低（2）使金屬材料的機(jī)械強(qiáng)度下降（3）使導(dǎo)體接觸部分的接觸電阻增加發(fā)熱5導(dǎo)體在正常和短路時(shí)的最高允許溫度及熱穩(wěn)定系數(shù)6載流導(dǎo)體通過(guò)電流時(shí)，相互

2、之間的作用力，稱為電動(dòng)力。短路時(shí)沖擊電流所產(chǎn)生的交流電動(dòng)力達(dá)到很大的數(shù)值，可能導(dǎo)致設(shè)備變形或損壞。為保證電器和導(dǎo)體不致破壞，電器和導(dǎo)體因短路沖擊電流產(chǎn)生的電動(dòng)力作用下的應(yīng)力不應(yīng)超過(guò)材料的允許應(yīng)力。硬導(dǎo)體材料的最大允許應(yīng)力，硬銅140MPa、硬鋁70MPa電動(dòng)力7導(dǎo)體短時(shí)發(fā)熱計(jì)算圖5-1短路時(shí)導(dǎo)體的發(fā)熱過(guò)程8短路時(shí)導(dǎo)體發(fā)熱的平衡方程式其中：代入式（5-1）得：（5-2）（5-1）9（5-2）（5-3）整理得：積分得：（5-4）10短路發(fā)熱計(jì)算式中：（5-5）由此得出：（5-9）11短路發(fā)熱計(jì)算圖5-2導(dǎo)體的θ=f(A)曲線12

3、短路電流熱效應(yīng)值Qk的計(jì)算Qk常用的計(jì)算方法為近似數(shù)值積分法。短路全電流中包含周期分量Ip和非周期分量Inp，其熱效應(yīng)Qk也由兩部分構(gòu)成：13Qk的計(jì)算—周期分量Qp計(jì)算任意函數(shù)y=f(x)的定積分采用辛普生公式計(jì)算:取n＝414Qk的計(jì)算—周期分量Qp計(jì)算進(jìn)一步簡(jiǎn)化計(jì)算，近似認(rèn)為y2=1/2(y1+y3),稱為1-10-1法15Qk的計(jì)算—非周期分量Qnp計(jì)算當(dāng)tk>0.1s時(shí),式中Ta為非周期分量時(shí)間常數(shù)值16Qk的計(jì)算—非周期分量Qnp計(jì)算表5-2非周期分量時(shí)間常數(shù)Ta17導(dǎo)體短路時(shí)的電動(dòng)力計(jì)算兩根細(xì)長(zhǎng)平行導(dǎo)體間的電動(dòng)

4、力計(jì)算（5-18）三相導(dǎo)體水平放置受力最大的為中間相導(dǎo)體短路的電動(dòng)力18（5-22）還應(yīng)考慮母線共振影響對(duì)電動(dòng)力的影響，引入修正系數(shù)β電動(dòng)力最大值的計(jì)算19母線的一階固有振動(dòng)頻率：20考慮共振電動(dòng)力最大值的計(jì)算電動(dòng)力的振動(dòng)頻率為50Hz和100Hz。導(dǎo)體的固有振動(dòng)頻率低于30Hz或高于160Hz時(shí)，β約等于1，既不考慮共振影響。21第二節(jié)電氣設(shè)備選擇的一般條件22電氣設(shè)備選擇的一般條件一、按正常工作條件選擇1、額定電壓選擇UN≥UNS（5－25）2、額定電流選擇ΙN≥Ιmax（5－26）3、按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核要考慮氣溫、風(fēng)速

5、、溫度、污穢等級(jí)、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度等環(huán)境條件對(duì)電氣設(shè)備的影響23二、按短路情況校驗(yàn)1、短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)，校驗(yàn)導(dǎo)體短時(shí)發(fā)熱電氣設(shè)備選擇的一般條件2、電動(dòng)力穩(wěn)定校驗(yàn)，校驗(yàn)導(dǎo)體的最大受力（5-28）（5-29）24短路電流計(jì)算條件1、容量和接線：最大運(yùn)行方式2、短路種類：一般為三相短路3、計(jì)算短路點(diǎn)：可能通過(guò)被選設(shè)備的最大短路電流4、短路計(jì)算時(shí)間：tk=tpr＋tab25表5-3主要電氣設(shè)備的選擇和校驗(yàn)項(xiàng)目26第三節(jié)母線、電纜和絕緣子的選擇27一、母線選擇母線選擇和校驗(yàn)項(xiàng)目：確定母線的材料、截面形狀、布置方式選擇母線的截

6、面積校驗(yàn)?zāi)妇€的熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定對(duì)重要的和大電流的母線，要共振校驗(yàn)對(duì)110及以上的母線進(jìn)行電暈校驗(yàn)28一、母線選擇（一）母線的材料、截面形狀、布置方式1.母線的材料：常用的母線材料有銅、鋁和鋁合金三種2.母線的結(jié)構(gòu)：硬裸母線的截面形狀有矩形、槽形和管形。矩形母線散熱條件好,易于安裝與連接,但集膚效應(yīng)系數(shù)大。槽形母線通常是雙槽形一起用,載流量大,集膚效應(yīng)小,用于電壓等級(jí)不超過(guò)35kV,電流不超過(guò)8000A的回路中。管形母線的集膚效應(yīng)最小,機(jī)械強(qiáng)度最大,還可以采用管內(nèi)通水或通風(fēng)的冷卻措施293.母線的布置形式一、母線選擇30槽形形母

7、線的布置形式31一、母線選擇（二）母線截面積選擇方法：1.按最大長(zhǎng)期工作電流選擇,用于發(fā)電廠的主母線和引下線以及持續(xù)電流較小，年利用小時(shí)數(shù)較低的其他回路的導(dǎo)線。2.按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇,用于年利用小時(shí)數(shù)高而且長(zhǎng)度較長(zhǎng)負(fù)荷大回路的導(dǎo)線。32按最大長(zhǎng)期工作電流選擇保證母線正常工作時(shí)的溫度不超過(guò)允許溫度（5-32）母線實(shí)際允許載流量與周圍環(huán)境溫度及母線的布置方式有關(guān)，若實(shí)際周圍環(huán)境溫度與規(guī)定的環(huán)境溫度不同時(shí)，母線的允許溫度要修正，即引入溫度修正系數(shù)kθ。332.按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)體通過(guò)電流時(shí),會(huì)產(chǎn)生電能損耗。把投資擇算到每年費(fèi)用,

8、加上年損耗費(fèi)為年計(jì)算費(fèi)用,使年計(jì)算費(fèi)用最小的截面為經(jīng)濟(jì)截面Se,J為經(jīng)濟(jì)密度,與年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)有關(guān)。（5-32）（5-34）選出的導(dǎo)體還要按按最大長(zhǎng)期工作電流校驗(yàn)34一、母線選擇（三）母線的熱穩(wěn)定校驗(yàn)方法：計(jì)算滿足短時(shí)發(fā)熱要求的最小截面積,只要選擇的導(dǎo)體截面積大于此面積,就滿足熱穩(wěn)定