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电气设备的选择与校验__第五章
2、中性线(N线)截面的选择 三相四线制中性线: A0 0.5 A 两相三线及单相线路: A0 A
对于三次谐波电流相当突出的三相四线制中心线:A0 A
(2)电流互感器的校验 2Kes I N1 ish 1)动稳定校验 式中,Kes为电流互感器产品的动稳定倍数 2)热稳定校验(书上公式有误) ( K1I N1 )2 t I Iima 式中,Kt=It/IN1 保护用的电流互感器, 还应按照10%误差曲线校验。 即,电流互感器的误差为10% 时,一次电流倍数ni=I1/IN1与 二次负荷阻抗最大允许值的 关系曲线
1.5t2 t2 t1 0.5t1 t1 t2
因此,t1>3t2
5.5 导线截面的选择与校验
5.5.1 电力线路按结构可分为架空线路和电缆线路两大类 (1)架空线路的结构和敷设
组成:导线、杆塔、横担、绝缘子、金具等。 1、架空线路的导线 裸导线:单股、多股 2、电杆、横担和拉线 3、线路绝缘和金具 4、架空线的敷设 敷设要求、路径选择 导线在电杆上的排列方式:水平排列、三角排列 和垂直排列
5.3 变压器及互感器的选择与校验
5.3.1 变电所主变压器台数和容量的选择 (1)变电所主变压器台数的选择 应满足用电负荷对可靠性的要求 经济性:对于季节性负荷或昼夜变化较大的负 荷,应使变压器在经济状态下运行,可用两台 变压器供电 除上述情况外,车间变电所可采用一台变压器 。但是,当集中负荷较大时,虽为三级负荷, 也可采用两台或多台变压器。
5.3.2 电流互感器的选择和校验
电流互感器应该校验额定电压、一次电流、二次电流、 准确度等级进行选择,并校验动稳定和热稳定。 (1)电流互感器的选择 1)额定电压 电流互感器的额定电压不低于安装地点电网的额定电压 2)额定电流 电流互感器一次绕组的额定电流应不小于线路的计算电 流,二次绕组的额定电流通常为5 A。 3)准确度等级的选择:准确等级所规定的额定二次负荷 S N 2 S2 必须大于等于二次侧的实际负荷
5.3.3 电压互感器的选择和校验 电压互感器主要根据一次电压、二次电压、准确等级进行选 择。由于它的一、二次侧均有熔断器保护,因此不需要进行 短路校验。 1)额定电压:一次绕组额定电压应与安装地点电网的额定 电压相同,二次绕组的额定电压通常为100V 2) 准确度等级的选择 2 2 n n S N 2 S2 Si cos i Si sin i
T 20 ST 1 av S NT 100
对于室内,由于散热条件差,一般室内环境温度比室外高大 约8˚C,其容量计算公式为:
T 20 ST 0.92 av S NT 100
例 5.2 某10/0.4 kV变电所,总计算负荷为1200 kV· A,其中 一、二级负荷680 kV· A。试初步选择该变电所主变压器的台 数和容量。 解:根据变电所有一、二级负荷的情况,确定选两台主变压 器。每台容量为:SNT=(0.6~0.7)×1200=(720~840)kV· A, 且SNT>=680kV· A,因此初步确定每台主变压器容量为 800kV· A。
由计算可知:无限大容量系统发生三相短路时,中间 相导体所受到的电动力比两相短路时导体所受到的电动力 大,一般采用三相短路冲击电流校验电器的动稳定度。满 (3) (3) 足动稳定的条件是: imax ish 或I max I sh 式中,imax和Imax分别表示电气设备允许通过的最大电流的 峰值和有效值
短路时间 t k 短路保护装置实际动作时间 top 断路器的断路时间 toc 取0.1~0.2秒
(3)断流能力校验 短路器和熔断器等电气设备,均承担着切断短路电流的任务 ,因此,必须校验断流能力,即:
(3) (3) Ioc I k 或Soc Sk
式中,Ioc,Soc分别表示断路器在额定电压下的最大开端电流 和开断容量, I k(3)和Sk(3) 分别表示安装地点的最大三相短路 电流和短路容量。
5.4.2 熔断器的选择和校验
(1)熔断器的选择 额定电压不低于被保护线路的额定电压 额定电流不小于它所安装熔体的额定电流 (2)熔断器的校验 1)断流能力校验 对限流式熔断器,由于其能在短路电流达到冲击值之前将电 (3) 弧完全熄灭、切除短路,因此有:Ioc I (3) 式中,Ioc表示熔断器的最大分断电流,I 表示熔断器安装 地点的三相次暂态短路电流有效值,在无限大容量系统中有
选择导线和电缆截面的条件:
5.5.3 按发热条件选择导线和电缆截面
导线和电缆在通过正常最大负荷电流即计算电流时产生的发热温度,不 应超过其正常运行时的最高允许温度。 1、三相系统相线截面的选择
I al I30 其允许载流量不小于通过相线的计算电流,即:
al 0' K 如果环境温度偏差较大时,考虑温度校正系数: al 0 导线允许载流量可查附表4、5、6、7、8
5.4.3 前后熔断器之间的选择性配合 所谓选择性配合,就是要求在线路发生短路故障时,靠近故障 点的熔断器首先熔断,将故障切除,从而保证系统的其他部分 仍能正常运行。 前后熔断器之间的选择性配合,应按照其保护特性曲线来进行 校验。
根据保护特性曲线得到的熔断 时间可能有±50%的误差,考虑 最坏的情况即:
5.2 开关设备的选择与校验
5.2.1 高压开关设备的选择与校验 高压开关设备的选择主要是对高压断路器、高压隔离开关及 高压负荷开关的选择。高压开关设备的选择选择如下表:
举例说明,例5.1
5.2.2 低压开关设备的选择与校验 低压电气设备的选择和校验项目如下图,低压电流互感器、 电压互感器、母线、电缆、绝缘子等的选择可参见表5.1.
2、电缆的敷设 路径的选择: 考虑引力、过热、腐蚀、维护等条件。
直埋式 敷设方式: 电缆沟 架桥 电缆排管及隧道
3、电缆敷设的一般要求
增加5-10%的余量、穿管保护、防火、防水等。
三相交流电涂色 U、V、W相 (A、B、C)
黄、绿、红、等
5.5.2
导线截面选择和校验条件
发热条件 电压损耗条件 经济电流密度 机械强度:表5.4
架空线路的结构 1低压导线,2针式绝缘子,3横担,4低 压电杆,5横担,6高压悬式绝缘子串,7 线夹,8高压导线, 9高压电杆,10避 雷线
如钢芯铝绞线
架空线的档距、弧垂、及其它距离
高压线路绝缘子 a)针式 b)蝴蝶式 c)悬式 d)瓷横担
架空线路的档距和弧垂 a)平地上 b)坡地上
(2) 电缆线路的结构和敷设 1、电缆的结构 电缆结构一般包括导体、绝缘层和保护皮三部分
(2)热稳定校验 热稳定性是指电气设备所承受的短路电流的热效应的能力, 满足条件为: 2 2
It t I tima
式中,It表示电气设备在时间t内的热稳定电流,t为厂家给出 的热稳定实验时间,tima为短路发热的假想时间,s。 短路发热的假想时间:
tima tk 0.05s tk 1s, tima tk tk top toc
i 1 i 1
式中,Si, cosφi分别表示二次侧所接仪表并联线圈消耗的功率 及其功率因素。
5.4 熔断器的选择与校验
5.4.1 熔断器熔体额定电流的选择 (1)保护电力线路的熔断器熔体额定电流的选择 I NFE I 30 保证在线路正常工作时熔体不致熔断: 避开尖峰电流: I NFE KI pk 式中,K为小于1的计算系数,应根据熔体的特性和电动机 启动情况来定。 为了可靠的保护导线和电缆: I NFE K OL I a1 式中,Ia1是绝缘导线或电缆的允许载流量;KOL是其允许短 时过负荷倍数。如果熔断器只作为短路保护时,对于电缆和 穿管绝缘导线,取2.5,对于明敷绝缘导线,取值1.5。如果 熔断器作为短路保护和过负荷保护用时,取值1。
5.4 熔断器的选择与校验
(2)保护电路变压器的熔断器熔体额定电流的选择 I NFE (1.5 2) I NT 式中,INT是变压器的额定电流,熔断器装在哪侧,就用哪侧 的额定电流。 (3)保护电压互感器的熔断器熔体额定电流的选择 由于电压互感器二次侧的负荷很小,因此保护高压电压互感 器的RN2型熔断器的熔体额定电流一般为0.5A。
3)车间变电所主变压器单台容量的上限值
车间变电所主变压器的单台容量一般不宜大于1000kV· A, 以使变压器更接近于车间负荷中心,减少低压配电线路的 投资和电能损耗。 4)适当考虑负荷的发展 适当考虑今后5~10年电力负荷的发展,留有一定的余地。 注:变压器的额定容量是指在一定环境温度下所能持续的 最大输出容量。GB 1094.1-1996 规定,变压器正常使用的 年平均温度是20˚C。如果变压器安装地点的年平均气温每 升高1 ˚C,变压器的容量就要减少1%,因此实际容量为:
考虑温度影响后,额定电流需要乘以温度系数:
K a1 0 a1 0
式中,θa1表示电气设备长期工作时的最高允许温度, θ0为 设计温度。 5.1.2 按短路情况校验 (1)动稳定校验 动稳定是指电气设备所承受的短路电流力效应的能力。
短路时最大电动力
( 2) 2 l F ( 2) 2ish 10 7 N / A2 a ( 3) 2 l F (3) 3ish 10 7 N / A2 a ( 3) ( 2) F (3) / F ( 2) ish / ish 2 / 3 1.15
(3) (3) I (3) I Ik
5.4.2 熔断器的选择和校验
对于非限流式熔断器,由于其不能在短路电流达到冲击 值之前将电弧完全熄灭、切除短路,因此需要满足:
I oc I sh (3)
2)熔断器保护的灵敏度校验
Ks IIkmin表示熔断器保护线路末端的最小短路电流。对 于TN系统和TT系统来说,其值为单相短路电流;对于IT 系统来说,是线路末端的两相短路电流。 例5.3 ,注意附表序号的错误