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第八章电气主接线的设计与设备选择
第八章电气主接线的设计与设备选择
•温升与时间关系曲线
• 导体通过电流,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。
第八章电气主接线的设计与设备选择
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•4.短路热稳定最小截面
•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:
•①由 和 ,从θ-A曲线分别查出 和
•②计算短路热稳定最小截面Smin
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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
指导体温度较短路前的升高,通常取导体短路前的温度等于 它长期工作时的最高允许温度。
裸导体的长期允许工作温度一般不超过70C,当其接触面处 具有锡的可靠覆盖层时(如超声波糖锡等),允许提高到85C; 当有银的覆盖层时,允许提高到95C。
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电动力
载流导体通过电流时,相互之间的作用力,称 为电动力。
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一、电器设备选择的一般条 件
1 . 按 正 常 工 作 条 件 选 择 电 器
额定电压:UN UNS 额定电流:IN Imax 环境条件对电器和导体额定值
的修正:
2.按短路情况检验
热稳定校验: Qk≤It2t 动稳定校验:ish ≤ies 短路电流的计算条件: a. 计算容量和短路类型
按发电厂、变电所最终设计容量计算。 短路类型一般采用三相短路电流,当 其它形式短路电流大于三相时。应选取 最严重的短路情况校验。
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•2.短路热平衡方程
•短路时导体 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 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 热平衡方程如下:
•导体质量
•导体电阻
•导体的比热容
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•将 •代入上式得:
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•一、变压器容量、台数、电压的确定原则
• 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 结构。(1)它的确定除依据传递容量基本原始资料外,(2)还应 根据电力系统5~10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。
▪ (1)短使时绝发缘热材,料故的障绝时缘由性短能路降电低流产生的。 ▪ (2)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
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指导体温度对周围环境温度的升高,我国所采用计算环境温 度 如 下 : 电 力 变 压 器 和 电 器 ( 周 围 空 气 温 度 ) 40C ; 发 电 机 (利用空气冷却时进入的空气温度)35~40C;装在空气中的导 线、母线和电力电缆25C;埋入地下的电力电缆15C。
•4.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2台; b. 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
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二、主变压器型式的选择原则
1. 相数:一般选用三相变压器。 2. 绕组数:
➢ 变电所或单机容量在125MW及以下的发电厂内有三个电压等级 时,可考虑采用三相三绕组变压器,但每侧绕组的通过容量应 达到额定容量的15%及以上,或第三绕组需接入无功补偿设备。 否则一侧绕组未充分利用,不如选二台双绕组变更合理。
➢ 单机容量200MW及以上的发电厂,额定电流和短路电流均大, 发电机出口断路器制造困难,加上大型三绕组变压器的中压侧 (110kV及以上时)不希望留分接头,为此以采用双绕组变压 器加联络变压器的方案更为合理。
➢ 凡选用三绕组普通变压器的场合,若两侧绕组为中性点直接接 地系统,可考虑选用自耦变压器,但要防止自耦变的公共绕组 或串联绕组的过负荷。
第八章电气主接线的设 计与设备选择
2020/11/27
第八章电气主接线的设计与设备选择
•第一节 概述
原则:
以设计任务书为依据,以 经济建设方针、政策和有关 的技术规程、标准为准则, 准确地掌握原始资料,结合 工程特点,确定设计标准, 参考已有设计成果,采用先 进的设计工具。
要求:
使设计的主接线满足可靠 性、灵活性、经济性,并留 有扩建和发展的余地。
变压器台数的选择:通常1-2台。 一、二级负荷较大时,应采用2台。 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1台 。 三级负荷时,通常采用1台。但当负荷较大或认为经济
合理时,也可采用2台。
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•变压器容量的选择 单台变压器额定容量应大于等于计算负荷。 两台并列运行的变压器,应满足:
• (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
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三相导体短路时的电动力
同一地点短路的最大电 动力,是作用于三相短路时 的中间一相导体上,数值为:
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电动力最大值的计算
• (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β。
步骤:
1. 对原始资料进行综合分析; 2. 草拟主接线方案,对不同方案
进行技术经济比较、筛选和确定; 3. 厂、所和附近用户供电方案设
计; 4. 限制短路电流的措施和短路电
流的计算; 5. 电气设备的选择; 6. 屋内外配电装置的设计; 7. 绘制电气主接线图及其它图
(如配电装置视图); 8. 推荐最佳方案,写出设计技术
•3.短路发热温度
• 为使导体短路发热温度计算简便,工程上一般利
用导体发热系数A与导体温度θ的关系曲
线
, 确定短路发热温度 。
•θ-A关系曲线
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•由 求 的步骤如下: •①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 •②计算导体短路发热系数 •③由 从θ-A关系曲线查得短路发热温度
• 考虑共振电动力最大值的计算
• 电动力的振动频率为50Hz和100Hz。导体的固有振动频率低于
30Hz或高于160Hz时,β约等于1,既不考虑共振影响。
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•第四节 电气设备的选择
一、电器设备选择的一般条件* 二、高压断路器和隔离开关的选择 * 三、高压熔断器的选择 四、限流电抗器的选择* 五、母线和电缆的选择 六、电流互感器选择 七、电压互感器的选择
•1、已知工作电流→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;
第八章电气主接ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的设计与设备选择
•两边积 分:
•求解得:
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3. 绕组接线组别的确定
➢ 变压器三相绕组的接线组别必须和 系统电压相位一致。
4. 短路阻抗的选择
➢ 从系统稳定和提高供电质量看阻抗 小些为好,但阻抗太小会使短路电 流过大,使设备选择变得困难。
三绕组变压器的结构形式:
升压型 与 降压型
5. 变压器冷却方式
➢ 主变压器的冷却方式有:自然风冷;强迫风冷;强迫油循 环风冷;强迫油循环水冷;强迫导向油循环冷却等。
•1.单元接线主变压器容量
按发电机额定容量扣除本机组的厂用负荷后,留有10%的裕 度;
扩大单元接线应尽可能采用分裂绕组变压器。
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• 2 连接在发电机电压母线与升高电压之 间的主变压器
a. 发电机全部投入运行时,在满足由发电机电压供电的 日最小负荷,及扣除厂用电后,主变压器应能将剩余 的有功率送入系统。
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 导体不致破坏,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。
硬导体材料的最大允许应力: 硬铜 140MPa、硬铝70MPa
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•二、正常工作情况下长期发热的计算
三、主接线设计简述
四、技术经济比较
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•变压器的经济运行
变压器的经济运行是指:变压器在运行中传输单位kVA所 产生的有功功率损耗最小。
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70%。
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
b. 若接于发电机电压母线上的最大一台机组停运时,应 能满足由系统经主变压器倒供给发电机电压母线上最 大负荷的需要。
c. 若发电机电压母线上接有2台或以上主变压器,当其 中容量最大的一台因故退出运行时,其它主变压器在 允许正常过负荷范围内应能输送剩余功率70%以上。
d. 对水电比重较大的系统,若丰水期需要限制该火电厂 出力时,主变应能从系统倒送功率,满足发电机电压 母线上的负荷需要。
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•表 不同短路点等效时间常数Tfi 的推荐值
短路点
汽轮发电机端
水轮发电机端
高压侧母线
主变容量>100MVA
主变容量=40~ 100MVA
远离发电厂处