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文档简介
第六章导体和电气设备的原理与选择(Chap6ThePrincipleandSelectionofConductorandElectricalEquipment)一、按正常工作条件选择电气设备1.额定电压UN:电气设备额定电压UNs:电气设备安装地点额定电压选择方法:UN≥
UNs2.额定电流IN:电气设备额定电流Imax:电气设备所在回路最大持续工作电流选择方法:IN≥
Imax电气设备选择的一般原则:按正常工作条件进行选择,然后按短路状态来校验其热稳定和动稳定。第一节电气设备选择的一般条件(6.1TheGeneralConditionsfortheSelectionofElectricalEquipment)Imax=1.05IN发电机、调相机、变压器回路IN(母线上最大一台发电机、变压器额定电流)
母联回路0.5-0.8IN(母线上最大一台发电机额定电流)
分断回路馈线回路电动机回路3.环境条件的影响对额定电压选择的影响(非高原型、高原型)对电流选择的影响二、按短路状态校验1.热稳定校验Qk:短路电流产生的热效应(3.2节)It、t:电气设备允许通过的热稳定电流和时间2.动稳定校验
或ish、Ish:短路冲击电流的幅值及有效值ies、Ies:电气设备允许通过的动稳定电流幅值和有效值下列几种情况可不校验动稳定或热稳定1)用熔断器保护的电气设备,可不校验热稳定2)用有限流作用熔断器保护的电气设备,可不校验动稳定,电缆不校验动稳定3)电压互感器回路的电气设备,可不校验动稳定和热稳定3.短路电流计算条件(1)容量和接线容量—
按工程设计最终容量计算(考虑5-10远景规划);接线–
最大运行方式(能产生最大短路电流的正常接线方式)。(2)短路类型一般按三相短路计算,当其它类型短路较三相短路严重时,则按最严重的情况计算(3)短路计算点原则:选择通过电气设备短路电流最大的点实际:一个电压等级选择一个(同电位各点的短路电流值相等),但需计算各分支提供的短路电流,以供设备选择之用(4)短路计算时间热稳定:tk=tpr+tbrtbr=tin+ta
动稳定:tk’=tpr1+tin
tpr:后备保护时间
tpr1:主保护时间第二节高压断路器和隔离开关的原理和选择
(6.2ThePrincipleandSelectionofBreakerandIsolatingSwitch)一、概述(断路器)1.断路器的作用:正常时起控制作用(接通和开断)、设备或线路故障时切除故障设备,起保护作用2.对断路器的基本要求:足够的开断能力、快速、可靠性高4.断路器的结构特点:有完善的灭弧装置,而隔离开关无灭弧装置3.断路器的重要任务:熄灭切断电流时产生的电弧二、电弧的形成与熄灭1.产生电弧的物理过程原因:触头本身及触头周围介质中含有大量可被游离的中性质点,当分断的触头间存在足够大的外施电压,且电路也达到最小生弧电流时,就会强烈游离而形成电弧游离方式高电场发射热电发射碰撞游离热游离过程:阴极在高电场作用下发射电子,发射的电子在触头电压作用下产生碰撞游离,就形成了电弧。在电弧高温作用下,阴极发生热电发射,并在介质中发生热游离,使电弧维持和发展游离:中性质点转化为带电质点去游离过程:带电质点不断减少的现象去游离方式“复合”:带电质点重新结合成中性质点“扩散”:带电质点向周围介质扩散出去游离过程大于
去游离过程则电弧越来越旺
游离过程等于
去游离过程则电弧维持不变
游离过程小于
去游离过程则电弧越来越小,最后熄灭
熄灭电弧的基本条件:
去游离过程大于游离过程2.交流电弧的特性特性:动态特性特点:交流电流每次过零时,电弧都要暂时熄灭3.交流电弧的熄灭电弧的危害温度高,烧坏开关电器的金属触头烧坏开关电器的绝缘延长事故时间,威胁电力系统安全运行弧隙介质强度Ud(t)恢复过程:
电弧电流过零、电弧暂时熄灭后,弧隙介质强度逐渐恢复到正常绝缘能力的过程近阴极效应:电流过零瞬间,介质强度突然升高现象弧隙电压Ur(t)恢复过程:
弧隙电压从熄弧电压恢复到电源电压的过程熄灭交流电弧的条件:三、短路器开断短路电流时的物理过程(弧隙电压恢复过程分析)弧隙电压恢复过程分析幅值系数:电压恢复速度:半个固有振荡频率内电压恢复的平均速度:并联电阻r的作用:(1)当r<rcr时,可将周期性振荡特性的恢复电压过程转变为非周期性恢复过程;(2)改变恢复电压的特性,影响恢复电压的幅值和恢复速度;(3)提高电路功率因数,使电流电压更加同步,降低E0.四、不同短路形式对断路器开断能力的影响(1)开断单相短路电路(2)开断中性点不直接接地系统的三相短路电路首先开断相:
电流先过零并熄灭电弧的相
结论:
断口电弧的熄灭,关键在于首先开断相电弧的熄灭
(3)开断中性点直接接地系统的三相短路电路(4)开断两相短路电路
其它系统:中性点直接接地系统:五、断路器开断短路电流时的波形分析六、降低恢复电压上升速度和熄弧过电压的措施(1)加装并联电阻(2)加装并联电容七.熄灭交流电弧的常用方法(1)利用灭弧介质(2)采用特殊金属材料做灭弧触头(3)利用油或者气体吹弧(4)采用多断口熄弧(5)增大断路器触头的分离速度八、高压断路器的选择1.种类和类型断路器分类油断路器多油断路器少油断路器空气断路器真空断路器SF6断路器2.额定电压:3.额定电流:4.额定开断电流:正常情况INbr比短路电流大很多时高速断路器5.额定关合电流:6.热稳定校验7.动稳定校验8.发电机断路器:尽量选用专用断路器第三节互感器的原理和选择
(6.3PrincipleandSelectionofTransformer)互感器在电力系统一、二次设备之间起桥梁作用互感器类型电流互感器(CurrentTransformer)电压互感器(VoltageTransformer)互感器作用电气仪表和继电器标准化TA:5A、TV:100V量程扩张隔离高压:一、二次侧绝缘,且二次侧接地一、电磁式电流互感器(ElectromagneticCurrentTransformer)1.电磁式电流互感器的工作原理和特点工作原理:和变压器相似结构参数特点一、二次绕组的匝数非常少,一次绕组仅有几匝,甚至一匝二次侧仪表电流线圈的阻抗非常小,相当于短路运行2.电磁式电流互感器的误差电流误差相位误差3.电磁式电流互感器的准确级和额定容量电流互感器量测用(量测级)保护用(保护级)稳态保护用(P)暂态保护用(TP)4.运行参数对误差的影响(1)一次电流I1的影响结论:一次电流I1应尽可能接近I1N(2)Z2f和cosφ的影响结论:二次负荷增加,电流误差和相位误差增加(3)二次侧开路结论:二次侧不许开路5.减少误差的方法(1)减少二次绕组的漏磁阻抗Z2,如二次绕组密饶(2)选用磁阻小的铁心(3)同步增加一、二次绕组匝数,但不能增加太多(4)匝数补偿:适当减少二次绕组匝数,但只能补偿电流误差(5)短路匝补偿:只补偿相位误差,且增加了电流误差注:以上措施仅在量测级电流互感器中采用!6.电流互感器的选择(1)一次回路额定电压和额定电流的选择(2)二次回路额定电流的选择
强电系统:5A、弱电系统:1A(3)型式的选择安装地点户内式户外式安装方式穿墙式支持式装入式(4)准确级和额定容量的选择
准确级:仪表准确级
绝缘干式浇注式油侵式额定容量:(5)热稳定校验(6)动稳定校验内部:外部:7.使用时应注意的问题(1)二次测工作时不得开路(2)二次测必须接地(3)连接时注意其一、二次线圈接线端子上的极性,和变压器一样,采用“减极性”标号法。二、电磁式电压互感器(Electromagneticvoltagetransformer)1.工作原理及特点工作原理:和变压器相似结构参数特点容量非常小的变压器,并接于电网,一次电流与线路电流无关二次侧仪表电压线圈的阻抗非常大,相当于开路运行2.误差及其产生原因3.减小误差的方法(1)减小r1、r2、x1和x2(2)减小I0(3)补偿匝数:n2增加几匝误差电压误差相位误差原因励磁电流负荷电流4.电压互感器结构重量或价格:改进绝缘结构之一:一次绕组分成两部分改进绝缘结构之二:串级结构1–
铁芯;2–
一次绕组;3–
平衡绕组;
4–
连耦绕组;5-二次绕组。三、电容式电压互感器1.工作原理:电容分压原理2.误差分析
3.减小误差的方法(1)串联电抗器,使其和
(C1+C2)产生串联谐振(2)加装中间变压器四、电压互感器接线五、电压互感器选择六、电压互感器使用时应注意的问题(1)二次测工作时不得短路(2)二次测一端必须接地(3)连接时注意其一、二次线圈接线端子上的极性,和变压器一样,采用“减极性”标号法。第四节限流电抗器的选择
(6.4SelectionofCurrentLimitingReactor)一、额定电流和额定电压的选择普通电抗器:Imax为回路最大持续工作电流二、电抗器百分数的选择1.普通电抗器百分数的选择
2.分裂电抗器百分数的选择(2)两臂电压波动校验三、热稳定和动稳定校验第五节高压熔断器的选择(6.5SelectionofHighVoltageFuse)1.型式的选择屋内式屋外式2.额定电压的选择3.额定电流的选择1)
熔管额定电流的选择2)
熔体额定电流的选择保护变压器保护电容器4.开断电流校验5.选择性校验第六节导体的选择(6.6SelectionofConductors)一、
型式的选择裸露式封闭式导体硬导体软导体材料选择铝铝合金铜
形状选择矩形槽形硬导体软导体单片:多片:管形钢芯铝绞线组合导线分类导线扩径导线矩形布置方式水平竖放水平横放垂直布置二、
截面积的选择1.汇流母线、小于20米的短导线:按长期发热允许电流选择2.利用小时数大、大于20米的长导线:按经济电流密度选择注意:选最接近SJ的标准截面经济电流密度J:年计算费
用最低的电流密度三、电晕电压校验四、热稳定校验五、硬导体的动稳定校验1.矩形导体应力计算1)单条矩形导体应力计算2)多条矩形导体应力计算两条时:三条时:所选衬垫跨距必须满足:2.槽形导体应力计算多条母线的动稳定校验中,有L和Lb两个参数需选择,一般先假设一个,然后选另一个或者3.管形母线应力计算a)
载荷组合条件载荷风速自重引下线重覆冰重短路电动力地震力状态正常覆冰时风速√√√最大风速√√
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