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【正文】 進行電能生產(chǎn)和變換的設(shè)備，如發(fā)電機﹑電動機﹑變壓器等。 (2) 接通﹑斷開電路的開關(guān)電器，如斷路器﹑隔離開關(guān)﹑自動空氣開關(guān)﹑接觸器﹑熔斷器等。 (3) 限制過電流或過電壓的設(shè)備，如限流電抗器﹑避雷器等。 (4) 將電路中的電壓和電流降低，供測量儀表和繼電保護裝置使用的變換設(shè)備，如電壓互感器﹑電流互感器。 (5) 載流導體及其絕緣設(shè)備，如母線﹑電力電纜﹑絕緣子﹑穿墻套管等。 (6) 為電氣設(shè)備正常運行及人員﹑設(shè)備安全而采取的相應措施，如 接地裝置等。 電氣二次設(shè)備及其作用 為了保證電氣一次設(shè)備的正常運行，對其運行狀態(tài)進行測量﹑監(jiān)視﹑控制﹑調(diào)節(jié)﹑保護等的設(shè)備成為電氣二次設(shè)備，主要有： 華北水利水電大學畢業(yè)設(shè)計 24 (1) 各種測量儀表，如電流表﹑電壓表﹑有功功率表﹑無功功率表﹑功率因數(shù)表等。 (2) 各種繼電保護及自動裝置。 (3) 直流電源設(shè)備，如蓄電池﹑浮充電裝置等。 電氣設(shè)備的選擇與校驗 由于電氣設(shè)備和載流導體的用途及 工作條件各異，因此它們的選擇校驗項目和方法也都不完全一樣。但是，電氣設(shè)備和載流導體在正常運行和短路時都必須可靠地工作 ，為此，它們的選擇都有一個共同的原則，即按正常工作條件進行選擇，按短路狀態(tài)校驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。 電氣設(shè)備選擇的一般要求 1. 應滿足正常運行檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠景發(fā)展 2. 應滿足安裝地點和當?shù)丨h(huán)境條件校核 3. 應力求技術(shù)先進和經(jīng)濟合理 4. 同類設(shè)備應盡量減少品種 5. 與整個工程的建設(shè)標準協(xié)調(diào)一致 6. 選用未經(jīng)正式鑒定的新產(chǎn)品時，應提供可靠的實驗數(shù)據(jù)，并經(jīng)上級批準。 電氣設(shè)備選擇的選擇原則 按正常工作條件進行選擇導體和電氣設(shè)備 (1)額定電壓和最大工作電壓 導體和電氣設(shè)備的額定電壓就是銘 牌上標出的線電壓。此外，電氣設(shè)備還有最大工作電壓，即電氣設(shè)備長期運行所允許的最大電壓，其值等于華北水利水電大學畢業(yè)設(shè)計 25 其額定電壓 Ue的 ～ 。所選用的電氣設(shè)備允許最高工作電壓Umax不得低于該回路的最高運行電壓 NS，即： Umax?NS (51) (2)額定電流 電氣設(shè)備的額定電流是指在一定周圍環(huán)境溫度下，長時間內(nèi)電氣設(shè)備所能允許通過的電流。因此，所選用的電氣設(shè)備額定電流IN不得低于所在回路的最大長期工作電流Imax,即： IIN max? （ 52） 電氣設(shè)備的額定電流N，指在額定周圍環(huán)境溫度?N下，導體和電氣設(shè)備的長期允許電流。而環(huán)境溫度對電氣設(shè)備的長期允許電流允許電流影響很大，當電氣設(shè)備使用的環(huán)境溫度?不等于額定環(huán)境溫度N時，其額定電流應按下式修正 ??? ?NaaNIKI ??? 11 式中?1a電氣設(shè)備的長期允許發(fā)熱溫度 N額定溫度，對裸導體為 25℃ ，對斷路器、隔離開關(guān)、電抗器等電氣設(shè)備為 40℃ 。 ? 所選電氣設(shè)備使用的環(huán)境溫度。 電氣設(shè)備的校驗 本設(shè)計選擇的高壓電氣設(shè)備應校驗的項目如表 51所示， 表格中 “√ ”表示要校驗的內(nèi)容。 華北水利水電大學畢業(yè)設(shè)計 26 表 51 設(shè)備校驗項目表 設(shè)備名稱 額定 電壓 額定 電流 額定開端電流 短路電流校驗 其他 熱穩(wěn)定 動穩(wěn)定 斷路器 √ √ √ √ √ 操作性能 隔離開關(guān) √ √ —— √ √ 操作性能 電流 互感器 √ √ —— √ √ 二次側(cè)負荷、準確級 電壓 互感器 √ —— —— —— —— 二次側(cè)負荷、準確級 母線 —— √ —— √ √ —— 按短路條件校驗 當所選電氣設(shè)備和載流導體通過最嚴重短路電路時，其熱效應不應超過允許值，即Qk?a1 式中 k短路電流產(chǎn)生的熱效應 a1電氣設(shè)備和導體允許的熱效應 (1)對載流導體，通常用滿足熱穩(wěn)定的最小截面校驗，即 華北水利水電大學畢業(yè)設(shè)計 27 CS KQ sk? 式中Qk 短路電流的熱效應 S導體的載流截面 Ks肌膚效應系數(shù) C與導體材料及發(fā)熱溫度有關(guān)的系數(shù) （ 2） 電氣 設(shè)備通過下式校驗 tIQ tk 2? 式中It所選設(shè)備 ts 內(nèi)允許通過的熱穩(wěn)定電流。 當所選電氣設(shè)備或?qū)w通過最嚴重短路電流時，不應因短路電流的電動力效應造成設(shè)備的變形或損壞。因此，必須校驗所選電氣設(shè)備和導體承受短路電流的電動力的能力。 制造廠一般直接給出電氣設(shè)備允許的動穩(wěn)定峰值電流 idsm ，動穩(wěn)定條件為 ii shds?.或II sh?max ?? IKshsh 2 式中ish 、Ish短路沖擊電流的幅值及其有效值 ?0s 時短路電流周期分量及有效值 Ksh沖擊系數(shù)，發(fā)電機機端取 ,發(fā)電機經(jīng)變壓器 后的高壓母線和發(fā)電機機端母線的引出線的電抗器后取 ，遠離發(fā)電機時取 ，低壓電網(wǎng)取 imds.設(shè)備允許通過的動穩(wěn)定電流的幅值，在動穩(wěn)定電流作用華北水利水電大學畢業(yè)設(shè)計 28 下電氣設(shè)備能繼續(xù)正常工作而不發(fā)生機械損壞。 下雷擊中情況可不校驗熱穩(wěn)定或動穩(wěn)定： （ 1） 用熔斷器保護的電氣設(shè)備，其熱 穩(wěn)定由熔斷時間保證，故可不校驗熱穩(wěn)定。 （ 2） 采用有限流電阻的熔斷器保護的設(shè)備可不校驗動穩(wěn)定。 （ 3） 電纜因有足夠的強度，可不校驗動穩(wěn)定。 （ 4） 裝設(shè)在電壓互感器回路中的裸導體和電氣設(shè)備可不校驗動、熱穩(wěn)定。 高壓斷路器的選擇 高壓斷路器的含義及幾種常用斷路器 高壓斷路器是電力系統(tǒng)中最重要的開關(guān)設(shè)備，它既可以在正常情況下接通或斷開電路，又可以在系統(tǒng)故障情況下自動地迅速地斷開電路。高壓斷路器在高壓回路中起著控制和保護的作用。但是高壓斷路器斷開電路時會在斷口處產(chǎn)生電弧，因此斷路器設(shè)有專門的滅弧裝置。滅弧 能力是斷路器的重要性能指標。 斷路器的種類很多。按滅弧介質(zhì)可分為油斷路器（少油和多油）、壓縮空氣斷路器、六氟化硫斷路器、真空斷路器等；按安裝場所可以分為戶內(nèi)式和戶外式斷路器。 首先介紹幾種常用的斷路器，如表 52 所示 表 52 斷路器對比表 類別 結(jié)構(gòu)特點 技術(shù)性能特點 運行維護特點 華北水利水電大學畢業(yè)設(shè)計 29 六氟化硫斷路器 結(jié)構(gòu)簡單，但工藝密封要求嚴格，對材料要求高；體積小，重量輕。有屋外敞開式和屋內(nèi)落地罐式之別，也用于GIS封閉式組合器。 額定電流和開斷電流可以做的很大；開斷性能好，可適用于各種工況開端。氣體滅弧，絕緣性能好 。 噪聲低，維護工作量較小，不檢修間隔期長，壽命長。 真空斷路器 體積小重量輕，滅弧工藝及材料要求高，以真空作為絕緣和滅弧介質(zhì)，觸頭不易氧化。 可連續(xù)多次操作，開斷性能好，滅弧迅速，動作時間短，開斷電流及斷口電壓不能做的很高，目前只生產(chǎn) 35kV以下電壓等級。 運行維護簡單，滅弧裝置無需要檢修，無火災及爆炸危險，噪聲低可以頻繁操作；但因為滅弧速度快，易發(fā)生截流過電壓。 少油式斷路器 滅弧和絕緣介質(zhì)都是油，滅弧安置及觸頭在接地的油箱中，結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，易于加裝單匝的環(huán)形電流互感器及電容分壓裝置；耗鋼耗油 量大、體積大。 額定電流不易做的很大，滅弧裝置簡單，滅弧能力差，開斷小電流時，燃弧時間長；斷開電路速度較慢。目前國內(nèi)只生產(chǎn) 35kV電壓等級的產(chǎn)品。 運行維護簡單；噪聲低；需配一套油處理裝置。 華北水利水電大學畢業(yè)設(shè)計 30 壓縮空氣斷路器 結(jié)構(gòu)復雜，工藝和材料要求較高；以壓縮空氣作為滅弧介質(zhì)和操動機構(gòu)與斷路器合為一體；體積和重量比較小。 額定電流和開斷能力都可以做的較大，適于開斷大容量電路，動作快、開斷時間短。 開斷時噪聲很大，維修周期長，無火災危險，需要一套壓縮空氣裝置作為氣源，斷路器價格較高。 高壓斷路器的選擇 高壓 斷路器的選擇要求： 1. 在合閘運行時為良導體，在能長期通過負荷電流的前提下，即使通過短路電流，也應該具有足夠的熱穩(wěn)定性和動穩(wěn)定性。 2. 在跳閘狀態(tài)下應具有良好的絕緣性。 3. 應有足夠的斷路能力和盡可能短的分斷時間。 4. 應由盡可能長的機械壽命和電氣壽命，同時要求結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、安裝維護方便。 在選擇設(shè)計中，應考慮產(chǎn)品的系列化，盡可能采取同一型號的斷路器，以便減少備用件的種類，方便設(shè)備的運行和檢修。 由于六氟化硫斷路器具有滅弧能力強、絕緣性能好、不燃燒、體積小、使用壽命和檢修周期長、使用可靠 性高等一系列優(yōu)點，在高壓和超高壓電力系統(tǒng)中得到廣泛的應用，所以本設(shè)計在 110kV側(cè)選用戶外式六氟化硫斷路器。 華北水利水電大學畢業(yè)設(shè)計 31 由于真空斷路器具有噪音小、不爆炸、體積小、無污染、可頻繁操作、使用壽命和檢修周期長、滅弧室小巧精確、所需操作功小、動作快、燃弧時間短、熄弧后觸頭間隙介質(zhì)恢復速度快等優(yōu)點，所以在 10kV側(cè)選用戶內(nèi)式真空斷路器。 高壓斷路器的校驗 本設(shè)計選擇的高壓電氣設(shè)備應校驗的項目如表 53所示： 表 52是高壓電氣設(shè)備應校驗的項目，表格中 “√ ”表示要校驗的內(nèi)容。 表 53 設(shè)備校驗項目表 設(shè)備名稱 額定 電壓 額定 電流 額定開端電流 短路電流校驗 其他 熱穩(wěn)定 動穩(wěn)定 斷路器 √ √ √ √ √ 操作性能 隔離開關(guān) √ √ —— √ √ 操作性能 電流 互感器 √ √ —— √ √ 二次側(cè)負荷、準確級 電壓 互感器 √ —— —— —— —— 二次側(cè)負荷、準確級 母線 —— √ —— √ √ —— 1. 斷路器的額定電壓應大于或等于安裝處電網(wǎng)的額定電壓，即： UU NSN? (53) 華北水利水電大學畢業(yè)設(shè)計 32 式中 ——斷路器所在電網(wǎng)的額定電壓， kV。 ——斷路器的額定電壓， kV。 2. 斷路器的額定電流應不小于回路的持續(xù)工作最大電流，即： iiN max? 3. 額定開斷能力校驗 根據(jù)文獻 [6]的內(nèi)容，校驗斷路器開斷電流時，短路計算時間采用斷路器實際開斷時間tbr （ 54） tbr——斷路器實際開斷時間 tpr1——主保護動作時間 tin——斷路器固有分閘時間 由原始數(shù)據(jù)知，主保護動作時間 tpr1=，加上斷路器固有分閘時間，斷路器的實際開斷時間tbr一定會大于 。在這 種情況下，開斷電流的校驗由以下公式完成： INbr——斷路器額定開斷電流 ——次暫態(tài)電流有效值 動穩(wěn)定校驗 高壓斷路器的極限通過允許電流，若大于三相短路時通過斷路器的沖擊電流，動穩(wěn)定便滿足要求，即： ii sh?max (55) 華北水利水電大學畢業(yè)設(shè)計 33 imax——斷路器的 極限通過電流的幅值， kA sh——三相短路沖擊電流 , kA 5. 熱穩(wěn)定校驗 斷路器的熱穩(wěn)定由制造廠給出的 t內(nèi)的 熱穩(wěn)定電流 It表示。 即在給定的 t內(nèi)，電流 It通過 高壓斷路器時，其各部分的發(fā)熱溫度不會超過最大短時允許發(fā)熱溫度。所以，制造廠規(guī)定的短時允許發(fā)熱量應大于短路期內(nèi)，即： QI ktt?2 (56) It—— 熱穩(wěn)定電流（有效值）； —— 允許持續(xù)時間。 本設(shè)計斷路器的選擇以及校驗 1. 110kV側(cè)高壓斷路器選擇與校驗 (1)設(shè)備的選擇