【正文】 負(fù)荷不是恒定值，是隨時(shí)間而變化的變動(dòng)值。因?yàn)橛秒娫O(shè)備并不同時(shí)運(yùn)行，即使用時(shí)，也并不是都能達(dá)到額定容量。另外，各用電設(shè)備的工作制也不一樣， 有長(zhǎng)期、短時(shí)、重復(fù)短時(shí)之分。在設(shè)計(jì)時(shí)，如果簡(jiǎn)單地把各用電設(shè)備的容量加起來(lái)作為選擇導(dǎo)線、電纜截面和電氣設(shè)備容量的依據(jù)，那么，過(guò)大會(huì)使設(shè)備欠載，造成投資和有色金屬的浪費(fèi)；過(guò)小則又會(huì)出現(xiàn)過(guò)載運(yùn)行。其結(jié)果不是不經(jīng)濟(jì)，就是出現(xiàn)過(guò)熱絕緣損壞、線損增加，影響導(dǎo)線、電纜或電氣設(shè)備的安全運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)，會(huì)造成火災(zāi)事故。 呼倫貝爾學(xué)院工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 24 頁(yè) （共 50 頁(yè)） 第 5 章 變電站設(shè)備選擇與校驗(yàn) 變電站電氣設(shè)備選擇的一般要求 由于電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體得用途及工作條件各異 ,因此它們的選擇校驗(yàn)項(xiàng)目和方法也都完全不相同。但是，電氣設(shè)備和載留導(dǎo)體在正常運(yùn)行和短路時(shí)都 必須可靠地工作，為此，它們的選擇都有一個(gè)共同的原則。 ： （ 1）應(yīng)滿足正常運(yùn)行檢修短路和過(guò)電壓情況下的要求并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展。 （ 2）應(yīng)滿足安裝地點(diǎn)和當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核。 （ 3）應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理。 （ 4）同類設(shè)備應(yīng)盡量減少品種。 （ 5）與整個(gè)工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致。 （ 6）選用的新產(chǎn)品均應(yīng)具有可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)并經(jīng)正式簽訂合格的特殊情況下選用未經(jīng)正式鑒定的新產(chǎn)品應(yīng)經(jīng)上級(jí)批準(zhǔn)。 （ 1）額定電壓 通常，規(guī)定一般電氣設(shè) 備允許的最高工作電壓為設(shè)備額定電壓的 ～ 倍，而電氣設(shè)備所在電網(wǎng)的運(yùn)行電壓波動(dòng)，一般不超過(guò)電網(wǎng)的額定電壓的 倍。因此，在選擇電氣設(shè)備時(shí)，一般可按照電氣設(shè)備的額定電壓不低于裝置地點(diǎn)電網(wǎng)額定電壓的條件選擇，即： gUU ?max （ 2）額定電流 電氣設(shè)備的額定電流是指在額定環(huán)境溫度 0? 下，電氣設(shè)備的長(zhǎng)期允許電流應(yīng)不小于該回路在各種合理運(yùn)行方式下的最大持續(xù)工作電流，即 maxIIN? 應(yīng)為發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)和變壓器的額定電流的 倍；若變壓器有可能過(guò)負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，maxI 應(yīng)按負(fù)荷確定（ ～ 2 倍變壓器額定電流）?；芈返淖畲蟪掷m(xù)工作電流 maxI 按下式計(jì)算： maxI =NUS3? S —— 母線的最大流通量 NU —— 變壓器出口側(cè)額定電壓 (KV) （ 3）開(kāi)斷電流的選擇 主變壓器高壓側(cè)斷路器額定開(kāi)斷電流滿足：高壓斷路器的額定電流 NbrI 大于開(kāi)斷瞬間的短路電流周期 ptI 分量即： 呼倫貝爾學(xué)院工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 25 頁(yè) （共 50 頁(yè)） ptNbr II ? 當(dāng)斷路器較系統(tǒng)短路電流大很多時(shí)，簡(jiǎn)化計(jì)算可用 IINbr? 進(jìn)行選擇 I —— 斷路電流值 （ 1）電器再選定后應(yīng)該按最大可能通過(guò)的短路電流進(jìn)行動(dòng)、熱穩(wěn)定校驗(yàn)。校驗(yàn)的短路電流一般取三相短路時(shí)的短路電流。 （ 2）用熔斷器保護(hù)的電器可不驗(yàn)算熱穩(wěn)定。 （ 3）短路熱穩(wěn)定校驗(yàn) 短路電流通過(guò)電器時(shí)，電氣設(shè)備各部件溫度（或發(fā)熱效應(yīng)）應(yīng)不超過(guò)允許值。滿足熱穩(wěn)定條件為： kt QtI ?2 kQ — 短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)； 2tI 、 t — 電器允許通過(guò)的熱穩(wěn)定電流和時(shí)間。 短路電流周期分量引起的熱效應(yīng)按下式計(jì)算： kQ = tIII ??? 1210 2422239。39。0 039。I —— 短路電流在 0 秒時(shí)的周期分量有效值（ kA）； 2I —— 短路電流在 2 秒時(shí)的周期分量有效值（ kA）； 4I —— 短路電流在 4 秒時(shí)的周期分量有效值（ kA）； t —— 短路持續(xù)時(shí)間。 當(dāng)為多支路向短路點(diǎn)供給短路電流時(shí)，不能采用先算出每個(gè)支路的熱效應(yīng)然后在相加的疊加法則。而應(yīng)先求出電流和，再求總的熱效應(yīng)。在利用式時(shí)， ?239。39。0I 、 ?22I 、 ?24I分別為各個(gè)支路短路電流之和，即： kQ = tIII ??? ??? 1210 2422239。39。0 （ 4）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 電動(dòng)力穩(wěn)定是電器承受短路電流機(jī)械效應(yīng)的能力，亦稱動(dòng)穩(wěn)定。滿足動(dòng)穩(wěn)定條件為：呼倫貝爾學(xué)院工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 26 頁(yè) （共 50 頁(yè)） shes ii ? shes II ? 式中： shi 、 shI — 短路沖擊電流幅值及其有效值； esi 、 esI — 電器允許通過(guò)的動(dòng)穩(wěn)定電流的幅值及其有效值。 ： 在工作電壓的作用下，電器的內(nèi)外絕緣應(yīng)保證必要的可靠性 ,接口的絕緣水平應(yīng)按電網(wǎng)中出現(xiàn)的各種過(guò)電壓和保護(hù)設(shè)備相應(yīng)的保護(hù)水平來(lái)確定。 由于變壓器短時(shí)過(guò)載能力很大，雙回路出線的工作電流變化幅度也較大，故其計(jì)算工作電流應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要確定。 高壓電器沒(méi)有明確的過(guò)載能力 ，所以在選擇其額定電流時(shí)，應(yīng)滿足各種可能方式下回路持續(xù)工作電流的要求。 母線的選擇 載流導(dǎo)體一般采用鋁質(zhì)材料，對(duì)于持續(xù)工作電流在 4000A 及以下時(shí)，一般采用矩形導(dǎo)體；在 110KV 及以上高壓配電裝置，一般采用軟導(dǎo)體。 軟母線（鋼芯鋁絞線）適用于各個(gè)電壓等級(jí)。 導(dǎo)線截面的選擇對(duì)電力網(wǎng)的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)性能有很大影響。導(dǎo)線截面的選擇首先要考慮技術(shù)條件，如不發(fā)生電暈、滿足機(jī)械強(qiáng)度的要求、正常情況下的發(fā)熱和故障情況下的熱穩(wěn)定、電壓損耗不超過(guò)允 許值等。此外，還要考慮經(jīng)濟(jì)條件，如截面的選擇不應(yīng)使功率損耗過(guò)大，不應(yīng)使投資過(guò)大及降低有色金屬消耗等。因此，導(dǎo)線截面的選擇需要從各方面綜合考慮。 （ 1） 電暈條件 高壓輸電線路產(chǎn)生電暈會(huì)引起電能損耗和無(wú)線電的干擾、為了未免電暈的發(fā)生，架空線路的導(dǎo)線外徑不能過(guò)小。根據(jù)理論分析及實(shí)驗(yàn)所得結(jié)果，各級(jí)電壓下按電暈條件規(guī)定的導(dǎo)線最小外徑如下表： 表 額定電壓 （ kV） 63以下 110 220 330 380 500 750 呼倫貝爾學(xué)院工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 27 頁(yè) （共 50 頁(yè)） 導(dǎo)線外徑 （ mm） 不限制 相應(yīng)導(dǎo)線型號(hào) LGJ50 LGJ240 LGI600 LGJ240 LGJQ400*2 LGJQ400*3 LGJQ500*4 側(cè)母線的選擇及校驗(yàn) （ 1）按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇母線截面 最大長(zhǎng)期工作電流 AUSINN 60623500 5000 x ????? 按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇母線截面 JIS maxj ? 式中 jS 經(jīng)濟(jì)截面， 2m J經(jīng)濟(jì)電流密度， 2A/m 由于母線置于戶外，考慮集膚效應(yīng)和散熱，由資料可知最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為 3000h，按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇母線截面。 查表選擇 ? 2j ?? 故選擇截面積 2800mm 的 2800mmLGJQT 型鋼芯鋁絞線，其在 25℃最大允許持續(xù)電流為1420A。 （ 2）熱穩(wěn)定校驗(yàn) 取 ℃25℃，35 0 ?? ?? 時(shí)，溫度修正系數(shù)為： 3570K0yy ??? ?? ??? y? 母線最高長(zhǎng)期允許溫度 ? 母線運(yùn)行的實(shí)際溫度 呼倫貝爾學(xué)院工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 28 頁(yè) （共 50 頁(yè)） 0? 規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫度 則母線運(yùn)行的實(shí)際溫度為 35℃時(shí)的母線允許電流： y ??? 大于其長(zhǎng)期最大工作電流（ ），滿足長(zhǎng)期工作時(shí)的發(fā)熱條件。 校驗(yàn)： 短路時(shí)間 inaprk ??????? 因 kt 小于 1s，故應(yīng)計(jì)算非周期電流熱效應(yīng)，查表得非周期分量的時(shí)間常數(shù) ? ，tkI 短路全電流的有效值查表得 ， 2/Itk 為 周期分量熱效應(yīng) II10IQ 2222k2tk2 2/tk239。39。p ????????? 非周期分量熱效應(yīng) 22239。39。anp ???? 因此，短路電流的熱效應(yīng) 2nppk ????? 查表可知 ? ，按熱穩(wěn)定條件所需最小母線截面為 C/KQS fkmin ? 式中 C熱穩(wěn)定系數(shù) jK 集膚效 應(yīng)系數(shù)為 1 226fkmi n KQS ?????? 小于所選母線的截面積，滿足熱穩(wěn)定要求，因所選母線為絞線，故不需要?jiǎng)臃€(wěn)定校驗(yàn)，所以選擇截面積 2mm800 的 2mm800LGJQT 型鋼芯鋁絞線。 導(dǎo)線和電纜的選擇和校驗(yàn) 電力電纜的選擇應(yīng)包括如下內(nèi)容：電纜芯線材料和型號(hào)、額定電壓、截面選擇、允許電壓損失校驗(yàn)及熱穩(wěn)定校驗(yàn)。電纜的動(dòng)穩(wěn)定由廠家保證 ，因而不必校驗(yàn)。 呼倫貝爾學(xué)院工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 29 頁(yè) （共 50 頁(yè)） 根據(jù)電纜的用途、敷設(shè)方法和場(chǎng)所，選擇電纜的芯數(shù)、芯線材料、絕緣種類、保護(hù)層以及電纜的其他特征，最后確定電纜型號(hào)。 （ 1）電纜芯線有銅芯和鋁芯，國(guó)內(nèi)工程一般用鋁芯，但需要移動(dòng)或振動(dòng)劇烈的場(chǎng)所可用銅芯。 （ 2）在 110KV 及以上的交流裝置中，一般用單芯充油或充氣電纜；在 35KV 及以下三相三線制的交流裝置中，用三芯電纜；在 380/220V 三相四線制的交流裝置中，用四芯或五芯（有一芯用于保護(hù)接地）電纜；在直流裝置中，用單芯或者雙芯電纜。 （ 3）直埋電纜一般采用帶 保護(hù)層的鎧裝電纜。周圍潮濕或有腐蝕性介質(zhì)的地區(qū)選用塑料護(hù)套電纜。 （ 4）移動(dòng)機(jī)械選用重型橡套電纜；高溫場(chǎng)所宜用耐熱電纜；重要直流回路或保安電源回路宜用阻燃電纜。 （ 5）垂直或高差較大處選用不滴流電纜或塑料護(hù)套電纜。 （ 6）敷設(shè)在管道（或沒(méi)有可能使電纜受傷的場(chǎng)所）中的電纜，可用沒(méi)有鋼鎧裝的鉛包電纜或黃麻護(hù)套電纜。 電纜的額定電壓 NU 應(yīng)不小于其所在電網(wǎng)處的額定電壓 NsU ,即 sNN UU ? 電力電纜截面一般按長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流選擇，見(jiàn)式 maxIKII Nal ?? ；當(dāng)電纜的最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù) hT 5000max ? ，且長(zhǎng)度超過(guò) m20 時(shí)，應(yīng)按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇，見(jiàn)式2539。0??? alalK ? ???。 在按長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流選擇電纜截面是時(shí)，綜合校正系數(shù) K 與電纜的敷設(shè)方式和環(huán)境溫度有關(guān)，空氣中敷設(shè)時(shí)， 1KKK ?? ；空氣中穿管敷設(shè)時(shí)， 2KKK ?? ；直接埋地敷設(shè)時(shí) , 43KKKK ?? 。此處， ?K 為電纜的環(huán)境溫度校正系數(shù)，可按 2539。0???alalK ? ??? 來(lái)確定， 1K 為空氣中穿著敷設(shè)的校正系數(shù)，可以通過(guò)查閱附錄表或有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)得到； 2K 為空氣中穿管敷設(shè)的校正系數(shù)，在 KVUN 10? 情況下，電纜截面面積不大于 295mm 時(shí)， ?K ,截面積為 2185120 mm 時(shí)， ?K ； 3K 為直埋電纜因土壤熱阻不同的校正系數(shù)， 4K為土壤中多根電纜并列敷設(shè)的校正系數(shù)，均可通過(guò)查閱附錄或 有關(guān)手冊(cè)得到。 一般情況下，當(dāng)電纜截面積不大于 2150mm 時(shí)，使用一根單芯電纜；當(dāng)截面積在呼倫貝爾學(xué)院工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 30 頁(yè) （共 50 頁(yè)） 2180150 mm 之間時(shí)，采用一根三芯電纜；當(dāng)要求的電纜截面積更大時(shí)，可考慮用多根電纜并聯(lián)使用，并聯(lián)電纜的根數(shù)，截面積要在做技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較厚確定。 對(duì)于供電距離較遠(yuǎn)、輸送容量較大的電纜線路，還應(yīng)校驗(yàn)其電壓損失 %U? ， 即 5%??U 對(duì)于三相交流電路，電壓損失 %U? 可按下式計(jì)算 s11max ）sincos（l137%NUxrIU ?? ??? 電纜的熱穩(wěn)定校驗(yàn)與母線相同，但是由于電纜芯線一般系多股線構(gòu)成，截面積在2400mm 以下時(shí)， 1?sK ，則采用imaCIA tmin ?? 本次設(shè)計(jì)以 500kv 變電站為主，電纜材料是 kmlkVU N ,10 ?? 。用戶資料,4000,kV3000 maxmax ??? ?hTP 。 電 纜 末 端 短 路 數(shù) 據(jù) 和 查 表 資 料stAI k ,39。39。 ?? 。電纜采用直埋凈距離 200mm，土壤溫度 Wg /m*℃℃，20 ??? 。 根據(jù)給定 資料電纜計(jì)算選擇如下； （ 1）額定電壓和結(jié)構(gòu)類型選擇 根據(jù)所給資料，選擇 kVUN 10? 的 YJLV22 型電纜。 （ 2）截面選擇 因 hT 50004000max ?? ，所以按最大持續(xù)工作電流選擇截面。由于是雙回路的供電，一回路發(fā)生故障另一回路應(yīng)能供全部負(fù)荷，即 ）（ 3000cos3 ma xma x AU PIN????? ? 選擇 2500mmA ? 電纜， ℃200℃，90,219℃，250 ???? k alALN AI ??? 。熱阻系數(shù) Wm / ?? ℃ ，此時(shí)的土壤熱阻校正系數(shù)為 . 將其額定電流折算到熱阻系數(shù) Wm/ ?? ℃ 時(shí)的額定電流，即）（?? 溫度校正系數(shù)為 209025 39。0 ???????alalK ? ??? 呼倫貝爾學(xué)院工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 31 頁(yè) （共 50 頁(yè)） 熱阻系數(shù) Wm/