电气一次初步设计(4)

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带型产品。本电厂全年最高温度月日平均温度为26.2℃，全年最低月平均温度为-1.4℃，全年平均温度13.7℃，所以一般高压电气设备可以在此温度下正常运行。 （2）污染情况

安装在污染严重，有腐蚀性物质、烟气、粉尘等恶劣环境中的电气设备，应选用防污型或将设备布置在室内。 （3）海拔高度

一般电气设备的使用条件为不超过1000m。当用在高原地区时由于气压较低，设备的外绝缘水平将相应下降。因此，设备应选用高原型产品或用外绝缘水平提高一级的产品。现行电压等级为110KV及以下的设备，其外绝缘都有一定的裕度，实际上均可使用在海拔不超过2000m的地区。本电厂建在海拔81m的丘陵地带，所以电气设备可以正常运行。 4.1.3 选择的技术条件

（1） 按正常工作条件选择导体和电气 ① 额定电压

电气设备所在电网的运行电压因调压或负荷的变化，有时会高于电网的额定电压 ，故所选电气设备允许的最高工作电压不得低于所接电网的最高运行电压。

因此，在电气设备中一般可按照电气设备的额定电压UN不低于装置地点电网的额定电压UNS的条件选择。即：UN≥UNS ② 额定电流

电气设备的额定电流IN是在额定环境温度下，电气设备的长期允许电流。IN应不小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流Imax，即:IN≥Imax ③ 环境条件对设备选择的影响

当周围环境温度Q和导体额定环境温度Q 0不等时，其长期允许电流IyQ可按下式修正：

Iy Q =Iy

?w???w??o = KIy

基中K —修正系数

?w —导体或电气设备正常发热允许最高温度

我国目前生产的电气设备的额定环境温度?o= 40℃，裸导体的额定环境温度为+25℃。

（2）按短路状态校验 Ⅰ 校验的一般原则

① 电器在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动、热校验。校验的短路电流一般取三相短路时的短路电流

② 用熔断器保护的电器可不验算热稳定。当熔断器有限流作用时，可不验算路电流

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通过电器时，电气设备各部件温度（或发热效应）应不超过允许值。满足热稳定条件。 Ⅱ 短路热稳定校验

QItt2≥Qk

式中：k—短路电流产生的热效应 It、t—电气设备允许通过的热稳定的电流和时间 验算热稳定所用的计算时间：

tk = tb+tgtb—继电保护动作时间 tg

—断路器全开断时间

110kV以下导体和电缆一般采用主保护时间

110kV以上导体电器和充油电缆采用后备保护动作时间 Ⅲ 短路的动稳定校验

满足动稳定的条件为：

iesish≥

i式中：sh—短路冲击电流幅值 ies—电气设备允许通过的动稳定电流幅值

4.2 断路器的选择

发电厂中，高压断路器是重要的电气设备之一，它具有完善的灭弧性能，正常运行时，用来接通和开断负荷电流，在某电厂电气主接线中，还担任改变主接线的运行方式的任务，故障时，断路器通常继电保护的配合使用，迅速断开短路电流，切除故障线路，保证非故障线路的正常供电及系统的稳定性。断开电路时会在断口处产生电弧，为此断路器设有专门的灭弧装置。灭弧能力是断路器的核心性能。

（1） 型式。除满足各项技术条件和环境条间外，还应考虑安装调试和运行维护的方便。由于真空断路器、SF6断路器比少油断路器，可靠性更好，维护工作量更少，灭弧性能更高，目前得到普遍推广，故35～220kV一般采用户外式少油断路器或SF6断路器。35kV及以下的可选用户内式少油断路器；500kV电压等级则一般选用户外式SF6断路器。 （2） 额定电压的选择为UN≥UNS

（3） 额定电流的选择为IN≥Imax；若实际使用地点的环境温度不同于给定标准值（+40℃）时，应注意对断路器额定电流进行修正。 （4） 额定开断电流的校验条件为IbrIbrIkt?Ikt。

—断路器的额定开断电流，kA

—刚分电流（断路器触头刚分瞬间的短路全电流有效值），kA。

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为了计算Ikt需首先确定短路切断计算时间，即从短路发生瞬间起到断路器触头刚分

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开瞬间为止的一段时间。设这段时间为t1，她可由下式计算，即

t1=tp+tg（s） 式中 tp—继电保护（主保护）动作时间，s；

tg—断路器固有分闸时间，s，型号初定后可从有关手册查得。 刚分电流可按下式算出：

?t1IktkA；

?Ipt?(2I??eT)a2

式中 Ipt—触头分开瞬间实际通过断路器的短路周期电流的有效值（可由运算曲线查得），

Ta—非周期电流衰减时间常数，s。

当t1>0.1s时，非周期电流的相对值实际上已经衰减到20%以下，对Ikt的影响（小于2%）可以忽略不计。此时可采用刚分瞬间的周期电流Ipt对断路器进行校核。考虑到断路器的安全，周期电流的数值通常取其短路初瞬间的有效值I″，这样校验条件变为 Ibr（5） 热稳定校验的条间应满足:

Itt2?I??

≥

Qk

当

tk＞1S时，可不考虑非周期分量的热效应，只计周期分量。

式中：

IpttQk＝

Ipttp2

—短路电流周期分量

p—短路电流周期分量发热的等值时间 （6） 动稳定校验的条间应满足:

ies≥

ish

由于主接线采用“发电机—变压器”单元接线，它们之间不装设断路器，所以只选母线侧的断路器和母联断路器。

4.3 隔离开关的选择

隔离开关是发电厂和变电站中常用的开关电器。隔离开关没有灭弧装置，不能用来接通和切断负荷电流和短路电流。其作用有：①隔离电压。在检修电气设备时，将隔离开关打开，形成明显可见的断点，使带电部分与被检修的部分隔开，以确保检修安全。②可接

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通或断开很小的电流。如电压互感器回路，励磁电流不超过2A的空载变压器回路及电容电流不超过5A的空载线路等。③可与断路器配套使用或单独完成倒闸操作。

隔离开关与断路器相比，项目相同。但由于隔离开关不用来接通和切除短路电流，故无需进行开断电流和短路关合电流的校验。

4.4 互感器的选择

互感器是电力系统中测量仪表、继电保护等二次设备获取电气一次回路信息的传感器，同时也是一次系统和二次系统的隔离元件。互感器将高电压、大电流按比例变成低电压（100，100/3）和小电流（5A，1A），其一次侧接在一次系统，二次侧接测量仪表与继电保护等。

表4-4-1 电流互感器和电压互感器的特点 互感器 特 点 电流互感器 一次绕组串在电路中，且路状态下运行 电压互感器 容量小 ，近似于一台小容空载状态下运行 匝数少，电流互感器在近于短量变压器，电压互感器在近于电流互感器的配置原则：

(1) 为满足测量和保护装置的需要，在发电机、主变压器、大型厂用变压器和110KV及以上大接地电流系统各回路中，一般应三相均装设电流互感器；而对于非最主要回路则一般仅在A、C两厢上装设；出线、母线分段及所有断路器回路中均装设电流互感器；（一般采用双铁芯或多铁芯的电流互感器（2个或4个小圆圈），可分别供给测量和保护用。有些35KV及以上等级断路器两侧套管内装有电流互感器，就不必另外装设了）。

(2) 在未设断路器的下列地点也应装设电流互感器，如：发电机和变压器的中性点； (3) 对直接接地系统，一般按三相配制。对三相直接接地系统，依其要求按两相或三相配制；

电压互感器的配置原则：

根据测量、同期、保护等的需要，分别装设相应的电压互感器。具体配置如下： （1） 发电机。一般在发电机出口装设2～3组电压互感器。其中一组为三只单相双绕组

电压互感器，供励磁调节装置用，准确级为0.5级。另外一组为三绕组构成Y0/Y0/开口三角形接线，供测量、同期、继电保护及绝缘监视用。当二次负荷过大时，可增设一组电压互感器。当发电机出口与主变低压侧经断路器连接，且厂用电支路由主变低压侧引出时，还应在厂用电支路的连接点上设一组三绕组电压互感器。 （2） 母线。工作母线和备用母线都硬装设一组三绕组电压互感器，而旁路母线可不装。

母线如分段应在各分段上各装一组三绕组电压互感器。

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（3） 35KV及以上线路按对方是否有电源考虑。对方无电源时不装。有电源时，可装一台

单相双绕组或单相三绕组电压互感器。110KV及以上线路，为了节约投资和占地，载波通信和电压测量可共用耦合电容，故一般选择电容分压式电压互感器。 4.4.1电流互感器的选择

选择电流互感器时，首先要根据装设地点﹑用途等具体条件确定互感器的结构类型﹑准确等级，确定电流比KL其次要根据互感器的额定容量和二次负荷计算二次回路连接导线的截面积；最后校验动稳定和热稳定。 (1) 种类和型式的选择

电流互感器根据使用环境可分为室内式﹑室外式,根据结构可分为瓷绝缘结构和树脂浇注式结构，根据一次线圈的型式又可分为线圈式和母线式﹑单匝贯穿式﹑复匝贯穿式。 选择电流互感器时，应根据安装地点和安装方式选择其型式。 (2) 准确级的选择

电流互感器的准确级应符合其二次测量仪表﹑继电保护等的要求。用于电能计量的电流互感器，准确级应不低于0.5级。用于继电保护的电流互感器，误差应在一定的限值之内，以保证过电流时的测量准确度的要求。 (3) 一次回路额定电压的选择

一次回路额定电压UN应满足:UN≥UNS (4) 一次额定电流的选择

电流互感器的一次额定电流不小于装设回路的最大持续工作电流。当电流互感器用于测量时,其一次侧额定电流应尽量选择比实际正常工作电流大1/3左右,以保证测量仪表的最佳工作，并在负荷时有适当的指示。即应满足：

I1N≥Imax

(5) 热稳定校验

电流互感器热稳定能力常以1s允许通过一次额定电流I1N的倍数Kt来表示，即： （KtI1N）2 ≥Qk (6) 动稳定校验

电流互感器的内部动稳定能力用动稳定倍数Kd表示，动稳定倍数Kd等于互感器内部允许通过的极限电流与Kd倍一次额定电流I1N之比。故互感器内部动稳定条间为:

2I1nKd≥

ish

具体选择型号及校验见设计计算书。 4.4.2 电压互感器的选择

电压互感器是把一次回路高电压转换为100V的电压,以满足继电保护﹑自动装置和测量仪表的要求。在并联电容器装置中，电压互感器除作测量外，还作为放电元件。

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