华中科技大学电气设备选择

•1.限流电抗器的作用限制短路电流（1）线路电抗器（2）母线电抗器（3）变压器回路电抗器•2.限流电抗器的结构类型（1）混凝土柱式限流电抗器串接在线路或电缆馈线上，使出线能选用轻型断路器以及减小馈线电缆的截面。串接在发电机电压母线的分段处或主变压器的低压侧，用来限制厂内、外短路时的短路电流，也称为母线分段电抗器。当线路上或一段母线上发生短路时，它能限制另一段母线提供的短路电流。安装在变压器回路中，用于限制短路电流，以便变压器回路能选用轻型断路器。构成：绕组、水泥支柱及支持绝缘子。第四节限流电抗器的选择•（2）分裂电抗器•（3）干式空心限流电抗器•3.限流电抗器型号分裂电抗器每相线圈有中间抽头，一般中间抽头接电源侧，两端头接负荷侧，现被广泛应用。能承受户外恶劣的气象条件，可在户内、户外使用。1K2—3—4—51：结构特点：N－水泥柱式；F－分裂式K：电抗器2：线圈材料：L－铝线；铜线不表示3：额定电压（kV）4：额定电流（A）5：电抗百分数（%）限流电抗器分普通电抗器分裂电抗器｛一、普通电抗器的选择1．额定电压选择：UN≥UNs2．额定电流选择：IN≥Imax3．电抗百分值的选择电抗器的百分值：%1003%NLNLUxIx是以其本身额定电压和额定电流为基准的在所选基准电压和基准电流下的电抗器的标幺值：第四节限流电抗器的选择dNNdLL*100%UIUIxx电抗器的百分值与标幺值的关系为%100%NddNL*LUIUIxx选择出线电抗器电抗百分值的条件是：经过电抗器限流后的次暂态短路电流I”不大于轻型断路器的额定开断电流INbr。如果系统至电抗器前的等效电抗为x*Σ，线路电抗器的选择条件为NbrL**dIxxII电抗百分值的选择电抗器电抗标幺值应满足*Nbrd*xIIxL%100)(%NddN*NbrdUIUIxIIxL由电抗标幺值与百分值的关系可得出线电抗器电抗百分值一般选3%~6%，母线电抗器电抗百分值一般选8%~12%。4．电压损失校验%5sin%100sin3100%NmaxLNmaxLNIIxUIxUUUφ——负荷功率因数角，一般取sinφ=0.6。电压损失主要是由回路电流的无功分量在电抗上产生的。5．母线残压校验%70~%60%%NLreIIxU6．热稳定和动稳定校验tIQt2kies≥ish热稳定：动稳定：二、分裂电抗器的选择(请大家按照上述分析思路自学)【例6-4】试选择某发电机10kV机压母线上的出线电抗器，要求装设出线电抗器后可以采用SN10-10I型断路器，额定开断电流为INbr=16kA。已知线路最大持续工作电流为350A，功率因数为0.8，系统火电厂总容量300MVA，归算到电抗器前的系统总电抗为0.378，出线继电保护动作时间为2s，断路器全开断时间为0.1s。解基准选取：Sd=100MVA，Ud=10.5kV，Id=5.5kA。根据安装地点电网电压和持续工作电流初选NKL-10-400型电抗器。归算到基准容量下电抗器前的系统总电抗为126.0300100378.0*x选择电抗百分值%663.1%10010000550010500400)126.0165.5(%100)(%NddN*NbrdLUIUIxIIx曾选用电抗百分值为3%的电抗器，动稳定不能满足要求，改选电抗百分值为4%的电抗器。重新计算电抗器后短路电流524.01050040010000550004.0100%dNNdLL*UIUIxx求计算电抗95.1100300)126.0524.0(*cx查运算曲线，求出短路电流为kA677.8kA5.103300526.0IkA825.8kA5.103300535.0kkt2/tIIkA5.25kA13.22kA677.855.2shesii动稳定校验热稳定校验s(kA)5.22s(kA)1.163s)(kA)825.8825.810677.8(121.22222222pkQQ电压损失校验%5%1.26.0400350%4sin%%NmaxLIIxU残压校验%7077.864008677%4%%NLreIIxU可以看出，选用NKL-10-400-4型电抗器满足要求。•按照使用环境•按结构特点•按工作特性高压熔断器的型号户内式和户外式支柱式和跌落式限流型和非限流型例如：RW4－10/50型，即指额定电流50A、额定电压10kV、户外4型高压熔断器。表示自爆式代表产品名称R—熔断器代表安装场所N—户内式；W—户外式。设计系列序号额定电压，kV补充工作特性G－改进型；Z－直流专用；GY－高原型额定电流，A612345B第五节高压熔断器的选择户内式高压熔断器户内高压熔断器全部是限流型熔断器.以RN1型为典型代表的设计序号为奇数系列的熔断器，用于3～35kV的电力线路和电气设备的过载和短路保护；以RN2型为代表的设计序号为偶数系列的熔断器，专门用于保护3～35kV的电压互感器，用于对高压电压互感器的过载及短路保护。户内高压熔断器主要部分为熔管和熔体，熔管内配置有瓷柱，瓷柱上等间距绕有熔体，熔管的两端配置有压帽，其间填充有石英砂。1－熔管；2－静触头座；3－支持绝缘子；4－底座；5－接线座；6－瓷质熔管；7－黄铜端盖；8－顶盖；9－陶瓷芯；10－熔体；11－小锡球；12－石英砂；13－细钢丝；14、14‘－熔断指示器•1.户外跌落式高压熔断器跌落式熔断器主要由熔丝具、熔丝管和熔丝元件三部分构成。户外跌落式熔断器广泛应用于10kV架空配电线路的支线及用户进线处、35kVA以下容量的配电变压器一次侧以及电力电容器等设备作为过载或短路保护和进行系统、设备投、切操作之用。1－上接线端；2－上静触点；3－上动触点；4－管帽；5－操作环；6－熔管；7－熔丝；8－下动触点；9－下静触点；10－下接线端；11－绝缘瓷瓶；12－固定安装板户外式高压熔断器•2.户外支柱式高压熔断器RXW－35型限流式熔断器主要用于保护电压互感器。由瓷套、熔管及棒形支持绝缘子和接线端帽等组成。熔管装于瓷套中，熔件放在充满石英砂填粒的熔管内。熔断器的灭弧原理与RN系列限流式有填料高压熔断器的灭弧原理基本相同，均有限流作用。1－熔断体；2－瓷套；3－紧固件；4－支持绝缘子；5－接线帽户外式高压熔断器高压熔断器＋高压接触器配合，用熔断器作为保护电器，开断保护电流，而接触器作为操作元件，接通或断开负荷电流；其实就是将高压断路器的两种功能分开，大量的操作功能由接触器完成，而极少数的保护功能由熔断器完成，降低了经济成本。F-C回路高压熔断器的选择高压熔断器型式的选择•屋外跌开式，屋内式。•限流、不限流限流熔断器－在熔件融化后，其电流未达到最大值之前，就立即减小到零的熔断器。不限流熔断器－在熔件熔化后，电流几乎不减小，仍继续达到其最大值，在第一次过零或经过几个半周期之后电弧才熄灭。高压熔断器额定电压的选择不限流式Un=Uns限流式Un=Uns，不宜使用在低于熔断器额定电压的电网中。高压熔断器额定电流的选择•熔管的额定电流INft应大于等于熔体的额定电流INfs使熔断器壳不致损坏。INft=INfs•熔体的额定电流1、被保护设备：35KV及以下电力变压器熔体额定电流选择：INfs=KImaxK－可靠系数（不计电动机自启动时K＝1.1～1.3，考虑电动机自启动时K=1.5－2.0）Imax－电力变压器回路最大工作电流2、被保护设备：电力电容器熔体额定电流选择：INfs=KINcK－可靠系数（对限流式高压熔断器，当一台电力电容器时K=1.5－2.0，当一组电力电容器时K=1.3－1.8）INc－电力电容器回路的额定电流目的：当系统电压升高或波形畸变引起回路电流增大或运行中产生涌流时不应误熔断。•熔断器开断电流校验不限流式：INbr=Ish限流式：INbr=I”对于没有限流作用的熔断器，选择时用冲击电流的有效值Ish进行校验；对于有限流作用的熔断器，在电流达最大值之前已截断，故可不计非周期分量的影响，而采用I”进行校验。•1.额定电压选择•2.额定电流选择•3.熔断器开断电流校验•4.熔断器选择性校验UN≥UNs熔管额定电流INft≥INfs35kV及以下电力变压器的高压熔断器熔体INfs=KImax不计电动机自启动时K=1.1～1.3考虑电动机自启动时K=1.5～2.0保护电力电容器高压熔断器熔体额定电流INfs=KINC一台电力电容器时K=1.5～2.0一组电力电容器时K=1.3～1.8INbr≥Ish（或）I为了保证前后两级熔断器之间或熔断器与电源（或负荷）保护装置之间动作的选择性对于保护电压互感器用的高压熔断器，只需按额定电压及断流容量两项来选择。高压熔断器的选择对于没有限流作用的高压熔断器，用冲击电流的有效值Ish进行校验，对有限流作用的，用进行校验。I母线：在发电厂和变电站的各级电压配电装置中，将发电机、变压器等大型电气设备与各种电器装置连接的导体。母线的作用：汇集、分配和传送电能母线包括：一次设备部分的主母线和设备连接线、站用电部分的交流母线、直流系统的直流母线、二次部分的小母线等。第六节裸导体的选择•（一）敞露母线1.按母线的使用材料分类（1）铜母线（2）铝母线（3）铝合金母线（4）钢母线铜具有导电率高、机械强度高、耐腐蚀等优点，但在工业上有很多重要用途，而且产量少，价格贵，故主要用在易腐蚀的地区（如化工厂附近或沿海地区等）。铝的导电率仅次于铜，且质轻、价廉、产量高，在屋内和屋外配电装置中广泛采用。有铝锰合金和铝镁合金两种。铝锰合金母线载流量大，但强度较差，采用一定的补强措施后可广泛使用；铝镁合金母线机械强度大，但载流量小，焊接困难，使用范围较小。钢的机械强度大，但导电性差，仅用在高压小容量电路（如电压互感器回路以及小容量厂用、所用变压器的高压侧）、工作电流不大于200A的低压电路、直流电路以及接地装置回路中。母线的结构类型2.按母线的截面形状分类（1）矩形截面母线（2）圆形截面母线（3）槽形截面母线（4）管形截面母线（5）绞线圆形软母线常用在35kV及以下、持续工作电流在4000A及以下的屋内配电装置中。散热条件好，集肤效应小，安装简单，连接方便。当工作电流超过最大截面的单条母线之允许电流时，每相可用两条或三条矩形母线固定在支持绝缘子上，每相矩形母线的条数不宜超过三条。用在110kV及以上的户外配电装置中以防止发生电晕。常用在35kV及以下，持续工作电流在4000～8000A的配电装置中。优点：电流分布均匀，集肤效应小、冷却条件好、金属材料的利用率高、机械强度高。常用在110kV及以上，持续工作电流在8000A以上的配电装置中。优点：集肤效应小，电晕放电电压高，机械强度高，散热条件好。钢芯铝绞线由多股铝线绕单股或多股钢线的外层构成，一般用于35kV及以上屋外配电装置中。组合导线由多根铝绞线固定在套环上组合而成，用于发电机与屋内配电装置或屋外主变压器之间的连接。•（二）封闭母线•1.封闭母线的结构类型（1）按外壳材料分（2）按外壳与母线间的结构形式分1）不隔相式封闭母线2）隔相式封闭母线3）分相封闭式母线用外壳将母线封闭起来，用于单机容量在200MW以上的大型发电机组、发电机与变压器之间的连接线以及厂用电源和电压互感器等分支线。塑料外壳母线和金属外壳母线三相母线设在没有相间板的公共外壳内，只能防止绝缘子免受污染和外物所造成的母线短路，而不能消除发生相间短路的可能性，也不能减少相间电动力和钢构的发热。三相母线设在相间有金属（或绝缘）隔板的金属外壳之内，可较好地防止相间故障，在一定程度上减少母线电动力和周围钢构的发热，但是仍然可能发生因单相接地而烧穿相间隔板造成相间短路的故障。每相导体分别用单独的铝制圆形外壳封闭。根据金属外壳各段的连接方法，又可分为分段绝缘式和全连式两种。•2.全连式分相封闭母线的基本结构（1）载流导体（2