1、精選優質文檔-傾情為你奉上教學目標：掌握短路電流熱效應和電動力效應的實用計算。重點：短路電流的效應實用計算方法。難點：短路電流的效應計算公式。一、短路電流電動力效應   1.電動力：載流導體在相鄰載流導體產生的磁場中所受的電磁力。    當電力系統中發生三相短路后，導體流過沖擊短路電流時必然會在導體之間產生最大的電動力。    2電動力的危害：引起載流導體變形、絕緣子損壞，甚至于會造成新的短路故障。   3兩平行導體間最大的電動力    載流導體之間電動力的大小，取決于通過導

2、體電流的數值、導體的幾何尺寸、形狀以及各相安裝的相對位置等多種因素。                             （N）    式中：i1 、i2通過兩根平行導體的電流瞬時最大值，A；       

3、   L平行導體長度，（m）；          導體軸線間距離，（m）；          Kf形狀系數。    形狀系數Kf：表明實際通過導體的電流并非全部集中在導體的軸線位置時，電流分布對電動力的影響。    實際工程中，三相母線采用圓截面導體時，當兩相導體之間的距離足夠大，形狀系數Kf取為1；對于矩形導體而言，當兩導體之間的凈距大

4、于矩形母線的周長時，形狀系數Kf可取為1。    電動力的方向：兩個載流導體中的電流方向相同時，其電動力為相互吸引；兩個載流導體中的電流方向相反時，其電動力為相互排斥。   4兩相短路時平行導體間的最大電動力    發生兩相短路時，平行導體之間的最大電動力F（2）（N）：                    

5、0;        （N）    式中： 兩相短路沖擊電流，（A）。   5三相短路時平行導體之間的最大電動力    發生三相短路時，每相導體所承受的電動力等于該相導體與其它兩相之間電動力的矢量和。三相導體水平布置時，由于各相導體所通過的電流不同，所以邊緣相與中間相所承受的電動力也不相同。    邊緣相U相與中間相V相導體所承受的最大電動力 、 分別為： （N） （N）  &#

6、160; 式中： 三相沖擊短路電流，（A）。    發生三相短路后，母線為三相水平布置時中間相導體所承受的電動力最大。計算三相短路時的最大電動力時，應按中間相導體所承受的電動力計算。   6短路電流電動力效驗     當系統中同一處發生三相或兩相短路時，短路處三相沖擊短路電流與兩相沖擊短路電流之比為 。   ，即電力系統中同一地點發生不同種類的短路時，導體所承受三相短路時的最大電動力比兩相短路時的最大電動力大15。因此，在校驗導體的最大電動力時，按三相短路的最嚴重情況考慮。二、短路電流

7、的熱效應   1電氣設備的功率損耗包括：導體與導體之間接觸電阻上產生的損耗，導體自身電阻上產生的損耗；絕緣材料在電場作用下產生的介質損耗等等。    電氣設備在工作過程中，由于自身功率損耗會引起電氣設備的發熱。   2導體發熱分為長期發熱和短路時發熱：    長期發熱：是指正常工作電流在較長時間內所引起的發熱。    短路時發熱：是指短路電流在極短的時間內所引起的發熱。   3電氣設備溫度升高的影響：    影響電氣

8、設備的絕緣：絕緣材料在高溫和電場的作用下會逐漸老化，溫度愈高絕緣的老化速度愈快。溫度超過規定的允許溫度時，會使電氣設備的使用年限縮短。    影響接觸電阻值：當導體溫度過高時，導體表面的氧化速度加快，造成接觸電阻增大，引起自身功率損耗加大，進一步導致導體溫度再升高，又引起接觸電阻再增大，如此惡性循環下去，會使接頭熔化，造成嚴重事故。    降低機械強度：金屬材料在使用溫度超過一定數值之后，其機械強度會顯著降低。如果電氣設備的使用溫度過高，可能會使電氣元件的機械強度降低，影響電器的安全運行。   4載流導體和電器發熱

9、的允許溫度：    為了限制電氣設備因發熱而產生不利影響，保證電氣設備的正確使用，國家規定了載流導體和電器長期發熱和短路時發熱的允許溫度：     導體種類和材料長期工作發熱短路時發熱允許溫度（）允許溫升（）允許溫度（）允許溫升（）裸母線銅鋁鋼（不和電器直接連接時）鋼（和電器直接連接時）7070707045454545300200400300230130330230油浸紙絕緣電纜銅芯10V及以下鋁芯10V及以下銅芯2030kV充油紙絕緣60330kV6080608050707525020017516019017014012012590

10、85絕緣電纜橡皮絕緣電纜50150100聚乙烯絕緣電纜6013070交聯聚乙烯絕緣電纜銅芯鋁芯8080230200150120有中間接頭的電纜錫焊接頭壓接接頭120150    5導體溫度的變化特點    均勻導體（材料相同、截面相等）無電流通過時，其溫度與周圍環境溫度相同。當有工作電流通過時，導體所產生的熱量一部分用于導體溫度升高，另一部分則會散布到導體周圍的介質中去。導體在不斷產生熱量的同時，也不斷地向周圍介質散發熱量，當導體所產生的熱量與散發的熱量相等時，導體溫度將會穩定到某一數值。    工作電流

11、所產生的熱量引起導體溫度的變化：如下圖中曲線AB段所示。圖中 為導體周圍介質溫度， 為導體通過工作電流時的穩定溫度。    穩定溫度 與導體周圍介質溫度 的高低以及通過電流的大小有關。    短路時導體溫度變化：如下圖中曲線BC段所示。 為短路時的最高溫度。短路電流被切除之后，導體溫度會逐漸地降至周圍環境溫度 ，其溫度變化如下圖中曲線C點后的虛線所示。    當短路電流通過導體時，由于短路電流值較正常工作電流大許多倍而且通過的時間很短，所以短路電流所產生的熱量幾乎全部用于導體溫度的升高。

12、0;導體溫度變化曲線   6.短路時最高發熱溫度計算在實用計算中，導體短路時的最高溫度可以根據 關系曲線進行計算。圖中橫坐標為A值，縱坐標為 值。當導體材料的溫度 值確定之后，從圖可直接查到所對應的A值。反之，已知A值時也可從曲線中找到對應的 之值。 導體 曲線圖    計算導體短路時的最高溫度 的步驟如下：    （1）根據運行溫度 從曲線中查出 之值；    （2）計算出 ；然后再根據 ，從圖143曲線中查出 之值。 （J/.m4） 

13、0;               （14-5）    式中：S導體截面積，（m2）；        短路時的熱狀態值，（J/.m4）；        初始溫度為 所對應的熱狀態值，（J/.m4）。    稱為短路電流的熱效應，它與短路電流產生的熱量成比，即：

14、（A2.s）   7.短路電流的熱效應 計算    短路電流發熱的等值時間：假定穩態短路電流 通過導體在時間 內所產生的熱量與實際短路電流 通過導體在時間 內所產生的熱量相等，則稱時間 為短路電流發熱的等值時間。如果用圖形表示，在圖144中曲邊梯形ABCDOEA的面積應與矩形EFGO的面積相等。工程計算中采用等值時間法。  IKf（t）曲線     等值時間法：根據短路電流Ik隨時間變化規律繪制出 關系曲線，如圖144所示。當短路電流持續時間為ts時，圖中曲邊梯形ABCDOEA的面積則

15、與 所表示熱量的大小成正比。適當選用坐標，上述曲邊梯形的面積則代表短路電流Ik在時間0t內所產生的熱量。     實際工程計算中，對于大容量的發電機供電系統，其短路電流的熱效應 通常采用近似數值積分法計算。     短路電流周期分量的熱效應 可用下列公式進行計算：                    

16、60;         （kA2.s）    式中： 次暫態短路電流周期分量的有效值，（kA）；         td/2時刻短路電流周期分量的有效值，（kA）；         td時刻短路電流周期分量的有效值，（kA）；         

17、; 短路熱效應的計算時間（s）， = + ，其中，是繼電保護動作時間， 是斷路器分閘時間。    短路電流非周期分量的熱效應 可用下列公式進行計算： （kA2.s）    式中：T非周期分量等效時間，與短路點及短路時間td有關。  短路點T（s）td0.1std0.1s發電機出口及母線0.150.2發電機升高電壓母線及出線發電機電壓電抗器后0.080.1變電站各級電壓母線0.0514.2 電氣設備選擇的一般要求 +- 教學目標：熟悉電氣設備選擇的一般原則和技術條件。重點：設備選擇的技術條件。難點：短路穩定條件校驗。

18、 一、一般原則   （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展；   （2）應按當地環境條件校核；   （3）應力求技術先進和經濟合理；   （4）與整個工程的建設標準應協調一致；   （5）同類設備應盡量減少品種；   （6）選用的新產品均應具有可靠的試驗數據，并經正式鑒定合格。在特殊情況下，選用未經正式鑒定的新產品時，應經上級部門批準。二、技術條件    選擇的高壓電氣設備，應能在長期工作條件下和發生過電壓、

19、過電流的情況下保持正常運行。    各種高壓電器的一般技術條件：序號電器名稱額定電壓（kV）額定電流（A）額定容量（kVA）機械荷載（N）額定開斷電流（kA）短路穩定熱穩定動穩定1高壓斷路器 2隔離開關  3負荷開關  4熔斷器   5電壓互感器     6電流互感器  7限流電抗器  8消弧線圈   9避雷器     

20、;10穿墻套管  11絕緣子                 注：懸式絕緣子不校驗      1.長期工作條件    電壓：選用的電器允許最高工作電壓Umax不得低于該回路電網的最高運行電壓UNSmax，即：UmaxUNSmax 。    三相交流3kV及以上電氣設備的最高電壓（kV）：設備額定電壓3610356311

21、0220330500設備最高電壓3.56.911.540.569126252363550    電流：選用的電器額定電流IN不得低于所在回路在各種可能運行方式下的最大持續工作電流Imax，即：INImax    機械荷載：所選電器端子的允許荷載，應大于電器引線在正常運行和短路時的最大作用力。      2.短路穩定條件    校驗的一般原則：電氣設備在選定后應按可能通過的最大短路電流進行動、熱穩定校驗。校驗的短路電流一般取三相短路時短路電流，若發電機出口的兩相短路，

22、或中性點直接接地系統及自耦變壓器等回路中的單相、兩相接地短路較三相短路嚴重時，則應按嚴重情況校驗。    用熔斷器保護的電氣設備可不驗算熱穩定。當熔斷器有限流作用時，可不驗算動穩定。用熔斷器保護的電壓互感器回路，可不驗算動、熱穩定。    短路的熱穩定條件：                       

23、60;           式中：Qk在計算時間td秒內，短路電流的熱效應（kA2·s）；    Itt秒內電氣設備允許通過的熱穩定電流有效值（kA）；    t電氣設備允許通過的熱穩定電流時間（s）。    短路的動穩定條件：               &

24、#160;           式中：ik短路沖擊電流峰值（kA）；    Ik短路全電流有效值（kA）；    ies電氣設備允許的極限通過電流峰值（kA）；    Ies電氣設備允許的極限通過電流有效值（kA）。      3.環境條件    溫度：普通高壓電氣設備一般可在環境最低溫度為30時正常運行。在高寒地區，應選擇能適應環境最低溫度為40

25、的高寒電氣設備。在年最高溫度超過40，而長期處于低濕度的干熱地區，應選用型號后帶“TA'字樣的干熱帶型產品。    日照：屋外高壓電氣設備在日照影響下將產生附加溫升。可按電氣設備額定電流的80選擇設備。在進行試驗或計算時，日照強度取0.1Wcm2。    風速：一般高壓電氣設備可在風速不大于35ms的環境下使用。選擇電氣設備時所用的最大風速，可取離地10m高、30年一遇的10min平均最大風速。最大設計風速超過35ms的地區，可在屋外配電裝置的布置中采取措施，如降低安裝高度、加強基礎固定等。500kV電氣設備宜采用離地10m高

26、，50年一遇10min平均最大風速。    冰雪：在積雪和覆冰嚴重的地區，應采取措施防止冰串引起瓷件絕緣對地閃絡。隔離開關的破冰厚度一般為10mm。在重冰區（如云貴高原，山東河南部分地區，湘中、粵北重冰地帶以及東北部分地區），所選隔離開關的破冰厚度，應大于安裝場所的最大覆冰厚度。    濕度：選擇電氣設備的濕度，應采用當地相對濕度最高月份的平均相對濕度。對濕度較高的場所（如岸邊水泵房等），應采用該處實際相對濕度。當無資料時，可取比當地濕度最高月份平均值高5的相對濕度。一般高壓電氣設備可使用在+20，相對濕度為90的環境中（電流互感器為

27、85）。在長江以南和沿海地區，當相對濕度超過一般產品使用標準時，應選用濕熱帶型高壓電氣設備。這類產品的型號后面一般都標有“TH”字樣。    污穢：發電廠、變電站污穢分三級。一級：大氣無明顯污染地區或大氣輕度污染地區；在污閃季節中干燥少霧（含毛毛雨）且雨量較多時；二級：大氣中度污染地區；沿海地帶及鹽場附近；在污閃季節中多霧（含毛毛雨）且雨量較少；三級：大氣嚴重污染地區；嚴重鹽霧地區。    海拔：電氣設備的一般使用條件為海拔高度不超過1000m，海拔超過1000m的地區稱為高原地區。對安裝在海拔高度超過1000m地區的電氣設備外絕緣一

28、般應予加強，可選用高原型產品或選用外絕緣提高一級的產品。在海拔3000m以下地區，220kV及以下配電裝置也可選用性能優良的避雷器來保護一般電氣設備的外絕緣。由于現有110kV及以下大多數電氣設備的外絕緣有一定裕度，故可使用在海拔2000m以下的地區。    地震：選擇電氣設備時，應根據當地的地震烈度選用能夠滿足地震要求的產品。一般設備產品可以耐受地震烈度為8度的地震力。根據有關規程的規定，地震基本烈度為7度及以下地區的電氣設備可不采取防震措施。在7度以上地區，電氣設備應能承受的地震力，采取抗震措施。      4.環境保護

29、    選用電器時還應注意電器對周圍環境的影響。    電磁干擾：110kV及以上電器戶外晴天無線電干擾電壓不應大于2500V。對于110kV以下的電器一般可不校驗無線電干擾電壓。    噪音：要求在距電器2m處，連續性噪音不應大于85dB；非連續性噪音，屋內不應大于90dB，屋外不應大于110dB。電場強度：在電氣設備周圍，特別是架空導線下面，當距地面1.5米范圍內，電場強度小于15kV/每米時，對人和動物是安全的。否則可能會造成一定的傷害。-+ 14.3 高壓電器的選擇 +- 教學目標：掌握高壓斷路器

30、的選擇、校驗方法；         會選擇隔離開關、高壓熔斷器；         掌握互感器的選擇；         了解限流電抗器、中性點設備的選擇方法。重點：高壓斷路器的選擇、校驗； 互感器的選擇。難點：熔斷器的選擇、校驗；電壓互感器的負荷計算。一、高壓開關電器的選擇   1.種類和型式的選擇：根據用途、安裝地點、安裝方式、

31、結構類型和價格因素等綜合條件進行合理選擇。   2.額定電壓選擇：開關電器的額定電壓應等于或大于安裝地點電網的額定電壓，即：UNUNs   3.額定電流選擇:開關電器的額定電流應等于或大于通過斷路器的長期最大負荷電流，即：INImax   4.斷路器的開斷電流選擇:斷路器的允許開斷電流INbr應大于或等于斷路器實際開斷時間的三相短路電流周期分量有效值Iap，即：INbrIap     當斷路器的INbr較系統短路電流大得很多時，為了簡化，也可以用次暫態短路電流進行選擇，即：INbr   

32、; 5.動穩定校驗:開關電器允許的動穩定電流峰值應大于或等于流過斷路器的三相短路沖擊電流，即：iesik   6.熱穩定校驗:開關電器t秒鐘熱穩定電流It算出的允許熱效應 大于或等于通過斷路器的短路電流熱效應：Qk二、高壓熔斷器的選擇   1.額定電壓選擇    對于一般的高壓熔斷器，其額定電壓UN必須大于等于電網的額定電壓UNs，即：UNUNs    對于有限流作用的熔斷器，則不宜使用在低于熔斷器額定電壓的電網中。   2.額定電流選擇   

33、熔管額定電流的選擇：熔管額定電流INft應大于或等于熔體的額定電流INf，即：INftINf    保護35kV及以下電力變壓器的高壓熔斷器熔體額定電流為：INft=KImax    式中：Imax電力變壓器回路最大工作電流；          K可靠系數（不計電動機自啟動時K=1.11.3，考慮電動機自啟動時K=1.52.0）。    保護電力電容器的高壓熔斷器熔體額定電流為：INfs=KIN  

34、;  式中：INc電力電容器回路的額定電流；          K可靠系數（對限流式高壓熔斷器，當一臺電力電容器時K=1.52.0，一組電力電容器時K=1.31.8）。   3.熔斷器開斷電流校驗    對于沒有限流作用的熔斷器，選擇時用沖擊電流的有效值Ik進行校驗：INbrIk    對于有限流作用的熔斷器，在電流達最大值之前已截斷，故可不計非周期分量影響，而采用 進行校驗：INbr   4.熔

35、斷器選擇性校驗    為了保證前后兩級熔斷器之間或熔斷器與電源（或負荷）保護裝置之間動作的選擇性，應進行熔體選擇性校驗。各種型號熔斷器的熔體熔斷時間可由制造廠提供的安秒特性曲線上查處。三、電流互感器的選擇   1.按一次回路額定電壓和電流選擇    電流互感器的一次額定電壓和電流必須滿足：UNUNsINImax    式中：UNs電流互感器所在電力網的額定電壓（kV）；         UN、IN

36、電流互感器的一次額定電壓和電流；         Imax電流互感器一次回路最大工作電流（A）。   2.電流互感器種類和型式選擇    根據安裝地點（如屋內、屋外）和安裝方式（如穿墻式、支持式、裝入式等）選擇。   3.選擇電流感器的準確度等級和額定容量    互感器的準確度等級不得低于所供測量儀表的準確度等級。    當所供儀表要求不同準確度等級時，應按最高級別來確定互感器的準確級。

37、     用于電度計量的電流互感器，準確度不應低于0.5級，500kV宜用0.2級；用于電流電壓測量的，準確度不應低于1級，非重要回路可使用3級；用于繼電保護的電流互感器，應用“D”（或“B”）級，同時應校驗額定10倍數，以保證過電流時的誤差不超過規定值。    當系統繼電保護要求裝設快速保護時，330kV及以上應選用暫態特性好的電流互感器（如帶有小氣隙鐵芯的TPY級）。    互感器二次側所接的最大負荷S2應不大于該準確度等級所規定的額定容量SN2：     &#

38、160;                    式中： Z2L互感器最大一相的二次負荷；           ra測量儀表電流線圈電阻；           rre繼電器電阻；   

39、0;       rc接觸電阻；           r1連接導線電阻。   4.熱穩定校驗                        式中：Kt-熱穩定倍數（1s）；  &#

40、160;      IN1一次額定電流；         Ik短路電流穩態值；         tk短路計算時間。   5.動穩定校驗                  

41、       式中：Kes動穩定電流倍數。 四、電壓互感器的選擇   1.按一次回路電壓選擇    電壓互感器一次繞組所接電力網電壓UNs應在1.160.85UNI范圍內變動，即滿足下列條件：0.85UNI<UNs<1.2UNI   2.按二次回路電壓的選擇    形式一次電壓（V）二次電壓（V）第三繞組電壓（V）單相接于一次線電壓上（如V/V接法）UNs100  接于一次相電壓上中性點非直接接地系統10

42、0/3、 中性點直接接地系統100三相UNs100100/3             注：UNs為系統額定電壓。   3.種類和型式選擇    在635kV屋內配電裝置中一般采用油浸式或澆注式；110220kV配電裝置，一般采用串級式電磁式電壓互感器；在200kV及其以上配電裝置，當容量和準確度等級滿足要求時，一般采用電容式電壓互感器。   4.按容量和準確度等級選擇    應

43、滿足所供測量儀表的最高準確度等級，應根據儀表和繼電器接線要求選擇電壓互感器的接線方式，并盡可能將負荷均分布在各相上，然后計算各相負荷大小。    互感器的額定二次容量（對應于所要求的準確度等級）SN2，應不小于互感器的二次負S2，即：SN2S2                    式中：Sme、Pme、Qme各儀表的視在功率、有功功率、無功功率；   &#

44、160;      各儀表的功率因數。    由于電壓互感器三相負荷經常不相等，為滿足準確級要求，通常以最大相負荷進行比較。    電壓互感器二次繞組負荷計算公式:接線及相量UUVVVWW 五、限流電抗器的選擇   1.額定電壓和額定電流的選擇：                  

45、;                            式中：UN 、IN電抗器的額定電壓和額定電流；         電網額定電壓和電抗器的最大持續工作電流。    分裂電抗器當用于發電廠的發電機或主變壓器回路時，Imax一般按發電機或主變壓器額

46、定電流的70選擇；而用于變電站主變壓器回路時，Imax取兩臂中負荷電流較大者，當無負荷資料時，一般按主變壓器額定容量的70選擇。   2.普通電抗器電抗百分數選擇    電抗器的電抗百分數：按將短路電流限制到一定數值的要求來選擇。    設要求將短路電流限制到 ，則電源至短路點的總電抗標幺值 ：       式中：IB基準電流。    所需電抗器的電抗標么值為：      &#

47、160;                     式中： 電源至電抗器前的系統電抗標幺值。    電抗器在其額定參數下的百分電抗：                     

48、0;                                                  式中：UB基準電壓。   

49、   電壓損失校驗：普通電抗器在運行時，電抗器的電壓損失應不大于額定電壓的5：                           式中： 負荷功率因數角，一般 。    母線殘壓校驗：若出線電抗器回路未設置無時限保護，為減輕短路對其他用戶的影響，當線路電抗器后短路時，母線殘壓應不低于電網額定值的6

50、070：                          .熱穩定和動穩定校驗                        &

51、#160;                                  式中： 電抗器后短路沖擊電流和穩態短路電流；          、 電抗器的動穩定電流和短時熱電流（t1s）。六、中性點設

52、備的選擇   1.消弧線圈的選擇    消弧線圈的容量：                           式中：Wh補償容量，（kVA）；         UN電網或發電機回路的額定線電壓，（kV）；

53、60;        IC電網或發電機回路的接地電容電流，（A）。    安裝在Y0接線雙繞組變壓器或Y0Y0接線三繞組變壓器中性點上的消弧線圈的容量，不應超過變壓器三相總容量的50，并不得大于三繞組變壓器任一繞組的容量。安裝在Y0Y接線的內鐵芯或變壓器中性點上的消弧線圈容量，不應超過變壓器三相總容量的20。    消弧線圈的分接頭數量應滿足調節脫諧度的要求，接于變壓器的一般不小于5個，接于發電機的最好不低于9個。    架空線路和電纜

54、線路的單相接地電容電流IC1實用計算：                          式中：l1架空線路的長度，（km）；         l2電纜線路的長度，（km）；        

55、 IC1出線總電容電流，（A）。    變電設備的電流增值：IC2K IC1    式中：K為附加值系數。                             變電設備增加的接地電容電流值系數額定電壓（kV）610153563110附加值系數（）18161

56、5131210       全網總電容電流：ICIC1IC2          中性點位移校驗：中性點位移電壓 一般按下式計算：                           式中：電網的不對稱

57、系數，一般取0.8；          Uph消弧線圈投入前，電網或發電機回路的相電壓；         V脫諧度， ；         d阻尼率，一般取35。通常情況下v0.15左右，v2是d2的9倍以上，近似計算時可忽略d2的影響。    中性點經消弧線圈接地的電網，中性點位移電壓不應超過15；中性點經消弧線圈接地

58、的發電機，中性點位移電壓不應超過10。   2.接地電阻的選擇  （1）經高阻直接接地方式電阻的選擇    電阻的額定電壓：                          電阻值：          

59、60;                        電阻功率：                           式

60、中： 中性點接地電阻值（）；          系統額定線電壓（k V）；          電阻額定電壓（kV）；          電阻電流（A）；          系統單相對地短路時電容電流（A）；   

61、;       單相對地短路時電阻電流與電容電流的比值，一般取1.1。   （2）經單相配電變壓器接地方式電阻的選擇    電阻的額定電壓：應不小于變壓器二次側電壓，一般選用110V或220V。    電阻值：                     

62、;      電阻功率：                                               &

63、#160;             式中： 降壓變壓器一、二次之間的變比；          二次電阻上流過的電流，（A）；          單相配電變壓器的二次電壓（V）；          &#

64、160;   間接接入電阻值（）。   （3）中性點經低阻接地方式電阻的選擇    電阻的額定電壓：                           電阻值：         

65、                      電阻功率：     式中： 中性點接地電阻值（）；          選定的單相接地電流（A）。   3.接地變壓器的選擇    (1)安裝在發電機或變壓器中性點的單相接地變壓器額定一次

66、電壓：                                    式中：UN 發電機或變壓器額定一次線電壓(kV)。    接于系統母線的三相接地變壓器額定一次側電壓應與系統額定電壓一致。接地變壓器二次側電壓可根據負載特性確定。

67、    (2)單相接地變壓器額定容量（kVA）：                          式中： 接地變壓器二次側電壓(kV)；          二次側電阻電流(A)；     

68、     K變壓器的過負荷系數（由變壓器制造廠提供）。    (3)三相接地變壓器額定容量：    額定容量應與其中性點的消弧線圈或接地電阻容量相匹配。若帶有二次負載，還應考慮二次負荷容量。    對于Z型或YNd接線三相接地變壓器，若中性點接消弧線圈，接地變壓器容量為：                

69、60;         式中： 消弧線圈額定容量；          接地電阻額定容量。    對于Y/開口d接線的接地變壓器（三臺單相），若中性點接消弧線圈或電阻，接地變壓器容量為：                  

70、      -+ 14.4 導體和絕緣子的選擇 +- 教學目標：會選擇母線、電纜和架空導線；                了解絕緣子的選擇方法。重點：母線、電纜的選擇。難點：母線應力計算。一、母線的選擇   1.導體材料、類型和布置方式    一般采用鋁或鋁合金材料作為導體材料。常用的軟導線有鋼芯鋁絞線、組合導線、分裂導線和擴徑導線，后

71、者多用于330kV及以上的配電裝置。    矩形導體：一般只用于35kV及以下，電流在4000A及以下的配電裝置中。    槽形導體：一般用于40008000A的配電裝置中。    管形導體：用于8000A以上的大電流母線，或用在110kV及以上的配電裝置中。    導體的散熱和機械強度與導體布置方式有關。導體的布置方式應根據載流量的大小、短路電流水平和配電裝置的具體情況而定。   2.導體截面選擇    （1）按導體長期發熱

72、允許電流選擇：                                    式中：Imax導體所在回路中的最大持續工作電流；          

73、60; Ia1在額定環境溫度0=25時導體允許電流；            K與實際溫度和海拔有關的綜合修正系數。    （2）按經濟電流密度選擇：                          

74、           式中：Imax正常工作時的最大持續工作電流。             J經濟電流密度。   3.電暈電壓校驗    110kV及以上裸導體可按晴天不發生全面暈條件校驗，即裸導的臨界電壓Ucr應大于最高工作電壓Umax：Ucr>Umax    當所選軟導線型號和管形導體外徑大于或等于

75、下列數值時，可不進行電暈校驗：110kV，LGJ7020；220kY，LGJ30030。   4.熱穩定校驗    在校驗導體熱穩定時，若計及集膚效應系數Ks的影響，由熱穩定決定的導體最小截面為：                             

76、60;        式中：C熱穩定系數，CAkAi，C值與導體材料及工作溫度有關。   5.硬導體的動穩定校驗    在電動力的作用下，導體所受的最大彎矩M為：                          

77、60;      式中：fPh單位長度導體上所受相間電動力，Nm；             l支持導體的支柱絕緣子間的跨距，m。    當跨距數等于2時，導體所受最大彎距為：     導體最大相間計算應力： （Pa）    式中：W導體對垂直于作用力方向軸的截面系數。    求出的導體應力不應超過導體材料允許

78、應力： （Pa）    材料最大允許應力：     絕緣子間最大允許跨距： （m）    當矩形導體平放時，為避免導體因自重而過分彎曲，所選跨距一般不超過1.52m。 二、電纜的選擇    電力電纜應按下列條件選擇和校驗：電纜芯線材料及型號；額定電壓；截面選擇；允許電壓降校驗；熱穩定校驗。電纜的動穩定由廠家保證，可不必校驗。   1.電纜芯線材料及型號選擇：應根據其用途、敷設方式和使用條件進行選擇。    一般采用三

79、相鋁芯油浸紙絕緣電纜、橡皮絕緣電纜、聚氯乙稀絕緣電纜或交聯聚乙烯電纜，1l0kV及以上采用單相交聯聚乙烯電纜或單相高壓充油電纜；動力電纜通常采用三芯或四芯（三相四線）；高溫場所宜用耐熱電纜；重要直流回路或保安電源電纜宜選用阻燃型電纜；直埋地下一般選用鋼帶鎧裝電纜；潮濕或腐蝕地區應選用塑料護套電纜；敷設在高落差大的地點，應采用交聯聚乙烯電纜。   2.電壓選擇：電纜的額定電壓UN應大于等于所在電網的額定電壓UNs，即：UNUNs   3.截面選擇：電力電纜截面一般按長期發熱允許電流選擇，當電纜的最大負荷利用小時Tmax>5000h，且長度超過20m時

80、，則應按經濟電流密度選擇。電纜截面選擇方法與裸導體基本相同，電纜選擇時，其修正系數K與敷設方式和環境溫度有關，即：K=KtKlK2或K=KtK3K4     式中：Kt為溫度修正系數，但電纜芯線長期發熱最高允許溫度 與電壓等級、絕緣材料和結構有關；Kl、K2：為空氣中多根電纜并列和穿管敷設時的修正系數，當電壓在l0kV及以下、截面為95mm2及以下時K2取0.9，截面為120185mm2時K2：取0.85；K3為直埋電纜因土壤熱阻不同的修正系數；K4為土壤中多根并列修正系數。   4.允許電壓降校驗：對供電距離較遠、容量較大的電纜線路，應校驗其

81、電壓損失U。一般應滿足U<5。對于三相交流，其計算公式為：                                    式中：U、L線路工作電壓（線電壓）和長度；      

82、       功率因數；             r、x單位長度的電阻和電抗。   5.熱穩定校驗：    電纜熱穩定的最小截面可以簡化寫成：     電纜熱穩定系數C計算式為：             

83、60;                  式中： 計及電纜芯線充填物熱容量隨溫度變化以及絕緣散熱影響的校正系數；對于36kV廠用回路 取0.93，35kV及以上回路可 取1.0；              Q電纜芯單位體積的熱容量，鋁芯取0.59，J/（cm3·）；   

84、;           a電纜芯在20時的電阻溫度系數，鋁芯為0.00403，1；              K20導體交流電阻與直流電阻之比，S<100mm2的三芯電纜K=1，S=120240mm2的三芯電纜K=1.0051.035；          

85、0; 電纜芯在20時的電阻系數，鋁芯取0.031×104，·cm2/cm；            短路前電纜的工作溫度，；             k電纜在短路時的最高允許溫度，對10kV及以下普通粘性浸漬紙絕緣及交聯聚乙烯絕緣電纜為200，有中間接頭（錫焊）的電纜最高允許溫度為120。三、支柱絕緣子和穿墻套管的選擇    支柱

86、絕緣子應按額定電壓和類型選擇，并進行短路時動穩定校驗。穿墻套管應按額定電壓、額定電流和類型選擇，按短路條件校驗動、熱穩定。   1.額定電壓的選擇：額定電壓UN應大于等于所在電網的額定電壓UNs，即UN>UNs   2.額定電流的選擇：穿墻套管的額定電流IN大于等于回路中最大持續工作電流，即：IN > KImax    式中：K溫度修正系數。    對母線型穿墻套管，不必校驗熱穩定，只需保證套管的型式穿過母線的尺寸相配合。   3.支柱絕緣子和套管的種類和型式選擇

87、：根據裝置地點、環境選擇屋內、屋外或防污式及滿足使用要求的產品型式。   4.穿墻套管的熱穩定校驗：套管耐受短路電流的熱效應 應大于等于短路電流通過套管所產生的熱效應Qk，即 Qk   5.支柱絕緣子和套管的動穩定校驗    布置在同一平面內的三相導體在發生短路時，支柱絕緣子（或套管）所受的力為該絕緣子相鄰跨導體上電動力的平均值。絕緣子1所受力為：              &

88、#160;                       式中：lc計算跨距，m； ，l1、l2為與絕緣子相鄰的跨距。對于套管l2=lca（套管長度）。 絕緣子和穿墻套管所受的電動力     由于導體電動力Fmax是作用在導體截面中心線上的，而支柱絕緣子的抗彎破壞強度按作用在絕緣子高度H處給定的,為了便于比較，必須求出短路時作用在支柱絕緣子

89、絕緣子帽上的計算作用力Fco，即：                                      式中：H1絕緣子底部到導體水平中心線的高度（mm），H1=H+b+h/2；     

90、60;       b導體支持器下片厚度，一般豎放矩形導體b=18mm，平放矩形導體及槽形導體b=12mm。    支柱絕緣子絕緣子帽上的計算作用力Fco及套管的最大受力應不大于60%支柱絕緣子的抗彎破壞負荷0.6Fph。Fph由所選絕緣子給定。    對于35kV及以上水平安裝的支柱絕緣子，在進行機械計算時，應考慮導體和絕緣子的自重以及短路電動力的復合作用。屋外支柱絕緣子應計及風和冰雪的附加作用。 絕緣子受力示意圖  -+ 14.5 主變壓器的

91、選擇 +- 教學目標：掌握主變壓器的選擇方法。重點：主變壓器的選擇方法。難點：主變壓器容量的確定。一、容量及臺數的確定    變電站的容量的確定：由供電地區供電負荷（綜合最大負荷）決定，如已知供電地區的計算負荷，則變電站容量為：    式中： 變電站計算負荷，kW；                平均功率因數，一般取0.60.8。    變電站主變壓器臺數可

92、按如下原則確定：    對于只供電給二類、三類負荷的變電站，原則上只裝設一臺變壓器。    對于供電負荷較大的城市變電站或有一類負荷的重要變電站，應選用兩臺相同容量的主變壓器。每臺變壓器的容量應滿足一臺變壓器停運后，另一臺能供給全部一類負荷；在無法確定一類負荷所占比重時，每臺變壓器的容量可按計算負荷的6080選擇。    對大城市郊區的一次變電站，如果中、低壓側已構成環網的情況下，變電站以裝設兩臺為宜；對地區性孤立的一次變電站或大型工業專用變電站，在設計時應考慮裝設三臺主變壓器的可能性；對于規劃只裝兩臺主

93、變壓器的變電站，其變壓器的基礎宜按大于變壓器容量的12級設計。二、相數的確定    在330kV及以下電力系統中，一般都應選用三相變壓器。大型變壓器，除按容量、制造水平、運輸條件確定外，更重要的是考慮負荷和系統情況、保證供電可靠性，進行綜合分析，在滿足技術、經濟的條件下來確定選用單相變壓器還是三相變壓器。三、繞組數的確定    國內電力系統中采用的變壓器按其繞組數分類有雙繞組普通式、三繞組式、自耦式以及低壓繞組分裂式等型式變壓器。如以兩種升高電壓級向用戶供電或與系統連接時，可以采用二臺雙繞組變壓器或三繞組變壓器，亦可選用自耦變壓器。&

94、#160;   在110kV及以上中性點直接接地系統中，凡需選用三繞組變壓器的場所，均可優先選用自耦變壓器。四、繞組接線組別的確定    對于三相雙繞組變壓器的高壓側，110kV及以上電壓等級，三相繞組都采用“YN”連接；35kV及以下采用“Y”連接；    對于三相雙繞組變壓器的低壓側，三相繞組采用“”連接，若低壓側電壓等級為380/220V，則三相繞組采用“yn0”連接。    在變電站中，為了限制三次諧波，主變壓器接線組別一般都選用YN，d11常規接線。五、調壓方式的確定

95、0;   無勵磁調壓：調整范圍通常在±2×2.5以內；有載調壓：調整范圍可達30。 六、冷卻方式的選擇    電力變壓器的冷卻方式，有以下幾種類型：自然風冷卻（一般適于7500kVA以下小容量變壓器。）、強迫空氣冷卻（又簡稱風冷式。用于容量大于等于8000kVA的變壓器。）、強迫油循環水冷卻、強迫油循環風冷卻、強迫油循環導向冷卻（近年來大型變壓器都采用這種冷卻方式）、水內冷變壓器。-+ 14.6 低壓電器的選擇 +- 教學目標：會選擇低壓熔斷器、低壓斷路器；     

96、;           了解刀開關、接觸器、熱繼電器的選擇要求。重點：低壓斷路器、低壓熔斷器的選擇 。難點：母線應力計算。 一、低壓熔斷器選擇   1.熔斷器體電流的確定    （1）按正常工作電流選擇：即 （A）    （2）按起動尖峰電流選擇    單臺電動機回路： （A）    配電線路：（A）    

97、照明線路： （A）    式中：INr熔體的額定電流，A；             Ic線路的計算電流，A；            Ist電動機的起動電流，A；            Ist

98、1線路中起動電流最大一臺電動機的起動電流，A；            Ic（n1）除起動電流最大一臺電動機以外的線路計算電流，A；            K熔體選擇計算系數，取決于電動機的起動狀況和熔斷器特性；            Kr配電線路熔體

99、選擇計算系數，取決于最大一臺電動機的起動狀況，線路計算電流與尖峰電流之比和熔斷器特性。當Ist1很小時取1，當Ist1較大時取0.50.6，當Ic（n1）很小時可按K考慮；            Km照明線路熔體選擇計算系數，取決于電光源的起動狀況和熔斷器特性。    （3）按短路電流校驗動作靈敏性：            &#

100、160;                         式中： 被保護線段最小短路電流，即最小運行方式下的兩相短路電流，A；             熔斷器動作系數，一般為4。   2.熔斷管電流的確定 &#

101、160;  （1）額定電流的確定：按照熔體的額定電流及產品樣本所列數據，即可確定熔斷器熔管的額定電流。    （2）按短路電流校驗熔斷器的分斷能力：                                       熔斷器的最大開路電流應大于被保護線路最大三相短路沖擊電流有效值：