電氣主接線的設計與設備選擇

第一節概述第二節主變壓器和主接線的選擇第三節載流導體的發熱和電動力第四節電氣設備的選擇第五節設備選擇舉例電氣主接線的設計與設備選擇第一節概述第一節概述

原則：以設計任務書為依據，以經濟建設方針、政策和有關的技術規程、標準為準則，準確地掌握原始資料，結合工程特點，確定設計標準，參考已有設計成果，采用先進的設計工具。要求：使設計的主接線滿足可靠性、靈活性、經濟性，并留有擴建和發展的余地。

步驟：1.對原始資料進行綜合分析；2.草擬主接線方案，對不同方案進行技術經濟比較、篩選和確定；3.廠、所和附近用戶供電方案設計；4.限制短路電流的措施和短路電流的計算；5.電氣設備的選擇；6.屋內外配電裝置的設計；7.繪制電氣主接線圖及其它圖（如配電裝置視圖）；8.推薦最佳方案，寫出設計技術說明書，編制一次設備概算表。

第一節概述原則：步驟：

電氣設備選擇是發電廠和變電所設計的主要內容之一，在選擇時應根據實際工作特點，按照有關設計規范的規定，在保證供配電安全可靠的前提下，力爭做到技術先進，經濟合理。為了保障高壓電氣設備的可靠運行，高壓電氣設備選擇與校驗的一般條件有：（1）按正常工作條件包括電壓、電流、頻率、開斷電流等選擇；（2）按短路條件包括動穩定、熱穩定校驗；（3）按環境工作條件如溫度、濕度、海拔等選擇。

電氣設備選擇是發電廠和變電所設計的主要內容之第二節主變壓器和主接線的選擇主變壓器：向電力系統或用戶輸送功率的變壓器聯絡變壓器：用于兩種電壓等級之間交換功率的變壓器自用電變壓器：只供廠、所用電的變壓器一、變壓器容量、臺數、電壓的確定原則二、主變壓器型式的選擇原則三、主接線設計簡述四、技術經濟比較第二節主變壓器和主接線的選擇主變壓器：向電力系統或用戶一、變壓器容量、臺數、電壓的確定原則主變壓器的容量、臺數直接影響主接線的形式和配電裝置的結構。（1）它的確定除依據傳遞容量基本原始資料外，（2）還應根據電力系統5~10年發展規劃、輸送功率大小、饋線回路數、電壓等級已經接入系統的緊密程度等因素，進行綜合分析和合理選擇。1．單元接線主變壓器容量按發電機額定容量扣除本機組的廠用負荷后，留有10%的裕度；擴大單元接線應盡可能采用分裂繞組變壓器。一、變壓器容量、臺數、電壓的確定原則2連接在發電機電壓母線與升高電壓之間的主變壓器發電機全部投入運行時，在滿足由發電機電壓供電的日最小負荷，及扣除廠用電后，主變壓器應能將剩余的有功率送入系統。若接于發電機電壓母線上的最大一臺機組停運時，應能滿足由系統經主變壓器倒供給發電機電壓母線上最大負荷的需要。若發電機電壓母線上接有2臺或以上主變壓器，當其中容量最大的一臺因故退出運行時，其它主變壓器在允許正常過負荷范圍內應能輸送剩余功率70%以上。對水電比重較大的系統，若豐水期需要限制該火電廠出力時，主變應能從系統倒送功率，滿足發電機電壓母線上的負荷需要。2連接在發電機電壓母線與升高電壓之間的主變壓器發電機全部投3．變電所主變壓器容量按變電所建成后5~10年的規劃負荷選擇，并適當考慮遠期10~20年的負荷發展。對重要變電所，應考慮一臺主變停運，其余變壓器在計及過負荷能力及允許時間內，滿足I、II類負荷的供電；對一般性變電所，一臺主變停運，其余變壓器應能滿足全部供電負荷的70%~80%。4．發電廠和變電所主變臺數大中型發電廠和樞紐變電所，主變不應少于2臺；對小型的發電廠和終端變電所可只設一臺。5.確定繞組額定電壓和調壓的方式3．變電所主變壓器容量二、主變壓器型式的選擇原則1.相數：一般選用三相變壓器。2.繞組數：變電所或單機容量在125MW及以下的發電廠內有三個電壓等級時，可考慮采用三相三繞組變壓器，但每側繞組的通過容量應達到額定容量的15%及以上，或第三繞組需接入無功補償設備。否則一側繞組未充分利用，不如選二臺雙繞組變更合理。單機容量200MW及以上的發電廠，額定電流和短路電流均大，發電機出口斷路器制造困難，加上大型三繞組變壓器的中壓側（110kV及以上時）不希望留分接頭，為此以采用雙繞組變壓器加聯絡變壓器的方案更為合理。凡選用三繞組普通變壓器的場合，若兩側繞組為中性點直接接地系統，可考慮選用自耦變壓器，但要防止自耦變的公共繞組或串聯繞組的過負荷。二、主變壓器型式的選擇原則3.繞組接線組別的確定變壓器三相繞組的接線組別必須和系統電壓相位一致。4.短路阻抗的選擇從系統穩定和提高供電質量看阻抗小些為好，但阻抗太小會使短路電流過大，使設備選擇變得困難。三繞組變壓器的結構形式： 升壓型與降壓型5.變壓器冷卻方式主變壓器的冷卻方式有：自然風冷；強迫風冷；強迫油循環風冷；強迫油循環水冷；強迫導向油循環冷卻等。三、主接線設計簡述四、技術經濟比較3.繞組接線組別的確定5.變壓器冷卻方式變壓器的經濟運行變壓器的經濟運行是指：變壓器在運行中傳輸單位kVA所產生的有功功率損耗最小。變壓器的經濟運行與變壓器的負荷率有關，通常單臺變壓器的經濟運行負荷率約為70％。多臺并列運行的變壓器，也存在經濟運行的問題。變壓器數量的選擇變壓器臺數的選擇：通常1－2臺。一、二級負荷較大時，應采用2臺。一、二級負荷較小，并可由低壓側取得足夠容量的備用電源，也可裝設1臺。三級負荷時，通常采用1臺。但當負荷較大或認為經濟合理時，也可采用2臺。變壓器的經濟運行變壓器的經濟運行是指：變壓器在運行中傳輸單位變壓器容量的選擇單臺變壓器額定容量應大于等于計算負荷。兩臺并列運行的變壓器，應滿足：變壓器容量的選擇單臺變壓器額定容量應大于等于計算負荷。設有兩臺變壓器的變電所，2臺變壓器等容量。其單臺變壓器的容量選擇根據它的備用方式。明備用：一臺變壓器工作，另一臺變壓器停止運行作為備用。此時，兩臺變壓器均按最大負荷時變壓器負荷率為100％考慮。暗備用：兩臺變壓器同時投入運行，正常情況下每臺變壓器各承擔約全部負荷的50％。此時，每臺變壓器的容量宜按全部最大負荷的70％選擇。暗備用應用較廣！設有兩臺變壓器的變電所，2臺變壓器等容量。其單臺變壓器的容量第三節載流導體的發熱和電動力一、概述二、導體的短時發熱三、均勻導體的長期發熱四、短路時載流導體的電動力第三節載流導體的發熱和電動力一、概述發熱的原因:電阻損耗

磁滯和渦流損耗

介質損耗

分類:長期發熱，由正常工作電流產生的；

短時發熱，故障時由短路電流產生的。14

發熱對電氣設備的影響：（1）使絕緣材料的絕緣性能降低（2）使金屬材料的機械強度下降（3）使導體接觸部分的接觸電阻增加一、概述發熱的原因:電阻損耗

指導體溫度對周圍環境溫度的升高，我國所采用計算環境溫度如下：電力變壓器和電器（周圍空氣溫度）40C；發電機（利用空氣冷卻時進入的空氣溫度）35~40C；裝在空氣中的導線、母線和電力電纜25C；埋入地下的電力電纜15C。指導體溫度較短路前的升高，通常取導體短路前的溫度等于它長期工作時的最高允許溫度。裸導體的長期允許工作溫度一般不超過70C，當其接觸面處具有錫的可靠覆蓋層時（如超聲波糖錫等），允許提高到85C；當有銀的覆蓋層時，允許提高到95C。指導體溫度對周圍環境溫度的升高，我國所采用計算環境溫度如電動力載流導體通過電流時，相互之間的作用力，稱為電動力。短路時沖擊電流所產生的交流電動力達到很大的數值，可能導致設備變形或損壞。為保證電器和導體不致破壞，電器和導體因短路沖擊電流產生的電動力作用下的應力不應超過材料的允許應力。硬導體材料的最大允許應力:硬銅140MPa、硬鋁70MPa

電動力載流導體通過電流時，相互之間的作用力，稱為電動力。

二、正常工作情況下長期發熱的計算

1、已知工作電流→求導體工作溫度式中:——通過導體的電流；

R——已考慮了集膚系數的導體交流電阻；

K——散熱系數；

A——導體散熱表面積；

——導體溫度；

——周圍介質溫度；

m——導體質量；

c——導體比熱容；二、正常工作情況下長期發熱的計算1、已知工作電流→求兩邊積分：求解得：兩邊積分：求解得：溫升與時間關系曲線

導體通過電流，產生電能損耗，轉換成熱能，使導體溫度上升。

正常運行時，導體通過負荷電流，產生熱能使導體溫度升高，同時向導體周圍介質散失。當導體內產生的熱量等于向介質散失的熱量，導體的溫度維持不變。溫升與時間關系曲線導體通過電流，產生電能損耗，轉換成熱

2、求正常運行情況下長期發熱允許最大工作電流2、求正常運行情況下長期發熱允許最大工作電最嚴重三相短路時的電流波形圖

三、故障情況下短時發熱的計算最嚴重三相短路時的電流波形圖三、故障情況下短時發熱的計算1.短路電流的構成：周期分量和非周期分量2.沖擊電流的大小1.短路電流的構成：周期分量和非周期分量2.沖擊電流的大小1.短路發熱特點

短路時由于繼電保護裝置動作切除故障，短路電流的持續時間很短，近似認為很大的短路電流在很短時間內產生的很大熱量全部用來使導體溫度升高，不向周圍介質散熱,即短路發熱是絕熱過程。由于導體溫度上升很快，導體的電阻和比熱不是常數，而是隨溫度變化。

1.短路發熱特點

短路時由于繼電保護裝置動作切除故2.短路熱平衡方程

短路時導體溫度的變化

短路發熱可近似為絕熱過程，短路時導體內產生的能量等于導體溫度升高吸收的能量，導體的電阻率和比熱也隨溫度變化，其熱平衡方程如下：導體質量導體電阻導體的比熱容2.短路熱平衡方程短路時導體溫度的變化短路發熱可近似將代入上式得：將代入上式得：主變壓器和主接線的選擇(附設備選擇舉例)課件

短路點

(s)汽輪發電機端0.25水輪發電機端0.19高壓側母線主變容量>100MVA0.13主變容量=40～100MVA0.11遠離發電廠處0.05表

不同短路點等效時間常數Tfi

的推薦值短路點(s)汽輪發電3.短路發熱溫度

θ－A關系曲線

為使導體短路發熱溫度計算簡便，工程上一般利用導體發熱系數A與導體溫度θ的關系曲線,

確定短路發熱溫度。

3.短路發熱溫度θ－A關系曲線為使導體短路發熱溫度計算簡由

求

的步驟如下：①由導體正常運行時的溫度從圖2中查出導體正常發熱系數②計算導體短路發熱系數③由從θ－A關系曲線查得短路發熱溫度

由求的步驟如下：①由導體正常運行時的溫度4.短路熱穩定最小截面

②計算短路熱穩定最小截面Smin

根據短路發熱允許溫度，可由曲線計算導體短路熱穩定的最小截面的方法如下：①由和，從θ－A曲線分別查出和4.短路熱穩定最小截面②計算短路熱穩定最小截面Smin根四、導體短路時的電動力計算兩根細長平行導體間的電動力計算

（8-18）

三相導體水平放置受力最大的為中間相導體短路的電動力四、導體短路時的電動力計算兩根細長平行導體間的電動力計算（三相導體短路時的電動力

同一地點短路的最大電動力，是作用于三相短路時的中間一相導體上，數值為：三相導體短路時的電動力同一地點短路的最大電動力，是電動力最大值的計算

（8-22）

還應考慮母線共振影響對電動力的影響，引入修正系數β。考慮共振電動力最大值的計算

電動力的振動頻率為50Hz和100Hz。導體的固有振動頻率低于30Hz或高于160Hz時，β約等于1，既不考慮共振影響。電動力最大值的計算（8-22）還應考慮母線共振影響第四節電氣設備的選擇一、電器設備選擇的一般條件*二、高壓斷路器和隔離開關的選擇*三、高壓熔斷器的選擇四、限流電抗器的選擇*五、母線和電纜的選擇六、電流互感器選擇七、電壓互感器的選擇第四節電氣設備的選擇一、電器設備選擇的一般條件*一、電器設備選擇的一般條件1．按正常工作條件選擇電器額定電壓：UNUNS額定電流：INImax環境條件對電器和導體額定值的修正：2．按短路情況檢驗熱穩定校驗：Qk≤It2t

動穩定校驗：ish≤ies短路電流的計算條件：a.

計算容量和短路類型按發電廠、變電所最終設計容量計算。短路類型一般采用三相短路電流，當其它形式短路電流大于三相時。應選取最嚴重的短路情況校驗。b.短路計算點

通過導體和電器短路電流最大的點。c.短路計算時間熱穩定計算時間tk（短路持續時間）：開斷計算時間tbr：一、電器設備選擇的一般條件2．按短路情況檢驗b.短路計算點對一些開斷電流的電器，如熔斷器、斷路器和負荷開關等，則還有斷流能力的要求，即最大開斷電流應不小于它可能開斷的最大電流。1）對斷路器，其最大開斷電流應不小于它可能開斷的線路最大短路電流。即2）對負荷開關，其最大開斷電流應不小于它可能開斷的線路最大負荷電流。即3）對熔斷器，其最大開斷電流應不小于它可能開斷的線路最大短路電流。即（對非限流型熔斷器）（對限流型熔斷器）

對一些開斷電流的電器，如熔斷器、斷路器和負荷按短路故障條件校驗，就是要按最大可能的短路故障時的力穩定性和熱穩定性進行校驗。

2.按短路故障條件校驗

對于一般電器，滿足力穩定的條件是：電器的額定峰值耐受電流

對于一般電器，滿足熱穩定的條件是：電器的額定短時耐受電流有效值

對于載流導體，滿足熱穩定的條件是：導體的熱穩定系數

按短路故障條件校驗，就是要按最大可能的短路故障時的力3．主接線設計中主要電氣設備的選擇項目3．主接線設計中主要電氣設備的選擇項目二、高壓斷路器和隔離開關的選擇1．高壓斷路器的選擇

除表8-3相關選項外，特殊項目的選擇方式如下：開斷電流：高壓斷路器的額定開斷電流INbr，不應小于實際觸頭開斷瞬間的短路電流的有效值Ikt，即：INbr

IKt短路關合電流：在額定電壓下，能可靠關合—開斷的最大短路電流稱為額定關合電流。校驗公式：iNCi

ish合分閘時間選擇：對于110kV以上的電網，斷路器固有分閘時間不宜大于0.04S。用于電氣制動回路的斷路器，其合閘時間不宜大于0.04~0.06S。2．隔離開關的選擇

隔離開關無開斷短路電流的要求，故不必校驗開斷電流。其它選擇項目與斷路器相同。二、高壓斷路器和隔離開關的選擇三、高壓熔斷器的選擇

高壓熔斷器分類：快速熔斷器：有限流作用普通熔斷器：不具限流作用

額定電壓選擇普通熔斷器：UN

UNS快速熔斷器：UN

=UNS

額定電流選擇

INf1(熔管)

INf2(熔體)

Imax保護變壓器或電動機：

INf2=KImaxK取1.1~1.3（不考慮電動機自啟動）或取1.5~2.0（考慮電動機自啟動）保護電容器回路：

INf2=KINCK取1.5~2.0（單臺）或取1.3~1.8（一組）熔斷器的開斷電流校驗

Inbr

Ish（或I

）普通熔斷器：Ish快速熔斷器：I

熔斷器的選擇性按制造廠提供的安秒特性曲線（又稱保護特性曲線）校驗。保護電壓互感器用熔斷器：僅校驗額定電壓和開斷電流。三、高壓熔斷器的選擇保護電容器回路：四、限流電抗器的選擇限流電抗器的作用限制短路電流：可采用輕型斷路器，節省投資；維持母線殘壓：若殘壓大于65%~70%UNS，對非故障用戶，特別是電動機用戶是有利的。限流電抗器的選擇除表8-3相關選項外，特殊項目的選擇方式如下：1.電抗百分數

XL％

選擇若要求將一饋線的短路電流限制到電流值I，取基準電流Id，則電源到短路點的總電抗標么值:

X*

＝Id／I四、限流電抗器的選擇2.電壓損失校驗正常運行時電抗器上的電壓損失，不大于電網額定電壓的5%。3.母線殘壓校驗對于無瞬時保護的出線電抗器應校母線殘余，殘壓的百分值：輕型斷路器額定開斷電流INbr，令I=INbr，則

X*

＝Id／Inbr若已知電源到電抗器之間的電抗標么值X*，則以電抗器額定電壓和額定電流為基準的電抗百分數XL%：2.電壓損失校驗3.母線殘壓校驗輕型斷路器額定開斷電流I五、母線選擇

母線選擇和校驗項目：確定母線的材料、截面形狀、布置方式選擇母線的截面積校驗母線的熱穩定和動穩定對重要的和大電流的母線，要共振校驗對110及以上的母線進行電暈校驗五、母線選擇母線選擇和校驗項目：裸導體：1.硬母線的材料，截面形狀，布置方式導體材料有銅、鋁和鋁合金，銅只用在持續工作電流大，布置位置狹窄和對鋁有嚴重腐蝕的場所。常用的硬母線是鋁母線。截面有矩形，雙槽形和管形。矩形導體：散熱條件好，便于固定和連接，但集膚效應大，一般用于35kV及以下，電流在4000A及以下的配電裝置中；槽形導體：機械強度大，載流量大，集膚效應小，一般用于4000A~8000A的配電裝置中。管形母線：機械強度高，管內可通風或通水，可用于8000A以上的大電流母線和110kV及以上的配電裝置中。（一）、確定母線的材料、截面形狀、布置方式裸導體：矩形導體：散熱條件好，便于固定和連接，但集膚效應大，

2.母線的布置形式

2.母線的布置形式46槽形形母線的布置形式46槽形形母線的布置形式

（二）母線截面積選擇

方法：1.按最大長期工作電流選擇,用于發電廠的主母線和引下線以及持續電流較小，年利用小時數較低的其他回路的導線。2.按經濟電流密度選擇,用于年利用小時數高而且長度較長負荷大回路的導線。（二）母線截面積選擇方法：

按最大長期工作電流選擇保證母線正常工作時的溫度不超過允許溫度

（8-32）

母線實際允許載流量與周圍環境溫度及母線的布置方式有關，若實際周圍環境溫度與規定的環境溫度不同時，母線的允許溫度要修正，即引入溫度修正系數kθ。按最大長期工作電流選擇（8-32）母線實際允許載流量

2.按經濟電流密度選擇

導體通過電流時,會產生電能損耗。把投資擇算到每年費用,加上年損耗費為年計算費用,使年計算費用最小的截面為經濟截面Se,J為經濟密度,與年最大負荷利用小時數有關。（8-32）（8-34）選出的導體還要按按最大長期工作電流校驗2.按經濟電流密度選擇（8-32）（8-34）

（三）、母線的熱穩定校驗

方法：計算滿足短時發熱要求的最小截面積,只要選擇的導體截面積大于此面積,就滿足熱穩定要求.

(8-35)只要S＞Smin就滿足熱穩定要求（四）、

電暈電壓校驗：對于110kV及以上的各種規格導體，應按晴天不出現全面電暈的條件校驗：

Ucr

>Umax（三）、母線的熱穩定校驗方法：計算滿足短時發熱要求（五）、

硬母線的動穩定校驗單位長度導體上所受到的相間電動力母線看作是一個自由地放在絕緣支柱上多跨距的梁，在電動力的作用下，母線條受到的最大彎矩M為M=fL2/10N.m母線條受到的最大相間計算應力校驗：alPa。硬鋁al=70106(Pa)

硬銅al=140106(Pa)在設計中也常根據材料的最大允許應力，確定支柱絕緣子間的最大允許跨距（不應超過1.5~2m）（五）、硬母線的動穩定校驗母線看作是一個自由地放在絕緣支柱

電力電纜的選擇1、選型:包括線芯材料，電纜絕緣型式、密封層、保護層。2、額定電壓的選擇：電纜的額定電壓不低于安裝處電網額定電壓:Ue≥Uew3、截面的選擇：方法之一：按導體長期發熱允許電流選擇（用于配電裝置匯流母線及較短導體）

S標←Ixu≥Igmax方法之二：按經濟電流密度選擇（用于導體長度20m以上）（1）由最大負荷利用小時數Tmax

得經濟電流密度J（2）計算經濟截面：（3）選擇標準截面：S標≈SJ電力電纜的選擇1、選型:包括線芯材料，電纜絕緣型式、密封層4、熱穩定校驗

：（1）計算熱穩定截面：式中：K——集膚效應系數

C——熱穩定系數，由工作溫度θw查表得（如θe=700C時，鋁取87；銅取171）式中：Ie——導體額定電流

I——導體流過的電流

θe——導體額定溫度

θ0——周圍介質溫度

θ0e——額定介質溫度（2）滿足熱穩定條件：S標≥Smin4、熱穩定校驗：（1）計算熱穩定截面：（2）滿足熱穩定條件六、電流互感器選擇1.電流互感器的形式選擇35kV以下屋內配電裝置，可采用瓷絕緣或樹脂繞注式；35kV及以上配電裝置可采用油浸瓷箱式，有條件時可采用套管式。2.額定電壓和額定電流動選擇一次額定電壓和電流二次額定電流：5A或1A3.電流互感器的準確級不應低于所供測量儀表的最高準確級；用于重要回路和計費電度表的電流互感器一般采用0.2或0.5級；500kV采用0.2級。？保證互感器的準確級S2＝I2N2Z2L≤SN2

或Z2L≤ZN2Z2L=r2

+rw

+rc接觸電阻rc取0.05~0.1；電流線圈電阻r2由所連接的儀表和繼電器的電流線圈消耗的功率計算；連接用導線的電阻rw為：六、電流互感器選擇？保證互感器的準確級瓷絕緣的電流互感器還應校驗瓷絕緣帽上受力的外部動穩定，方法可參見支柱絕緣子的校驗。4.熱穩定和動穩定校驗只對本身帶有一次回路導體的電流互感器進行熱穩定校驗。常以1S允許通過的熱穩定電流It或一次額定電流IN1的倍數Kt來表示，即 It2·1≥Qk

或(KtTN1)2≥Qk互感器內部動穩定，常以允許通過的動穩定電流ies或一次額定電流幅值的動穩定倍數Kes表示：導線計算長度LC與電流互感器的接線系數有關，若測量儀表與互感器安裝處相距L，則當電流互感器星形接線時LC=L，不完全星形LC=31/2L，單相接線時LC=2L。為滿足機械強度要求銅線S不得小于1.5mm2。瓷絕緣的電流互感器還應校驗瓷絕緣帽上受力的外部動穩定，方法可七、電壓互感器的選擇1．按額定電壓選擇一次繞組有接于相間和接于相對地兩種方式，繞組的額定電壓UN1應與接入電網的方式和電壓相符，為確保互感器的準確級，要求電網電壓的波動范圍滿足下列條件0.8UN1<US<1.2UN1二次繞組電壓可按表8-5選擇，附加二次繞組通常接成開口三角形供測量零序電壓七、電壓互感器的選擇2．容量和準確級選擇額定容量SN2應滿足 SN2

S22．容量和準確級選擇第五節設備選擇舉例例8-1

發電廠接線和等值阻抗，如右圖，發電機A、B型號TQ-25-2，PN=25MW，Xd=0.13；發電機C型號QFQ-50-2，PN=50MW，Xd=0.124；所有發電機的功率因素cos=0.8，UN=10.5kV。兩臺主變壓器參數相同，220kV系統容量無窮大，其余參數見圖，求k1處三相短路電流。解取Sd=100MVA，Ud=Uav。計算得各電源供給短路點k1的三相短路電流0s、1s、2s、4s的有名值，如表8-7所示。第五節設備選擇舉例例8-1發電廠接線和等值阻抗，如右圖例8-2

選擇圖8-13中匯流母線W1，三相母線布置如圖8-14，相間距離a=0.75m，絕緣子跨距L=1.2m，斷路器固有分閘時間tin=0.15S，電弧燃燒持續時間ta=0.05S，母線主保護動作時間tp1=0.06s，環境溫度40C，k1點短路電流見表8-7。解1．按長期發熱允許電流選擇匯流母線上最大設備容量40MVA，得最大長期持續工作電流：查附表IV-1，選用二條（10010）的矩形鋁導體，布置如圖8-14時Ial=2840A，由式（8-48）得

Ial=0.8162840=2317.4>2309A2．校驗熱穩定由式（8-33），計算短路持續時間，

tk=tp1+tin+ta=0.06+0.15+0.05=0.26S近似取I代入式（8-12）得=I2·tk=59.720.26=926.7

kA2·S代入式（8-13）得

Qnp=TI2=0.259.72=712.8kA2·S

Qk=Qp+Qnp=1639.5

kA2·S由式（8-51）得例8-2選擇圖8-13中匯流母線W1，三相母線布置如圖83．校驗動穩定計算導體固有振動頻率，根據式（8-25）和表8-4可知故=1，求母線的相間應力，根據式（8-53）

因每相由多條導體組成，校驗應取公式其中最大計算應力等于相間作用應力和同相不同條間作用應力t之和，應小于最大允許應力。3．校驗動穩定故=1，求母線的相間應力，根據式（8-53例8-3

選擇圖8-13中，發電機A出口斷路器QF1，已知發電機A主保護動作時間tp1=0.04s，后備保護時間tp2=3.8s,k1點短路計算結果見表8-7。解

1．發電機最大持續工作電流：斷路器QF1的短路計算點應為圖8-13中的k2點，由k1點短路電流扣除發電機A所提供的部分，得到流過QF1的短路電流

I0S=45.2kA，I2S=32.57kA，I4S=32.56kA沖擊電流

查附表IV-3發電機斷路器須采用SN4-10G/5000型，tin=0.15s。2．計算熱穩定因tk>1S，可以不計非周期分量的熱效應。計算結果見表8-8。例8-3選擇圖8-13中，發電機A出口斷路器QF1，已知發例8-4

選擇圖8-13中10kV饋線ＷL1的限流電抗器，已知WL1采用SN10-10I型輕型斷路器，INbr=16kA，線路最大工作電流Imax=380A，線路繼電保護時間tp2=1.8S，斷路器全分閘時間tab=0.2S。解

1．計算電抗器內側的等值電抗，計算用圖如右2．計算電抗百分數，見式（8-45）熱穩定計算時間tk=tp2+tab=1.8+0.2=2S選用水泥柱式，鋁電纜的電抗器NKL-10-400-3，計算表明，動穩定不滿足要求。例8-4選擇圖8-13中10kV饋線ＷL1的限流電抗器，已

改選NKL-10-400-4，該電抗器UN=10kV，IN=400A，XL=4%，動穩定電流ies=25.5kA，1秒熱穩定電流It=22.2kA，計算得k3點的短路電流的有名值，I0S=9.08kA，I1S=8.93kA，I2S=9.54kA。3．正常運行時電壓損失的校驗，見式（8-46）4．母線殘壓校驗，見式（8-47）5．校驗電抗器的動、熱穩定因tk>1S，不計非周期Qnp的值所選電抗器滿足動熱穩定。改選NKL-10-400-4，該電抗器UN=10kV例8-5

選擇圖8-13中饋線ＷL1的電流互感器，互感器安裝處與測量儀表之間相距50米，Imax=380A。解互感器二次接線如右圖所示，儀表的負荷見表8-9。根據饋線電壓，最大工作電流及安裝地點，選用LFZJ1-10型電流互感器，其系環氧樹脂繞注式絕緣，有二個二次線圈，其變比400/5A。由于儀表中有計費用電度表，選用0.5級，二次額定負荷為0.8，1S熱穩定倍數kt=75，動穩定倍數kes=130。1．計算連接用導線的截面二次負荷最大A相：S2=1.45VA

r2＝S2/IN22＝1.45/52＝0.058Ω

互感器為不完全星形接線，計算長度可選用標準截面為2.5mm的銅芯控制電纜。例8-5選擇圖8-13中饋線ＷL1的電流互感器，互感器安2.熱穩定和動穩定校驗例8-4已計算得到電抗器后短路沖擊電流ish=23.15kA，熱效應

QK=161.8（kA2S）熱穩定校驗 (KtIN1)2＝(75×0.4)2

＝900＞QK

內部動穩定校驗 21/2IN1

Kes

＝21/2×0.4×130＝73.5kA＞ish由于LFZJ1型為繞注式絕緣，故不校驗外部動穩定。例8-6

選擇圖8-13中發電機A回路測量用電壓互感器TV，儀表接線如右圖，該互感器除用作測量外，還需監視發電機對地的絕緣情況。2.熱穩定和動穩定校驗例8-6選擇圖8-13中發電機A1．不計星形連接的三只電壓表，互感器二次負載統計結果見下表。解發電機中性點不直接接地，UNS=10.5kV，可采用JDZJ-10型（單相三圈環氧樹脂繞注絕緣），其變比為組成星形接線，也可采用JSJW-10型（油浸三相五柱式），其變比，由于回路中有計費用電度表，故選用0.5級準確級，每相繞組額定容量40VA。1．不計星形連接的三只電壓表，互感器二次負載統計結果見下表。計算相間二次負載按上表計算最大一相負載，還應計入星形連接的三只電壓表，寫出b相算式

由于電壓互感器總是與電網并聯，當網內短路時，互感器本身并不遭受短路電流的沖擊，且互感器回路有熔斷器，因此不必校驗其動，熱穩定。

2．電壓互感器回路的熔斷器選擇當電壓互感器及其聯接線故障時，其短路電流即為k1處的短路電流值，見表8-7，因此在互感器回路內宜安裝專用RN2系列熔斷器，但RN2-10型產品的最大開斷電流允許值50kA，因此訂貨時需同時訂購XJ-10型限流電阻器，與熔斷器串聯安裝。計算相間二次負載按上表計算最大一相負載，還應計入星形連接的三電氣主接線的設計與設備選擇

第一節概述第二節主變壓器和主接線的選擇第三節載流導體的發熱和電動力第四節電氣設備的選擇第五節設備選擇舉例電氣主接線的設計與設備選擇第一節概述第一節概述

原則：以設計任務書為依據，以經濟建設方針、政策和有關的技術規程、標準為準則，準確地掌握原始資料，結合工程特點，確定設計標準，參考已有設計成果，采用先進的設計工具。要求：使設計的主接線滿足可靠性、靈活性、經濟性，并留有擴建和發展的余地。

步驟：1.對原始資料進行綜合分析；2.草擬主接線方案，對不同方案進行技術經濟比較、篩選和確定；3.廠、所和附近用戶供電方案設計；4.限制短路電流的措施和短路電流的計算；5.電氣設備的選擇；6.屋內外配電裝置的設計；7.繪制電氣主接線圖及其它圖（如配電裝置視圖）；8.推薦最佳方案，寫出設計技術說明書，編制一次設備概算表。

第一節概述原則：步驟：

電氣設備選擇是發電廠和變電所設計的主要內容之一，在選擇時應根據實際工作特點，按照有關設計規范的規定，在保證供配電安全可靠的前提下，力爭做到技術先進，經濟合理。為了保障高壓電氣設備的可靠運行，高壓電氣設備選擇與校驗的一般條件有：（1）按正常工作條件包括電壓、電流、頻率、開斷電流等選擇；（2）按短路條件包括動穩定、熱穩定校驗；（3）按環境工作條件如溫度、濕度、海拔等選擇。

電氣設備選擇是發電廠和變電所設計的主要內容之第二節主變壓器和主接線的選擇主變壓器：向電力系統或用戶輸送功率的變壓器聯絡變壓器：用于兩種電壓等級之間交換功率的變壓器自用電變壓器：只供廠、所用電的變壓器一、變壓器容量、臺數、電壓的確定原則二、主變壓器型式的選擇原則三、主接線設計簡述四、技術經濟比較第二節主變壓器和主接線的選擇主變壓器：向電力系統或用戶一、變壓器容量、臺數、電壓的確定原則主變壓器的容量、臺數直接影響主接線的形式和配電裝置的結構。（1）它的確定除依據傳遞容量基本原始資料外，（2）還應根據電力系統5~10年發展規劃、輸送功率大小、饋線回路數、電壓等級已經接入系統的緊密程度等因素，進行綜合分析和合理選擇。1．單元接線主變壓器容量按發電機額定容量扣除本機組的廠用負荷后，留有10%的裕度；擴大單元接線應盡可能采用分裂繞組變壓器。一、變壓器容量、臺數、電壓的確定原則2連接在發電機電壓母線與升高電壓之間的主變壓器發電機全部投入運行時，在滿足由發電機電壓供電的日最小負荷，及扣除廠用電后，主變壓器應能將剩余的有功率送入系統。若接于發電機電壓母線上的最大一臺機組停運時，應能滿足由系統經主變壓器倒供給發電機電壓母線上最大負荷的需要。若發電機電壓母線上接有2臺或以上主變壓器，當其中容量最大的一臺因故退出運行時，其它主變壓器在允許正常過負荷范圍內應能輸送剩余功率70%以上。對水電比重較大的系統，若豐水期需要限制該火電廠出力時，主變應能從系統倒送功率，滿足發電機電壓母線上的負荷需要。2連接在發電機電壓母線與升高電壓之間的主變壓器發電機全部投3．變電所主變壓器容量按變電所建成后5~10年的規劃負荷選擇，并適當考慮遠期10~20年的負荷發展。對重要變電所，應考慮一臺主變停運，其余變壓器在計及過負荷能力及允許時間內，滿足I、II類負荷的供電；對一般性變電所，一臺主變停運，其余變壓器應能滿足全部供電負荷的70%~80%。4．發電廠和變電所主變臺數大中型發電廠和樞紐變電所，主變不應少于2臺；對小型的發電廠和終端變電所可只設一臺。5.確定繞組額定電壓和調壓的方式3．變電所主變壓器容量二、主變壓器型式的選擇原則1.相數：一般選用三相變壓器。2.繞組數：變電所或單機容量在125MW及以下的發電廠內有三個電壓等級時，可考慮采用三相三繞組變壓器，但每側繞組的通過容量應達到額定容量的15%及以上，或第三繞組需接入無功補償設備。否則一側繞組未充分利用，不如選二臺雙繞組變更合理。單機容量200MW及以上的發電廠，額定電流和短路電流均大，發電機出口斷路器制造困難，加上大型三繞組變壓器的中壓側（110kV及以上時）不希望留分接頭，為此以采用雙繞組變壓器加聯絡變壓器的方案更為合理。凡選用三繞組普通變壓器的場合，若兩側繞組為中性點直接接地系統，可考慮選用自耦變壓器，但要防止自耦變的公共繞組或串聯繞組的過負荷。二、主變壓器型式的選擇原則3.繞組接線組別的確定變壓器三相繞組的接線組別必須和系統電壓相位一致。4.短路阻抗的選擇從系統穩定和提高供電質量看阻抗小些為好，但阻抗太小會使短路電流過大，使設備選擇變得困難。三繞組變壓器的結構形式： 升壓型與降壓型5.變壓器冷卻方式主變壓器的冷卻方式有：自然風冷；強迫風冷；強迫油循環風冷；強迫油循環水冷；強迫導向油循環冷卻等。三、主接線設計簡述四、技術經濟比較3.繞組接線組別的確定5.變壓器冷卻方式變壓器的經濟運行變壓器的經濟運行是指：變壓器在運行中傳輸單位kVA所產生的有功功率損耗最小。變壓器的經濟運行與變壓器的負荷率有關，通常單臺變壓器的經濟運行負荷率約為70％。多臺并列運行的變壓器，也存在經濟運行的問題。變壓器數量的選擇變壓器臺數的選擇：通常1－2臺。一、二級負荷較大時，應采用2臺。一、二級負荷較小，并可由低壓側取得足夠容量的備用電源，也可裝設1臺。三級負荷時，通常采用1臺。但當負荷較大或認為經濟合理時，也可采用2臺。變壓器的經濟運行變壓器的經濟運行是指：變壓器在運行中傳輸單位變壓器容量的選擇單臺變壓器額定容量應大于等于計算負荷。兩臺并列運行的變壓器，應滿足：變壓器容量的選擇單臺變壓器額定容量應大于等于計算負荷。設有兩臺變壓器的變電所，2臺變壓器等容量。其單臺變壓器的容量選擇根據它的備用方式。明備用：一臺變壓器工作，另一臺變壓器停止運行作為備用。此時，兩臺變壓器均按最大負荷時變壓器負荷率為100％考慮。暗備用：兩臺變壓器同時投入運行，正常情況下每臺變壓器各承擔約全部負荷的50％。此時，每臺變壓器的容量宜按全部最大負荷的70％選擇。暗備用應用較廣！設有兩臺變壓器的變電所，2臺變壓器等容量。其單臺變壓器的容量第三節載流導體的發熱和電動力一、概述二、導體的短時發熱三、均勻導體的長期發熱四、短路時載流導體的電動力第三節載流導體的發熱和電動力一、概述發熱的原因:電阻損耗

磁滯和渦流損耗

介質損耗

分類:長期發熱，由正常工作電流產生的；

短時發熱，故障時由短路電流產生的。81

發熱對電氣設備的影響：（1）使絕緣材料的絕緣性能降低（2）使金屬材料的機械強度下降（3）使導體接觸部分的接觸電阻增加一、概述發熱的原因:電阻損耗

指導體溫度對周圍環境溫度的升高，我國所采用計算環境溫度如下：電力變壓器和電器（周圍空氣溫度）40C；發電機（利用空氣冷卻時進入的空氣溫度）35~40C；裝在空氣中的導線、母線和電力電纜25C；埋入地下的電力電纜15C。指導體溫度較短路前的升高，通常取導體短路前的溫度等于它長期工作時的最高允許溫度。裸導體的長期允許工作溫度一般不超過70C，當其接觸面處具有錫的可靠覆蓋層時（如超聲波糖錫等），允許提高到85C；當有銀的覆蓋層時，允許提高到95C。指導體溫度對周圍環境溫度的升高，我國所采用計算環境溫度如電動力載流導體通過電流時，相互之間的作用力，稱為電動力。短路時沖擊電流所產生的交流電動力達到很大的數值，可能導致設備變形或損壞。為保證電器和導體不致破壞，電器和導體因短路沖擊電流產生的電動力作用下的應力不應超過材料的允許應力。硬導體材料的最大允許應力:硬銅140MPa、硬鋁70MPa

電動力載流導體通過電流時，相互之間的作用力，稱為電動力。

二、正常工作情況下長期發熱的計算

1、已知工作電流→求導體工作溫度式中:——通過導體的電流；

R——已考慮了集膚系數的導體交流電阻；

K——散熱系數；

A——導體散熱表面積；

——導體溫度；

——周圍介質溫度；

m——導體質量；

c——導體比熱容；二、正常工作情況下長期發熱的計算1、已知工作電流→求兩邊積分：求解得：兩邊積分：求解得：溫升與時間關系曲線

導體通過電流，產生電能損耗，轉換成熱能，使導體溫度上升。

正常運行時，導體通過負荷電流，產生熱能使導體溫度升高，同時向導體周圍介質散失。當導體內產生的熱量等于向介質散失的熱量，導體的溫度維持不變。溫升與時間關系曲線導體通過電流，產生電能損耗，轉換成熱

2、求正常運行情況下長期發熱允許最大工作電流2、求正常運行情況下長期發熱允許最大工作電最嚴重三相短路時的電流波形圖

三、故障情況下短時發熱的計算最嚴重三相短路時的電流波形圖三、故障情況下短時發熱的計算1.短路電流的構成：周期分量和非周期分量2.沖擊電流的大小1.短路電流的構成：周期分量和非周期分量2.沖擊電流的大小1.短路發熱特點

短路時由于繼電保護裝置動作切除故障，短路電流的持續時間很短，近似認為很大的短路電流在很短時間內產生的很大熱量全部用來使導體溫度升高，不向周圍介質散熱,即短路發熱是絕熱過程。由于導體溫度上升很快，導體的電阻和比熱不是常數，而是隨溫度變化。

1.短路發熱特點

短路時由于繼電保護裝置動作切除故2.短路熱平衡方程

短路時導體溫度的變化

短路發熱可近似為絕熱過程，短路時導體內產生的能量等于導體溫度升高吸收的能量，導體的電阻率和比熱也隨溫度變化，其熱平衡方程如下：導體質量導體電阻導體的比熱容2.短路熱平衡方程短路時導體溫度的變化短路發熱可近似將代入上式得：將代入上式得：主變壓器和主接線的選擇(附設備選擇舉例)課件

短路點

(s)汽輪發電機端0.25水輪發電機端0.19高壓側母線主變容量>100MVA0.13主變容量=40～100MVA0.11遠離發電廠處0.05表

不同短路點等效時間常數Tfi

的推薦值短路點(s)汽輪發電3.短路發熱溫度

θ－A關系曲線

為使導體短路發熱溫度計算簡便，工程上一般利用導體發熱系數A與導體溫度θ的關系曲線,

確定短路發熱溫度。

3.短路發熱溫度θ－A關系曲線為使導體短路發熱溫度計算簡由

求

的步驟如下：①由導體正常運行時的溫度從圖2中查出導體正常發熱系數②計算導體短路發熱系數③由從θ－A關系曲線查得短路發熱溫度

由求的步驟如下：①由導體正常運行時的溫度4.短路熱穩定最小截面

②計算短路熱穩定最小截面Smin

根據短路發熱允許溫度，可由曲線計算導體短路熱穩定的最小截面的方法如下：①由和，從θ－A曲線分別查出和4.短路熱穩定最小截面②計算短路熱穩定最小截面Smin根四、導體短路時的電動力計算兩根細長平行導體間的電動力計算

（8-18）

三相導體水平放置受力最大的為中間相導體短路的電動力四、導體短路時的電動力計算兩根細長平行導體間的電動力計算（三相導體短路時的電動力

同一地點短路的最大電動力，是作用于三相短路時的中間一相導體上，數值為：三相導體短路時的電動力同一地點短路的最大電動力，是電動力最大值的計算

（8-22）

還應考慮母線共振影響對電動力的影響，引入修正系數β。考慮共振電動力最大值的計算

電動力的振動頻率為50Hz和100Hz。導體的固有振動頻率低于30Hz或高于160Hz時，β約等于1，既不考慮共振影響。電動力最大值的計算（8-22）還應考慮母線共振影響第四節電氣設備的選擇一、電器設備選擇的一般條件*二、高壓斷路器和隔離開關的選擇*三、高壓熔斷器的選擇四、限流電抗器的選擇*五、母線和電纜的選擇六、電流互感器選擇七、電壓互感器的選擇第四節電氣設備的選擇一、電器設備選擇的一般條件*一、電器設備選擇的一般條件1．按正常工作條件選擇電器額定電壓：UNUNS額定電流：INImax環境條件對電器和導體額定值的修正：2．按短路情況檢驗熱穩定校驗：Qk≤It2t

動穩定校驗：ish≤ies短路電流的計算條件：a.

計算容量和短路類型按發電廠、變電所最終設計容量計算。短路類型一般采用三相短路電流，當其它形式短路電流大于三相時。應選取最嚴重的短路情況校驗。b.短路計算點

通過導體和電器短路電流最大的點。c.短路計算時間熱穩定計算時間tk（短路持續時間）：開斷計算時間tbr：一、電器設備選擇的一般條件2．按短路情況檢驗b.短路計算點對一些開斷電流的電器，如熔斷器、斷路器和負荷開關等，則還有斷流能力的要求，即最大開斷電流應不小于它可能開斷的最大電流。1）對斷路器，其最大開斷電流應不小于它可能開斷的線路最大短路電流。即2）對負荷開關，其最大開斷電流應不小于它可能開斷的線路最大負荷電流。即3）對熔斷器，其最大開斷電流應不小于它可能開斷的線路最大短路電流。即（對非限流型熔斷器）（對限流型熔斷器）

對一些開斷電流的電器，如熔斷器、斷路器和負荷按短路故障條件校驗，就是要按最大可能的短路故障時的力穩定性和熱穩定性進行校驗。

2.按短路故障條件校驗

對于一般電器，滿足力穩定的條件是：電器的額定峰值耐受電流

對于一般電器，滿足熱穩定的條件是：電器的額定短時耐受電流有效值

對于載流導體，滿足熱穩定的條件是：導體的熱穩定系數

按短路故障條件校驗，就是要按最大可能的短路故障時的力3．主接線設計中主要電氣設備的選擇項目3．主接線設計中主要電氣設備的選擇項目二、高壓斷路器和隔離開關的選擇1．高壓斷路器的選擇

除表8-3相關選項外，特殊項目的選擇方式如下：開斷電流：高壓斷路器的額定開斷電流INbr，不應小于實際觸頭開斷瞬間的短路電流的有效值Ikt，即：INbr

IKt短路關合電流：在額定電壓下，能可靠關合—開斷的最大短路電流稱為額定關合電流。校驗公式：iNCi

ish合分閘時間選擇：對于110kV以上的電網，斷路器固有分閘時間不宜大于0.04S。用于電氣制動回路的斷路器，其合閘時間不宜大于0.04~0.06S。2．隔離開關的選擇

隔離開關無開斷短路電流的要求，故不必校驗開斷電流。其它選擇項目與斷路器相同。二、高壓斷路器和隔離開關的選擇三、高壓熔斷器的選擇

高壓熔斷器分類：快速熔斷器：有限流作用普通熔斷器：不具限流作用

額定電壓選擇普通熔斷器：UN

UNS快速熔斷器：UN

=UNS

額定電流選擇

INf1(熔管)

INf2(熔體)

Imax保護變壓器或電動機：

INf2=KImaxK取1.1~1.3（不考慮電動機自啟動）或取1.5~2.0（考慮電動機自啟動）保護電容器回路：

INf2=KINCK取1.5~2.0（單臺）或取1.3~1.8（一組）熔斷器的開斷電流校驗

Inbr

Ish（或I

）普通熔斷器：Ish快速熔斷器：I

熔斷器的選擇性按制造廠提供的安秒特性曲線（又稱保護特性曲線）校驗。保護電壓互感器用熔斷器：僅校驗額定電壓和開斷電流。三、高壓熔斷器的選擇保護電容器回路：四、限流電抗器的選擇限流電抗器的作用限制短路電流：可采用輕型斷路器，節省投資；維持母線殘壓：若殘壓大于65%~70%UNS，對非故障用戶，特別是電動機用戶是有利的。限流電抗器的選擇除表8-3相關選項外，特殊項目的選擇方式如下：1.電抗百分數

XL％

選擇若要求將一饋線的短路電流限制到電流值I，取基準電流Id，則電源到短路點的總電抗標么值:

X*

＝Id／I四、限流電抗器的選擇2.電壓損失校驗正常運行時電抗器上的電壓損失，不大于電網額定電壓的5%。3.母線殘壓校驗對于無瞬時保護的出線電抗器應校母線殘余，殘壓的百分值：輕型斷路器額定開斷電流INbr，令I=INbr，則

X*

＝Id／Inbr若已知電源到電抗器之間的電抗標么值X*，則以電抗器額定電壓和額定電流為基準的電抗百分數XL%：2.電壓損失校驗3.母線殘壓校驗輕型斷路器額定開斷電流I五、母線選擇

母線選擇和校驗項目：確定母線的材料、截面形狀、布置方式選擇母線的截面積校驗母線的熱穩定和動穩定對重要的和大電流的母線，要共振校驗對110及以上的母線進行電暈校驗五、母線選擇母線選擇和校驗項目：裸導體：1.硬母線的材料，截面形狀，布置方式導體材料有銅、鋁和鋁合金，銅只用在持續工作電流大，布置位置狹窄和對鋁有嚴重腐蝕的場所。常用的硬母線是鋁母線。截面有矩形，雙槽形和管形。矩形導體：散熱條件好，便于固定和連接，但集膚效應大，一般用于35kV及以下，電流在4000A及以下的配電裝置中；槽形導體：機械強度大，載流量大，集膚效應小，一般用于4000A~8000A的配電裝置中。管形母線：機械強度高，管內可通風或通水，可用于8000A以上的大電流母線和110kV及以上的配電裝置中。（一）、確定母線的材料、截面形狀、布置方式裸導體：矩形導體：散熱條件好，便于固定和連接，但集膚效應大，

2.母線的布置形式

2.母線的布置形式113槽形形母線的布置形式46槽形形母線的布置形式

（二）母線截面積選擇

方法：1.按最大長期工作電流選擇,用于發電廠的主母線和引下線以及持續電流較小，年利用小時數較低的其他回路的導線。2.按經濟電流密度選擇,用于年利用小時數高而且長度較長負荷大回路的導線。（二）母線截面積選擇方法：

按最大長期工作電流選擇保證母線正常工作時的溫度不超過允許溫度

（8-32）

母線實際允許載流量與周圍環境溫度及母線的布置方式有關，若實際周圍環境溫度與規定的環境溫度不同時，母線的允許溫度要修正，即引入溫度修正系數kθ。按最大長期工作電流選擇（8-32）母線實際允許載流量

2.按經濟電流密度選擇

導體通過電流時,會產生電能損耗。把投資擇算到每年費用,加上年損耗費為年計算費用,使年計算費用最小的截面為經濟截面Se,J為經濟密度,與年最大負荷利用小時數有關。（8-32）（8-34）選出的導體還要按按最大長期工作電流校驗2.按經濟電流密度選擇（8-32）（8-34）

（三）、母線的熱穩定校驗

方法：計算滿足短時發熱要求的最小截面積,只要選擇的導體截面積大于此面積,就滿足熱穩定要求.

(8-35)只要S＞Smin就滿足熱穩定要求（四）、

電暈電壓校驗：對于110kV及以上的各種規格導體，應按晴天不出現全面電暈的條件校驗：

Ucr

>Umax（三）、母線的熱穩定校驗方法：計算滿足短時發熱要求（五）、

硬母線的動穩定校驗單位長度導體上所受到的相間電動力母線看作是一個自由地放在絕緣支柱上多跨距的梁，在電動力的作用下，母線條受到的最大彎矩M為M=fL2/10N.m母線條受到的最大相間計算應力校驗：alPa。硬鋁al=70106(Pa)

硬銅al=140106(Pa)在設計中也常根據材料的最大允許應力，確定支柱絕緣子間的最大允許跨距（不應超過1.5~2m）（五）、硬母線的動穩定校驗母線看作是一個自由地放在絕緣支柱

電力電纜的選擇1、選型:包括線芯材料，電纜絕緣型式、密封層、保護層。2、額定電壓的選擇：電纜的額定電壓不低于安裝處電網額定電壓:Ue≥Uew3、截面的選擇：方法之一：按導體長期發熱允許電流選擇（用于配電裝置匯流母線及較短導體）

S標←Ixu≥Igmax方法之二：按經濟電流密度選擇（用于導體長度20m以上）（1）由最大負荷利用小時數Tmax

得經濟電流密度J（2）計算經濟截面：（3）選擇標準截面：S標≈SJ電力電纜的選擇1、選型:包括線芯材料，電纜絕緣型式、密封層4、熱穩定校驗

：（1）計算熱穩定截面：式中：K——集膚效應系數

C——熱穩定系數，由工作溫度θw查表得（如θe=700C時，鋁取87；銅取171）式中：Ie——導體額定電流

I——導體流過的電流

θe——導體額定溫度

θ0——周圍介質溫度

θ0e——額定介質溫度（2）滿足熱穩定條件：S標≥Smin4、熱穩定校驗：（1）計算熱穩定截面：（2）滿足熱穩定條件六、電流互感器選擇1.電流互感器的形式選擇35kV以下屋內配電裝置，可采用瓷絕緣或樹脂繞注式；35kV及以上配電裝置可采用油浸瓷箱式，有條件時可采用套管式。2.額定電壓和額定電流動選擇一次額定電壓和電流二次額定電流：5A或1A3.電流互感器的準確級不應低于所供測量儀表的最高準確級；用于重要回路和計費電度表的電流互感器一般采用0.2或0.5級；500kV采用0.2級。？保證互感器的準確級S2＝I2N2Z2L≤SN2

或Z2L≤ZN2Z2L=r2

+rw

+rc接觸電阻rc取0.05~0.1；電流線圈電阻r2由所連接的儀表和繼電器的電流線圈消耗的功率計算；連接用導線的電阻rw為：六、電流互感器選擇？保證互感器的準確級瓷絕緣的電流互感器還應校驗瓷絕緣帽上受力的外部動穩定，方法可參見支柱絕緣子的校驗。4.熱穩定和動穩定校驗只對本身帶有一次回路導體的電流互感器進行熱穩定校驗。常以1S允許通過的熱穩定電流It或一次額定電流IN1的倍數Kt來表示，即 It2·1≥Qk

或(KtTN1)2≥Qk互感器內部動穩定，常以允許通過的動穩定電流ies或一次額定電流幅值的動穩定倍數Kes表示：導線計算長度LC與電流互感器的接線系數有關，若測量儀表與互感器安裝處相距L，則當電流互感器星形接線時LC=L，不完全星形LC=31/2L，單相接線時LC=2L。為滿足機械強度要求銅線S不得小于1.5mm2。瓷絕緣的電流互感器還應校驗瓷絕緣帽上受力的外部動穩定，方法可七、電壓互感器的選擇1．按額定電壓選擇一次繞組有接于相間和接于相對地兩種方式，繞組的額定電壓UN1應與接入電網的方式和電壓相符，為確保互感器的準確級，要求電網電壓的波動范圍滿足下列條件0.8UN1<US<1.2UN1二次繞組電壓可按表8-5選擇，附加二次繞組通常接成開口三角形供測量零序電壓七、電壓互感器的選擇2．容量和準確級選擇額定容量SN2應滿足 SN2

S22．容量和準確級選擇第五節設備選擇舉例例8-1

發電廠接線和等值阻抗，如右圖，發電機A、B型號TQ-25-2，PN=25MW，Xd=0.13；發電機C型號QFQ-50-2，PN=50MW，Xd=0.124；所有發電機的功率因素cos=0.8，UN=10.5kV。兩臺主變壓器參數相同，220kV系統容量無窮大，其余參數見圖，求k1處三相短路電流。解取Sd=100MVA，Ud=Uav。計算得各電源供給短路點k1的三相短路電流0s、1s、2s、4s的有名值，如表8-7所示。第五節設備選擇舉例例8-1發電廠接線和等值阻抗，如右圖例8-2

選擇圖8-13中匯流母線W1，三相母線布置如圖8-14，相間距離a=0.75m，絕緣子跨距L=1.2m，斷路器固有分閘時間tin=0.15S，電弧燃燒持續時間ta=0.05S，母線主保護動作時間tp1=0.06s，環境溫度40C，k1點短路電流見表8-7。解1．按長期發熱允許電流選擇匯流母線上最大設備容量40MVA，得最大長期持續工作電流：查附表IV-1，選用二