電力工程基礎合肥工業大學電氣與自動化工程學院9電氣設計與設備選擇9.1載流導體的發熱和電動力合肥工業大學.電氣與自動化工程學院導體和電器的發熱分為長期發熱和短時發熱。

使絕緣材料的絕緣性能降低；使金屬材料的機械強度下降；使導體的接觸電阻增加。一、概述發熱對導體和電器的影響有：載流導體有電流通過時，導體之間還會產生電動力，短路時其作用力非常大，易導致設備變形或損壞。

為了限制發熱的有害影響，國家規定了長期發熱和短時發熱的最大允許溫度。見表9-1。合肥工業大學.電氣與自動化工程學院為了提高導體的最大允許載流量，可以采用電阻率小、散熱面積大、換熱系數大的材料和散熱效果好的布置方式。二、均勻導體的長期發熱1、均勻導體的發熱過程2、導體的載流量導體的質量導體的比熱容導體的總換熱系數導體的散熱面積周圍環境溫度合肥工業大學.電氣與自動化工程學院短時發熱最高允許溫度對于硬鋁及鋁錳合金可取200攝氏度，對硬銅可取300攝氏度。短時發熱的溫度上升快、時間短，可近似看作成一個絕熱過程。三、導體的短時發熱1、短時發熱計算短路電流的熱效應鋁銅合肥工業大學.電氣與自動化工程學院非周期分量的熱效應：

2、熱效應的計算工程上采用簡化辛普森法，又稱1-10-1法。周期分量的熱效應：非周期分量等值時間，見表9-2如果短路電流持續時間大于1s，則可不計非周期分量的影響。多支路提供短路電流時，先計算總電流，再計算總熱效應。短路周期電流在tk時刻的有效值短路周期電流在0時刻的有效值短路周期電流在0.5tk時刻的有效值合肥工業大學.電氣與自動化工程學院1、兩根細長平行導體間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。導體的長度兩導體的間距四、短路時載流導體的電動力導體的形狀系數2、水平布置的三相導體短路時的電動力合肥工業大學.電氣與自動化工程學院硬導體需要考慮共振的影響，即當較大的電動力中的諧波分量與母線系統的固有振動頻率接近或相等時，將會產生機械共振，有可能會對母線系統造成破壞。3、導體的振動應力絕緣子跨距材料系數母線的慣性半徑計算強迫振動系數的方法，一般采用修正靜態計算法，即最大電動力乘以動態應力系數，動態應力系數與母線固有頻率的關系見圖9-6所示。如果固有頻率在危險共振范圍（35～135Hz）以外，取動態應力系數為1，否則，在計算最大電動力時應乘以動態應力系數：9.2主變壓器選擇合肥工業大學.電氣與自動化工程學院主變容量應按發電機額定容量扣除本機組廠用負荷后，留有10%的裕度。采用擴大單元接線時，應盡可能采用分裂繞組變壓器，其容量應按單元接線計算原則算出的兩臺機組容量之和來確定。1、單元接線的主變壓器容量的確定（1）、（2）、（3）、（4）一、變壓器容量、臺數的確定2、具有發電機電壓母線的主變壓器容量的確定3、連接兩種升高電壓母線的聯絡變壓器容量的確定（1）、（2）、（3）4、變電站主變壓器容量的確定（1）、（2）5、發電廠和變電站主變壓器臺數的確定合肥工業大學.電氣與自動化工程學院二、主變壓器型式的選擇主變壓器的連接組號一般選擇YNd11。1、相數的確定2、繞組數的確定3、繞組連接組號的確定（1）、（2）、（3）、（4）4、調壓方式的確定5、冷卻方式的確定（1）、（2）、（3）、（4）、（5）9.3電氣主接線選擇合肥工業大學.電氣與自動化工程學院設計主接線應滿足可靠性、靈活性、經濟性的要求，并留有擴建和發展的余地。不同的電壓等級、不同的出線回路數，宜采用不同的主接線形式。一、電氣主接線與選擇2、水力發電廠電氣主接線3、變電站電氣主接線二、典型的電氣主接線分析1、火力發電廠電氣主接線9.4電氣設備選擇合肥工業大學.電氣與自動化工程學院電氣設備選擇的一般原則為：按正常工作條件選擇額定電流、額定電壓及型號；按短路情況校驗開關的開斷能力、短路熱穩定性和動穩定性。一、電氣設備選擇地一般條件2、按短路情況校驗熱穩定和動穩定1、按正常工作條件選擇電氣設備額定電壓額定電流環境條件對設備選擇的影響熱穩定的校驗動穩定的校驗短路電流的計算條件容量和接線；短路類型；短路計算點；短路計算時間；3、主要電氣設備的選擇和校驗項目（表9-3）合肥工業大學.電氣與自動化工程學院特殊校驗項目：開斷電流；額定關合電流；合閘、分閘時間選擇。二、高壓斷路器、隔離開關及高壓熔斷器的選擇2、隔離開關的選擇1、高壓斷路器額定電壓、額定電流選擇；開斷電流及選擇性校驗。3、高壓熔斷器的選擇三、限流電抗器的選擇特殊選擇和校驗的項目：電抗百分值的選擇；電壓損失的校驗；母線殘壓的校驗合肥工業大學.電氣與自動化工程學院材料、截面形狀、布置方式四、母線、電纜和絕緣子的選擇2、電力電纜的選擇1、母線的選擇導體的截面選擇（注意經濟電流密度的概念）熱穩定校驗動穩定校驗電暈電壓校驗電纜心線材料及型號選擇截面選擇按允許電壓降校驗熱穩定校驗合肥工業大學.電氣與自動化工程學院按額定電壓選擇支柱絕緣子和穿墻套管四、母線、電纜和絕緣子的選擇3、支柱絕緣子和穿墻套管的選擇按額定電流選擇穿墻套管支柱絕緣子和穿墻套管地種類和型式選擇穿墻套管的熱穩定校驗支柱絕緣子和穿墻套管的動穩定校驗型式、額定電壓、額定電流、準確級（連接互感器的導線截面、電流互感器常用的接線方式）、熱穩定、動穩定。五、電流互感器和電壓互感器的選擇1、電流互感器的選擇類型和接線方式、額定電壓、準確級、二次容量。2、電壓互感器的選擇9.5變電站電氣設計舉例合