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母线负荷所需的电流;同样地,对于出线回路,不仅是正常过负荷电流,发生事故时有负荷从其他回路转移而来,这些因素都能影响最大长期工作电流。
表7 各支路最大持续电流
回路名称 变压器回路 出线回路 母联回路 分段回路 汇流回路 最大长期工作电流 1.3~2倍的变压器额定电流 1.05倍的最大负荷电流 母线上最大一台变压器的IWmax 变电所应满足用户的一级负荷和二级负荷 按实际潮流分布计算 3. 环境条件
电气设备的选择除了考虑额定电压和额定电流外,还会受到自然环境的影响。电气设备的安全稳定运行离不开合适的温度、干燥清洁的环境、在地震多发地带还要考虑地震强度,在严寒地带要考虑可能的覆冰厚度等等,这些因素都是无法避免的同时对设备有着较大影响的。
(1)空气温度。标准的电气周围空气温度为40℃。温度在40℃-60℃之间时空气散热条件差,设备的额定电流需要按照
Ial?KtINe?(?al??)(?al??Ne)INe进行修正。
式中,
(A) Ial——电气设备的额定电流经实际的周围环境温度修正后的允许电流
Kt——温度修正系数
?al——电气设备的长期发热最高允许温度(℃)
?——实际的周围环境温度,取所在地方最热月平均最高温度(℃)
?Ne——电气设备的额定环境温度(℃)
我国生产的电气设备一般使用的额定环境温度?Ne=+40℃,如周围环境温度高于+40℃,(但?+60℃)时,其允许电流一般可按每增加1℃,额定电流减少1.8%进行修正;当环境温度低于+40℃,环境温度每降低1℃,额定电流可
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增加0.5%,但其最大电流不得超过其额定电流的20%。[8]熊新银发电厂
裸导体的额定环境温度一般取25℃,如安装地点的环境温度在-5℃~ 50℃范围内变化时,其允许通过的电流可按上式进行修正。
(2)海拔高度。在电气设备使用条件中,制造厂规定的基准海拔高度为1000米。当海拔升高时,空气密度降低,散热条件变坏,使得高压电器在运行中温升增加,但应空气温度随海拔高度升高而递减,其值足以补偿海拔升高对电气温升的影响,因而高压电在高海拔地区(不超过4000米)使用时,其额定电流可以保持不变。当海拔高度超过规定值时,由于大气压力空气密度和湿度相应减少,使空气间隙和外绝缘的放电特性下降,显然对内绝缘影响较小,但对外绝缘影响较大。在海拔高度为1000~3500米的范围内,海拔高度每升高100米,电器最高工作电压要下降1%,以此修正电器最高工作电压值。
5.1.2按短路条件进行校验
通常情况三相短路故障发生频率最高,因此该短路故障是最大可能的短路故障。电气设备动稳定和热稳定校验可依此判断。特殊的电气设备和导体是不需要检验动、热稳定性的,如有熔断器保护的电压互感器,架空线路、电缆等。
在电力系统中尽管各种电气设备的作用不一样,但选择的要求和条件有诸多是相同的。不仅需要对额定电流和额定电压严格选择满足安全可靠性,还要对所选的电气设备进行校验,只有校验符合要求后才可投入使用。
1、热稳定校验
金属导体在有电流通过时会有一定程度发热效应,当有短路电流通过时,电气设备的载流部分升高的温度不能够超过最大的允许值,如果满足这一条件,则选出的电气设备符合热稳定的要求,否则会导致设备烧坏。
热稳定校验的公式为
22I?teq?Itht
式中 ,
I?——发生三相短路后电路稳定所流过电流周期分量值(KA); teq—— 等值时间(亦称假想时间s);
Ith——在ts内流过电气设备的热稳定电流(KA);t为与Ith相对
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应的时间(s)。 短路计算时间的公式为
tk?top?toc
式中 ,
top—— 保护动作时间,一般取0.05s或2.5s;视采取的保护动作而定。
toc—— 断路器全开断时间(包括固有分闸时间和燃弧时间),取
toc=0.1-0.5或toc?0.2s,视具体情况而定。
2、动稳定校验
电气设备可以看作是一个导体,如发生短路产生很大的短路电流,会引发强大的磁场,则电气设备之间将会由于磁场的作用产生巨大的电动力,电动力对于电气设备会有很强的破坏作用。若三相短路时冲击电流ish或者最大有效值电流Ish超过最大允许的电流的幅值imax或最大有效值Imax,则动稳定性不满足条件,满足动态稳定的条件用公式表示:
ish?imax或Ish?Imax
式中ish及Ish——三相短路时的冲击电流及最大有效值电流。
电气设备的选择除了要满足上述技术数据要求外,尚应根据工程的自然环境、位置(气候条件、厌恶、化学污染、海拔高度、地震等)、电气主接线极短路电流水平、配电装置的布置及工程建设标准等因素考虑。
5.2 电气设备的选择
5.2.1系统各个回路的最大工作电流
1、500KV侧各个回路的最大工作电流 (1)出线回路
IN?
SN3UN?3.5?1063?500?0.85?4754.8A
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IWmax?1.05?IN?1.05?4754.8?4992.54A
(2)发电机回路
IN?SN3UN?3000003?500?346.42A
IWmax?1.05?IN?1.05?346.42?363.741A
(3)三绕组变压器回路
IN?SN3UN?3600003?500?415.7A
IWmax?1.05IN?1.05?415.7?436.48A
2、220KV侧各个回路的最大工作电流
(1)出线回路
IN?SN3UN?450003?220?0.85?138.9A
Iwmax?1.05IN?1.05?138.9?145.89A
(2)三绕组变压器回路
IN?SN3UN?3600003?220?944.89A
Iwmax?1.05IN?992A
(3)220KV等级下的分段回路
IN?SN3UN?2500003?220?0.85?771.89A
Iwmax?1.05IN?1.05?771.89?810.47A
3、 10KV侧各个回路的最大工作电流
(1)出线回路
IN?SN3UN?18003?10.5?0.85?116.44A
Iwmax?1.05IN?1.05?116.44?122.27A
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(2)发电机回路
IN?SN3UN?500003?10.5?2749.36A
Iwmax?1.05IN?1.05?2749.36?2886.8A
(3)分段回路
IN?SN3UN?200003?10.5?0.85?1293.82A
Iwmax?1.05IN?1.05?1293.82?1358.51A
5.2.2断路器的选择
断路器通俗意义上是一种具有灭弧能力的开关,正常运行时合上断路器接通电路,故障情况下首先断开断路器以切断电源,防止事故发生。所以它是电力系统中最重要的开关电器。要求它开断要迅速准确,动作时间要简短,可靠性要高。断路器结构简单,便于操作和检修,具有防火和防暴性能,尺寸小,重量轻,价格低等优点。
SF6断路器和真空断路器目前应用广泛,少油断路器因其成本低,结构简单,依然被广泛应用于不需要频繁操作及要求不高的各级高压电网中,压缩空气断路器和多油断路器已基本淘汰。
由于SF6气体的电气性能好,所以SF6断路器的断口电压较高。在电压等级相同、开断电流和其他性能相接近的情况下,SF6断路器比少油断路器串联断口数要少,制造、安装、调试和运行比较方便和经济。
SF6断路器的特点是:
(1)灭弧能力强,介质强度高,单元灭弧室的工作电压高,开断电流大; (2)开断电容电流或电感电流时,无重燃,过电压低; (3)电气寿命长,检修周期长,适于频繁操作; (4)操作功小,机械特性稳定,操作噪音小。 原则:①IWmax?1.05IN ② UN?UNe