2008届 电气工程及其自动化（电力）专业 毕业论文
第6章 主要电气设备的选型
6.1 电气设备选择的原则
6.1.1 电气设备选择的一般原则
电气设备选择的一般原则是：
（1）应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展规划 ；
（2）应按当地环境条件校核； （3）应力求技术先进、经济合理； （4）与整个工程的建设标准应协调一致； （5）同类设备应尽量减少品种；
（6）选用的新产品应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格。在特殊情况下，选用未经正式鉴定的新产品时，应经上级批准。
6.1.2 技术条件
选择的高压电器应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情况下正常工作。
（1）长期工作条件 ①额定电压
UN?UNS 式中 UNS——装置地点电网额定电压； UN——电气设备的额定电压。 ②额定电流
IN?Ima x 式中 IN——选用电器的额定电流；
Ima——所在回路在各种可能运行方式下的持续工作电x流。
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胡杨：青海40MW太阳能光伏并网电站电气设计 ③机械负荷
所选电器端子的允许负荷应大于电器引线在正常运行和短路时的最大作用力。
（2）短路稳定条件 ①校验的一般原则
a：电器在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动、热稳定
校验。校验的短路电流一般取三相短路时的短路电流。当发电机出口的两相短路或中性点直接接地系统及自耦变压器等回路中的单相、两相接地短路较三相短路严重时，则一应按严重情况校验。
b：用熔断器保护的电器可不校验热稳定；当熔断器有限作用时，
可不校验动稳定；用熔断器保护的电压互感气回路，可不校验动、热稳定。
② 短路热稳定条件
It2t?QK 式中 QK——在计算时间tk内，短路电流的热效应（KA2·S） It——t秒内设备允许通过的热稳定电流有效值（KA） t——设备允许通过的热稳定电流时间（S） 校验短路热稳定所需的计算时间tk按下式计算：
tk?tpr?t b r （6.1） 式中 tpr——继电保护装置的后备保护动作时间（S） tbr——断路器的全分闸时间（S）
采用无延时保护时，tk可取下表中的数据，该数据为继电保护装置的起动机构和执行机构的动作时间，断路器的固有分闸时间以及断路器触头电弧持续时间的总和。当继电保护装置有延时整定时，则应按表中数据加上相应的整定时间。
表6-1 校验热效应的计算时间（S）
断路器开断速度 高速断路器 断路器的全分闸时间td（S） 〈0.08 计算时间tjs（S） 0.1 28
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中速断路器 低速断路器 0.08～0.12 〉0.12 0.15 0.2 ③短路动稳定条件
ich?igf
式中 ich——短路冲击电流峰值（KA）
igf——电器允许的极限通过电流峰值（KA）
6.1.3 对断路器和隔离开关的特殊要求
高压断路器和隔离开关是发电厂和变电所电气主系统的重要开关电器。高压断路器的主要功能是：正常运行倒换运行方式，把设备或线路接入电网或退出运行，起着控制作用；当设备或线路发生故障时能快速切除故障回路，保证无故障部分正常运行，起着保护作用。高压断路器是开关电器中最为完善的一种设备，其最大特点是能断开电器中负荷电流和短路电流。而高压隔离开关的主要功能是保证高压电器及装置在检修工作的安全，不能用于切断、投入负荷电流或开断短路电流，仅可允许用于不产生强大电弧的某些切换操作。
选择断路器型式时，应根据各类断路器的特点及使用环境、条件决定。高压断路器的额定开断电流INbr，不应小于实际开断瞬间的短路电
Q?Ipt流周期分量Ipt，即Nbr。在断路器合闸之前，若线路上已存在短路故障，则在断路器合闸过程中，动、静触头间在未接触时即有巨大的短路电流通过（预击穿），更容易发生触头熔焊和遭受电动力的损坏；且断路器在关合短路电流时，不可避免地在接通后又自动跳闸，此时还要求能够切断短路电流。因此，额定关合电流是是断路器的重要参数之一。为了保证断路器在关合短路电流时的安全，断路器的额定关合电流iNc1
i?i不应小于短路电流最大冲击值ich，即Nc1ch。
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胡杨：青海40MW太阳能光伏并网电站电气设计 6.2 主要电气设备的选择与校验
6.2.1 110kV母线的选择
按长期允许电流来选择，母线最大可持续电流
P40Ig?1.05??1.05??220.45A3Ucos?3?110?1.05?1 （6.2） 选用LJ铝绞线，标称截面为70mm2的，在70。C时的长期允许载流量为291A，集肤效应系数kj=1.26，同时环境温度40℃。因此温度修正系数k=0.83，Iy=291×0.83=241.53A，大于220.45A。 热稳定校验：
设保护动作时间tpr=0.05(s). 断路器全开断时间tab=0.15（s）。则计算时间tk= tpr+ tab=0.2（s）。
I''=I0.1=I0.2=2.624kA
周期分量热效应：
22I''?10?I0.1?I0.2Qp ?S) （6.3） ?tk=1.378(kA2·
122又 t<1（s），故应计算非周期分量热效应。查表知，该变电所各电压级母线及出线非周期分量等效时间T=0.05。Qnp=T×I
Qk= Qp+ Qnp=1.722(kA2·S)
正常运行时导体的温度为
''2=0.344(kA2·S)
???0?(???0)(Imax2220.452（6.4）
)?20?(70?20)?()?59?CIy291
查表得到热稳定系数C=91，满足短路时发热的最小导体截面为:
Smin?QdtkjC?0.04mm2?70mm2（6.5）
满足热稳定要求。
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6.2.2 10.5kV母线的选择
按长期允许电流来选择，母线最大可持续电流
Ig?1.05? P40?1.05??2199.5A3Ucos?3?10.5?1.05?1 选用三条100×8 mm2矩形铝导体平放，标称截面为800mm2的，在70C时的长期允许载流量为2778A，集肤效应系数kj=1.31，同时环境温度40℃。因此温度修正系数k=0.83，Iy=2778×0.83=2305.4A，大于2199.5A。 热稳定校验：
设保护动作时间tpr=0.05(s). 断路器全开断时间tab=0.15（s）。则计算时间tk= tpr+ tab=0.2（s）。
I''=I0.1=I0.2=14.984kA
周期分量热效应：
22I''?10?I0.1?I0.2Qp ?S) ?tk=44.9(kA2·
122。
又 t<1（s），故应计算非周期分量热效应。查表知，该变电所各电压级母线及出线非周期分量等效时间T=0.05。Qnp=T×I
Qk= Qp+ Qnp=56.13(kA2·S)
正常运行时导体的温度为
''2=11.23 (kA2·S)
???0?(???0)(Imax22199.452
)?20?(70?20)?()?61?CIy2778查表得到热稳定系数C=91，满足短路时发热的最小导体截面为:
Smin?QdtkjC?0.13mm2?800mm2
满足热稳定要求。
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