选择校验电气设备

第四篇选择校验电气设备

4、1概述

4、1、1 选择与校验项目

电气设备在使用中，不但要求在正常的工作条件下安全的运行，不致受到破坏。为此在选择电气设备时，不但要根据设备的工作电，并且要求在发生严重短路故障通过短路电流时压、工作电流以及使用条件来选择，而且要校验设备处在短路故障时的热稳定及动稳定，对110千伏及以上的裸导体还需按电晕条件进行验算。

高压设备选择与校验项目见附表示。

导体和电器的动稳定、热稳定以及电器的断路容量，一般按三相短路校验，如单相、两相短路较三相严重时，则按严重情况验算。

按SDJ——76规程规定，下列情况可不进行热稳定、动稳定的校验：

1、用熔断器保护的导体和电器，可不进行验算热稳定。

2、装设在电压互感器回路内的裸导体和电器，可不验算动、热稳定。

3、到非重要用电场所的导体，当电源变压器容量在1250千安及以下，高压侧在10千伏及以下，且不致因短路故障损坏导体而产生严重后果，如引起爆炸、修复困难或生产过程混乱时，可不验算动、热稳定。

4、1、2 一般选择方法

1、按工作电压选择

高压电器的额定电压是指电路铭牌上标明的相间电压（线电压）。

电器的最高工作电压是制造厂保证可以长期处在超过额定电压10~15%下可靠工作的电压。

选择电器时，应选电器的最高工作电压不小于装置正常运行的工作电压即：（1.1～1.5）U N≥U n

式中电器的额定电压；

装置正常运行的工作电压。

注意：对充有石英砂的熔断器，不能用于额定电压高于或低于熔断器额定电压的电网中，例如110千伏的熔断器不能用于6千伏的电网中。

2、按工作电流选择

电器的额定电流是指在实际温度不超过电器计算温度θ0的条件下，电器所能允许长期连续通过的最大工作电流。这时电器所有部分的发热温度都不超过允许值。

在选择电器时，必须使电器的额定电流不小于电器所在电流中的最大正常工作电流，即：

I N ≥I n 式中 I N ——电器的额定电流；

I n ——电器所在电路中的最大正常工作电流（应考虑电路可能的持续过负荷）。

若电器在高于θ0的环境温度但不超过+60。C 下工作时，其允许工作电流I X 应小于额定电流使用，I X 可由下式决定：

I X = I N

θθθθ--n x

n

式中 θn ——电器正常允许发热温度。 θx ——实际环境温度。 θ0——计算温度。

若电器在最高环境温度低于θ0工作时，则电器的允许工作电流可略增大，每低于计算温度θ0一度，高压电器的允许工作电流可以比额定值增大5%，但总增值不能超过额定值的20%。

3、按装置种类型式选择

电器常被制成屋内和屋外两种类型：屋内型不受任何特殊的大气影响，屋外型可以经受风、霜、雨、露、积雪、覆冰、灰尘和有害气体等的影响。当屋外配电装置在尘秽很严重或空气中含有有害气体的地区时不需加强电器的绝缘，选用特殊绝缘构造的加强型电器，或选用额定电压高一级的电器。

4、按断路器容量选择

断路器的额定断流量I rN或额定断流容量S rN是指断路器在额定电压时的断流能力。断路器断开的实际电流是断路器的灭弧出头开始分离的瞬间，电路内短路电流的有效值。因此按断流能力选择断路器时，必须满足以下条件：

I rN≥I″

S Rn≥S″

式中 I rN——电器的额定断流量，千安；

S Rn——额定断流容量，兆伏安；

I″——次暂态短路电流，千安；

S″——次暂态三相短路容量，兆伏安。

4、1、3 校验短路电流热稳定的基本方法

1、短路时导体的最高允许温度

短路时短路电流通过电器和载流导体，引起发热，将使导体的温度不断升高，直至故障切除为止。在短路过程中，决定导体的允许最高发热温度的主要因素是导体的机械强度、导电接触部分的工作可靠程度和所用绝缘材料的耐热性能。

载流导体的热稳定校验，就是计算出短路电流通过导体时，导体产生的最高发热温度θK，与导体短路时允许的最高温度作比较，符合下述条件，便认为导体具有足够的热稳定度：

θK≤θmax

但在热稳定的验算中，并不一定都直接算出短路时导体最高发热温度来比较，各种电器具体的热稳定校验方法叙述见下。

2、短路持续时间

校验导体的热稳定时，必须首先知道短路电流持续时间t

t=t p+t0

式中 t p——距离短路点最近的主保护装置的动作时间，秒；

t0——断路器分闸时间，秒。

断路器分闸时间包括断路器固有分闸时间t

in 和电弧持续时间t

arc，

即： t 0=t in + t arc

3、 短路电流作用的假想时间的确定

在实际计算中，为简化计算方法，假设在短路过程中通过导体的是短路稳态电流值，且其值不变，而相应的短路实际作用时间用一假想的时间代替。称作短路电流作用的假想时间。

又由于短路电流时间是由周期分量和非周期分量组成，在短路过程中总的发热量应等于两个分量发热量之和，这样与这两个分量相应，假想时间也应由周期分量作用的假想时间和非周期分量作用的假想时间组成。于是

f K

t

k t I

dt i ?=?2

2=I K 2×(t fp +t fa )

式中 i k ---- 短路电流的瞬时值，千安； I k ----短路稳态电流，千安；

t f --- 短路电流的全部假想时间，秒；

t fp --- 短路电流的周期分量作用的假想时间，秒； t fp 短路电流的非周期分量作用的假想时间，秒。

4、短路时导体发热温度的计算

在实际计算中短路电流通过导体时的发热温度，可按短路时导体发热温度曲线来计算。（煤矿电工手册4-3-8页图3-1-2示）

短路前导体的温度可用下式确定：

θn =θ0+(θcc -θ0)(cc

n I I )

2 式中 θn ——正常工作时导体的发热温度。

I n ——正常实际工作电流。 I cc ——导体允许载流量。

θcc ——导体在正常工作时的允许发热温度。 θ0——周围介质的计算温度。

5、按热稳定计算导体最小截面

在热稳定计算中为简化计算，常按导体在通过短路电流是的允许最高发热条件计算出导体的最小允许截面与锁选导体截面进行比较。其中最小导体最小截面公式为：

A min =I K

n

f a a t max

式中 a max ——根据θmax 从图3-1-2纵坐标由相应曲线查得对应的横坐标值。

a n ——从图3-1-2曲线查得对应的横坐标值。

则： A min =

t K

t C

I

式中 C ——材料热稳定系数。在粗略计算时可采用下表中的值计算。

I K ——短路电流稳态值。

t t ——短路电流作用的假象时间。

4.2 母线的选择

根据第一篇中负荷计算部分计算电流为1657.5KA ，即I n m =165.7KA

4.2.1按允许截流量选择截面

I cc ≥I n m

查《煤矿电工手册》中表3-2-5多片矩形母线最大允许截流量 选: 铝母线 LMY n(mm 2)

2（120×10）

4.2.2 热稳定校验

A min =

f sk k t K C

I ?

C 查《煤矿电工手册》表3-1-7 K sk 集肤效应系数查表3-2-8～3-2-13 铝母线 C=95 K SK =1.42 由于是无限大容量系统供电，此时t f =t+0.05

t=t p +t 0=0.05+0.03=0.08

t f =0.08+0.05=0.13 将以上数据代入 A min =f sk k t K C

I ?

=

13.042.195

5

.1657? =7.50 A ＞A min 满足要求

也可查《电工手册》表3-2-14中矩形母线120×10在t f =0.13时通过的短路电流值为281KA ，大于实际值，满足要求。

4.2.3 动稳定校验

利用简化计算表3-2-17（煤矿电工手册）校验

查LMY －120×10母线平放l=120，a=25允许通过的电流值为129千安，大于实际值18.8569，满足要求。

4.3 断路器的选择

4.3.1 35KV 侧路器的选择

户外多油断路器 SW 2-35

1.按电压

U max ≥U N 满足要求 2.按电流

I N =600＞I n =35

6

5.1657 =284.1A 所以，满足要求 3.动稳定

i ma x ≥i sh

i max =63.4KA i sh =62.253KA

i max ＞i sh 所以，满足要求

4.热稳定

I t =39.2KA I K

t

t f =I ∞

t t f =24.413×

1

1

=24.413KA I t ＞I K

t

t f

所以，满足要求

4.3.2 6KV 侧断路器的选择

户内少油断路器 S N1-10

1.按电压校验

10＞6

即：

U max ≥U N

满足要求

2.按电流校验

I N =600

I n =39.33A

即： I N ＞I n 所以，满足要求

3.动稳定校验

i max =52KA

i sh =37.87KA i max ＞i sh

所以，满足要求

4.热稳定校验 I t =30KA I K

t

t f = 14.85×

1

1

=14.85KA I t ＞I K

t

t f

所以，满足要求

4.4 隔离开关的选择

4.4.1 35KV 侧隔离开关的选择

U max ≥U N

满足要求

2.按电流校验

I N =600

I n =284.1A

即： I N ＞I n

所以，满足要求 3.动稳定校验

i max =64KA

i sh =62.253KA i max ＞i sh

所以，满足要求 4.热稳定校验

I t =37KA I K

t

t f =I ∞

t t f =24.413KA

I t ＞I K

t

t f

所以，满足要求

4、4、2 6KV 侧隔离开关的选择

名称：户内隔离开关 型号：GN 86

——

10T

U max =10 U N =6 U max ≥U N

满足要求

2.按电流校验

I N =600

I n =39.33A

即： I N ＞I n

所以，满足要求 3.动稳定校验

i max =52KA

i sh =37.87KA i max ＞i sh

所以，满足要求 4.热稳定校验

I t =30KA I K

t

t f =I ∞

t t f =14.85KA

I t ＞I K

t

t f

所以，满足要求

4.5 负荷开关的选择

U max =6 U N =6

U max ≥U N

满足要求

2.按电流校验

I N =400KA 即： I N ＞I n

所以，满足要求 3.动稳定校验

I max =30KA

I sh =28.66KA I max ＞I sh

所以，满足要求 4.热稳定校验

I t =8.5KA I K

t

t f =I ∞

t t f =1.8KA

I t ＞I K

t

t f

所以，满足要求

4、6 熔断器的选择

产品型号：RN2——10

额定电流范围：0.5A 最大切断电流：85KA

最大切断容量：不小于1000MVA

切断极限电流时电流最大峰值（限流）：300KA 生产厂家；抚瓷、西瓷 1.按电压校验 U r =6 U N =6

U r ≥U N

满足要求

2.按电流校验

限流式： I br =400KA I ∞=18.8569KA

即： I br ＞I ∞

所以，满足要求 3.按短路容量校验

S rN ≥1000MVA

S //=215.56MVA S rN ＞S //

所以，满足要求

4、7 电流互感器的选择

4、7、1 主变二次侧电流互感器的选择

型号：LDCD-10-D/D-1000 变比：1000/5

生产厂家：沈低、牡互、北宣互 1.动稳定校验

i max =95KA

i sh =48.085KA i max ＞i sh

所以，满足要求 2.热稳定校验

K th =80 I 1N =1000 K th .I 1N =80×1000=8×104

I K

t

t f 103

=253×

1

1

.0×103=8×104 K th .I 1N ＞I K

t

t f 103

所以，满足要求

4、7、2 Φ2.5变、北西变电所电流互感器的选择

型号：LFCQ-10 变比：100/5

1.动稳定校验

i max =70.5KA

i sh =37.87KA i max ＞i sh

所以，满足要求 2.热稳定校验

条件： I t 2

t ≥I ∞2

t im

即： I t ≥I ∞

t

t im

I t =24 t=1s 时 I ∞

t

t im

=14.85×1=14.85 也即： I t ≥I ∞t

t im

所以，满足要求

4、7、3 高强皮带变电所电流互感器的选择

型号：LFC-10 变比：200/5

i max =70.5KA

i sh =32.72KA i max ＞i sh

所以，满足要求 2.热稳定校验

条件： I t 2

t ≥I ∞2

t im

即： I t ≥I ∞

t

t im

I t =16 t=1s 时

I ∞

t

t im

=12.83×1=12.83 也即： I t ≥I ∞t

t im

所以，满足要求

注：其它电流互感器的选择与校验方法与上述方法相同。在此不一一进行选择、校验。

4、8 电压互感器的选择

4、8、1 主变一次侧电压互感器的选择

型号：JDZ —35

U r1=U N =35kV U m1≥U w 2、二次侧电压：

U r2=0.1kV 为不完全星形来接线 满足要求。

4、8、2 母线侧电压互感器的选择

型号：JDZ 1—6

U r1=U N =6kV U m1≥U w 2、二次侧电压：

U r2=0.1kV

为不完全星形来接线 满足要求。

注：其它电压互感器的选择与校验方法与上述方法相同。在此不一一进行选择、校验。

4、9 电力线缆的选择

4、9、1 井下中央变电所电缆的选择 型号：ZQD 50—3×150

外径：59.3mm 重量：12638kg/km

1.动稳定校验

一般不进行动稳定校验 2.热稳定校验

A min =150

im t C

I ∞=

im t 150

86

.18 其中：C ——热稳定系数。查《供配电系统》150页表5-1 取C=150

所以 A min ≥im t C

I ∞

满足要求 4、9、2 其它变电所电缆的选择 型号：ZLQ 20—3×95

计算外径：44.1mm 参考重量：4669kg/km

1.动稳定校验

一般不进行动稳定校验 2.热稳定校验

A min =95

im t C

I ∞=

im t 90

85

.14 其中：C ——热稳定系数。查《供配电系统》150页表5-1 取C=90 im t ＜1

所以 A min ＞

im t C

I ∞

满足要求

注: 电缆只做井下电缆的选择与校验。

一水平、二水平中央变电所所用电缆型号均相同为ZQD50——3×150型，只是两个变电所距地面距离不同。一水平400米，二水平670米。所以一水

平型号为ZQD50-3×150-400，二水平型号为;ZQD50-3×150-670.

4、10 高压开关柜的选择

4、10、1 井下中央变电所

型号：GKFC——1型高压开关柜

G K F C —— 1

其中：G——高压开关柜

K——一般矿用型

F——封闭式结构

C——手车式

1——设计序号

=6kv

U r=U

N

2.按电流校验

I额=600A

I C=593A

即： I额＞I C

所以，满足要求

3、按容量校验

S额=100MVA

=6162KVA

S

C

所以 S额＞S

C

满足要求

4、10、2 6KV母线侧高压开关柜的选择

型号：GG——1A型高压开关柜

=6kv

U r=U

N

2.按电流校验

I额=2000A

I C=593A

即： I额＞I C

所以，满足要求

3、按容量校验

S额=300MVA

=6372KVA

S

C

所以 S额＞S

C

满足要求

4、10、3 矿用隔爆型高压配电箱

一、Φ2.5变、北西变电所

型号：PB3——6GA型

1.按电压校验

U r=U N=6kv

U m=6.9 U n=6

U m＞U n

2.按电流校验

I额=100A

I C=39.33A

即： I额＞I C

所以，满足要求

3、按容量校验

S断=50MVA

S

=408.75KVA

C

所以 S断＞S

C

满足要求

二、高强皮带变电所

型号：PB3——6GA型

1.按电压校验

U r=U N=6kv

U m=6.9 U n=6

U m＞U n

2.按电流校验

I额=300A

I C=27.06A

即： I额＞I C

所以，满足要求

3、按容量校验

S断=50MVA

=281.25KVA

S

C

所以 S断＞S

C

满足要求

注：其它变电所防爆配电箱的选择方法与上述方法相同，且均采用PB3—6GA型，只是额定电流有所不同。

4、11电源线的选择

1、主供电源（谢四电源）

型号：LGJ——150——2.5KM

2、别用电源（谢一电源）

型号：LGJ——150——4.5KM

载流量：445A

取自《煤矿电工手册》1987年9月第一版4-7-46页表7-4-2

3、供电能力核定

A=3×35×445/0.9=29974KVA＞17725KVA（矿区总功率）所以满足要求