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1、电力工程基础课件制作：福州大学等1第五章电气设备的选择电气设备的发热和电动力电气设备选择的一般条件母线、电缆和绝缘子的选择高低压电器的选择发电厂和变电所主变压器的选择本章内容重点2第一节电气设备的发热和电动力3发热的原因: 电阻损耗磁滞和涡流损耗介质损耗 分类: 长期发热，由正常工作电流产生的； 短时发热，故障时由短路电流产生的。发热4发热对电气设备的影响：（1）使绝缘材料的绝缘性能降低（2）使金属材料的机械强度下降（3）使导体接触部分的接触电阻增加发热5导体在正常和短路时的最高允许温度及热稳定系数6载流导体通过电流时，相互
2、之间的作用力，称为电动力。短路时冲击电流所产生的交流电动力达到很大的数值，可能导致设备变形或损坏。为保证电器和导体不致破坏，电器和导体因短路冲击电流产生的电动力作用下的应力不应超过材料的允许应力。硬导体材料的最大允许应力，硬铜140MPa、硬铝70MPa电动力7导体短时发热计算图5-1短路时导体的发热过程8短路时导体发热的平衡方程式其中：代入式（5-1）得：（5-2）（5-1）9（5-2）（5-3）整理得：积分得：（5-4）10短路发热计算式中：（5-5）由此得出：（5-9）11短路发热计算图5-2导体的θ=f(A)曲线12
3、短路电流热效应值Qk的计算Qk常用的计算方法为近似数值积分法。短路全电流中包含周期分量Ip和非周期分量Inp，其热效应Qk也由两部分构成：13Qk的计算—周期分量Qp计算任意函数y=f(x)的定积分采用辛普生公式计算:取n＝414Qk的计算—周期分量Qp计算进一步简化计算，近似认为y2=1/2(y1+y3),称为1-10-1法15Qk的计算—非周期分量Qnp计算当tk>0.1s时,式中Ta为非周期分量时间常数值16Qk的计算—非周期分量Qnp计算表5-2非周期分量时间常数Ta17导体短路时的电动力计算两根细长平行导体间的电动
4、力计算（5-18）三相导体水平放置受力最大的为中间相导体短路的电动力18（5-22）还应考虑母线共振影响对电动力的影响，引入修正系数β电动力最大值的计算19母线的一阶固有振动频率：20考虑共振电动力最大值的计算电动力的振动频率为50Hz和100Hz。导体的固有振动频率低于30Hz或高于160Hz时，β约等于1，既不考虑共振影响。21第二节电气设备选择的一般条件22电气设备选择的一般条件一、按正常工作条件选择1、额定电压选择UN≥UNS（5－25）2、额定电流选择ΙN≥Ιmax（5－26）3、按当地环境条件校核要考虑气温、风速
5、、温度、污秽等级、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度等环境条件对电气设备的影响23二、按短路情况校验1、短路热稳定校验，校验导体短时发热电气设备选择的一般条件2、电动力稳定校验，校验导体的最大受力（5-28）（5-29）24短路电流计算条件1、容量和接线：最大运行方式2、短路种类：一般为三相短路3、计算短路点：可能通过被选设备的最大短路电流4、短路计算时间：tk=tpr＋tab25表5-3主要电气设备的选择和校验项目26第三节母线、电缆和绝缘子的选择27一、母线选择母线选择和校验项目：确定母线的材料、截面形状、布置方式选择母线的截
6、面积校验母线的热稳定和动稳定对重要的和大电流的母线，要共振校验对110及以上的母线进行电晕校验28一、母线选择（一）母线的材料、截面形状、布置方式1.母线的材料：常用的母线材料有铜、铝和铝合金三种2.母线的结构：硬裸母线的截面形状有矩形、槽形和管形。矩形母线散热条件好,易于安装与连接,但集肤效应系数大。槽形母线通常是双槽形一起用,载流量大,集肤效应小,用于电压等级不超过35kV,电流不超过8000A的回路中。管形母线的集肤效应最小,机械强度最大,还可以采用管内通水或通风的冷却措施293.母线的布置形式一、母线选择30槽形形母
7、线的布置形式31一、母线选择（二）母线截面积选择方法：1.按最大长期工作电流选择,用于发电厂的主母线和引下线以及持续电流较小，年利用小时数较低的其他回路的导线。2.按经济电流密度选择,用于年利用小时数高而且长度较长负荷大回路的导线。32按最大长期工作电流选择保证母线正常工作时的温度不超过允许温度（5-32）母线实际允许载流量与周围环境温度及母线的布置方式有关，若实际周围环境温度与规定的环境温度不同时，母线的允许温度要修正，即引入温度修正系数kθ。332.按经济电流密度选择导体通过电流时,会产生电能损耗。把投资择算到每年费用,
8、加上年损耗费为年计算费用,使年计算费用最小的截面为经济截面Se,J为经济密度,与年最大负荷利用小时数有关。（5-32）（5-34）选出的导体还要按按最大长期工作电流校验34一、母线选择（三）母线的热稳定校验方法：计算满足短时发热要求的最小截面积,只要选择的导体截面积大于此面积,就满足热稳定
