风电场电气工程第4章

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1、风电场电气系统第4章风电场一次设备的选择介绍风电场一次电气设备选择的一般条件和技术条件，以及热稳定校验、动稳定校验和环境校验方法，使大家了解和掌握电气设备的型式、参数与其在风电场中运行环境的关系，并且能对风电一次设备的选择进行初步分析和简单计算。第4章风电场一次设备的选择关注的问题电气设备选择的技术条件和校验方法是什么？变压器的容量、台数和型式应怎样进行选择？开关设备的型式和参数怎样选择？CT和PT怎样选择？载流导体选择和校验应如何计算？教学目标了解风电场一次电气设备选择的一般条件和技术条件，了解热稳定校验、动稳定校验和环境校验方法，理解和掌握电气设备的型式、参数与其在风电场中运行环境

2、的关系能对风电一次设备的选择进行初步分析和简单计算。§4.1导体的发热和电动力§4.1.1导体长期发热和载流量当电流流过导体时，由于有电阻存在将造成能量损耗，同时由于涡流和磁滞损耗，在导体附近的磁场中也将有一部分能量损耗，这些能量的损耗将转换为热能，使导体的温度升高。为保证导体可靠工作，往往要对导体正常工作时的最高允许温度做出限制：①对于一般裸导体，最高允许温度一般为70℃；②对于计及日照的钢芯铝绞线和管形导体，最高允许温度一般为80℃；③对于接触面有镀锡的可靠覆盖层，最高允许温度一般为85℃。对于接触面有镀银的可靠覆盖层，最高允许温度一般为95℃。§4.1.1导体长期发热和载流量由于

3、导体正常运行时，电流运行于额定电流，发热量不是很大，可以持续运行而不超过导体的最高允许温度，因此称导体正常运行时的发热过程为长期发热。特点？考虑到导体本身的发热和散热过程，电流和温度的关系如下：式中I为导体载流量；（与额度电流的关系？）αw为导体的散热系数;F为散热面积;θw为带电运行的导体的温度；θ0为环境温度；R为单位长度的导体电阻§4.1.2导体短时发热短路发生后，导体中流过的电流急剧增加，热量积累也非常迅速（按照电流的平方产生），但是短路不允许持续很长时间，继电保护会尽可能快地将其切除，因此这一过程被称为短时发热。一般采用短路电流热效应来计算短路后的导体发热热积累。短路电流热效

4、应计算公式如下：其中，Ikt为短路电流；tk为短路时间§4.1.2导体短时发热由于短路电流的变化规律十分复杂，很难用简单的解析表达式来计算，因此工程中常用一种简化的实用计算法来计算：其中Qp为短路电流周期分量所产生的热效应，Qnp为短路电流非周期分量所产生的热效应。当短路电流切除时间超过1秒时，发热主要由周期分量决定，可忽略非周期分量的影响T的取值？§4.1.3导体短路时的电动力短路的时候电流急剧增大，导体所受的电动力也急剧增大，很可能造成导体的变形扭曲，导致电气设备的损坏一般情况下，系统中发生三相故障时的短路电流最大，而且短路电流的最大数值出现在短路后最初的半个周期（常按t=0.01

5、s分析），此时的短路电流的最大峰值被称为最大冲击电流ish三相导体中B相（中间相）的电动力最大，大小为如果考虑共振应该是多大？§4.2电气设备选择的一般条件电气主接线是由导体和电气设备连接而构成的电路。选择适合本地使用的导体和电气设备，不仅需要考虑电气设备的电气参数（正常和故障），还需综合考虑电气设备所处的环境因素，此外也要注意电气设备运行可能给环境带来的影响。§4.2.1电气设备选择的一般条件选择适用的电气设备，首先要确定其额定参数，同时，还要考虑设备安装地点的环境因素，此外，必须考虑电力系统中短路所造成的巨大短路电流对系统的损害在选择电气设备时，必须考虑下列各项原则：应满足正常运

6、行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展。应按当地环境条件校核。应力求技术先进和经济合理。与整个工程的建设标准谐调一致。同类设备尽量减少品种。选用的新产品均应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格。§4.2.2电气设备选择的技术条件§4.2.2.1按照正常工作状态选择对电气设备来说，首先要考虑其是否可以承受流过的电流和加于其上的电压：（1）额定电压（最大工作电压？）即电气设备的额定电压UN要大于设备安装处的电网额定电压Uns（2）额定电流即运行中的电气设备额定电流IN不得低于所在回路在各种可能运行方式下的最大持续工作电流Imax。（如何计算？）§4.2.2.2按照短路状态校验按

7、照正常条件选出的电气设备必须要校验一下其热稳定和动稳定能力（1）设备允许通过的热稳定电流It和时间t，并以此校验其热稳定性是否满足要求：其中Qk是实际计算得到的短路电流热效应（2）设备允许通过的动稳定电流幅值ish及其有效值Ish，以此校验电气设备是否可以满足动稳定的要求：其中ish和Ish为实际计算得到的冲击电流幅值（kA）§4.2.2.2按照短路状态校验Qk和ish需要由短路电流计算求得（条件）在计算Qk时需要选取合适的短路时间，一般考虑短