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乡镇220KV变电站设计中主要电气设备的选择计算案例综述

1.1电气设备选择的原则

1.1.1按正常工作条件选择设备

1、按额定电压选择

最高允许工作电Ualm不得低于Usm,即

Ualm≥Usm(4-1)

对于电缆、一般电器

Ualm=(1.1~1.2)UN(4-2)

对于电网最高运行电压

Usm≤1.1UNs(4-3)

所以，一般可按下式选择

UN≥UNs(4-4)

裸导体不需要考虑额定电压选择问题。

2.按额定电流选择

长期允许载流量

Ial=KIn≥1max(4-5)

式中：K为综合修正系数；Imax最大持续工作电流，A;Iai指的长期允许电

流，A。

只考虑温度，按下式计算：

对于裸导体和线对于电器

40℃θ≤60℃时K=1-(θ-40)×0.018

0℃≤θ≤40℃时K=1-(40-θ)×0.005θ≤0℃时K=1.2

式中：θ为实际环境温度

(4-6)

(4-7)

(4-8)

θat最高允许温度，裸导体70℃电缆50~90℃

1.1.2按短路情况校验

1、短路电流的计算条件

短路电流的大小与短路发生的位置、短路的类型、密系统的容量和接线切相关。

2、短路计算时间

(1)热稳定短路计算时间

tk=tpr+tab=tpr+(tin+ta)(4-9)

式中：tpr继保后备动作时间

tab全开断时间

tin固有分闸时间

ta燃弧时间

3、热稳定和动稳定校验热稳定校验

(1)导体和电缆满足热稳定的条件为

S≥Smin(mm2)

(4-10)

式中：S正常条件截面积

Smin热稳定最小截面积

(2)电器满足热稳定条件

I2t≥Qk[(kA)2*s]

(4-11)

式中：It热稳定电流，kAT热稳定时间，s

动稳定校验

动稳定校验。即需要电动力效应满足要求。

(1)硬导体满足动稳定的条件

σal≥0max(Pa)

(4-12)

式中：σai为导体材料最大允许应力

0max为导体最大计算应力

(2)电器满足动稳定的条件为

ies≥ish(kA)

(4-13)

式中：ies动稳定电流幅值

isn短路冲击电流，ish=2.551′′;发电机端ish=2.69I′

1.2母线以及各母线侧出线的选择

1.2.1导体选择的步骤

1、导体材料的选择

110kV及以上：软母线(一般为钢芯铝绞线);35kV及以下：硬母线(一般为矩形母线)。

2、截面的选择

(1)按最大持续工作电流选择

Ial=KIn≥1max(4-14)

式中：K为综合修正系数，为有关修正系数的乘积；

Imax最大持续工作电流，A;

Iat指的长期允许电流，A。

(2)按经济电流密度选择

(mm2)(4-15)

式中：Imax最大持续工作电流A

J为查表所得的经济电流密度，(A/mm2)

(3)电晕电压校验

UcrUmax(4-16)

(4)热稳定校验

(mm2)

(4-17)

式中：Smin为母线最小截面积K?为导线集肤系数

(5)共振校验

L给定时，令f?=160Hz

若LLmax,β≈1,满足不共振要求。

式中：Lmax为最大绝缘子跨距，E一般取7×1010(6)动稳定校验

动稳定应满足以下条件

导体所受的最大弯矩为

(4-18)

Oal≥0max(Pa)

(4-19)

(N*m)

(4-20)

导体相间最大应力