各电气设备选择的原
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电气设备的选择引言在现代社会中,电气设备的应用变得越来越广泛。
无论是工业生产、商业建筑还是家庭使用,都需要选择合适的电气设备来满足需求。
本文将就电气设备的选择进行探讨,包括选择原则、常见的电气设备和选购注意事项等方面。
选择原则在选择电气设备时,需要考虑以下几个原则:1.功能匹配:首先要明确设备所需的功能,确保所选设备能够满足需求。
2.安全和可靠性:电气设备应具有良好的安全和可靠性,确保日常使用的稳定性。
3.节能环保:选择具有节能环保特性的电气设备,既能减少能源消耗,又可降低对环境的影响。
4.维护便捷:可选择易于维护和维修的设备,以降低维护成本和时间。
常见的电气设备1. 电源设备电源设备是电气系统中最基本的设备之一。
常见的电源设备包括发电机、变压器和电池等。
选择电源设备时,需根据需求确定设备的功率和电压等参数,并结合实际情况进行选择。
例如,在家庭使用中,大多数家电设备使用220V交流电,因此选择220V变压器供电是较为常见的选择。
2. 开关和插座开关和插座在日常生活中无处不在。
选择开关和插座时,需要考虑其外观设计、材质、电流容量等因素。
同时,也需考虑开关和插座的使用环境,如防水性能、防尘性能等特点。
3. 照明设备照明设备是电气设备中常见且广泛应用的一类设备。
选择照明设备时,需考虑其照明效果、能耗、寿命等因素。
现在LED照明设备得到了广泛应用,其能效高、寿命长、环保等特点成为了趋势。
4. 变频器变频器用于调节电机的转速和输出功率。
选择变频器时,需考虑所需的额定功率、输入电压和输出电压等参数。
同时,还需考虑变频器的调速范围、控制方式和稳定性等因素。
5. 电力配电柜电力配电柜用于对电能进行分配和控制。
选择电力配电柜时,需根据需求确定柜体容量和配电能力等参数,并结合电路规划进行选择。
此外,还需注意配电柜的安全特性和可靠性,以保障电力系统的正常运行。
6. 电气保护设备电气保护设备用于保护电气系统免受过载、短路等电力故障的影响。
电气设备选型原则第一部分设备性能与功能匹配 (2)第二部分环境适应性考量 (5)第三部分经济性与成本效益 (7)第四部分安全标准与规范遵循 (10)第五部分维护与升级的便利性 (12)第六部分系统兼容性与集成 (16)第七部分可靠性和稳定性评估 (19)第八部分节能环保与可持续性 (21)第一部分设备性能与功能匹配电气设备选型原则:设备性能与功能匹配在电气工程领域,正确选择电气设备对于确保系统的安全、可靠和经济运行至关重要。
设备性能与功能的匹配是电气设备选型的基本原则之一,它要求所选设备的性能参数必须满足实际应用需求的功能要求。
本文将探讨这一原则的重要性以及如何实现设备性能与功能的合理匹配。
一、设备性能与功能匹配的重要性1.安全性设备性能与功能不匹配可能导致设备在运行过程中出现故障或损坏,从而引发安全事故。
例如,一个过载能力不足的断路器可能无法在电路短路时及时切断电源,导致火灾或其他事故。
2.可靠性设备性能与功能的不匹配会降低系统的可靠性。
当设备无法满足其设计功能时,可能会影响整个系统的稳定运行,导致生产效率降低或产品质量下降。
3.经济性选择合适的电气设备可以降低能源消耗和维护成本。
性能过剩的设备可能会导致不必要的能源浪费,而过低的性能则可能导致频繁更换设备,增加维修费用。
二、设备性能与功能匹配的原则1.明确功能需求在进行电气设备选型之前,首先要明确设备所需完成的具体功能。
这包括了解设备的应用场景、负载类型、操作频率等因素。
2.分析性能参数根据功能需求,分析所需的性能参数。
这些参数可能包括电压、电流、功率、效率、响应时间、耐压等级、绝缘等级等。
3.考虑环境因素环境因素对电气设备的性能和功能有重要影响。
在选择设备时,需要考虑温度、湿度、尘埃、腐蚀性气体等环境条件对设备性能的影响。
4.预留适当余量为了确保设备的长期稳定运行,可以在性能参数上预留一定的余量。
但应注意,余量不宜过大,以免造成资源浪费。
5.遵循相关标准在选择电气设备时,应遵循国家或行业的相关标准和规范。
各电气设备选择的原则1. 符合标准和规范:在选择电气设备时,首先要确保设备符合国家和行业的标准和规范。
只有符合相关标准的设备才能够确保其安全性和可靠性。
2. 质量可靠性:在选择电气设备时,要考虑其质量可靠性。
优质的电气设备可以保证其长期稳定的运行,减少故障率和维护成本。
3. 适用性:要根据具体的使用场景和需求来选择电气设备,确保设备能够满足实际的工作要求,并适应环境的特殊要求。
4. 功耗和效率:在选择电气设备时,要考虑设备的功耗和能效。
选择节能高效的电气设备可以减少能源消耗,降低运行成本。
5. 品牌信誉:选择知名品牌的电气设备可以提高设备的可靠性和售后服务的保障。
品牌设备通常有较高的技术水平和质量保障。
综上所述,选择电气设备时需要考虑设备符合标准和规范、质量可靠性、适用性、功耗和效率以及品牌信誉等原则,以确保设备的安全、可靠和高效运行。
在工业生产和家庭生活中,电气设备扮演着极为重要的角色。
从发电设备、输电设备到各种家用电器,电气设备的选择至关重要。
在这篇文章中,我们将继续讨论选择电气设备的原则和相关内容。
6. 效益分析:在选择电气设备时,需要进行全面的效益分析。
这意味着需要综合考虑设备的购买成本、运行成本、维护成本以及设备的使用寿命,从而得出设备的整体性价比。
不要过分看重设备的购买成本,而忽视了其运行和维护成本。
有时候高价的设备可能拥有更低的运行成本,从长远来看反而更划算。
7. 可维护性和维修性:选择电气设备时,需要考虑设备的可维护性和维修性。
设备的维护和维修对于延长设备的使用寿命和保证设备的运行效率非常重要。
因此,选择容易维护和维修的设备也是非常重要的考量因素。
8. 安全性和环保性:在选择电气设备时,安全性和环保性是非常重要的考量因素。
确保设备符合安全标准,并且能够避免可能的安全隐患,对于员工和家庭成员的健康和安全至关重要。
此外,选择环保性能好的设备,有助于减少对环境的污染,符合可持续发展的理念。
第六章 电气设备选择6-1 电气设备选择的一般条件要保证电气设备可靠地工作,必须按正常工作条件进行选择,并按短路情况进行校验。
一、按正常工作条件选择1.按额定电压选择电气设备的允许最高工作电压 不得低于所在电网的最高运行电压 ,即≥ (6-1) 对电缆和一般电器, =(1.1~1.15) ;对于电网, ≤1.1 。
所以,一般可按下式选择≥ (6-2) 裸导体承受电压的能力由绝缘子长度(或高度)及安全净距(见第七章)保证,无额定电压选择问题。
当海拔在1000~4000m时,一般按海拔每增100m, 下降1%予以修正。
不能满足要求时,应选用高原型产品或外绝缘提高一级的产品。
对现有110kV及以下的设备,由于其外绝缘有较大裕度,可在海拔2000m 以下使用。
2.按额定电流选择电气设备的额定电流 是指在额定环境条件(环境温度、日照、海拔高度、安装条件等)下,电气设备的长期允许电流。
我国规定电气设备的一般额定环境条件为:1)额定环境温度 :裸导体和电缆为25℃,电器为40℃;2)无日照;3)海拔高度不超过1000m。
当实际环境条件不同于额定环境条件时,电气设备的长期允许电流 应作修正,即均需按实际环境温度 修正。
另外,计及日照的屋外管形导体、软导线的 尚需按海拔修正;电力电缆的 尚需按有关敷设条件修正。
经综合修正后的 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 · ,即= ≥ · (A) (6-3) 式中: ——综合修正系数,为有关修正系数的乘积;· 按表6-1的原则计算,即获取各个回路中可能出现的最大负荷电流。
当仅计及环境温度修正时, 值的计算如下: 对于裸导体和电缆( - )对于电器40℃< ≤60℃时, =1-( -40)×0.0180℃≤ ≤40℃时, =1+(40- )×0.005 (6-5) <0℃时, =1.2表6-2 选择导体和电器时的实际环境温度类 别 安装场所 最 高 环 境 温 度 ℃裸导体 屋 外 最热月平均最高温度屋 内 该处通风设计温度。
电气设备的选择第5章电气设备的选择电气设备的选择是供配电系统设计的重要内容,其选择的恰当与否将影响到整个系统能否平安牢靠的运转,故必需遵照一定的选择原那么。
本章对常用的高、高压电器即高压断路器、高压隔分开关、仪用互感器、母线、绝缘子、上下压熔断器及成套配电装置〔高压开关柜〕等区分引见了其选择方法,为合理、正确运用电气设备提供了依据。
5.1 电气设备选择的普通原那么供配电系统中的电气设备总是在一定的电压、电流、频率和任务环境条件下任务的,电气设备的选择除了满足正常任务条件下平安牢靠运转,还应满足在短路缺点条件下不损坏,开关电器还必需具有足够的断流才干,并顺应所处的位置〔户内或户外〕、环境温度、海拔高度以及防尘、防火、防腐、防爆等环境条件。
电气设备的选择应依据以下原那么:1.按任务环境及正常任务条件选择电气设备〔1〕依据电气装置所处的位置〔户内或户外〕、运用环境和任务条件,选择电气设备型号。
〔2〕按任务电压选择电气设备的额外电压电气设备的额外电压U N应不低于其所在线路的额外电压U W•N,即:U N ≥U W·N〔5-1〕例如在10kV线路中,应选择额外电压为10kV的电气设备,380V系统中应选择额外电压为380V〔0.4kV〕或500V的电气设备。
〔3〕按最大负荷电流选择电气设备的额外电流电气设备的额外电流应不小于实践经过它的最大负荷电流I max〔或计算电流I C〕,即:I N ≥I max或 I N ≥I c 〔5-2〕2.按短路条件校验电气设备的动动摇和热动摇为了保证电气设备在短路缺点时不致损坏,就必需按最大能够的短路电流校验电气设备的动动摇和热动摇。
动动摇是指电气设备在冲击短路电流所发生的电动力作用下,电气设备不致损坏。
热动摇是指电气设备载流导体在最大稳态短路电流作用下,其发热温度不超越载流导体短时的允许发热温度。
3.开关电器断流才干校验断路器和熔断器等电气设备担负着切断短路电流的义务,经过最大短路电流时必需牢靠切断,因此开关电器还必需校验断流才干。
高压电气设备选择和校验项目电气设备名称 额定电压额定电流 短路校验动稳定 热稳定断流能力高压断路器1 1 1 1 1 高压隔离开关1 1 1 1电流互感器1 1 1 1 0 电压互感器1 0 0 0 0 母线(硬)0 1 1 0 0 支柱绝缘体1 0 1 0 0 套管绝缘体1 1 1 1 0 电缆1 1 0 1 0 注:表中“1”表示必须校验,“0”表示不要校验。
高压断路器、高压隔离开关的具体选择原则 1.根据使用环境和安装条件来选择设备型号。
2.按正常工作条件选择电气设备的额定电压和额定电流。
额定电压N U 应不低于其所在之路的额定电压N W U .,即N W N U U .≥.额定电流N I 应不小于实际通过他的最大负荷电流ax m I (或计算电流c I ),即ax N I m I ≥或c N I I ≥。
3.短路校验:动稳定校验:电气设备的极限通过电流应不小于设备安装的最大冲击短路电流,,即im i i ≥max 或im ax I ≥m I ,其中max i 为电气设备的极限通过电流峰值;ax m I 为电气设备的极限通过电流有效值。
热稳定校验:电气设备允许的短时发热应不小于设备安装处的最大短路发热,即ima t t I t I 22∞≥,其中t I 为电气设备的t 秒热稳定电流;t 为热稳定时间。
4.开关电器断流能力校验:对具有断流能力的高压开关设备需要校验其断流能力。
开关电器设备的断流容量不小于安装地点最大三相短路容量,即max .K oc S S ≥或max .K oc I I ≥,其中oc S 为开断容量,oc I 为最大开断电流220kV 侧断路器和隔离开关的选择1.本次设计为220kV 变电所电气设计,选择户外型断路器和户外型隔离开关。
2.额定电压和额定电流选择额定电压:KV U U N W N 220.=≥110KV 和220KV 线路最高工作电压为额定电压的1.15(实际是1.14545)倍,对于220KV线路就是用220*1.145=252KV 为最高工作电压额定电流:ax N I m I ≥《电力工程基础》P152考虑到变压器电压降低5%时,出力保持不变,且考虑事故时由其他路转移过来的负荷所以其相应回路的最大负荷电流2203150205.13205.105.1I m ⨯⨯⨯=⨯⨯==U S I e e ax =827A,即A I N 827≥,其中e S 为变压器容量,e I 为变压器的额定电流。
第四章电器设备的选择4.1 电气设备选择的一般条件尽管电力系统中各种电器的作用和工作条件并不一样,具体选择方法也不完全相同,但对它们的基本要求确是一致的。
电气设备要可靠地工作,必须按正常工作条件进行选择,并按短路状态来校验动、热稳定性。
4.1.1 电气设备选择的一般原则(1)应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求,并考虑远景发展的需要;(2)应按当地环境条件校核;(3)应力求技术先进和经济合理;(4)选择导体时应尽量减少品种;(5)扩建工程应尽量使新老电器的型号一致;(6)选用的新品,均应具有可靠的实验数据,并经正式鉴定合格。
4.1.2 按正常工作条件选择(1)额定电压电气设备所在电网的运行电压因调压或负荷的变化,有时会高于电网的额定电压,故所选的电气设备允许的最高工作电压不得低于所接电网的最高运行电压。
规定一般电气设备允许的最高工作电压为设备额定电压的1.1-1.15倍,一般不超过电网额定电压的1.15倍。
因此,在选择电气设备时,可按照电气设备的额定电压不低于装置地点电网额定电压D的条件选择,即4-1(2)额定电流电气设备的额定电流是指在额定环境温度下,电气设备的长期允许电流。
应不小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流,即4-2由于发电机、调相机和变压器在电压降低5%时,出力保持不变,故其相应回路的应为发电机、调相机和变压器的额定电流的1.05倍;若变压器有可能过负荷运行时,应按过负荷确定(1.3-2倍变压器额定电流);母联断路器回路一般可取母线上最大一台发电机或变压器的;母线分段电抗器应为母线上最大一台发电机跳闸时,保证该母线负荷所需的电流,或最大一台发电机额定电流的50%-80%;出险回路的除考虑正常负荷电流外,还应考虑事故时由其他回路转移过来的负荷。
(3)按当地环境校验当电气设备安装地点的环境条件如温度、风速、污秽等级、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度超过一般电气设备使用条件时,应采取措施。
本设计着重考虑温度对电气设备的影响。
我国目前生产的电气设备的额定环境温度Q。
=+ 40℃,裸导体的额定环境温度为+25℃。
4.1.3 按短路情况校验(1)短路热稳定校验短路电流通过电气设备时,电气设备各部件温度(或发热效应)应不超过允许值。
即, 4-3式中,-------t秒内通过的短时热电流;------短路电流产生的热效应。
(2)电动力稳定校验满足动稳定的条件为或 4-4式中,-------电气设备允许通过的动稳定电流幅值;------电气设备允许通过的动稳定电流有效值;-----短路冲击电流幅值;------短路冲击电流有效值。
下列几种情况可不校验热稳定或动稳定:①用熔断器保护的电气设备,其热稳定由熔断器时间保证,故可不验算热稳定;②采用有限流电阻的熔断器保护的设备,可不校验动稳定;③装设在电压互感器回路的裸导体和电气设备可不校验动稳定、热稳定。
(3)短路计算时间验算热稳定的短路计算时间为继电保护动作时间和相应断路器的全开断时间之和,即,4-5110KV以下导体和电缆一般采用主保护时间;110KV以上导体电器和充油电缆采用后备保护动作时间。
4-6式中,-------断路器固有分闸时间;--------断路器开断电弧持续时间,对少油断路器为0.04-0.06s,对SF6和压缩空气断路器为0.02-0.04s。
4.2 各电气设备选择的原则4.2.1 高压断路器的选择原则高压断路器是重要的电气设备之一,它的主要功能是: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,起保护作用。
高压断路器应根据断路器安装地点,环境和使用技术条件等要求选择其种类及型式,由于真空断路器、SF6断路器比少油断路器,可靠性更好,维护工作量更少,灭弧性能更高,目前得到普遍推广,故35~220KV一般采用SF6断路器。
真空断路器只适应于10KV电压等级,10KV采用真空断路器。
(1)额定电压和电流选择, 4-7,4-8UN、UNs-------分别为电气设备和电网的额定电压,KV;IN、Imax-------分别为电气设备的额定电流和电网的最大负荷电流,A(2)开断电流选择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流周期分量Ipt,即INbr≥Ipt 4-9Ipt-------开断瞬间短路电流周期分量有效值,当开断时间小于0.1s时,Ipt≈ (A);INbr-------开断计算时间,s;(3)断路器关合电流的选择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iNcl不应小于短路电流最大冲击值ish,即iNcl≥ish 4-10(4)短路热稳定和动稳定校验效验式为, 4-11,4-124.2.2 隔离开关的选择原则隔离开关也是发电厂和变电站中常用的开关电器。
它需要与断路器配套使用。
它的主要功用为:(1).隔离电压。
(2).倒闸操作。
(3).分、合小电流。
隔离开关型式的选择,应根据配电装置的布置特点和使用要求等因素,进行综合的技术经济比较然后确定。
隔离开关与断路器相比,额定电压、额定电流的选择及短路动、热稳定效验的工程相同。
但是由于隔离开关不用来接通和切除短路电流,故无需进行开断电流和短路关合电流的效验。
(1)额定电压和电流选择, 4-13,4-14UN、UNs-------分别为电气设备和电网的额定电压,KV;IN、Imax-------分别为电气设备的额定电流和电网的最大负荷电流,A(2)短路热稳定和动稳定校验效验式为, 4-15,4-164.2.3 导体的选择和校验原则裸导体分为硬导体和软导体两种。
10KV及以下母线一般选用硬导体,35KV及以上的母线一般选用钢芯型铝导线。
常用的硬导体截面有矩形、槽形和管形。
载流导体一般采用铝质材料。
对于持续工作电流较大且位置特别狭窄的发电机、变压器出线端部,或采用硬铝导体穿墙套管有困难时,以及对铝有较严重腐蚀场所,可选用铜质材料的硬裸导体。
回路正常工作电流在4000A及以下时,一般选用矩形导体。
在4000~8000A时,一般选用槽形导体。
对于容量为200MW及以上的发电机引出线和厂用电源、电压互感器等分支线,应采用全连式分相封闭母线。
容量200~225MW发电机的封闭母线,一般采用定型产品,如选用非定型产品时,应进行导体和外壳发热、应力、以及绝缘子抗弯的计算,并校验固有振动频率。
110kV及以上高压配电装置,一般采用软导线。
当采用硬导体时,宜用铝锰合金管形导体。
母线和电缆截面的选择按长期发热允许电流或经济电流密度选择。
对于配电装置的汇流母线及较短导体可按导线长期发热允许电流;对于年平均负荷较大,母线较长,传输容量较大的回路,均应按经济电流密度选择母线截面。
(1)按导体长期发热允许电流选择:导体能在电路中最大持续工作电流应不大于导体长期发热的允许电流。
即,4-17式中,-------导体在回路中最大持续工作电流;----------在额定环境温度时导体允许电流,通常取;K-------------综合修正系数;4-18-------导体长期发热允许最高温度;--------导体额定环境温度;---------导体安装地点的实际环境温度。
(2)按经济电流密度选择按经济电流密度选择,按经济电流密度选择导体截面可使年计算费用最低,对应不同种类的导体和不同的最大负荷年利用小时数Tmax将有一个年计算费用最低的电流密度—经济电流密度(J),导体的经济截面可由下式:4-19(3)热稳定校验在校验导体热稳定时,若计及集肤效应系数的影响,由短路时发热的计算公式可得到短路热稳定决定的导体最小截面为4-20式中,C-------热稳定系数;--------短路热效应;I--------短路电流。
(4)动稳定校验4-21-------导体最大相间应力;--------导体材料允许应力。
4.2.4 避雷器的配置原则(1)配电装置的每组母线上,应装设避雷器,但进出线都装设避雷器时除外。
(2)220kv及以下变压器到避雷器的电气距离超过允许值时,应在变压器附近增设一组避雷器。
(3)三绕组变压器低压侧的一相上宜设置一台避雷器。
(4)下列三种情况的变压器中性点应装设避雷器①直接接地系统中,变压器中性点为分级绝缘且装有隔离开关时;②直接接地系统中,变压器中性点为全绝缘,但变电所为单进线且单台变压器运行时;③不接地和经消弧线圈接地系统中,多雷区的单进线变压器中性点上。
(5)单元连接的发电机出线宜装一组避雷器(6)容量为25MW及以上的直配线发电机(7)发电厂变电所35KV及以上电缆进线段,在电缆与架空线的连接处应装设避雷器。
(8)110~220KV线路侧一般不装设避雷器(9)SF6全封闭电器的架空线路侧必须装设避雷器。
4.2.5 互感器的选择原则互感器是电力系统中测量仪表、继电保护等二次设备获取电气一次回路信息的传感器。
它的作用是将高电压、大电流按比例变成低电压和小电流。
互感器在主接线中的配置与测量仪表、同步点的选择、保护和自动装置的要求以及主接线的形式有关。
电压互感器一般装置在母线、线路、发电机和变压器中,保证在运行方式改变时,保护装置不失压、同级点两侧都能方便地取压。
电流互感器设置在发电机、变压器、出线、母线分段及母联断路器、旁路断路器等回路中,为了满足测量和保护的需要。
4.3 220KV侧各设备的选择4.3.1 220KV侧高压开关的选择(1)220KV侧母线断路器和变压器出线断路器的选择①额定电压:UN=220KV②额定电流:IN≥Igmax=(1.05*180000)/(*230)=474.45A③短路电流值:=24.04KA (短路电流计算中已得)④动稳定校验:冲击电流:ich=2.55*24.04=61.302KA⑤热稳定校验:tk=0.1+0.05+0.02=0.152。