高压电气设备选择原则.docx

高压电气设备选择
第一节高压电气设备选择的一般条件和原则
为了保障高压电气设备的可靠运行，高压电气设备选择与校验的一般条件有：按正常工作条件包括电压、电流、频率、开断电流等选择；按短路条件包括动稳定、热稳定校验；按环境工作条件如温度、湿度、海拔等选择。
由于各种高压电气设备具有不同的性能特点，选择与校验条件不尽相同，高压电气设备的选择与校验项目见表7-1。
表7-1高压电气设备的选择与校验项目
设备名称额定电压额定电流开断能力短路电流校验环境
条件其它动稳定热稳定断路器√√√○○○操作性能负荷开关√√√○○○操作性能隔离开关√√○○○操作性能熔断器√√√○上、下级间配合电流互感器√√○○○电压互感器√○二次负荷、准确等级支柱绝缘字√○○二次负荷、准确等级穿墙套管√√○○○母线√○○○电缆√√○○注：表中“√”为选择项目，“○”为校验项目。
一、按正常工作条件选择高压电气设备
（一）额定电压和最高工作电压
高压电气设备所在电网的运行电压因调压或负荷的变化，常高于电网的额定电压，故所选电气设备允许最高工作电压Ualm不得低于所接电网的最高运行电压。一般电气设备允许的最高工作电压可达1.1~1.15UN，而实际电网的最高运行电压Usm一般不超过1.1UNs，因此在选择电气设备时，一般可按照电气设备的额定电压UN不低于装置地点电网额定电压UNs的条件选择，即
UN≥UNs（7-1）
（二）额定电流
电气设备的额定电流IN是指在额定环境温度下，电气设备的长期允许通过电流。IN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Imax，即
IN≥Imax（7-2）
计算时有以下几个应注意的问题：
（1）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Imax为发电机、调相机或变压器的额定电流的1.5倍；
（2）若变压器有过负荷运行可能时，Imax应按过负荷确定（1.3~2倍变压器额定电流）；
（3）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Imax；
（4）出线回路的Imax除考虑正常负荷电流（包括线路损耗）外，还应考虑事故时由其它回路转移过来的负荷。
（三）按环境工作条件校验
在选择电气设备时，还应考虑电气设备安装地点的环境(尤须注意小环境)条件，当气温、风速、温度、污秽等级、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度等环境条件超过一般电气设备使用条件时，应采取措施。例如:当地区海拔超过制造部门的规定值时，由于大气压力、空气密度和湿度相应减少，使空气间隙和外绝缘的放电特性下降，一般当海拔在1000~3500m范围内，若海拔比厂家规定值每升高l00m，则电气设备允许最高工作电压要下降1%。当最高工作电压不能满足要求时，应采用高原型电气设备，或采用外绝缘提高一级的产品。对于110kV及以下电气设备，由于外绝缘裕度较大，可在海拔2000m以下使用。
当污秽等级超过使用规定时，可选用有利于防污的电瓷产品，当经济上合理时可采用屋内配电装置。
当周围环境温度θ0和电气设备额定环境温度不等时，其长期允许工作电流应乘以修正系数K，即
（7-3）
我国目前生产的电气设备使用的额定环境温度θN=40℃。如周围环境温度θ0高于40℃(但低于60℃)时，其允许电流一般可按每增高1℃，额定电流减少1.8%进行修正，当环境温度低于40℃时，环境温度每降低1℃，额定电流可增加0.5%，但其最大电流不得超过额定电流的20%。
二、按短路条件校验
（一）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。满足热稳定的条件为
（7-4）
式中It—由生产厂给出的电气设备在时间t秒内的热稳定电流。
I∞—短路稳态电流值。t—与It相对应的时间。
tdz—短路电流热效应等值计算时间。
（二）电动力稳定校验
电动力稳定是电气设备承受短路电流机械效应的能力，也称动稳定。满足动稳定的条件为
(7-5)或（7-6）
式中ich、Ich—短路冲击电流幅值及其有效值；
ies、Ies——电气设备允许通过的动稳定电流的幅值及其有效值。
下列几种情况可不校验热稳定或动稳定：
（1）用熔断器保护的电器，其热稳定由熔断时间保证，故可不校验热稳定。
（2）采用限流熔断器保护的设备，可不校验动稳定。
（3）装设在电压互感器回路中的裸导体和电气设备可不校验动、热稳定。
（三）短路电流计算条件
为使所选电气设备具有足够的可靠性、经济性和合理性，并在一定时期内适应电力系统发展的需要，作校验用的短路电流应按下列条件确定。
（1）容量和接线按本工程设计最终容量计算，并考虑电力系统远景发展规划(一般为本工程建成后5~10年)；其接线应采用可能发生最大短路电流的正常接线方式，但不考虑在切换过程中可能短时并列的接线方式(如切换厂用变压器时的并列)。
（2）短