电气设备的选型设计
（一）、高压电气设备选择的一般条件
电气设备选择是发电厂和变电所设计的主要内容之一，在选择时应根据实际工作特点，按照有关设计规范的规定，在保证供配电安全可靠的前提下，力争做到技术先进，经济合理。
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，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1
1、按正常工作条件选择高压电气设备 （1.） 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
（2）. 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Iw.max，即 IN ≥Imax
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Iw.max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Iw.max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。
此外，还应按电气设备的装置地点、使用条件、检修和运行等要求，对电气设备进行种类(屋内或屋外)和型式的选择。
2、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
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%。
应该指出，式（１）也适用于求导体的在实际环境温度下的长期允许工作电流，此时公式中的θN一般为25℃。
3、按短路条件校验 (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。满足热稳定的条件为
It2t≥I∞2tdz 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；（计算短路点选择通过电器的短路电流为最大的那些点为短路计算点）
t—与It相对应的时间；
tdz—短路电流热效应等值计算时间。
当短路持续时间大于ls时，校验热稳定的等值计算时间tk为继电保护动作时间tpr和相应断路器的全开断时间tab之和，即
tdz=tpr+tab 而 tab=tin+ta 式中tab——断路器全开断时间； tpr——后备保护动作时间；
tin——断路器固有分闸时间，可查附表15； ta——断路器开断时电弧持续时间，对少泊断路器为0.04～0.06s，对SF6和压缩空气断路器约为0.02～0.04s。
当短路持续时间小于ls时，校验热稳定的等值计算时间还要计及短路电流非周期分量的影响，参见教材第六章。开断电器应能在最严重的情况下开断短路电流，考虑到主保护拒动等原因，按最不利情况，取后备保护的动作时间。一般建议tdz不小于下列数据：330kV，2s；220kV，3s；6～110kV，4s。
(2). 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
ies≥ich
或 Ies≥Ich 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。
3、高压断路器、隔离开关的选择 （1）高压断路器的选择
高压断路器选择及校验条件除额定电压、额定电流、热稳定、动稳定校验外，还应注意
以下几点：
（1）路器种类和型式的选择
高压断路器应根据断路器安装地点、环境和使用条件等要求选择其种类和型式。由于少油断路器制造简单、价格便宜、维护工作量较少，故在3~220kV系统中应用较广，但近年来，真空断路器在35kV及以下电力系统中得到了广泛应用，有取代油断路器的趋势。SF6断路器也已在向中压10~35kV发展，并在城乡电网建设和改造中获得了应用。
高压断路器的操动机构，大多数是由制造厂配套供应，仅部分少油断路器有电磁式、弹簧式或液压式等几种型式的操动机构可供选择。一般电磁式操动机构需配专用的直流合闸电源，但其结构简单可靠；弹簧式结构比较复杂，调整要求较高；液压操动机构加工精度要求较高。操动机构的型式，可根据安装调试方便和运行可靠性进行选择 （2）
在额定电压下，断路器能保证正常开断的最大短路电流称为额定开断电流。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Izt，即 INbr≥Izt
当断路器的INbr较系统短路电流大很多时，为了简化计算，也可用次暂态电流I\进行选择即
INbr≥I\
我国生产的高压断路器在做型式试验时，仅计入了20%的非周期分量。一般中、慢速断路器，由于开断时间较长(>0.1s)，短路电流非周期分量衰减较多，能满足国家标准规定的非周期分量不超过周期分量幅值20%的要求。使用快速保护和高速断路器时，其开断时间小于0.1s，当在电源附近短路时，短路电流的非周期分量可能超过周期分量的20%，因此需要进行验算。短路全电流的计算方法可参考有关手册，如计算结果非周期分量超过20%以上时，订货时应向制造部门提出要求。
装有自动重合闸装置的断路器，当操作循环符合厂家规定时，其额定开断电流不变。
3.） 短路关合电流的选择
在断路器合闸之前，若线路上已存在短路故障，则在断路器合闸过程中，动、静触头间在未接触时即有巨大的短路电流通过（预击穿），更容易发生触头熔焊和遭受电动力的损坏。且断路器在关合短路电流时，不可避免地在接通后又自动跳闸，此时还要求能够切断短路电流，因此，额定关合电流是断路器的重要参数之一。为了保证断路器在关合短路时的安全，断路器的额定关合电流iNcl不应小于短路电流最大冲击值ich ， 即iNcl≥ich
（2）隔离开关的选择
隔离开关选择及校验条件除额定电压、额定电流、热稳定、动稳定校验外，还应注意其种类和形式的选择，尤其屋外式隔离开关的型式较多，对配电装置的布置和占地面积影响很大，因此其型式应根据配电装置特点和要求以及技术经济条件来确定。
使用场合屋内配电装置成套高压开关柜特点三级，10kV以下单极，大电流3000~13000A屋内发电机回路、大电流回路三级，15kV，200~600A三级，10kV，大电流2000~3000A单极，插入式结构，带封闭罩20 kV，大电流10000~13000A220kV及以下各型配电装置屋高型、硬母线布置外硬母线布置20kV及以上中型配电装置双柱式，220kV及以下V型，35~110kV单柱式，220~500 kV三柱式，220~500 kV参考型号GN2，GN6，GN8，GN19GN10GN11GN18，GN22，GN2GN14GW4GW5GW6GW7
电气设备的选型设计 - 图文
