4 变电所电气设备的选择
在各级电压等级的变电所中，使用着各种电气设备，诸如变压器、断路器、隔离开关、电抗器、电流互感器、电压互感器、母线、调相机等，这些设备的任务时保证变电所安全、可靠的供电，因为选择电气设备时，必须考虑电力系统在正常运行和故障状态下的工作情况。所谓电气设备选择，则是根据各种电气设备在系统中所处的地位和完成的任务来确定它的型式和参数。电气设备选择的总原则是在保证安全、可靠工作的前提下，适当地留有裕度，力求在经济上进行节约。
4.1 电气设备选择的一般原则
尽管电力系统中各种电气设备的作用和工作条件不同，具体选择方法也不完全相同，但对它们的基本要求却是一致的。电气设备要能可靠的工作，必须按照正常工作条件进行选择，并按短路状态来效验热稳定和动稳定。
4.1.1 按正常工作条件选择电气设备
1. 额定电压
电气设备所在电网的运行电压因调压和负荷的变化，有时会高于电网的额定电压，故所选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。通常，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，而电气设备所在的电网运行电压波动，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，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
2. 额定电流 电气设备的额定电流
INI是指在额定温度下，电气设备的长期允许电流。N通常应不小于该
回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流
Imax，即
IN?或Iy??Imax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，故其相应回路的发电机、调相机和变压器的额定电流的1.05倍；若变压器可能过负荷运行时，负荷确定(1.3～2倍变压器额定电流)。
Imax应为
Imax应按过
按《交流高压电器的长期工作时的发热》的规定，断路器、隔离开关、电抗器等电器设备在环境最高温度为+40℃时，允许按额定电流持续工作。当安装地点的环境温度高于+40℃而低于+60℃时，每增高1℃，建议额定电流减少1.8%；当低于+40℃时，每降低1℃，建议额定电流增加0.5%，但总的增加值不得超过额定电流的20%。
4.1.2 按短路状态进行校验
当电气设备和载流导体通过短路电流时，会同时产生电动力和发热两种效应，一方面使电气设备和载流导体受到很大的电动力作用，同时又使它们的温度急剧升高，这可能使电气设备和载流导体的绝缘受到损坏。为此，在进行电气设备和载流导体的选择时，必须对短路电流电动力和发热计算，以验算动稳定和热稳定。 1. 短路热稳定效验
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
2It t?Qk
式中
Qk----短路电流的热效应；
It----设备给定的ts内允许的热稳定电流有效值。
2. 电动力稳定效验
电动力稳定效验是电气设备承受短路电流机械效应的能力，亦称动稳定。满足动稳定的条件为
ish?ies 式中
ishies----短路冲击电流的幅值；
----设备允许通过的动稳定电流的幅值。
3. 短路电流计算的条件
为使所选电气设备和载流导体具有足够的可靠性、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，作验算用的短路电流应按下列条件确定。
⑴ 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（工程建成后5～10年）；其接线应采取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。
⑵ 短路种类。一般按三相短路验算，若其他种类短路较三相短路严重时，则应按最严重的情况验算。
⑶ 计算短路点。选择通过电器设备的短路电流为最大的那些点为短路点。先考虑分别在电气设备前后短路时的短路电流，同时要强调的是流过所要校验设备内部的短路电流，而非流到短路点的总电流。
4.2 高压断路器的选择
高压断路器是电厂和变电站电气主系统的重要开关电器。高压断路器的主要功能是：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。
（1）型式。除满足各项技术条件和环境条件外，还应考虑安装调试和运行维护的方便。一般6～35KV选用真空断路器，35～500kV选用SF6断路器。 （2）额定电压的选择为UN?UNS。 （3）额定电流的选择为In?Imax
''I?I(或I) t（4）额定开断电流的检验为NbrI式中 t----断路器实际开断时间ts的短路电流周期分量。
实际开断时间tK，为继电保护主保护动作时间与断路器固有分闸时间之后。
2It（5）热稳定校验应满足?t?QK
（6）动稳定校验应满足ies?ish
高压断路器是发电厂和变电站电气主系统的重要开关电器。高压断路器的功能是：正常运行倒换运行方式，把设备和线路接入电网或退出运行，起控制作用；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。高压断路器是开关电器中最为完善的一种设备，其最大特点就是能断开电器中负荷电流和短路电流。
高压断路器的选择除了应满足各项技术条件和环境条件外，还应考虑安装调试和运行维护的方便。一般6～35KV选用真空断路器，35～500KV选用
SF6断路器。
4.2.1 220kV侧断路器的选择
（1） 额定电压选择： （2） 额定电流选择：
Uymax?Ugmax?220?1.15?253(kV)
Ie?IgmaxPN为最大负荷之和：
PN?74?0.95?10.4?0.95?80.18（MVA）
220KV母线的最大持续工作电流为：
Igmax?所以
1.05PN3UNcos??1.05?84.43?220?0.95?0.2448(KA)
Ie?Igmax=490（A）
Iekd?I''（3） 按开断电流选择： = 13.188（kA） 即Iekd?13.188（kA） （4） 动稳定电流按大于短路冲击电流选择：即
ieg?ieg?ich = 33.566（kA）
33.566（kA）
根据以上数据可以初步选择LW6－220型SF6断路器其参数如下：额定电压220kV，最高工作电压245kV，额定电流3150A，额定开断电流40kA，短路关合电流55kA，动稳定电流峰值55kA，4S热稳定电流40kA，固有分闸时间0.042S，合闸时间0.2S，全开断时间0.075S。 （5） 校验热稳定（用等值时间法），取后备保护为5S，则：
I''???1tb = tkd+ tb= 0.075 + 5 = 5.07（S） I?
''即
QrQd>满足要求；
Ir?I?tdz/t?13.1884.37/4?13.737(kA)<40(kA)满足要求。 （6） 检验动稳定：
icj?idw
i cj= 33.566(kA)< 55(kA) 满足要求
故选择户外LW6－220型SF6断路器能满足要求，数据如下表4.1： 表4.1 户外LW6－220型SF6断路器数据
设备 项目 LW6－220 产品数据 252kV 3150A 55kA 40kA 55kA 5400kA2.S 计算数据 253kV 244.8A 33.566kA 13.737kA 33.566KA 760.045kA2.S Umax?UgIe?Igmax Idw?Ick Iekd?I'' Ieg?Icj Qr?Qd
4.3 隔离开关的选择
隔离开关：配制在主接线上时，保证了线路或设备检修时形成明显的断口，与带电部分隔离，由于隔离开关没有灭弧装置及开断能力低，所以操作隔离开关时，必须遵守倒闸操作顺序。
送电：首先合上母线隔离开关，其次合上线路侧隔离开关，最后合上断路器，停电则与上述相反。 隔离开关的配置：
（1） 断路器的两侧均应配置隔离开关，以便在断路器检修时形成明显的断口，与电源侧隔离；
（2） 中性点直接接地的普通型变压器均应通过隔离开关接地；
（3） 接在母线上的避雷器和电压互感器宜合用一组隔离开关，为了保证电器和母线的检修安全，每段母上宜装设1—2组接地刀闸或接地器。63kV及以上断路器两侧的隔离开关和线路的隔离开关，宜装设接地刀闸。应尽量选用一侧或两侧带接地刀闸的隔离开关；
（4） 按在变压器引出线或中性点上的避雷器可不装设隔离开关；
（5） 当馈电线的用户侧设有电源时，断路器通往用户的那一侧，可以不装设隔离开关，但如果费用不大，为了防止雷电产生的过电压，也可以装设。
220kv降压变电所电气一次部分设计
