高压电气设备选择原则

高压电气设备选定第一节高压电气设备选定的一般条件和原则为了保障高压电气设备的切实运行，高压电气设备的选择和检查的一般条件是在正常工作条件下，包括电压、电流、频率、断路电流等选择在内的短路条件，根据包含动态稳定、热稳定检查的温度、湿度、高度等环境条件进行选择。由于各种高压电气设备具有不同的性能特性，所以选择与检查条件不同，高压电气设备的选择和检查项目如表7-1所示。表7-1高压电气设备的选定和检查项目设备名称额定电压额定电流断路能力短路电流检查环境条件其他动作稳定热度稳定断路器脾气脾气脾气有有有操作性负载开关脾气脾气脾气有有有操作性隔离开关脾气脾气有有有操作性保险丝脾气脾气脾气有上下合作电流互感器脾气脾气有有有变压器脾气有二次负荷，正确的等级支柱绝缘字脾气有有二次负荷，正确的等级在墙上挖个洞脾气脾气有有有母线脾气有有有电缆脾气脾气有有注：表中“”是选择项目，“”是检查项目。一、在正常工作条件下选择高压电气设备(1)额定电压和最高工作电压由于设置有高压电气设备的电网的运转电压会因调压和负载的变化而高于电网的额定电压，所以所选择的电气设备不允许低于连接有最高动作电压Ualm的电网的最高运转电压。 一般的电气设备允许的最高工作电压可以达到1.11.15UN，但实际的电网的最高工作电压Usm一般不超过1.1UNs，所以在选定电气设备的情况下，一般可以在电气设备的额定电压UN不低于装置的场所的电网的额定电压UNs的条件下进行选定UN UNs (7-1)(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，电气设备的长期容许通过电流。 IN必须大于或等于该电路各种合理运行方式下的最大持续工作电流ImaxIN Imax (7-2)计算中有以下需要注意的问题(1)发电机、调节相机和变压器即使电压下降5%输出也不变，所以其相应电路的Imax是发电机、调节相机或变压器额定电流的1.5倍(2)变压器有过载运行的可能性时，Imax必须由过载决定(1.32倍的变压器额定电流)。(3)母联断路器电路一般可以采用母线上最多1台发电机或变压器的Imax(4)线路的Imax除了正常的负载电流(包括线损)外，还必须考虑事故时从其他电路转移的负载。(3)在环境劳动条件下验证选定电气设备时，还必须考虑电气设备的设置场所的环境(特别是小的环境)条件，气温、风速、温度、污染等级、海拔、地震的震度和霸冰的厚度等环境条件超过一般的电气设备的使用条件时，必须采取措施。 例如：地区的海拔超过制造部门的规定值时，大气的压力、空气的密度和湿度相应地减少，因此空气的间隙和外绝缘的放电特性下降，一般海拔在10003500m的范围，海拔每比制造商的规定值上升l00m，电气设备的允许最高工作电压就下降1% 最高工作电压不能满足要求的情况下，必须采用高原型电气设备，或者采用外部绝缘更高的产品。 110kV以下的电气设备，因为外绝缘裕量大，所以可以在海拔2000m以下使用。污垢等级超过使用规定的，可以选择有利于防污的瓷器产品，经济合理的，可以采用室内配电装置。在周围环境温度0和电气设备的额定环境温度不同的情况下，应该将长期容许工作电流乘以校正系数k(7-3)我国目前生产的电气设备使用的额定环境温度N=40。 在周围的环境温度0高于40(低于60)的情况下，其容许电流一般能修正为每高1，额定电流就减少1.8%，在周围温度低于40的情况下，每低1，额定电流就能增加0.5%二、在短路条件下检查(1)短路热稳定检查短路电流通过电气设备时，电气设备各部件的温度(或发热效果)请勿超过容许值。 满足热稳定条件的是(7-4)式中it-来自工厂的电气设备的时间t秒以内的热稳定电流。i-短路稳态电流值。 t:it对应的时间。tdz短路电流热效应等效计算时间。(2)电力稳定检查电动力的稳定是电气设备受到短路电流的机械效应的能力，也被称为运动稳定。 满足运动稳定条件的是(7-5)或(7-6)。式中ich、ich-短路冲击电流的振幅及其有效值ies、Ies电气设备可以通过的动态稳定电流的振幅及其有效值。在以下情况下，不要验证热稳定性或动态稳定性(1)用保险丝保护的电气设备，由于热稳定在熔断时间得到保证，所以不检查热稳定。(2)通过采用限流保险丝保护的设备，不验证动作稳定。(3)设置在变压器电路的裸导体和电气设备不动，热稳定。(3)短路电流计算条件为了使选定的电气设备具有充分的可靠性、经济性和合理性，并在一定时间内适应电力系统发展的需要，检查用的短路电流必须按以下条件决定。(1)容量和配线根据本工程设计的最终容量计算，考虑电力系统远景发展计划(一般在本工程完成后510年)。 该配线请采用可能发生最大短路电流的正常配线方式，但并没有考虑在开关中有可能在短时间内并联的配线方式(例如，开关工厂用变压器时的并联)。(2)短路的种类一般用三相短路管理，其他种类的短路比三相短路严重时，应在最严重的情况下管理。(3)计算短路点将通过电气设备的短路电流最大的点作为短路计算点。(4)短路计算时间验证热稳定的等效计算时间tdz是周期成分等效时间tz与非周期成分等效时间tfz之和，相对于无限大容量系统，tz与短路电流持续时间相等，继电器保护动作时间tpr与该断路器的全开切断时间tab之和，即tz=tb tkd (7-7)tkd=tgf th式中tkd断路器全开切断时间TD-保护动作时间tgf断路器固有的开关时间可以查看附录1th-断路器开放时的电弧持续时间，对少油断路器为0.040.06s，对SF6和压缩空气断路器为约0.020.04s。断电器应在最严重的情况下切断短路电流，考虑到主保护的拒绝等原因，在最不利的情况下采取备用保护的工作时间。第二节高压断路器、隔离开关、重叠器和分段器的选定一、高压断路器的选定高压断路器的选定和检查条件除了额定电压、额定电流、热稳定、动态稳定检查以外，还必须注意以下几点(1)断路器的种类和型号的选定高压断路器必须根据断路器的安装场所、环境和使用条件等要求选择种类和形式。 少油断路器由于制造简单、价格便宜、维护工作量少，广泛应用于3220kV系统，但近年来，真空断路器广泛应用于35kV以下的电力系统，有取代油断路器的倾向。 SF6断路器也已发展到中压1035kV，应用于城乡电网的建设和改造。高压断路器的操作机构多由制造工厂提供，只有一部分少的油断路器可以选择电磁式、弹簧式、液压式等多种类型的操作机构。 一般的电磁式操作机构需要专用的直流接通电源，但其结构简单可靠的弹簧式结构比较复杂，要求调整要求高的液压操作机构的加工精度高。 操作机构的型号可以根据安装调整的方便性和运转的可靠性来选择。(2)额定断路电流选择在额定电压下断路器能正常开路的最大短路电流称为额定开路电流。 高压断路器的额定断路电流INbr不得小于实际切断瞬间的短路电流周期成分IztINbrIzt (7-8)在断路器INbr比系统短路电流大得多的情况下，为了简化计算，也可以用子过渡电流I 来选择inbri(7-9)我国生产的高压断路器在进行型号试验时，只计入非周期成分的20%。 一般地，低速断路器的开路时间长(0.1s )，因此短路电流的非周期成分的衰减多，能够满足由国家的基准确定的非周期成分不超过周期成分的振幅的20%的要求。 使用快速保护和高速断路器时，断路时间不足0.1s，电源附近短路时，短路电流的非周期成分有可能超过周期成分的20%，需要管理。 短路总电流的计算方法参照相关手册，计算结果的非周期成分在20%以上时，订货时向制造部门要求。搭载自动再接通装置的断路器，在操作周期符合制造商的规定时，其额定切断电流不变。(3)短路、断开电流的选定如果断路器接通前，线路上有短路故障，在断路器接通中，在可动、静接触件之间不接触时会流过巨大的短路电流(预击穿)，容易发生接触件的焊接和电力的损伤。 断路器在切断短路电流时，必然在接通后自动跳闸，此时也要求可以切断短路电流，所以额定断路电流是断路器的重要参数之一。 为了保证断路器接通短路时的安全，断路器的额定接通电流iNcl不得小于短路电流的最大冲击值ichiNclich (7-10 )二、隔离开关的选定隔离开关的选择和检查条件除了额定电压、额定电流、热稳定、动态稳定检查(见本章第一节)外，还必须注意其种类和形式的选择。 特别是室外式隔离开关型号多，对配电装置的配置和占地面积有很大的影响，其型号必须根据配电装置的特征、要求和技术经济条件来决定。隔离开关选定参考表使用时特征参考形式房间内室内配电装置成套高压开关盘三级、10kV以下GN2、GN6、GN8、GN19发电机电路、大电流电路单极、大电流300013000AGN10三级、15kV、200600AGN11三级、10kV、大电流20003000AGN18、GN22、GN2单极、插件结构、带密闭盖20 kV大电流1000013000AGN14房间外面220kV和以下各种配电装置二柱式，220kV以下GW4高型、硬总线配置v型，35110kVGW5硬母线配置单柱，220500 kVGW6战斗机20kV以上中型配电装置三柱，220500 kVGW7战斗机例7-1如右图所示，降压变电站的变压器容量为7500kVA，其短路电压百分率为Ud%=7.5，二次母线电压为10kV，变电站由无限大容量系统供电，二次母线的短路电流为i=i=5.5ka。 作用于高压断路器的时限保护装置的动作时限为ls，瞬间动作的保护装置的动作时限为0.05s，预定采用高速动作的高压断路器，其固有开路时间为0.05s，灭弧时间为0.05s，断路器全开断路时间为tkd=0.05 0.05=0.1s，尝试选择了高压断路器和隔离开关。解：通过所选断路器的工作电流为I.max=433A短路电流冲击值为ich=2.55i=14ka短路电流热效应的等效计算时间是可以忽略tz=t=tb tkd=1 0.1=1.1s1s、tfz和z规则tdz=tz=1.1s根据上述计算数据，结合具体情况和选择条件，从产品目录或附录1、2中，选择户内SN10-10I-600型高压断路器和GN7-10-600型隔离开关，进行短路稳定性检查并合格。 计算数据及其额定数据如表7-3所示，选定了CD10和CS7-lT型操作机构。选定了表SN10-10I-600型高压断路器和GN7-10-600型绝缘开关的数据表计算数据。SN10-10I-600型高压断路器GN7-10-600型绝缘开关安装网络的额定电压10kV通过电气设备的工作电流433A短路电流i=i=5.5ka短路电流冲击值ich=14kA热验证计算值I2tdz=5.521.1=33.3kA2sUN=10kVIN=600AINcl=20.2kAimax=52kAIt2t=20.224=1632 kA2sUN=10kVIN=600Aimax=52kAIt2t=2025=2000kA2s三、重叠器和分段器的选择(1)重叠器的选定选定重叠器时，为了使其额定参数满足安装场所的系统条件，具体要求为：1 .额定电压叠合器的额定电压必须在设置场所的系统最高运行电压以上。2 .额定电流叠加器的额定电流必须大于设置场所预期的长期最大负载电流。 此外，还要注意根据重合器的额定电流是否满足触头的通电温度上升等因素而定的参数。 为了满足保护和合作的要求，还必须选择串联