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1、294第十四章 电气设备的选择本章简要介绍短路电流的电动力效应和热效应，重点介绍发电厂变电站主要电气设备选择的一般要求和选择方法。第一节 短路电流的效应一、短路电流电动力效应1.载流导体的电动力所谓电动力是指载流导体在相邻载流导体产生的磁场中所受的电磁力。载流导体之间电动力的大小，取决于通过导体电流的数值、导体的几何尺寸、形状以及各相安装的相对位置等多种因素。在一般情况下，当电力系统中发生三相短路后，导体流过冲击短路电流时必然会在导体之间产生最大的电动力。如果导体和绝缘子的机械强度较低，短路电流所产生的电动力将会引起载流导体变形、绝缘子损坏，甚至于会造成新的短路故障。为了避免短路后再引起新的故

2、障，必须采取相应的技术措施，以保证电气设备的动稳定性合格。（1）两平行导体间最大的电动力。当任意截面的两根平行导体分别通有电流 i1和 i2时，两导体间最大的电动力 F 根据电工学中比奥萨伐尔定律，应采用如下公式进行计算：（N ） 7210aLiKFf（14-1）式中：i 1 、i 2通过导体的电流瞬时最大值，A；L平行导体长度， （m ） ；导体轴线间距离， （m） ；Kf形状系数。形状系数 Kf 表明实际通过导体的电流并非全部集中在导体的轴线位置时，电流分布对电动力的影响。形状系数 Kf 与导体截面形状以及导体的相对位置有关。形状系数的确定较复杂，矩形母线截面形状系数曲线如图 141 所示

3、，可供工程计算使用。只有当导体截面积非常小、导体长度 图 141 矩形母线截面形状系数曲线295比导体之间轴线距离大得多，才能假定通过导体的电流集中在导体轴线上，这时形状系数 Kf 等于 1。实际工程中，三相母线采用圆截面导体时，当两相导体之间的距离足够大，形状系数 Kf 取为 1；对于矩形导体而言，当两导体之间的净距大于矩形母线的周长时，形状系数 Kf 可取为 1。通有电流的导体所产生电动力的方向与导体中电流的方向有关：两个载流导体中的电流方向相同时，其电动力为相互吸引；两个载流导体中的电流方向相反时，其电动力为相互排斥。（2）两相短路时平行导体间的最大电动力。发生两相短路时，平行导体之间的

4、最大电动力 F（2） （N ）可用下列公式计算：（N） （14-2）72210aLiFk式中： 两相短路冲击电流， （A ） 。k2i（3）三相短路时平行导体之间的最大电动力。发生三相短路时，每相导体所承受的电动力等于该相导体与其它两相之间电动力的矢量和。三相导体水平布置时，由于各相导体所通过的电流不同，所以边缘相与中间相所承受的电动力也不相同。边缘相 U 相与中间相 V 相导体所承受的最大电动力 、 分别为)3(UF)(V（N） （14-3）7233106.aLiFkU（N） （14-4）7V式中： 三相冲击短路电流， （A ） 。(3)ki比较式（14-3）和式（14-4）之后可以看出，发

5、生三相短路后，母线为三相水平布置时中间相导体所承受的电动力最大。故计算三相短路时的最大电动力时，应按中间相导体所承受的电动力计算。当系统中同一处发生三相或两相短路时，短路处三相冲击短路电流与两相冲击短路电流之比为 。 ，即电力系统中同一地点发生不同种类的短路时，3/215./)2()(F导体所承受三相短路时的最大电动力比两相短路时的最大电动力大 15。因此，在校验导体的最大电动力时，按三相短路的最严重情况考虑。二、短路电流的热效应电气设备在工作过程中，由于自身存在着有功功率损耗，所以必然会引起电气设备的发热。电气设备的功率损耗主要包括以下几部分：导体与导体之间接触电阻上产生的损耗，导体自身电阻

6、上产生的损耗；绝缘材料在电场作用下产生的介质损耗等等。根据导体通过电流的大小和持续时间长短的不同，可将导体发热分为长期发热和短路时发热两种。长期发热是指正常工作电流在较长时间内所引起的发热；短路时发热是296指短路电流在极短的时间内所引起的发热。电气设备在工作过程中所产生的热量会使元件自身的温度升高，电气设备温度升高后会造成一些不良的影响。其主要是：（1）影响电气设备的绝缘。绝缘材料在高温和电场的作用下会逐渐老化，绝缘老化的速度与温度的高低有关，温度愈高绝缘的老化速度愈快。电气设备根据本身绝缘材料的耐热性能和使用寿命确定其允许的使用温度。电气设备如果在使用中的温度超过所规定的允许温度时，结果会

7、使电气设备的使用年限缩短；反之，能延长电气设备的使用寿命。（2）影响接触电阻值。如果金属导体的温度在较长时间内超过一定数值，导体表面的氧化速度会加快，会使导体表面金属氧化物增多。由于有些金属氧化物的电阻率较其金属电阻率大许多倍，所以当导体温度过高时会造成接触电阻增大。导体接触电阻增大之后，又引起自身功率损耗加大，其结果导致导体温度再升高；当导体温度升高后，又要引起接触电阻再增大，如此恶性循环下去，会造成导体接触部分的温度急剧升高，甚至于会使接头熔化，造成严重事故。（3）降低机械强度。金属材料在使用温度超过一定数值之后，其机械强度会显著降低。如果电气设备的使用温度过高，可能会使电气元件的机械强度

8、降低，影响电器的安全运行。为了限制电气设备因发热而产生不利影响，保证电气设备的正确使用，国家规定了载流导体和电器长期发热和短路时发热的允许温度，详见表 141 所示。当母线的材料相同、截面相等时，通常称之为均匀导体。均匀导体无电流通过时，其温度与周围环境温度相同。当有工作电流通过时，导体所产生的热量一部分用于导体温度表 141 载流导体和电器长期发热和短路时发热的允许温度长期工作发热 短路时发热导体种类和材料 允许温度（）允许温升（）允许温度（）允许温升（）裸母线铜铝钢（不和电器直接连接时）钢（和电器直接连接时）7070707045454545300200400300230130330230油

9、浸纸绝缘电缆铜芯 10V 及以下铝芯 10V 及以下铜芯 2030kV充油纸绝缘 60330kV608060805070752502001751601901701401201259085橡皮绝缘电缆 50 150 100绝缘电缆聚乙烯绝缘电缆 60 130 70297交联聚乙烯绝缘电缆铜芯铝芯8080230200150120有中间接头的电缆锡焊接头压接接头120150升高，另一部分则会散布到导体周围的介质中去。这样，导体在不断产生热量的同时，也不断地向周围介质散发热量，当导体所产生的热量与散发的热量相等时，导体温度将会稳定到某一数值。工作电流所产生的热量引起导体温度的变化如图 142 中曲线

10、AB 段所示。图中为导体周围介质温度， 为导体通过工作电流时的稳定温度。稳定温度 与导体周围01 1介质温度 的高低以及通过电流的大小有关。当导体周围介质温度 等于我国所采用的0 0周围媒介质（环境）计算温度，通过工作电流为额定电流时，导体稳定温度恰等于其长期允许工作发热温度。当短路电流通过导体时，由于短路电流值较正常工作电流大许多倍而且通过的时间很短，所以短路电流所产生的热量几乎全部用于导体温度的升高。短路时导体温度变化如图 142 中曲线BC 段所示， 为短路时的最高温度。k短路电流被切除之后，导体温度会逐渐地降至周围环境温度 ，其温度变化0如图 142 中曲线 C 点后的虚线所示。1.短

11、路时最高发热温度计算在实用计算中，导体短路时的最高温度可以根据 关系曲线进行计算。如图Af图 143 导体 曲线图Af图 142 导体温度变化曲线CBAO0 1 kt1tt3 t298143 所示，图中横坐标为 A 值，纵坐标为 值。当导体材料的温度 值确定之后，从图143 中可直接查到所对应的 A 值。反之，已知 A 值时也可从曲线中找到对应的 之值。使用图 143 所示的曲线计算导体短路时的最高温度 的步骤如下：k首先根据运行温度 从曲线中查出 之值；然后将 与 之值代入（145）式，ii iQ计算出 ；然后再根据 ，从图 143 曲线中查出 之值。kAk （J/ .m 4） （14-5）

12、iKAQS21式中：S导体截面积， （m 2） ；短路时的热状态值， （J/.m 4） ；k初始温度为 所对应的热状态值， （J/.m 4） 。iAi式（145）中的 称为短路电流的热效应，它与短路电流产生的热量成比，即：k（A 2.s） （14-6）k0tQId2.短路电流的热效应 计算k在发电机供电电路内发生短路时，由于短路电流随时间变化的规律难以用简单的数学公式表示，所以进行 的数学计算是很困难的，2k0tId故工程计算中采用等值时间法。等值时间法是根据短路电流 Ik 随时间变化规律绘制出 关系曲线，2kIft如图 144 所示。当短路电流持续时间为 ts 时，图中曲边梯形 ABC DO

13、EA 的面积则与 所表示热量的2k0tId大小成正比。适当选用坐标，上述曲边梯形的面积则代表短路电流 Ik 在时间 0t 内所产生的热量。假定稳态短路电流 通过导体在时间 内所产生的热量与实际短路电流 通过导体Ikt I在时间 内所产生的热量相等，则称时间 为短路电流发热的等值时间；如果用图形表示，t在图 144 中曲边梯形 ABCDOEA 的面积应与矩形 EFGO 的面积相等。为此，式（145）可表示为：（A 2.s） （147）2kdiQItS或 （J/ .m 4） （14dki21A图 144 曲线kft2998）从短路电流计算的分析中知道，短路电流 是由短路电流周期分量 和短路电流非k

14、IpI周期分量 两个分量所组成。由于短路电流周期分量与短路电流非周期分量变化的规律apI不相同，所以将它们各自对应的等值时间分别计算较为方便。因此，等值时间可分两部分，即：（s） （149）kpatt式中： 短路电流发热的等值时间， （s） ；kt短路电流周期分量发热的等值时间， （s） ；p短路电流非周期分量发热的等值时间， （s） 。at这样，式（145）可改写为：（A 2.s） （1410）apapk QtItIQ22式中： 短路电流周期分量的热效应， （A 2.s） ；p短路电流非周期分量的热效应， （A 2.s） 。a（1）短路电流周期分量发热等值时间 的计算。kt由于短路电流周期分

15、量发热等值时间 除与短路电流持续时间 t 有关之外，还与短路p电流周期分量幅值的变化规律有关。短路电流周期分量幅值变化的规律可以用 表示，即I等于次暂态电流 与稳态短路电流 的比值。I为了计算上的方便，将短路电流周期分量的发热等值时间与短路持续时间 t 和 的关系kt绘制成 曲线，其pf、曲线如图 145 所示。图 145 中曲线表示出的时间内所需 之值st1pt的曲线。当发电机具有自动调节励磁装置，若短路时间 t5s 时，图 145 具有自动电压调整时周期分量等效时间曲线tp (s)300电路则进入稳定状态，这时实际短路电流的持续时间应该与其对应的发热等值时间相等。因此，当 t5s 时 由曲

16、线确定。当 t5s 时 分两部分计算。 05s 内根据曲线确定其pt pt等值发热时间 ；5s 之后的等值发热时间等于 。这时全部假想时间5 5。此外，如果短路电流持续时间在图 145 中的曲线中未标出，可采用kp5()tt插入法由相近的两条曲线决定。特别需要强调指出的是，利用图 145 所示曲线确定周期分量等值时间，在 的1情况，只适用于由发电机供电电路内的非远距离短路点，即 的情况。而对无tII穷大电力系统供电电路内的短路和由发电机供电电路内的近距离短路点而言，因短路电流周期分量的幅值始终维持不变，根据 的定义知道，短路电流周期分量的发热等值时pt间应与短路电流持续时间应相同，即 ，故不需

17、要使用图 145 确定。（2）非周期短路电流发热等值时间 的计算。apt（14-11）22ap0.50.5It 当短路电流持续时间 t 大于 1s 时，短路电流周期分量发热等值时间 将远大于短路pt电流非周期分量发热等值时间 ，这时短路电流非周期分量所产生的热量可略去不计。ap近似地取 ；当短路电流持续时间 t 小于 1s 时，短路电流非周期分量所产生的热量pkt则不能忽略，短路电流发热等值时间应根据式（149）进行计算。实际工程计算中，对于大容量的发电机供电系统，其短路电流的热效应 通常采用kQ近似数值积分法计算。短路电流周期分量的热效应 可用下列公式进行计算：pQ（kA 2.s） （14-

18、12）2/210ddttdpIIt式中： 次暂态短路电流周期分量的有效值， （kA ） ；Itd/2时刻短路电流周期分量的有效值， （kA） ；2/dttd时刻短路电流周期分量的有效值， （kA ） ；短路热效应的计算时间（s） ， = + ，其中， 是继电保护动作时间，dtprabtprt是断路器分闸时间。abt采用无延时保护时，t d 可取表 142 中的数据。该数据为继电保护装置的起动机构和执行机构的动作时间，断路器的固有分闸时间以及断路器触头电弧持续表 142 校验热效应的计算时间（ s）断路器开断速度 断路器的全分闸时间 tab 计算时间 td高速断路器中速断路器低速断路器0.080

19、.080.120.120.10.150.2301时间的总和。当继电保护装置有延时整定时，则应按表中数据加上相应的整定时间，一般应按后备保护的整定时间来考虑。短路电流非周期分量的热效应可用下列公式进行计算：apQ（kA 2.s） （14-ITap13）式中：T非周期分量等效时间，与短路点及短路时间 td有关，可由表 14-3 查得。例 141 某 10kV 配电装置中，三相母线水平排列，三相母线通过的最大短路电流如下：次暂态短路电流 ；稳态短路电流 。短路电流持续时间kA26)3(I kA5.19)3(I。母线相间距离 a=25cm，母线长度 L=100cm。短路前母线温度为 70。若选用st9

20、.0矩形铝质母线为 30mm4mm 时，试求：（1）母线短路时所承受的最大电动力；（2）母线短路后的最高温度 之值。k解: 根据题意已知 ，所以k26)3(Ik1.826.9()iKI（1）母线短路时所受的最大电动力。 (3)(3)27 7k1.0.30130(N).5LFia（2）短路时的最高温度计算。 .926)3(I因为 ，所以根据图 145 曲线查得 。st9.0p1.0ts22ap0()t短路电流发热的等值时间 pa.9.ktts因为 ，查曲线 143 得70i164i0/()AJm根据式（148）计算 2kki21616461()9501.03.48()304AItS J表 14-

21、3 非周期分量等效时间 T短路点T（s）td0.1std0.1s发电机出口及母线 0.15 0.2发电机升高电压母线及出线发电机电压电抗器后 0.08 0.1变电站各级电压母线 0.05302查曲线图 143 得知 400。k第二节 电气设备选择的一般要求一、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；（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）与整个工程的建设标准应协调一致；（5）同类设备应尽量减少品种；（6）选用的新产品均应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格。在特殊情况下，选用未经正式鉴定的新产品时，应经上级部门批准。二、技术条件选择

22、的高压电气设备，应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情况下保持正常运行。各种高压电器的一般技术条件如表 144 所示。表 144 选择电器的一般技术条件短路稳定序号 电器名称 额定电压（kV）额定电流（A）额定容量（kVA）机械荷载（N）额定开断电流（kA） 热稳定 动稳定1 高压断路器 2 隔离开关 3 负荷开关 4 熔断器 5 电压互感器 6 电流互感器 7 限流电抗器 8 消弧线圈 9 避雷器 10 穿墙套管 11 绝缘子 注：悬式绝缘子不校验1.长期工作条件（1）电压。选用的电器允许最高工作电压 Umax 不得低于该回路电网的最高运行电压UNSmax，即： Umax UNSmax

23、 （14-30314）三相交流 3kV 及以上电气设备的最高电压见表 145。表 145 电气设备的额定电压与最高电压（kV）设备额定电压 3 6 10 35 63 110 220 330 500设备最高电压 3.5 6.9 11.5 40.5 69 126 252 363 550（2）电流。选用的电器额定电流 IN 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 Imax，即： IN Imax （14-15）由于变压器短时过载能力很大，双回路出线的工作电流变化幅度也较大，故其计算工作电流时应根据实际需要确定。高压电器没有明确的过载能力，所以在选择其额定电流时，应满足各种可能运行方式下

24、回路持续工作电流的要求。（3）机械荷载。所选电器端子的允许荷载，应大于电器引线在正常运行和短路时的最大作用力。电器机械荷载的安全系数，由制造部门在产品制造中统一考虑。1.短路稳定条件（1）校验的一般原则。1）电气设备在选定后应按可能通过的最大短路电流进行动、热稳定校验。校验的短路电流一般取三相短路时短路电流，若发电机出口的两相短路，或中性点直接接地系统及自耦变压器等回路中的单相、两相接地短路较三相短路严重时，则应按严重情况校验。2）用熔断器保护的电气设备可不验算热稳定。当熔断器有限流作用时，可不验算动稳定。用熔断器保护的电压互感器回路，可不验算动、热稳定。（2）短路的热稳定条件。（14-16）

25、2tkIQ式中：Q k在计算时间 td 秒内，短路电流的热效应（kA 2s） ；It t 秒内电气设备允许通过的热稳定电流有效值（kA ） ；t电气设备允许通过的热稳定电流时间（s） 。（3）短路的动稳定条件。（14-17）eskiI式中：i k短路冲击电流峰值（ kA） ；Ik短路全电流有效值（kA） ；ies电气设备允许的极限通过电流峰值（kA） ；Ies电气设备允许的极限通过电流有效值（kA ） 。3.环境条件（1）温度。304普通高压电气设备一般可在环境最低温度为30时正常运行。在高寒地区，应选择能适应环境最低温度为40的高寒电气设备。在年最高温度超过 40，而长期处于低湿度的干热地区

26、，应选用型号后带“TA字样的干热带型产品。选择电气设备用的环境温度应按表 146 选取。（2）日照。屋外高压电气设备在日照影响下将产生附加温升。可按电气设备额定电流的 80选择设备。在进行试验或计算时，日照强度取 0.1Wcm 2。表 146 选择导体和电器的环境温度环境温度类别 安装场所最高 最低屋外 年最高温度裸导体 屋内 该处通风设计温度，当无资料时，可取最热月平均最高温度加 5屋外 年最高温度 年最低温度电抗器室 该处通风设计最高排风温度电器屋内其他处 该处通风设计温度，当无资料时，可取最热月平均最高温度加 5注：年最高（或最低）温度为一年中所测得的最高（或最低）温度的多年平均值。最热

27、月平均最高温度为最热月每日最高温度的月平均值，取多年平均值。（3）风速。一般高压电气设备可在风速不大于 35ms 的环境下使用。选择电气设备时所用的最大风速，可取离地 10m 高、 30 年一遇的 10min 平均最大风速。最大设计风速超过35ms 的地区，可在屋外配电装置的布置中采取措施，如降低安装高度、加强基础固定等。考虑到 500kV 电气设备体积比较大、而且重要，宜采用离地 10m 高，50 年一遇10min 平均最大风速。（4）冰雪。在积雪和覆冰严重的地区，应采取措施防止冰串引起瓷件绝缘对地闪络。隔离开关的破冰厚度一般为 10mm。在重冰区（如云贵高原，山东河南部分地区，湘中、粤北重

28、冰地带以及东北部分地区） ，所选隔离开关的破冰厚度，应大于安装场所的最大覆冰厚度。（5）湿度。选择电气设备的湿度，应采用当地相对湿度最高月份的平均相对湿度。对湿度较高的场所（如岸边水泵房等） ，应采用该处实际相对湿度。当无资料时，可取比当地湿度最高月份平均值高 5的相对湿度。一般高压电气设备可使用在+20，相对湿度为 90的环境中（电流互感器为 85） 。305在长江以南和沿海地区，当相对湿度超过一般产品使用标准时，应选用湿热带型高压电气设备。这类产品的型号后面一般都标有“TH”字样。湿热带型高压电气设备的使用环境条件见表 147。表 147 湿热带型高压电气设备的使用环境条件环境因素 额定值

29、最高（） 40空气温度最低（） 0空气最大相对湿度（ %） 95（25时）黑色物体表面最高温度（） 80太阳辐射最大强度（J/cm 2min） 5.86凝露 有含盐空气 有霉菌 有最大降雨强度（min/10min ） 50海拔高度（m） 1000注：湿热带型高压电气设备分为屋内与屋外两种型式，屋外使用的产品应考虑太阳辐射、雨、露的因素。在沿海地区，仅屋外存在盐雾，才作为特殊污秽考虑。（6）污秽。发电厂、变电站污秽分级标准见表 148。表 148 发电厂、变电站污秽分级标准污秽条件 泄露比距（cm/kV）污秽等级 污湿特征 盐溶（mg/cm 2） 中性点直接 接地系统 中性点非直接 接地系统1大

30、气无明显污染地区或大气轻度污染地区；在污闪季节中干燥少雾（含毛毛雨）且雨量较多时00.03（强电解质）00.06（若电解质）1.7 2.02大气中度污染地区；沿海地带及盐场附近；在污闪季节中多雾（含毛毛雨）且雨量较少0.030.25 2.5 3.03 大气严重污染地区；严重盐雾地 区 0.25 3.5 4.0在工程设计中，应根据污秽情况选用下列措施：1）增大电瓷外绝缘的有效泄漏比距或选用有利于防污的电瓷造型，如采用半导体、大小伞、大倾角、钟罩式等特制绝缘子。2）采用屋内配电装置。2 级及以上污秽区的 6110kV 配电装置宜采用屋内型。当技术经济合理时污秽区 220kV 配电装置也可采用屋内型

31、。306（7）海拔。电气设备的一般使用条件为海拔高度不超过 1000m，海拔超过 1000m 的地区称为高原地区。对安装在海拔高度超过 1000m 地区的电气设备外绝缘一般应予加强，可选用高原型产品或选用外绝缘提高一级的产品。在海拔 3000m 以下地区，220kV 及以下配电装置也可选用性能优良的避雷器来保护一般电气设备的外绝缘。由于现有 110kV 及以下大多数电气设备的外绝缘有一定裕度，故可使用在海拔2000m 以下的地区。（8）地震。选择电气设备时，应根据当地的地震烈度选用能够满足地震要求的产品。一般设备产品可以耐受地震烈度为 8 度的地震力。根据有关规程的规定，地震基本烈度为 7 度

32、及以下地区的电气设备可不采取防震措施。在 7 度以上地区，电气设备应能承受的地震力，可按表 149 所列加速度值和电气设备的质量进行计算，采取抗震措施。4.环境保护选用电器时还应注意电器对周围环境的影响。（1）电磁干扰。频率大于 10kHz 的无线电干扰主要来自电器的电流、电压突变和电晕放电。因此要求电器及金具在最高工作相电压下，晴天的夜晚不应出现可见电晕。110kV 及以上电器户外晴天无线电干扰电压不应大于 2500 V。根据运行经验和现场实测结果，对于110kV 以下的电器一般可不校验无线电干扰电压。（2）噪音。为了减少噪音对工作场所和附近居民区的影响所选高压电器在运行中或操作时产生的噪音

33、，要求在距电器 2m 处，连续性噪音不应大于 85dB；非连续性噪音，屋内不应大于 90dB，屋外不应大于 110dB。（3）电场强度。研究表明，在电气设备周围，特别是架空导线下面，当距地面 1.5 米范围内，电场强度小于 15kV/每米时，对人和动物是安全的。否则可能会造成一定的伤害。第三节 高压电器的选择一、高压开关电器的选择选择高压断路器、高压隔离开关和高压负荷开关的长期工作条件基本相同，区别在于它们的短路校验的内容不同，如隔离开关和负荷开关不校验短路开断电流。表 149 计算电气设备承受的地震力时用的加速度地震烈度（度） 8 9地面水平加速度地面垂直加速度0.2g0.1g0.4g0.2

34、g3071.种类和型式的选择根据用途、安装地点、安装方式、结构类型和价格因素等综合条件进行合理选择。2.额定电压选择开关电器的额定电压应等于或大于安装地点电网的额定电压，即：UNU Ns （14-18）3.额定电流选择开关电器的额定电流应等于或大于通过断路器的长期最大负荷电流，即：INI max （14-19）4.断路器的开断电流选择断路器的允许开断电流 INbr 应大于或等于断路器实际开断时间的三相短路电流周期分量有效值 Iap，即：INbrI ap （14-20）当断路器的 INbr 较系统短路电流大得很多时，为了简化，也可以用次暂态短路电流进行选择，即：IINbr （14-21）5.动稳

35、定校验开关电器允许的动稳定电流峰值应大于或等于流过断路器的三相短路冲击电流，即：iesi k （14-22）6.热稳定校验开关电器 t 秒钟热稳定电流 It 算出的允许热效应 大于或等于通过断路器的短路电2tI流热效应，即： Qk （14-23）2t例 142 试选择容量为 25MW、U N=10.5kV、 的发电机出口断路器及隔cos0.8离开关。已知发电机出口短路时， 发电2.014.026.4A93kkAIII，=5， 机主保护时间为 0.05s，后备保护时间为 3.9s，配电装置内最高室温为+40。解：发电机最大持续工作电流为 3Nmax1.05.8()3cos105.PI根据发电机断

36、路器的额定电压 UN、I max 以及安装在室内的要求，通过查附录，可选择断路器的型号为 SNl010III 2000。隔离开关的型号为 GN210/2000 kk22 22kp 6.49.3.10 40231kAs1tttQII 由于 tkls，故不计非周期分量的热效应。 2kp0kAsQ308冲击电流为： k1.92.6.471(kA)iI表 1410 列出了高压断路器和隔离开关的有关参数。表 1410 断路器和隔离开关选择结果表计算数据 SN1010III/2000 GN210/200010kV1804（A）26.4kA71（kA）3401（kA） 2.s10（kV）2000（A）43.

37、3（kA）130（kA）43.324=7499（kA） （kA） 2.s10（kV）2000（A）85（kA）5124=13005 （kA） 2.s由选择结果表可见，各项条件均能满足，因此所选的断路器和隔离开关合格。三、高压熔断器的选择高压熔断器按额定电压、额定电流、开断电流和选择性等项来选择和校验。1.额定电压选择对于一般的高压熔断器，其额定电压 UN 必须大于等于电网的额定电压 UNs，即：UNU Ns （14-24）但是对于有限流作用的熔断器，则不宜使用在低于熔断器额定电压的电网中，这是因为限流式熔断器灭弧能力很强，熔体熔断时因截流而产生过电压，其过电压倍数与电路参数及熔体长度有关，一般

38、在 UN=UNs 的电网中，过电压倍数约 22.5 倍，不会超过电网中电气设备的绝缘水平，但如在 UN1s，故不计周期分量： 12k8.51.ksIt = （ ）校验电抗器正常情况下电压损失： %56.0436%sin%max NkIXU校验电抗器外短路时母线残压： 7.830NzkcyI以上计算说明 NKL10400 4 满足要求。六、中性点设备的选择1.消弧线圈的选择消弧线圈的装设条件根据中性点接地方式确定。主变压器和发电机中性点装设消弧线圈的条件见第二章中性点接地方式的有关内容。（1）消弧线圈的容量选择。在选择消弧线圈时，除按过补偿方式考虑外，还应考虑配电网 510 年的发展远景，消弧线

39、圈的补偿电流一般按 IL1.1I C 考虑。根据上述原则，消弧线圈的补偿容量，一般按下式计算：（14-56）NhC1.35UWI式中：W h补偿容量， （kVA） ；UN电网或发电机回路的额定线电压， （kV ） ；IC电网或发电机回路的接地电容电流， （A） 。安装在 Y0接线双绕组变压器或 Y0Y 0接线三绕组变压器中性点上的消弧线圈的容量，不应超过变压器三相总容量的 50，并不得大于三绕组变压器任一绕组的容量。安装在 Y0Y 接线的内铁芯或变压器中性点上的消弧线圈容量，不应超过变压器三相总容量的 20。消弧线圈的分接头数量应满足调节脱谐度的要求，接于变压器的一般不小于 5 个，接于发电机

40、的最好不低于 9 个。（2）电容电流计算。3211）架空线路和电缆线路的单相接地电容电流 IC1 实用计算可按下式计算：（14-57）350)(211llUIC式中：l 1架空线路的长度， （ km） ；l2电缆线路的长度， （km） ；IC1出线总电容电流， （A） 。2）变电设备的电流增值 IC2变电设备的电流增值可按下式计算：IC2K IC1 （14-58）K 为附加值系数。其取值可参考表 1415表 1415 变电设备增加的接地电容电流值系数3）全网总电容电流 IC。全网总电容电流 ICI C1I C2 （3）中性点位移校验。中性点经消弧线圈接地的电网，中性点位移电压不应超过 15；中

41、性点经消弧线圈接地的发电机，中性点位移电压不应超过 10。 为所在电网线电压额定值。中性点NU位移电压 一般按下式计算：nU（14-59）phn2dv式中：电网的不对称系数，一般取 0.8； Uph消弧线圈投入前，电网或发电机回路的相电压；V脱谐度， ；CL10%Id阻尼率，一般取 35。通常情况下 v0.15 左右，v 2 是 d2 的 9 倍以上，近似计算时可忽略 d2 的影响。例 146 有一降压变电站，由两台变压器供电， 10kV 共有 6 回架空出线和 4 回电缆出线，其中架空线路总长度为 160km，电缆线路总长度 30km，试选择变压器 10kV 侧的消弧线圈。解：（1）计算全网

42、电容电流。架空线路及电缆线路 = =34.57（A）350)(211llUIC350)16(额定电压（kV） 6 10 15 35 63 110附加值系数（） 18 16 15 13 12 10322变电设备的电流增值 =5.53（A）%1657.342CI总的电容电流 （A）1.403.1由于 IC30A，必须装设消弧线圈进行补偿。（2）确定消弧线圈的容量和台数。计算消弧线圈的容量10 Nhc 101.35.35.8724.5 UWI（ kV）312.54（KVA ）.4chI查书后附表1 选一台 ZTJD6315 智能接地补偿装置（消弧线圈） ，容量为315kVA，与计算数据最接近。ZTJ

43、D6160 消弧线圈补偿电流为 3087A，由于该消弧线圈可自动调协，可保证脱谐度不超过 10%。（3）中性点位移电压计算。中性点位移电压为： phphn ph220.87.16%5UUdv即 nph15%U由上述计算可知，选择这两台消弧线圈后，中性点的位移电压不会超出 15%允许的范围，满足补偿要求。2.接地电阻的选择（1）中性点经高阻接地方式电阻的选择。1）经高阻直接接地方式。电阻的额定电压： （14-60）NsR1.053U电阻值： （14-61）3NssRC1IKI电阻功率： （14-62）sRUP式中： 中性点接地电阻值， （） ；R系统额定线电压， （k V ） ；NsU电阻额定电

44、压， （kV） ；323电阻电流， （A） ；RI系统单相对地短路时电容电流， （A ） ；C单相对地短路时电阻电流与电容电流的比值，一般取 1.1。K2）经单相配电变压器接地方式。电阻的额定电压应不小于变压器二次侧电压，一般选用 110V 或 220V。电阻值： （14-63）3Ns22C10.URIn电阻功率： （14-323 3ssNsR2RN21010PI R64） 3sN210Un式中： 降压变压器一、二次之间的变比；n二次电阻上流过的电流， （A ） ；R2I单相配电变压器的二次电压， （V ） ；NU间接接入电阻值， （） 。（2）中性点经低阻接地方式电阻的选择。电阻的额定电压： （14-NsR1.053U65）电阻值： （14-NsdI66）电阻功率： （14-RdPU67）式中： 中性点接地电阻值， （） ；NR选定的单相接地电流， （A ） 。dI3.接地变压器的选择接地变压器应按型式、绕组电压、绝缘水平、容量等来进行选择，并应满足环境条件的要求。（1）接地变压器额定电压的确定。