供配电系统及其电气设备第十四章 电器的原理与选择

。
高压断路器的操动机构，大多数是由制造厂配
套供应，仅部分断路器有电磁式、弹簧识或液
压等几种型式的操动机构可供选择。
短路热稳定校验
短路电流通过时, 导体和电器各部件温度
(或发热效应)应不超过允许值,即满足热
稳定的条件为：
电动力稳定校验
电动力稳定是导体和电器承受短路电流
机械效应的能力，亦称动稳定。满足动 稳定的条件为：
一般不超过1.1Ue ，
在选择设备时，一般可按照电器和电缆的额定
电压，不低于装置地点电网额定电压的条件选 择，即：
U e U ew
额定电流
导体和电器的额定电流是指在额定周围环境温
度下，导体和电器的长期允许电流（或额定电 流）应不小于该回路的最大持续工作电流，即：
I y Ie I g max
ish ies
I sh Ies
可不校验热稳定或动稳定的情况：
(1) 用熔断器保护的电器,其热稳定由 熔断时间保证,故可不验算热稳定。 (2) 采用有限电阻的熔断器保护的设备 可不验算动稳定;电缆因足够的强度, 亦 可不验算动稳定。 (3) 装设在电压互感器回路中的裸导体 和电器可不验算动、热稳定
(2) 熔体额定电流的选择。为了防止熔体在通过 变压器励磁涌流和保护范围以外的短路及电机 自起动等冲击电流时误动作，保护35kV以下电 力变压器的高压熔断器，其熔体的额定电流可 按下式选择：
IeRg KIeg max
用于保护电力电容器的高压熔断器的熔体，当
系统电压升高或波形畸变引起回路电流增大或 运行过程中产生涌流时不应误熔断，其熔体按 下式选择：
括线路损耗)外,还应考虑事故时由其他回路转
移过来的负荷。
按当地环境条件校核
在选择电器时，还应考虑电器安装地点的环境
条件，当气温、风速、湿度、污秽等级、海拔 高度、地震强度和覆厚度等环境条件超过 一般 电器使用条件时，应向制造部门提出要求或采 取相应的措施。
当环境温度和导体(或电器 )额定环境温度不等
压互感器；
③ 220kV及以上配电装置，当容量和准确级满足
要求时，一般采用电容式电压互感器。
4、容量选择：
14.5 高压熔断器选择
按额定电压选择
对于一般的高压熔断器，其额定电压必须大于
或等于电网的额定电压。
对于充填石英砂有限流作用的熔断器，则只能
用在等于其额定电压的电网中因为这种类型的
3、热稳定校验：
4、动稳定校验：
内部动稳定： 外部动稳定：
14.4.2 电压互感器的选择
1、按一次回路电压选择： 2、按二次回路电压选择：
14.4.2 电压互感器的选择
3、种类和类型选择：
① 在6~35kV屋内配电装置中，一般采用油浸式
或浇注式；
② 110~220kV配电装置一般采用串级式电磁式电
短路电流计算条件：
为使所选导体和电器具有足够的可靠性、经济
性和合理性，并在一定时期内适应系统发展需 要,作验算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；其接线应采用可 能发生最大短路电流的正常接线方式 (2) 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，则应按最严重情况验 算。 (3) 计算短路点：选择通过导体和电器的短路电流 是最大的那些点为短路计算点。
供配电系统及其电气设备
第14章 电器的原理与选择
14.1 电器设备选择的一般条件
正确地选择设备是使电气主接线和配电
装置达到安全、经济运行的重要条件。
电气设备要能可靠地工作，必须按正常
工作条件进行选择，并按短路状态来校 验其动稳定和热稳定。
14.1.1 按正常工作条件进行选择导体 和电器
导体和电器所在电网的运行电压因调压或负荷
I eRg KI ec
熔断器开断电流校验
I eRg I ch
对于没有限流作用的熔断器，选择时用冲击电
流的有效值进行校验；对于有限流作用的熔断 器，在电流最大值之前已截断，故不计非周期 分量影响，而采用 I '' 进行校验。
Z
熔断器选择性校验
为了保证前后两级熔断器之间或熔断器与电源
（或负荷）保护之间动作的选择性，应进行熔 体选择性校验。
对于保护电压互感器用的高压熔断器，只需按
额定电压及断流容量两项来选择。
14.6 母线、电缆和绝缘子的选择
14.6.1 敞露母线及电缆的选择
敞露母线： 导体材料、类型和敷设方式；导体截 面；电晕；热稳定；动稳定；共振频 率 电缆： 额定电压；导体材料、类型和敷设方 式；导体截面；热稳定；允许电压降
ish ies
I sh Ies
14.3 隔离开关的选择
隔离开关的选择和校验条件如下表所示。
屋外隔离开关的型式较多，它对配电装置的布
置和占地面积等有很大影响，因此，其型式应 根据配电装置的布置特点和使用要求等因素， 进行综合技术经济比较确定。
14.3 隔离开关的选择
种类和型式的选择：
器或配电装置具有很大的危害性。如：
⑴电器的载流部分可能因为电动力而振动， 或者因电动力所产生的应力大于其材料 允许应力而变形，甚至使绝缘部件或载 流部件损坏。 ⑵电气设备的电磁绕组，受到巨大的电动 力作用，可能使绕组变形或损坏。
电动力稳定校验
电动力稳定是导体和电器承受短路电流
机械效应的能力，亦称动稳定。满足动 稳定的条件为：
wtK Ta
I d I ( 2I e
2 z '' Z
) (kA)
2
Ta
r
x
短路关合电流的选择
为了保证断路器在关合短路时的安全，断路器
的额定关合电流不应小于短路电流最大冲击值， 即： i i
eg ch
一般断路器额定电关合电流不会大于额定动稳
定电流 ，因此 ieg ich ，则 idw ich
和断
t k tb t gf

高压开关电器的选择
高压断路器、隔离开关及高压熔断器可
按照下表各项进行选择和校验。
14.2 高压断路器选择
高压断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
用技术条件等要求选择其种类和型式。目前， 广泛采用真空断路器和SF6断路器。

根据配电装置特点和使用要求以及技术经济条 件来确定。
额定电压选择：
U N U NS
额定电流选择： I I N NS 热稳定校验： 动稳定校验：
ish ies
14.4 互感器的选择
14.4.1 电流互感器的选择
1、准确级
不得低于所供测量仪表的准确级。
2、额定容量
14.4.1 电流互感器的选择
按电器选择一般条件的方法来进行选择
和校验。
9.5.3 支柱绝缘子和穿墙套管的选择
按开断电流选择 高压断路器的额定开断电流应满足：
I ekd I z (kA)
当断路器的额定开断电流较系统的短路电流大
很多时，为简化计算，也可用次暂态电流进行 选择，即 ''
I ekd I z
对于中、慢速断路器，由于开断时间长，可用
上述公式计算，对于使用快速保护和高速断路 器者，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%，因此其开断短路电流应计及非周期 分量的影响。短路全电流应按下式计算：
熔断器能在电流达到最大值之前就将电流截断，
致使熔断器熔断时产生过电压。
14.5 高压熔断器选择
按额定电流选择
熔断器的额定电流，包括熔断器熔管的额定电
流和熔体的额定电流的选择。
(1) 熔管额定电流的选择。为了保证熔断器壳体
不致损坏，高压熔断器的熔管的额定电流，应
大于或等于熔体的额定电流：
I eRg I eRt
的变化，常高于电网的额定电压，故所选电器
和电缆允许最高工作电压不得低于所接电网的
最高运行电压，即：
U y max U g max
额定电压和额定最高工作电压
一般电缆和电器允许的最高工作电压：当额定
电压在220kV及以下时为1.15Ue；当额定电压 为330~500kV时为1.1Ue 。而实际电网运行的
如果电器制造厂在设备技术数据中提供了电器
在t内允许的热稳定电流It，则电器的短时热稳 定条件是：
14.1.2 按短路情况校验
短路热稳定校验 短路电流通过时, 导体和电器各部件温度
(或发热效应)应不超过允许值,即满足热
稳定的条件为：
电动力稳定校验 短路电流所产生的巨大电动力，对于电
导线的控制条件，要求在1.1倍最高运行的相电 压下，晴天夜间不发生可见电晕。选择时应综 合考虑导体直径、分裂间距和相间距离等条件， 经技术经济比较，确定最佳方案。
热稳定校验：
按热稳定决定的导体最小截面为：
硬母线动稳定校验：
母线应力应不超过母线材料允许应力：
14.6.2 封闭母线的选择
额定电流
发电机、调相机和变压器在电压降低5%时,
I g max 1.05I e
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 I g max ；
母线分段电抗器的 I g max应为母线上最大一 台
发电机跳闸时,保证该段母线负荷所需的电流;
出线回路的 I g max除考虑线路正常负荷电流(包
时，其长期允许电流 可按下式修正：
I y IY
y KI y y 0