电气设备选择的一般条件探讨

不同类别的电气设备承担的任务和工作条件各不相同，因此它们的具体选择方法也不相同。但是，为了保证工作的可靠性及安全性，在选择它们时的基本要求是相同的，即按正常工作条件选择，按短路条件进行校验。对于断路器、熔断器等，特别要校验其开断短路电流的能力。

一、按正常工作条件选择设备

（一）按使用环境选择设备

1.温度和湿度

一般高压电气设备可在环境温度为-30～+40℃的范围内长期正常运行。当使用环境温度低于-30℃时，应选用适合高寒地区的产品；若使用环境温度超过+40℃时，应选用型号后带“TA”字样的干热带型产品。

一般高压电气设备可在温度为+20℃，相对湿度为90%的环境下长期正常运行。当环境的相对湿度超过标准时，应选用型号后带有“TH”字样的湿热带型产品。

2.污染情况

安装在污染严重，有腐蚀性物质、烟气、粉尘等恶劣环境中的电气设备，应选用防污型产品或将设备布置在室内。

3.海拔高度

一般电气设备的使用条件为不超过1000m。当用在高原地区时，由于气压较低，设备的外绝缘水平将相应下降。因此，设备应选用高原型产品或外绝缘提高一级的产品。现行电压等级为110kV及以下的设备，其外绝缘都有一定的裕度，实际上均可使用在海拔不超过2000m的地区。

4.安装地点

配电装置为室内布置时，设备应选户内式；配电装置为室外布置时，设备则选户外式。此外，还应考虑地形、地质条件以及地震影响等。

（二）按正常工作电压选择设备额定电压

所选电气设备的最高允许电压，必须高于或等于所在电网的最高运行电压。

设备允许长期承受的最高工作电压，厂家一般规定为相应电网额定电压的1.1～1.15倍，而电网实际运行的最高工作电压也在此范围，故选择时只要满足下式即可：

式中 UNS——设备所在电网的额定电压，kV；

UN——设备的额定电压，kV。

（三）按工作电流选择设备额定电流

所选设备的额定电流，应大于或等于所在回路的最大长期工作电流：

应当注意，有关手册中给出的各种电器的额定电流，均是按标准环境条件确定的。当设备实际使用环境条件不同时，应对其额定电流进行修正。

各种回路最大长期工作电流Imax的计算方法如下。

1.发电机和变压器回路

由于发电机和变压器在电压降低5%时，出力可保持不变，故该回路的最大工作电流可取额定电流的1.05倍。若变压器有过负荷运行的可能时，还应计及其实际的过负荷电流。

2.馈电线路

式中 Pmax、Qmax——线路最大有功、无功负荷，kW、kvar；

UN——线路额定电压，kV；

cosφ——线路最大负荷时的功率因数。

3.母线分段断路器及母联断路器回路

母线分段断路器及分段电抗器的最大工作电流，一般可取母线分段上一台最大发电机额定电流的50%～80%；母联断路器的最大工作电流则应取母线上最大一台发电机或变压器的最大工作电流。(www.xing528.com)

4.汇流母线

汇流母线的最大长期工作电流应根据电源支路与负荷支路在母线上的实际排列顺序确定。一般远小于接于母线上的全部负荷电流的总和。

二、按短路条件校验设备的动稳定和热稳定

1.短路动稳定校验

如果电气设备不够坚固，巨大的短路电流产生的巨大电动力可能要损坏许多昂贵的电气设备。因此，必须校验所选电气设备承受短路电动力的能力。

制造厂一般直接给出定型设备允许的动稳定峰值电流imax，动稳定条件为：

式中 ish——所在回路的冲击短路电流，kA；

imax——设备允许的动稳定电流（峰值），kA。

2.短路热稳定校验

如果电气设备散热能力不够，巨大的短路电流产生的巨大热量可能要损坏许多昂贵的电气设备。因此，必须校验所选电气设备承受短路发热的能力。

通常制造厂直接给出设备的热稳定电流（有效值）It及允许持续时间t。热稳定条件为：

式中 ——设备允许承受的热效应，kA2•s；

Qk——所在回路的短路电流热效应，kA2•s；

teq——短路电流存在的等效时间，s。

3.短路电流开断能力校验

断路器如果不能迅速可靠地切断短路电流，巨大的短路电流可能要烧坏许多昂贵的电气设备，甚至使断路器本身爆炸！因此，必须校验所选断路器的短路电流开断能力。详见断路器选择部分。

4.短路电流的计算条件

为了保证设备在短路时的安全，用于校验动稳定、热稳定和开断能力的短路电流，必须是实际可能通过该设备的最大短路电流（常常小于全部电源供出短路电流的总和）。它的计算条件应考虑以下几个方面：

（1）短路类型。通常按三相短路验算。当单相短路电流比三相短路电流大15%以上时，才按单相短路检验。

（2）系统容量和接线。为使选定设备在系统发展时仍能继续适用，可按5～10年远景规划的系统容量和可能发生最大短路电流的正常接线作为计算条件。

（3）短路计算点。使被选设备通过最大短路电流的短路点称为该设备的短路计算点。下面以选择断路器为例，结合图8-1来说明短路计算点的确定方法。

图8-1 短路计算点的确定

1）QF1的选择。计算流过QF1的短路电流时，应考虑两个可能的短路计算点，即k1、k2点。k1点短路时，流过QF1的短路电流为IG2+IG3+IS；k2点短路时，流过QF1的短路电流为IG1。因三台发电机容量相等，故有IG1=IG2=IG3。显然k1点短路时流过QF1的短路电流较大，故k1点为选择QF1的短路计算点。

QF2、QF3的情况与QF1完全相同。

2）QF6的选择。选择QF6时，应考虑k2和k3两个可能的短路计算点。K2短路时，流过QF6的电流为系统供给的短路电流IS；k3点短路时，流过QF6的短路电流为IG1+IG2+IG3。若IS＞IG1+IG2+IG3，则k2点为短路计算点，反之，k3为短路计算点。

选择QF8时，也是在其上方和下方各取一个短路点进行比较，情况与QF6相同。

3）QF5和QF4的选择。选择QF5时，应考虑用此断路器对备用母线进行充电检查时，恰好备用母线上发生短路的情况。此时所有发电机和系统供给的短路电流都通过QF5，情况最为严重，故k6点为短路计算点。

厂用断路器QF4在k7点短路时也会流过全部短路电流，但需指出它的额定电流要比QF5小得多。

4）QF7的选择。选择QF7时，可考虑k4和k5两个短路点。显然，在k4短路时，流过QF7的为系统和所有发电机供给的短路电流之和，而在k5点短路时，由于电抗器L的限流作用，流过QF7的短路电流比k4点短路时小。考虑到断路器与电抗器之间的连线很短，电抗器本身的运行又相当可靠，为了使选择的QF7轻型化，一般将k5点确定为短路计算点。