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第五章：高压电气设备的选择 5.1 概述
导体和电气设备选择是电气设计的主要内容之一。尽管电力系统中各种电气设备的作用和工作条件并不一样，具体的选择方法也不完全相同，但对它们的基本要求却是一致的。电气设备要能可靠地工作必须按照正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验热稳定和动稳定。同时，在根据工程实际情况和保证安全、可靠的前提下，积极稳妥地采用新技术，并兼顾经济性。电气设备的选择一般满足以下要求。
（1）正常工作状态下的电压和电流的要求； （2）安装地点和使用环境条件要求；
（3）短路条件下的热稳定和动稳定的要求； （4）考虑操作的频繁程度和开断负荷的性质；
（5）对电流互感器的选择应按其负载确定准确级别； （6）力求先进和经济合理； （7）选择导体时尽量减少品种；
（8）选用的新品，均应具有可靠的实验数据，并经正式鉴定合格。 高压一次设备的选择检验项目和条件如下表所示 电气设备名称 高压熔断器 高压隔离开关 高压断路器 电流互感器 电压互感器 母线 选择校验的条件 电压KV 必须校验 必须校验 必须校验 必须校验 必须校验 不必校验 设备的额定电压应不小于装置地点的额定电压或最高电压（若设备额定电压按最高工作电压表示） 电流A 必须校验 必须校验 必须校验 必须校验 不必校验 必须校验 设备的额定电流应不小于通过设备的计算电流 断流能力KA或MVA 必须校验 不必校验 必须校验 不必校验 不必校验 不必校验 短路电流校验 动稳定度 不必校验 必须校验 必须校验 必须校验 不必校验 必须校验 热稳定度 不必校验 必须校验 必须校验 必须校验 不必校验 必须校验 按三相短路稳态电流或短路发热假想时间校验 设备的最大按三相短路开断电流（或冲击电流校功率）应不小验 于它可能开断的最大电流（或功率） 5.2 高压断路器的选择
5.2.1 一般原则
高压断路器主要功能是正常运行时倒换运行方式，把设备或线路接入电路或退出运行，
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）种类和型式选择。
220KV变电站（所）电气一次部分设计书
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根据断路器采用的灭弧介质可分为油断路器（多油、少油）、压缩空气断路器、SF6断路器、真空断路器等。多油断路器的油同时兼做灭弧介质和带电体与不带电体之间的绝缘介质，耗油量大，现已淘汰；少油断路器的油只作灭弧和触头间弧隙的绝缘介质，油量少，占地少，价廉，已有长期运行经验，当前在110~220KV电压等级的配电装置中仍占有一席之地；压缩空气断路器采用压缩空气作为灭弧介质，具有大容量下开断能力强及开断时间短的特点，但结构复杂、尚需配置压缩空气装置，价格较贵，而且合闸时排气噪音大，所以主要用在220KV及以上电压的屋外配电装置；SF6断路器采用不可燃和有优良绝缘与灭弧性能的SF6气体作灭弧介质，具有优良的开断性能。SF6断路器运行可靠性高，维护工作量少，故适用于各电压等级，特别在220KV及以上配电装置中得到最广泛的运用；真空断路器利用真空的高介质强度灭弧，具有灭弧时间快，低噪音，高寿命及可频繁操作的优点，已在35KV及以下配电装置中获得最广泛的采用。
由于本电站位于城市，应尽量减少占地面积，因此采用占地面积较少，物美价廉且具有长期运行经验的少油断路器。
（2）额定电压和额定电流的选择
高压断路器的额定电压和额定电流选择需满足： UN ≥ USN，IN ≥ Imax
式中：UN、USN分别为断路器和电网的额定电压（KV）；IN、Imax分别为断路器的额定电流和电网的最大负荷电流（A），Imax?1.05SN 3Uav（3）开断电流选择
高压断路器的额定开断电流INbr是指在额定电压下能保证正常开断的最大断路电流，它是表征高压断路器开断能力的重要参数。高压断路器开断电流不能超过极限开断电流。一般中小型变电站采用中、慢速断路器，开断时间较长（≥ 0.1），短路电流非周期分量衰减较多，可不计入非周期分量影响，采用起始次暂态电流I”校验，即
INbr ≥ I”
在枢纽变电站使用快速保护和高速断路器，其开断时间小于0.1s，当在电源附近断路时，短路电流的非周期分量可能超多周期分量的20%，需要用短路开断计算时间对应的短路全电流IK’进行校验，即
INbr ≥ Ik’
本变电站由于重要负荷较多，因此采用快速保护和高速断路器，因此校验条件为INbr≧Ik’ （4）短路关合电流的选择
在断路器合闸之前，若线路上已存在短路故障，则在断路器合闸过程中，动、静触头间在为接触时即有巨大的短路电流通过（预计穿），更容易发生触头熔焊和遭受电动力的损坏，且在断路器在关合短路电流时，不可避免地在接通后又自动跳闸，此时还要求能够切断短路电流，因此，额定关合电流是断路器的重要参数之一。为了保证断路器在关合短路时的安全，断路器的额定短路关合电流iNcl不应小于短路电流最大冲击值ish，即
iNcl ≥ ish
（5）短路热稳定和动稳定校验 校验式为
It2t ≥ Qk，ies ≥ ish
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5.2.2 本变电站的选择结果
5.2.2.1 220KV侧断路器选择 型号 SW6-220 额定电压KV 220 最高工作额定电流电压KV A 252 1250 额定开断电流KA 31.5 动稳定电流峰值KA 53 4s热稳定电流KA 16 固有分闸时间s 0.04
5.2.2.2 110KV侧断路器选择 型号 SW6-110 额定电压KV 220 最高工作电压KV 126 额定电流A 1250 额定开断电流KA 16 短路关合电流KA 41 动稳定电流峰值KA 41 4s热稳定电流KA 16 固有分闸时间s 0.04
5.2.2.3 35KV侧断路器选择 型号 SW2-35
额定电压KV 35 最高工作额定电流电压KV A 40.5 1000 额定开断电流KA 16.5 动稳定电流峰值KA 1000 4s热稳定电流KA 16.6 固有分闸时间s 0.06 5.3 隔离开关的选择
5.3.1 一般原则
隔离开关也是变电站中常用的开关电气设备，一般配有电动及手动操动机构，单相或三相操作，它需与断路器配套使用。但隔离开关无灭弧装置，不能用来接通和切断负荷电流和短路电流。隔离开关的工作特点是在有电压、无负荷电流情况下分、合线路。其主要功能有隔离电压、倒闸操作和分合小电流。
（1）型式的选择 隔离开关的型式较多，按安装地点不同可分为屋内式和屋外式，按绝缘支柱数目又可分为单柱式、双柱式和三柱式，此外还有V形隔离开关。它对配电装置和占地面积有很大的影响，选型时应根据配电装置特点和使用要求以及技术经济条件来确定。
本变电站根据电压等级的不同选用了不同型式的隔离开关，220KV侧采用三柱式水平双断口式，110KV和35KV侧则采用占地面积较小的双柱水平开户式。 （2）额定电压和额定电流的选择
隔离开关的额定电压和额定电流选择需满足： UN ≥ USN，IN ≥ Imax
式中：UN、USN分别为隔离开关和电网的额定电压（KV）；IN、Imax分别为断路器的额定电流和电网的最大负荷电流（A），Imax?1.05（3）短路热稳定和动稳定校验 校验式为
It2t ≥ Qk，ies ≥ ish
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SN 3Uav5.3.2 本变电站的选择结果
5.3.2.1 220KV侧隔离开关的选择 型号 GW7-220DW 额定电压KV 220 最高工作电压KV 252 额定电流A 600 动稳定电流峰值KA 55 4s热稳定电流有效值KA 16 5.3.2.2 110KV侧隔离开关的选择 型号 GW5-110GDW 额定电压KV 110 额定电流A 600 动稳定电流峰值KA 72 4s热稳定电流有效值KA 16
5.3.2.3 35KV侧隔离开关的选择
型号 GW5-35GDW 额定电压KV 35 额定电流A 600 动稳定电流峰值KA 72 4s热稳定电流有效值KA 16 5.4 电流互感器的选择
5.4.1 一般原则
电流互感器在电力系统中被广泛采用，工作原理与变压器相似。其特点有以下两点：电流互感器一次绕组串联在电路中，并且匝数很少，故一次绕组的电流完全取决于被测电路的负荷电流，而与二次电流大小无关；电流互感器的二次绕组所接仪表的电流线圈阻抗很小，所以正常情况下电流互感器在近于短路状态运行。
（1）种类和型式选择
选择互感器时，应根据安装地点（如屋内、屋外）和安装方式（如穿墙式、支持式、装入式等）选择其型式。3~20KV屋内配电装置的电流互感器，应采用瓷绝缘或树脂浇注绝缘结构；35KV及以上配电装置宜采用油浸瓷箱式绝缘结构的独立电流互感器；有条件安装于断路器或变压器瓷套管内，且准确级满足要求时，应采用价廉、动热稳定性好的套管式电流互感器。
当一次电流较小（在400A及以下）时宜优先采用一次绕组多匝式，以提高准确度；220KV及以上电压等级或采用微机监控系统时，二次额定电流宜采用1A。而强电系统均采用5A
综和各方面的考虑，本变电站采用有保护级的户外独立式电流互感器。 （2）一次回路额定电压和电流的选择。 一次回路额定电压UN和电流I1N应满足： UN ≥ USN，I1N ≥ Imax
测量用电流互感器的一次额定电流不应低于回路正常最大负荷电流，且应尽可能比电路中的正常工作电流大1/3左右，以保证测量仪表在正常运行时，指示在刻度标尺的3/4最佳位置， 并且过负荷时能有适当指示。
（3）准确级和额定容量的选择 为了保证测量仪表的准确度，互感器的准确级不得低于所供测量仪表的准确级。对测量准确度要求较高的大容量发电机和变压器、系统干线、发电企业上网电量、电网或供电企业之间的电量交换的关口计量点，宜用0.2级；装于重要回路（如中小型发电机和变压器、调相机、厂用馈线、有收费电能计量的出线等）中的互感器，准确级应采用0.2~0.5级；对供运行监视、100MW级以下发电机组的厂用电、较小用电负荷以及供电企业内部考核经济指
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