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：
F?2Kfi1i2L?10?7 （N） （14-1） a式中：i1 、i2—通过导体的电流瞬时最大值，A；
L—平行导体长度，（m）； ɑ—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14－1所示，可供工程计算使用。只有当导体截面积非常小、导体长度比导体之间轴线距离大得多，才能假定通过导体
图14－1 矩形母线截面形状系数曲线
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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，平行导体之间的最大电动力F
（2）
（N）可用下列公式计算：
F?2??2ik?2?式中：i?2?k2L?10?7（N） （14-2） a—两相短路冲击电流，（A）。
（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。
(3)边缘相U相与中间相V相导体所承受的最大电动力FU、FV(3)分别为
FU?3??1.61ik?3? FV?3?2?1.73ik?3?2L?10?7 （N） （14-3） aL?10?7 （N） （14-4） a(3)式中：ik—三相冲击短路电流，（A）。
比较式（14-3）和式（14-4）之后可以看出，发生三相短路后，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2/3。F(3)/F(2)?1.15，即电力系统中同一地点发生不同种类的短路时，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；短路时发热是指短路电流在极短的时间内所引起的发热。
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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14－1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14－1 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 导体种类和材料 允许温度（℃） 铜 裸母线 铝 钢（不和电器直接连接时） 钢（和电器直接连接时） 铜芯10V及以下 油浸纸绝缘电缆 铝芯10V及以下 铜芯20～30kV 充油纸绝缘60～330kV 绝缘电缆 交联聚乙烯绝缘电缆 有中间接头的电缆
橡皮绝缘电缆 聚乙烯绝缘电缆 铜芯 铝芯 锡焊接头 压接接头 70 70 70 70 60～80 60～80 50 70～75 50 60 80 80 允许温升（℃） 45 45 45 45 短路时发热 允许温度（℃） 300 200 400 300 250 200 175 160 150 130 230 200 120 150 允许温升（℃） 230 130 330 230 190～170 140～120 125 90～85 100 70 150 120 296
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14－2中曲线AB段所示。图中?0为导体周围介质温度，?1为导体通过工作电流时的稳定温度。稳定温度?1与导体周围介质温度?0的高低以及通过电流的大小有关。当导体周围介质温度?0等于我国所采用的周围媒介质（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14－2中曲线BC段所示，?k为短路时的最高温度。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?0，其温度变化如图14－2中曲线C点后的虚线所示。 1.短路时最高发热温度计算
Aθ0θθkCθB1Ot1t2t3t图14－2 导体温度变化曲线
在实用计算中，导体短路时的最高温度可以根据??f?A?关系曲线进行计算。如图14－3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
图14－3 导体?
?f?A?曲线图
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14－3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14－3所示的曲线计算导体短路时的最高温度?k的步骤如下：
首先根据运行温度?i从曲线中查出Ai之值；然后将Ai与Qk之值代入（14－5）式，计算出Ak；然后再根据Ak，从图14－3曲线中查出?k之值。
AK?式中：S—导体截面积，（m2）；
14
Q?A （J/Ω.m） （14-5） Ki2S（J/Ω.m4）； Ak—短路时的热状态值，
（J/Ω.m4）。 Ai—初始温度为?i所对应的热状态值，
式（14－5）中的Qk称为短路电流的热效应，它与短路电流产生的热量成比，即：
Qk??Ik2dt（A2.s） （14-6）
0t2.短路电流的热效应Qk计算
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
?t0Ik2dt的数学计算是很困难的，
2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Ik?f?t?关系曲线，如图14－4所示。当短路电流持续时间为ts时，图中曲边梯形ABC－DOEA的面积则与
?t0Ik2dt所表示热量的大
图14－4 Ik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0～t内所产生的热量。
?f?t?曲线
假定稳态短路电流I?通过导体在时间tk内所产生的热量与实际短路电流I通过导体在时间t内所产生的热量相等，则称时间tk为短路电流发热的等值时间；如果用图形表示，在图14－4中曲边梯形ABCDOEA的面积应与矩形EF－GO的面积相等。 为此，式（14－5）可表示为：
Qk?I?tk?S或 Ad?22?Ad?Ai?（A2.s） （14－7）
124
It?A （14－8） i（J/Ω.m）2?kS从短路电流计算的分析中知道，短路电流Ik是由短路电流周期分量Ip和短路电流非
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周期分量Iap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
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：
tk?tp?tap （s） （14－9）
式中：tk—短路电流发热的等值时间，（s）； tp—短路电流周期分量发热的等值时间，（s）； tap—短路电流非周期分量发热的等值时间，（s）。 这样，式（14－5）可改写为：
222 Qk?I?tk?I?tp?I?tap?Qp?Qap（A2.s） （14－10）
式中： Qp—短路电流周期分量的热效应，（A2.s）； Qap—短路电流非周期分量的热效应，（A2.s）。 （1）短路电流周期分量发热等值时间tk的计算。
由于短路电流周期分量发热等值时间tp除与短路电流持续时间t有关之外，还与短路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
tp (s) 图14－5 具有自动电压调整时周期分量等效时间曲线
的规律可以用????I??表示，即I????等于次暂态电流I??与稳态短
路电流I?的比值。
为了计算上的方便，将短路电流周期分量的发热等值时间tk与短路持续时间t和???的关系绘制成tp?f?t、???? 曲线，其曲线如图14－5所示。
图14－5中曲线表示出
t??1?5?s的时间内所需tp之值
的曲线。当发电机具有自动调节励磁装置，若短路时间t＞5s时，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t＜5s时tp由曲线确定。当
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t＞5s时tp分两部分计算。0～5s内根据曲线确定其等值发热时间tp5；5s之后的等值发热时间等于?t?5?。这时全部假想时间tk?tp5?(t?5)。此外，如果短路电流持续时间在图14－5中的曲线中未标出，可采用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14－5所示曲线确定周期分量等值时间，在??1的情况，只适用于由发电机供电电路内的非远距离短路点，即I???I??It的情况。而对无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tp的定义知道，短路电流周期分量的发热等值时间应与短路电流持续时间应相同，即tp?t，故不需要使用图14－5确定。
（2）非周期短路电流发热等值时间tap的计算。
?I???tap?0.05????0.05????2 （14-11）
?I??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tp将远大于短路电流非周期分量发热等值时间tap，这时短路电流非周期分量所产生的热量可略去不计。近似地取tk?tp；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则不能忽略，短路电流发热等值时间应根据式（14－9）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Qk通常采用近似数值积分法计算。
短路电流周期分量的热效应Qp可用下列公式进行计算：
2Qp?tdI??2?10It2?It2 （kA2.s） （14-12） d/2d12??式中：I??—次暂态短路电流周期分量的有效值，（kA）； Itd/2—td/2时刻短路电流周期分量的有效值，（kA）； Itd—td时刻短路电流周期分量的有效值，（kA）；
，td=tpr+tab，其中，tpr是继电保护动作时间，tabtd—短路热效应的计算时间（s）
是断路器分闸时间。
采用无延时保护时，td可取表表14－2 校验热效应的计算时间（s） 14－2中的数据。该数据为继电保断路器开断速度 断路器的全分闸时间tab 计算时间td 护装置的起动机构和执行机构的高速断路器 ＜0.08 0.1 动作时间，断路器的固有分闸时间中速断路器 0.08～0.12 0.15 以及断路器触头电弧持续时间的低速断路器 ＞0.12 0.2 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。
300
短路电流非周期分量的热效应
表14-3 非周期分量等效时间T
短路点 发电机出口及母线 发电机升高电压母线及出线 发电机电压电抗器后 变电站各级电压母线 T（s） td≤0.1s td＞0.1s 0.15 0.08 0.05 0.2 0.1 Qap可用下列公式进行计算：
Qap?TI??2（kA2.s） （14-13）
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14－1 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I??(3)?26kA；
(3)稳态短路电流I??19.5kA。短路电流持续时间t?0.9s。母线相间距离a=25cm，母线
长度L=100cm。短路前母线温度为70℃。若选用矩形铝质母线为30mm×4mm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?k之值。 解: 根据题意已知I???26kA，所以
ik?2KkI???2?1.8?26?66.19(kA)
L?7110?1.73?66190210?7?3031(N) a0.25(3)（1）母线短路时所受的最大电动力。
(3)2F(3)?1.73ik（2）短路时的最高温度计算。
I??(3)26????(3)??1.33
19.5I?因为t?0.9s，所以根据图14－5曲线查得tp?1.0s。
tap?0.052?????0.05?1.332?0.09(s)
短路电流发热的等值时间
tk?tp?tap?1.0?0.09?1.09(s)
164因为?i?70℃，查曲线14－3得Ai?0.6?10[J/(??m)]
根据式（14－8）计算
12)I?tk?AiS2
1?()2?195002?1.09?0.6?1016?3.48?1016[J(??m)4]?630?4?10Ak?(查曲线图14－3得知?k＞400℃。
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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14－4所示。
表14－4 选择电器的一般技术条件 序号 电器名称 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 额定电压额定电流额定容量（kV） √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ （A） √ √ √ √ √ √ √ √ √ （kVA） √ 机械荷载（N） √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ 额定开断电流（kA） √ √ 短路稳定 热稳定 动稳定 √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ ①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 （14-14）
三相交流3kV及以上电气设备的最高电压见表14－5。
表14－5 电气设备的额定电压与最高电压（kV） 设备额定电压 设备最高电压
3 3.5 6 6.9 10 11.5 35 40.5 63 69 110 126 220 252 330 363 500 550 302
（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。
It2t＞Qk （14-16）
式中：Qk－在计算时间td秒内，短路电流的热效应（kA2·s）；
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。
ies?ik?? （14-17）
Ies?Ik?式中：ik—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。
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，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14－6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0.1W／cm2。
303
表14－6 选择导体和电器的环境温度
类别 安装场所 屋外 裸导体 屋内 屋外 电抗器室 电器 屋内其他处 环境温度℃ 最高 年最高温度 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℃ 年最高温度 该处通风设计最高排风温度 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℃ 最低 年最低温度 注：①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。
②最热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35m／s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35m／s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％）。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14－7。
表14－7 湿热带型高压电气设备的使用环境条件
环境因素 空气温度 最高（℃） 最低（℃） 额定值 40 0 95（25℃时） 80 304
空气最大相对湿度（%） 黑色物体表面最高温度（℃）
太阳辐射最大强度（J/cm2·min） 凝露 含盐空气 霉菌 最大降雨强度（min/10min） 海拔高度（m） 5.86 有 有 有 50 ≤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14－8。
表14－8 发电厂、变电站污秽分级标准 污秽 等级 污秽条件 污湿特征 大气无明显污染地区或大气轻度1 污染地区；在污闪季节中干燥少雾（含毛毛雨）且雨量较多时 大气中度污染地区；沿海地带及盐2 3 场附近；在污闪季节中多雾（含毛毛雨）且雨量较少 大气严重污染地区；严重盐雾地区 ＞0.25 3.5 4.0 0.03～0.25 2.5 3.0 盐溶（mg/cm2） 0～0.03（强电解质）0～0.06（若电解质） 1.7 2.0 泄露比距（cm/kV） 中性点直接 接地系统 中性点非直接 接地系统 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6～110kV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。
（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。
表14－9 计算电气设备承受的地震力时用的加速度
（8）地震。
地震烈度（度） 8 9 选择电气设备时，应根据当地的地
地面水平加速度 0.2g 0.4g 震烈度选用能够满足地震要求的产品。
地面垂直加速度
0.1g 0.2g 305 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14－9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2500μV。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，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。
1.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：
UN≥UNs （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：
IN≥Imax （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：
INbr≥Iap （14-20）
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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I??进行选择，即：
INbr≥I?? （14-21）
5.动稳定校验
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：
ies≥ik （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It2t大于或等于通过断路器的短路电流热效应，即：
It2t＞Qk （14-23）
例14－2 试选择容量为25MW、UN=10.5kV、cos??0.8的发电机出口断路器及隔离开关。已知发电机出口短路时，I???26.4kA，I2.01?29.3kA，I4.02=29.5kA， 发电
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
Imax1.05?PN1.05?25?103???1804(A)
3UNcos?3?10.5?0.8根据发电机断路器的额定电压UN、Imax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SNl0－10III／2000。隔离开关的型号为GN2—10/2000
tk?26.42?10?29.32?29.52222?Qp??I???10Itk?Itk???4.02?3401??kA??s?
??12?122?由于tk＞ls，故不计非周期分量的热效应。
2Qk?Qp?3401??kA??s?
??冲击电流为：ik?1.92I???2.69?26.4?71(kA) 表14－10列出了高压断路器和隔离开关的有关参数。
表14－10 断路器和隔离开关选择结果表
计算数据 10kV 1804（A） 26.4kA 71（kA） 3401[（kA）.s] 22SN10—10III/2000 10（kV） 2000（A） 43.3（kA） 130（kA） 43.3×4=7499（kA） [（kA）.s] 22GN2—10/2000 10（kV） 2000（A） 85（kA） 51×4=13005 [（kA）.s] 2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。
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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：
UN≥UNs （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，一般在UN=UNs的电网中，过电压倍数约2～2.5倍，不会超过电网中电气设备的绝缘水平，但如在UN 2.额定电流选择 熔断器的额定电流选择，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。为了保证熔断器壳不致损坏，高压熔断器的熔管额定电流INft应大于或等于熔体的额定电流INf，即： INft≥INf （14-25） （2）熔体额定电流选择。为了防止熔体在通过变压器励磁涌流和保护范围以外短路及电动机自启动等冲击电流时误动作，保护35kV及以下电力变压器的高压熔断器，其熔体的额定电流选择式为： INft=KImax （14-26） 式中：Imax—电力变压器回路最大工作电流； K—可靠系数（不计电动机自启动时K=1.1～1.3，考虑电动机自启动时K=1.5～2.0）。 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，其熔体选择式为： INfs=KIN （14-27） 式中：INc—电力电容器回路的额定电流； K—可靠系数（对限流式高压熔断器，当一台电力电容器时K=1.5～2.0，一组电力电容器时K=1.3～1.8）。 3.熔断器开断电流校验 INbr≥Ik（或I??） （14-28） 对于没有限流作用的熔断器，选择时用冲击电流的有效值Ik进行校验；对于有限流作用的熔断器，在电流达最大值之前已截断，故可不计非周期分量影响，而采用I??进行校验。 4.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）保护装置之间动作的选择性，应进行熔体选择性校验。各种型号熔断器的熔体熔断时间可由制造厂提供的安秒特性曲线上查处。 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。 308 四、互感器的选择 （一）电流互感器的选择 电流互感器应按下列技术条件选择。 1.按一次回路额定电压和电流选择 电流互感器的一次额定电压和电流必须满足： UN≥UNs （14-29） IN≥Imax （14-30） 式中：UNs—电流互感器所在电力网的额定电压，（kV）； UN、IN—电流互感器的一次额定电压和电流； Imax—电流互感器一次回路最大工作电流，（A）。 2.电流互感器种类和型式选择 在选择互感器时，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）选择型式。 3.选择电流感器的准确度等级和额定容量 为了保证仪表的准确度，互感器的准确度等级不得低于所供测量仪表的准确度等级。当所供仪表要求不同准确度等级时，应按最高级别来确定互感器的准确级。 为了保证互感器的准确度等级，互感器二次侧所接的最大负荷S2应不大于该准确度等级所规定的额定容量SN2即： 2SN2?S2?IN2Z2L （14-31） 互感器最大一相的二次负荷（忽略电抗）包括测量仪表电流线圈电阻ra，继电器电阻 rre，连接导线电阻r1和接触电阻rc，即： Z2L?ra?rre?r1?rc （14-32） 式中，ra、rre可由回路中所接仪表和继电器的参数求得，rc由于不能准确测量一般取 0.1Ω；仅连接导线电阻r1为未知数，整理后得： 2SN2?IN2(ra?rre?rc) （14-33） r1?2IN2因S??Lc/r1，故： 2IN2?Lc?Lc2S??(m) （14-34） 2SN2?IN2?ra?rre?rc?SN2??ra?rre?rc?式中：S、Lc—连接导线的截面（m2）和计算长度（m）； ?—导线的电阻率，（Ω. m2/m）； ZN2—互感器的额定二次阻抗，（Ω）。 式（14-34）表明，在满足电流互感器额定容量的条件下，选择二次连接导线的最小允许截面。式中Lc与仪表到互感器的实际距离L及电流互感器的接线方式有关，星形接线 309 时Lc=L，不完全是星形接线时Lc=3L，单相接线时Lc=2L。 发电厂和变电站应用铜芯控制电缆，由式上求出的铜导线截面不应小于1.5mm2，以满足机械强度要求。 4.热稳定校验 电流互感器热稳定能力常以1s允许通过一次额定电流IN1的倍数Kt来表示，故热稳定校验式为： 2tK（ 或?Qk） （14-35） ?KtIN1??IK2式中：Ik－短路电流稳态值； tk－短路计算时间。 5.动稳定校验 电流互感器常以允许通过一次额定电流最大值（2IN1）的倍数Kes（动稳定电流倍数）表示其内部动稳定能力，所以内部动稳定校验式为 2IN1Kes?ik （14-36） 短路电流不仅在电流互感器内部产生作用力，而且由于相与相之间电流的相互作用使绝缘子瓷帽上承受外力的作用，因此，对于瓷绝缘型电流互感器应校验瓷套管的机械强度。瓷套管上的作用力可由一般电动力公式计算，所以外部动稳定应满足： 2Fal?0.5?1.73?10?7ikl/a （N） （14-37） 式中：Fa－作用于电流互感器瓷帽端部分的允许力； l－电流互感器出线端至最近一个母线支持绝缘子之间的跨距。 系数0.5表示互感器瓷套管端部承受该跨上电动力的一半。 对于瓷绝缘的母线型电流互感器（如LMC型）其端部作用力可用式（14－51）计算，其校验式为： 2Fal?1.73?10?7ikl/a （N） （14-38） 用于电度计量的电流互感器，准确度不应低于0.5级，500kV宜用0.2级；用于电流 电压测量的，准确度不应低于1级，非重要回路可使用3级。 用于继电保护的电流互感器，应用“D”（或“B”）级，同时应校验额定10％倍数，以保证过电流时的误差不超过规定值。 当系统继电保护要求装设快速保护时，330kV及以上应选用暂态特性好的电流互感器（如带有小气隙铁芯的TPY级）。 例14－3 如图14－6所示，试选出10kV馈线上的电流互感器。出线Imax＝360A，I??＝8.36kA，tk?1.1s。Ik?8.58kA，电抗器后ik?21.3kA。相间距离a＝0.4m，电流互感器至最近一个绝缘子的距离l＝1m。电流互感器回路接线如图14－7所示，电流互感器与测量仪表相距40m。 解：（1）电流互感器的负荷统计，见表14－11，其最大相负荷为1.45VA。 310 X = 0.33Imax=360ACOSφ=0.8QF2×100MVAQFAWWh10.5kVG1G2???0.418Xd图14－6 电流互感器计算主接线图 表14－11 电流互感器负荷（VA） 仪表电流线圈名称 电流表（46Ll—A） 功率表（46Dl—W） 电度表（DSl） 总 计 U相 0.35 0.6 0.5 1.45 图14－7 电流互感接线图 W相 0.6 0.5 1.1 （2）选择电流互感器。根据电流互感器安装处的电网电压、最大工作电流和安装地点的要求，初选LFC－10（L—电流互感器，F—复匝，C—瓷绝缘）屋内型电流互感器，互感器变比为400／5，由于供给计费电度表用，故应选0.5级，其二次负荷额定阻抗为0.6Ω，动稳定倍数Kes=250，热稳定倍数Kt=80，出线端部允许应力Fal=736（N） （3）选择互感器连接导线截面。 2互感器二次额定容量SN2?IN2 Z2L?52?0.6?15 （VA）最大相负荷阻抗ra?rre?Pmax1.45??0.058? 2IN225电流互感器为不完全星形，连接线的计算长度Lc?3L， 1.75?10?8?3?40S???2.74?10?6m2?2.74mm2 ZN2?ra?rre?rc0.6?0.058?0.1?Lc选用标准截面为4mm2的铜导线。 （4）校验所选电流互感器的热稳定和动稳定。按照规定应按电抗器后短路校验。因 tk?1.1s，＞1s，故不计非周期分量。 1）热稳定校验。 Iktk?8580?1.1?9009(A?s) 311 12(KtIN1)?400?80?32000(A?s)?9009(A?s) 2）内部动稳定 12122IN1Kes?2?0.4?250?141.4kA＞21.3kA 3）互感器瓷套机械强度校验 2Fal?0.5?1.73ikl1?10?7?0.5?1.73?213002??10?7?98.2N＜736N a0.4因此，所选电流互感器满足动、热稳定要求。 （二）电压互感器的选择 电压互感器应按一次回路电压、二次回路电压、安装地点和使用条件、二次负荷及准确等级等要求进行选择。 1.按一次回路电压选择 为了确保电压互感器安全和在规定的准确度等级下运行，电压互感器一次绕组所接电力网电压UNs应在1.16～0.85UNI范围内变动，即满足下列条件： 0.85UNI 2按二次回路电压的选择 二次回路电压必须满足保护和测量使用标准仪表的要求，根据电压互感器接线的不同，二次电压各不相同，选择时可按表14－12选择。 表14－12 电压互感器额定电压选择 形式 一次电压（V） 接于一次线电压上（如V/V接法） 单相 接于一次相电压上 三相 UNs UNs 二次电压（V） 100 第三绕组电压（V） 中性点非直接接地系统 中性点直接接地系统 100/3 100/3、100/3 100 UNs3 100/3 100 注：UNs为系统额定电压。 3.种类和型式选择 电压互感器的种类和型式应根据安装地点和使用条件进行选择。例如：在6～35kV屋内配电装置中一般采用油浸式或浇注式；110～220kV配电装置，一般采用串级式电磁式电压互感器；在200kV及其以上配电装置，当容量和准确度等级满足要求时，一般采用电容式电压互感器。 4.按容量和准确度等级选择 有关电压互感器准确度等级选择应满足所供测量仪表的最高准确度等级，应根据仪表和继电器接线要求选择电压互感器的接线方式，并尽可能将负荷均分布在各相上，然后计算各相负荷大小。 互感器的额定二次容量（对应于所要求的准确度等级）SN2，应不小于互感器的二次负S2，即： 312 SN2≥S2 （14-40） S2???Smecos?????Smesin???22??P????Q?2meme2 （14-41） 式中：Sme、Pme、Qme－各仪表的视在功率、有功功率、无功功率； cos?－各仪表的功率因数。 由于电压互感器三相负荷经常不相等，为了满足准确级要求，通常以最大相负荷进行比较。 计算电压互感器一相的负荷时，必须注意互感器和负荷的接线方式。表14－13列出互感器和负荷接线方式不一致时每相负荷的计算公式。 表14－13 电压互感二次绕组负荷计算公式 UUUUUVUWUUVWVuSuvvSvwwUUUVVWSuSS接线及相量 wvUVUVW U ?PU??Scos??30???uvuv??/3 ?QU??Ssin??30???uvuv??/3??PV???Suvcos?uv?30?Svwcos?vw?30??/3 UV PUV?3Scos???30??QUV?3Ssin???30?? V QV???Suv?sin??uv??30??S?vw?sin??vw??30???/?PVW?3Scos???30??VW 3QVW?3Ssin???30?? ?PW??Scos??30???vwvw??/3 ??QW???Svwsin??vw?30??/3W 值得注意的是: （1）由于电压互感器三相负荷一般不相等，为了满足准确度等级要求，通常以最大相负荷进行比较。计算电压互感器一相负荷时，必须注意互感器和负荷的接线方式。 （2）用于电度计量，准确度不应低于0．5级；用于电压测量，不应低于1级；用于继电保护不应低于3级。 （3）由于超高压线路要求双套主保护，并考虑到后备保护、自动装置和测量仪表的要求，电压互感器一般应具有三个二次绕组，即两个主二次绕组、一个辅助二次绕组。其中一个主二次绕组的准确度应不低于0.5级。 （4）超高压电容式电压互感器尚应有良好的暂态特性，即在电压互感器带有25％～100％的额定负荷情况下，一次侧在额定电压下发生短路时，主二次侧电压应在20ms内降到短路前峰值的10％以下。 313 （5）电容式电压互感器的开口三角绕组的不平衡电压较高，常常影响零序保护装置的灵敏度。当灵敏度不能满足要求时，可要求制造部门装设高次谐波滤过器。 5、铁磁谐振特性和防谐措施 电容式电压互感器具有带铁芯的非线性电感和电容器。在一次电压或二次电流剧变时，将产生暂态过程和非工频铁磁谐振。因此要求制造厂家应采取抑制措施（例如装设谐振式阻尼器），保证铁磁谐振特性满足下列要求：在1.2倍额定电压且负载为零时，电压互感器二次侧短路后又突然消失短路，其二次电压峰值应在额定频率10个周波时间内恢复到与正常值相差不大于10％的数值；而在1.5倍额定电压，且在相同的短路条件下，其二次电压回路铁磁谐振持续时间不应超过2s。 电磁式电压互感器安装在中性点非直接接地系统中，且当系统运行状态发生突变时，有可能发生并联谐振。为防止此类型铁磁谐振发生，可在电压互感器上装设设消谐器，亦可在开口三角端子上接人电阻或白炽灯泡。电阻R可按下式选取： R?X （14-42） K13式中：K13—次绕组对开口三角绕组的变比； X—电压互感器感抗。当电网内有多台互感器时，应取并联值。 R值为抑制谐振的总阻值。若分置于n台互感器时，每个电阻值应取nR。 例14－4 选择例14－3中10.5kV母线测量用电压互感器及其高压熔断器。已知：母线上接有馈线7回、厂用变压器2回、主变压器1回，共有有功电度表10只、有功功率表3只、无功功率表1只、母线电压及频率表各1只、绝缘监视电压表3只，电压互感器及仪表接线和负荷分配如图14－8和表14－14所示。 3×WUuvwVAR10×WhfVVVVVW 图14－8 测量仪表与电压互感器的连接图 表14－14 电压互感器各相负荷分配（不完全星形负荷部分） 仪表名称及型号 有功功率表16D1—W 无功功率表16D1—VAR 有功电度表DS1 频率表16Ll—Hz 电压表16L1—V 总计 每线圈消耗功率（VA） 0.6 0.5 1.5 0.5 0.2 仪表电压线圈 仪表数目 3 1 0.925 10 1 1 UV相 Puv 1.8 0.5 5.7 0.5 8.5 13.9 13.9 Quv VW相 Pvw 1.8 0.5 5.7 8.2 13.9 314 13.9 Qvw cos? sin? 1 1 0.38 1 1 解：鉴于10.5kV为中性点不接地系统，电压互感器除供测量仪表外，还用来作交流电网绝缘监视，因此选用JSJW—10型三相五柱式电压互感器（也可选用3只单相JDZJ型浇注绝缘电压互感器），其一、二次电压为10/0.1/0.1kV。由于回路中接有计费用电3度表，故互感器选用0.5准确级。与此对应，互感器三相的额定容量为120VA。电压互感器接线为Y0/Y0/?。 根据表14－14可求出不完全星形部分负荷为： S?P22uvuv?Quv?8.52?13.92?16.3(VA)S22vw?Pvw?Qvw?8.22?13.92?16.1(VA) cos?Puv?8.5uv??0.52、?uv?58.7?Suv16.3cos?Pvwvw?S?8.2?0.51、?vw?59.3?vw16.1由于每相上尚接有绝缘监视电压表V（P??0.2，Q??0），故U相负荷为： P1?U?3S??P??1uvcos??uv?303?16.3cos?58.7??30???0.2?8.45(W) Q1U?3S??1uvsinuv?30???3?16.3sin?58.7??30???4.5(var)V相负荷为： P1 V?1??S PV?3??Suvcos??uv?30????????Svwcos?vw?3030???????P?uvcos?uv?30?Svwcos?vw???Pvv? ? ?13?13???????????3????16.3cos?16.3cos58.758.7???3030???16.3cos16.3cos59.359.3???3030??????0.2??0.2 ??8.33 (W)8.33 (W) Q1??QV?1???SSuvsin??uv?30??Suvsin?uv?30???V?3uvsin???uv?30??S?uvsin???? 13?uv?30??????? ??13????16.3sin58.7??30??16.3sin59.3???30??? ?13.96 (var)3??16.3sin?58.7?30???16.3sin??59.3?30??? ?13.96 (var)315 显而易见，V相负荷较大，故只须用V相总负荷来进行校验。 22SV?PV?QV?8.312?13.972?16.28VA＜120VA 3因此所选JSJW－10型互感器满足要求。 五、限流电抗器的选择 目前电力系统常用的限流电抗器，有普通电抗器和分裂电抗器两种。两者的选择方法基本相同，一般按照额定电压、额定电流、电抗百分数、动稳定和热稳定进行选择和校验。 1.额定电压和额定电流的选择 额定电压和额定电流的选择应满足： UN?UNs （14-43） IN?Imax （14-44） 式中：UN、－电抗器的额定电压和额定电流； UN、－电网额定电压和电抗器的最大持续工作电流。 sImax分裂电抗器当用于发电厂的发电机或主变压器回路时，Imax一般按发电机或主变压器额定电流的70％选择；而用于变电站主变压器回路时，Imax取两臂中负荷电流较大者，当无负荷资料时，一般按主变压器额定容量的70％选择。 2.普通电抗器电抗百分数选择 （1）电抗器的电抗百分数按将短路电流限制到一定数值的要求来选择，设要求将短 ??，则电源至短路点的总电抗标幺值X??为： 路电流限制到Iz?? （14-45） X???IB/Iz式中：IB－基准电流。 ? 所需电抗器的电抗标么值为：X?k?X???X???－电源至电抗器前的系统电抗标幺值。 式中：X??电抗器在其额定参数下的百分电抗 Xk%?X?kINUB?100% （14-46） IBUN或 Xk%???IB?IU??NB?100% （14-47） ?X?????Iz?IBUN式中：UB－基准电压。 （2）电压损失校验。 普通电抗器在运行时，电抗器的电压损失应不大于额定电压的5％，即： ?U%?Xk%Imaxsin??5% （14-48） IN316 式中：?－负荷功率因数角，一般cos??0.8。 （3）母线残压校验。若出线电抗器回路未设置无时限保护，为减轻短路对其他用户的影响，当线路电抗器后短路时，母线残压应不低于电网额定值的60～70％，即： ?Ucy%?Xk%??Iz?60~70% （14-49） IN3.分裂电抗器电抗百分数的选择 因分裂电抗器产品系按单臂自感电抗XL％算出，按前面公式所计算出的电抗百分值Xk％应进行换算，XL％与Xk％的关系与电源连接和限制那一侧短路电流有关。分裂电抗器的接线如图14－9所示。 U当仅3侧有电源，1（或2）侧短路时，XL%＝Xk%； 当1、2侧有电源，3侧短路时，XL％＝2 Xk%／（1－f0）。 3式中：f0－分裂电抗器的互感系数，如无资料，取f0＝0.5。 12在正常运行情况下，分裂电抗器的电压损失很小，但两 I1I2臂负荷变化可引起较大的电压波动，故要求两臂母线的电压 U1U2波动不大于母线额定电压的50%。由于电抗器的电阻很小，III且电压降是由电流的无功分量在电抗器的电抗中产生的，故 图14－9 分裂电抗器接线 母线I的电压为： U1?U?3XLI1sin?1?3XLI2sin?2 因为 XL?XL%UN ?1003IN故 U1?U??XL%?I1I UN?sin?1?f02sin??2 （14-50） 100IN?IN?I1Isin?1?f02sin?2) （14-51） ININU100%； UN上式除以UN，可得I段母线电压的百分数： U1%?U%?XL%(式中：U%—分裂电抗器电源侧电压的百分值，U%?I1、I2—I、Ⅱ段母线上负荷电流； ?1、?2—I、II段母线上负荷功率因数角，一般可取cos??0.8； UN、IN—电抗器的额定电压和额定电流。 同理II段母线的电压： 317 U2?U??XL%?I2IUN?sin?2?f01sin?1? （14-52） 100IN?IN??I2?I1或 U2%?U%?XL%? sin?2?f0sin?1? （14-53） IIN?N?计算时如无负荷资料，可按一臂为0.3IN，另一臂为0.7IN计算母线电压和电压波动。 4.热稳定和动稳定校验 热稳定和动稳定校验应满足下式； Itt?Iktk （14-54） ies?ik （14-55） 式中：ik、Ik—电抗器后短路冲击电流和稳态短路电流； 。 ies、It—电抗器的动稳定电流和短时热电流（t＝1s） 由于分裂电抗器抵御二臂同时流过反向短路电流的动稳定能力较低，因此，在可能出 现上述情况时，分裂电抗器除分别按单臂流过短路电流校验外，还应按两臂同时流过反向短路电流进行动稳定校验。 在选择分裂电抗器时，还应注意电抗器布置方式和进出线端子角度的选择。 例14－5 如图14－6所示接线，已知10.5kV出线拟使用SN8－10型断路器，其允许开断电流INbr=11kA，断路器QF全开断时间tab=0.1s，出线保护动作时间tpr=1s，线路最大持续工作电流为360A，试选择出线电抗器。 解：按正常工作电压和最大持续工作电流选择NKL－10—400电抗器（N－水泥支柱，K－电抗器，L－铝线），UN=10kV，IN＝400A。 由图14－8可求电抗器前系统电抗： ???X?0.33?0.209?0.128 0.33?0.209???INbr，则 令Iz?IB?INUB?5.5?400?10500?Xk%???X????100%???0.128??100%?2.84% ???11?5500?10000?Iz?IBUN若选用3％的电抗，计算结果表明不满足动稳定要求，故改选NKL－10－400－4型，其Xk%?4%，ies?25.5kA，It1?22.5(kA?s) 计算电抗器后短路电流 12 318 X*k?Xk%IBUN5500?10000?0.04??0.524INUB400?10500 ???X*k?0.128?0.524?0.652X???X????8.36kA，Ik?8.58kA。 查运算曲线后换算得短路电流有名值为：Iz校验动、热稳定： ik?2.55?8.36?21.3kA＜25.5kAtk?tab?tpr?1?0.1?1.1s因tk>1s，故不计周期分量： 12 Iktk?8.581.1＜22.5（kA?s）校验电抗器正常情况下电压损失： ?U%?Xk%Imax360sin??4%??0.6?2.16%?5% IN400校验电抗器外短路时母线残压： ?Ucy%?Xk%??Iz8360?4%??83.6%?70% IN400以上计算说明NKL－10－400－4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5～10年的发展远景，消弧线圈的补偿电流一般按IL＝1.1IC考虑。根据上述原则，消弧线圈的补偿容量，一般按下式计算： Wh?1.35ICUN （14-56） 3式中：Wh—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Y0／Y0／△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。 319 安装在Y0／Y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，接于发电机的最好不低于9个。 （2）电容电流计算。 1）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： IC1?U(?l1?35?l2)350 （14-57） 式中：l1－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： IC2＝K IC1 （14-58） K为附加值系数。其取值可参考表14－15 表14－15 变电设备增加的接地电容电流值系数 额定电压（kV） 附加值系数（％） 6 18 10 16 15 15 35 13 63 12 110 10 3）全网总电容电流IC。 全网总电容电流IC＝IC1＋IC2 （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％。UN为所在电网线电压额定值。中性点位移电压Un一般按下式计算： Un??Uphd?v22 （14-59） 式中：ρ－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，??IC?IL?100%； ICd－阻尼率，一般取3％～5％。通常情况下v＝0.15左右，v2是d2的9倍以上，近似计算时可忽略d2的影响。 例14－6 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 320 弧线圈。 解：（1）计算全网电容电流。 架空线路及电缆线路 IC1?U(?l1?35?l2)10(160?35?30)==34.57（A） 350350变电设备的电流增值 IC2?34.57?16%=5.53（A） 总的电容电流 IC?IC1?IC2?34.57?5.53?40.1（A） 由于IC＞30A，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％×Wh?1.35IcUN10?1.35?35.187??274.25 （kVA） 33Wh?1.35IcUN10?1.35?40.1??312.54（KVA） 33查书后附表Ⅵ－1选一台ZTJD6－315智能接地补偿装置（消弧线圈），容量为315kVA， 与计算数据最接近。ZTJD6－160消弧线圈补偿电流为30~87A，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：Un?即Un?15%Uph 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： UR?1.05??Uphd?v22?0.8Uph0.05?0.122?7.16%Uph UNs （14-60） 3电阻值： R?UNsIR3?103?UNsKIC3?103 （14-61） 321 电阻功率： PR?式中：R—中性点接地电阻值，（Ω）； UNs?IR （14-62） 3（k V）； UNs—系统额定线电压，（kV）； UR—电阻额定电压，（A）； IR—电阻电流， （A）； IC—系统单相对地短路时电容电流， K—单相对地短路时电阻电流与电容电流的比值，一般取1.1。 2）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： RN2UNs?103? （14-63） 21.1?3ICn?2UNs电阻功率：PR?IR2?UR2?10????103 （14-64） 3n?RN23n?3n?RN2?3UNs?103UNsn??UNs?1033UN2 式中：n?—降压变压器一、二次之间的变比； IR2—二次电阻上流过的电流，（A）； UN2—单相配电变压器的二次电压，（V）； RN2—间接接入电阻值，（Ω）。 （2）中性点经低阻接地方式电阻的选择。 电阻的额定电压： UR?1.05?UNs （14-65） 3 （14-66） 电阻值： RN?UNs3Id电阻功率： P（14-67） R?Id?UR 式中：RN－中性点接地电阻值，（Ω）； Id－选定的单相接地电流，（A）。 3.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 322 的要求。 （1）接地变压器额定电压的确定。 安装在发电机或变压器中性点的单相接地变压器额定一次电压为： UNb?UN （14-68） 式中：UN－发电机或变压器额定一次线电压，kV。 接于系统母线的三相接地变压器额定一次侧电压应与系统额定电压一致。接地变压器二次侧电压可根据负载特性确定。 （2）接地变压器的绝缘水平。接地变压器的绝缘水平应与连接系统的绝缘水平一致。 （3）接地变压器额定容量的确定。 1）对于单相接地变压器（kVA）。 SN?UN1U2I2?I2 （14-69） K3Kn?式中：U2－接地变压器二次侧电压，kV； I2－二次侧电阻电流，A； K－变压器的过负荷系数（由变压器制造厂提供）。 （2）对于三相接地变压器 其额定容量应与其中性点的消弧线圈或接地电阻容量相匹配。若带有二次负载，还应考虑二次负荷容量。 对于Z型或YNd接线三相接地变压器，若中性点接消弧线圈，接地变压器容量为： SN?Qx SN?Pr （14-70） 式中：Qx－消弧线圈额定容量； Pr－接地电阻额定容量。 对于Y/开口d接线的接地变压器（三台单相），若中性点接消弧线圈或电阻，接地变压器容量为： SN?3Qx/3 SN?3Pr/3 （14-71） 4.避雷器的选择 （1）中性点非直接地系统阀型避雷器的选择。 在中性点非直接地系统中，选择变压器中性点阀型避雷器应满足下列条件： 1）灭弧电压Um： Um>Uphmax （14-72） 式中：Uphmax－系统最高相电压。 2）工频放电电压下限Ugfx： Ugfx> Ung （14-73） 式中：Ung－内过电压水平，35～63kV取2.67 Uphmax；110～154kV取2.33 Uphmax。 3）工频放电电压上限Uxg： Uxg<1.15 Ugs （14-74） 式中：Ugs——变压器内绝缘一分钟工频试验电压。 323 4）5kA时的残压Ubc5： Ubc5＜1Ucs （14-75） K式中：Ubc5－避雷器在5kA时的残压； Ucs－变压器内绝缘冲击试验电压； K－配合系数。考虑到流过中性点避雷器的电流较小和避雷器距变压器较近等因素，对普通阀型避雷器取K=1.1；对磁吹阀型避雷器取K=1.23。 保护变压器中性点绝缘的阀型避雷器型式，可按表14－16选择。 表14－16 中性点非直接接地系统中保护变压器中性点绝缘的阀型避雷器 变压器额定电压（kV） 35 FZ—15+FZ—10 避雷型式 FZ—30 FZ—35 63 FZ—40 FZ—60 110 FZ—110J 4×FZ—15 注： 避雷器尚应与消弧线圈的绝缘水平相配合。 （2）中性点直接接地系统阀型避雷器的选择。 在中性点直接接地系统中，选择变压器中性点阀型避雷器应满足下列条件： 1）灭弧电压Um： Um>Uphmax （14-76） 2）工频放电电压下限Ugfx： Ugfx > 1.68Uphmax （14-77） 3）工频放电电压上限Uxg和残压Ubc5的选择与（1）同。 阀型避雷器的型式可按表14－17选择。 表14－17 中性点直接接地系统中保护变压器中性点绝缘的避雷器 变压器额定电压 中性点绝缘等级 110 kV 110kV级 FZ—110J FZ－60 35kV级 暂用FZ—40推荐用氧化锌避雷器 220 kV 110kV级 330 kV <154kV级 154kV级 FCZ—154J FZ—154J 500 kV <220kV级 推荐用氧化锌避雷器 锌避雷型式 FCZ—110 推荐用氧化锌FZ—110J 避雷器 注：如使用同期性能不良的断路器（三相分合闸非同期时间超过10ms），对中性点为分级绝缘的220kV变压器，避雷器旁宜增设棒型保护间隙与其并联，间隙可采用250～350mm。 （3）氧化锌避雷器的选择。 变压器中性点用国产氧化锌避雷器，技术参数见附录Ⅶ－3、Ⅶ－4，其他参数在工程中可暂按下述原则选择： 1）变压器中性点绝缘的冲击试验电压与氧化锌避雷器1kA雷电冲击残压之间应至少有20％的裕度。 2）变压器中性点绝缘的工频试验电压乘以冲击系数后与氧化锌避雷器的操作冲击电流下的残压之间应有15％的裕度。 3）氧化锌避雷器的额定电压不应低于系统最高相电压Uphmax，如有困难时，至少不应低于0.6Uphmax。 324 第四节 导体和绝缘子的选择 一、母线的选择 1.导体材料、类型和布置方式 一般采用铝或铝合金材料作为导体材料。常用的软导线有钢芯铝绞线、组合导线、分裂导线和扩径导线，后者多用于330kV及以上的配电装置。 矩形导体一般只用于35kV及以下，电流在4000A及以下的配电装置中。槽形导体一般用于4000～8000A的配电装置中。管形导体用于8000A以上的大电流母线，或用在110kV及以上的配电装置中。 导体的散热和机械强度与导体布置方式有关。导体的布置方式应根据载流量的大小、短路电流水平和配电装置的具体情况而定。 2.导体截面选择 导体截面可按长期发热允许电流或经济电流密度选择。除配电装置的汇流母线外，对于年负荷利用小时数大、传输容量大、长度在20m以上的导体，其截面一般按经济电流密度来选择。 （1）按导体长期发热允许电流选择。 其计算式为： KIa1?Ima x （14-78）式中：Imax－导体所在回路中的最大持续工作电流； Ia1－在额定环境温度θ0=25℃时导体允许电流； K－与实际温度和海拔有关的综合修正系数，可在附录查找。 （2）按经济电流密度选择。 按经济电流密度选择导体截面可使年计算费用最低。对不同的导体种类和不同的最大负荷利用小时数Tmax，将有一个年计算费用最低的电流密度，称为经济电流密度J，各种铝导体的经济电流密度如图14－10所示。 导体的经济截面： S?Imax （14-79） f式中：Imax－正常工作时的最大持续工作电流。 应尽量选择接近上式计算的标准截面，当无合适规格的导体时，为节约投资，允许选择小于经济截面的导体。按经济电流密度选择的导体截面的允许电流还必须满足上式的要求。 图14－10 经济电流密度 325 3.电晕电压校验 电晕放电将引起电晕损耗、无线电干扰、噪声和金属腐蚀等许多不利影响。对于110kV及以上裸导体可按晴天不发生全面晕条件校验，即裸导的临界电压Ucr应大于最高工作电压Umax，即： Ucr>Umax （14-80） 当所选软导线型号和管形导体外径大于或等于下列数值时，可不进行电晕校验： 110kV，LGJ－70／φ20；220kY，LGJ－300／φ30。 4.热稳定校验 在校验导体热稳定时，若计及集肤效应系数Ks的影响，由热稳定决定的导体最小截面 为： Smin?QkKs/(Ak?Ai)?QkKs/C （14-81） 式中：C－热稳定系数，C＝Ak－Ai，C值（见表14－18）与导体材料及工作温度有关。所选截面应大于等于Smax。 表14－18 不同工作温度下裸导体的C值 工作温度 硬铝及铝锰合金 硬铜 40 99 186 45 97 183 50 95 181 55 93 179 60 91 176 65 89 174 70 87 171 75 85 169 80 83 166 85 82 164 90 81 161 5.硬导体的动稳定校验 各种形状的硬导体通常都安装在支柱绝缘子上，短路冲击电流产生的电动力将使导体发生弯曲，因此，导体应按弯曲情况进行应力计算。 矩形导体应力计算：包括单条矩形导体和多条矩形导体两种。 （1）单条矩形导体构成母线的应力计算。 按照导体在支柱绝缘子上固定的形式，通常假定导体为自由支撑在绝缘子上的多跨距、匀载荷梁。在电动力的作用下，导体所受的最大弯矩M为： M?fPhl2/10 （14-82） 式中：fPh－单位长度导体上所受相间电动力，N／m； l－支持导体的支柱绝缘子间的跨距，m。 当跨距数等于2时，导体所受最大弯距为 M?fPhl2/8 （14-83） 导体最大相间计算应力 ?Ph?MW?fPhl2/?10W?（Pa） （14-84） 式中：W－导体对垂直于作用力方向轴的截面系数，见表14－19。 求出的导体应力不应超过导体材料允许应力和导体（见表14－20），即： ?Ph??p （Pa） （14－85） 表14－20 导体最大允许应力 导体材料 硬铝 硬铜 最大允许应力（Pa） 70×106 140×106?Ph 326 表14－19 导体截面系数 为了便于计算和施工，设计中常根据材料最大允许应力?a1来确定绝缘子间最大允许跨距，即令?Ph??a1由上式可得： lmax?10?a1W/fph（m） （14-86） 当矩形导体平放时，为避免导体因自重而过分弯曲，所选跨距一般不超过1.5～2m。考虑到绝缘子支座及引下线安装方便，三相水平布置的汇流母线绝缘子跨距常取等当配电装置间隔宽度。 （2）多条矩形导体构成母线的应力计算。 当同相母线由多条矩形导体组成时，母线中最大机械应力由相间应力?ph和同相条间应力?b叠加而成，即： ?max??ph??b （14-87） 式中相间应力?ph仍用式（14－84）计算，但W应为多条组合导体的截面系数（见表14－19）。 计算条间作用力fb时，应注意同相各条导体的形状系数及电流分配。当同相由双条导体组成时，可以认为相电流在两条中平均分配；若同相有三条导体组成时，可以认为中间条通过20％相电流，两侧条各通过40％相电流。当条间中心距离为2b时，可以算出条间作用力。当同相为二条导体时为： fb?2k12?0.5ik?211?10?7?2.5k12i2k?10?8 (N/m) （14-88） 2b2b1?10 (N/m) （14-89） b当每相为3条时，边条受力最大。条1受力为条2、3对条1作用力之和： 2fb?fb1~b2?fb1~b3?8?K12?K13?ik上面二式中K12K13——条1、2和条1、3的截面形状系数（见图14－1）。 由于同相条间距离很近，条间作用力大，为了减少?b，条间通常设有衬垫（螺栓）。为了防止同相各条矩形导体在条间作用力下产生弯曲而互相接触，垫间允许的最大跨距— 327 临界跨距lcr，可由下式决定，即： lcr??b4hfb ?m? （14-90） 式中：b、h－矩形导体的宽和高，m； λ－系数，铜：双条为1774，三条为1355；铝：双条为1003，三条为1197。 所选衬垫跨距应满足lb 根据导体结构情况，边条导体所受弯矩可按两端固定的匀载荷梁计算，即： 2Mb?fblb/12 （N.m） （14-91） 条间作用应力： 2?b?MbW?fblb12W (Pa) （14-92） 因为垂直于条间作用力的截面系数W=b2h／6，故上式可写成： ?b?fblb2?2b2h? （Pa） （14-93） 若多条导体组成母线的最大应力，?max??ph??b??al，则母线满足动稳定要求。 为了简化计算，也可根据条间允许应力?bal（其值为?al??ph）来决定最大允许衬垫 间跨距： lbmax?12?alWfb （14-94） 若所取的lb 设计中也常根据所给条件，先选定条间衬垫的跨距，算出条间应力，然后按允许相间应力来确定绝缘子间允许最大跨距。 6.导体共振校验 对于重要回路（如发电机、变压器及汇流母线等）的导体应进行共振校验。按式下式计算： f1?式中：f1－阶固有频率，Hz； L－跨距，m； NfL2EI （14-95） mNf－频率系数，Nf根据导体连续跨数和支撑方式而异，其值见表14－21； E－导体的弹性模量，Pa； I－导体断面二次距，m4。 导体发生振动时，在导体内部会产生动态应力，对于动态应力的考虑，一般是采用修正静态计算法，在最大电动力上乘以动态应力系数β（β为动态应力与静态应力的比值），以求得实际动态过程中动态应力的最大值。动态应力系数β与固有频率的关系，如图14－11所示。由图14－11可见，固有频率在中间范围变化时，β>1；固有频率较低时，β 328 <1；固有率较高时，β≈1。对于屋外配电装置中的铝管导体，β＝0.58。 为了避免导体产生危险的共振，对于重要的导体，应使其固有频率在下述范围以外： ①单条导体及一组中的各条导体为35～135Hz。 ②多条导体及有引下线的单条导体为35～155Hz。 ③槽形和管形导体为90～160Hz。 表14－21 导体不同固定方式下的频率系数Nf值 跨数及支撑方式 单跨、两端简支 Nf 1.57 单跨、一端固定、一端简支两等跨、简支 2.45 单跨、两端固定多等跨、简支 单跨、一端固定、一端活动 3.56 0.56 图14-11 动态应力系数β 如果固有频率在上述范围以外，可取β＝1。如果在上述范围以内，需要在电动力 上乘以β，即 2Fmax?1.73?10?7ikL?(N) （14-96） a计算导体的一阶自振频率fl时，当fl无法限制在共振频率之外，导体受力必须乘应力系数。导体不发生共振的最大绝缘子跨距lmax为： lmax?Nff1EI （14-97） m当已知导体材料、形状、布置方式和应避开自振频率（一般可取fl=160Hz）时，由式（14－97）计算导体不发生共振的最大绝缘子跨距lmax，当所取绝缘子跨距l 例14－7选择某电厂10kV配电装置的汇流母线，已知该母线的Imax= 3464A，三相导体水平布置，相间距离a＝0.75m，绝缘子跨距为1.2m。母线保护时间为0.05s，断路器的全开断时间为0.2s，母线短路电流I??＝51kA，Itk2＝41kA，Itk＝34kA，环境温度+30℃，铝导体的弹性模量E＝7×1010Pa。 解：（1）按长期发热允许电流选择导体的截面。查附录Ⅰ－2，选用3条125mm×l0mm矩形导体，Ia1＝3903A，Ks＝1.8，查附录Ⅰ－5查出温度修正系数K0＝0.94，则 Ia130 C?0.94?3903?3669 (A) ＞ 3464（A）（2）热稳定校验。短路持续时间为 tk?tpr?tab＝0.05+0.2＝0.25（s） 周期分量的热效应 329 tk512?10?412?342222Qp?I???10It2?It??0.25?482.7 [（kA）2·s] ??12kk12因t＜1s，故应计算非周期分量的热效应 Qap?TI??2?0.2?512?520.2 [（kA）2·s] 所以Qk?Qp?Qap?482.7?520.2?1002.9 [（kA）2·s] 正常运行时导体的温度为 ?I2max?34652?i??0???e??0???I????30??70?30??65.6 （℃） N?36692查表14－18，C＝89，则 S6min?QkKs/C?1002.9?10?1.8/89?477.4 (mm2) ＜3750 (mm2)满足热稳定的要求。 （3）动稳定校验。此时 m?hb?W?0.125?0.01?2700?3.375（kg/m） I?bh212?0.01?0.1253/12?1.63?10?6（m4） 按汇流母线为两端简支多跨距梁查表14－21，Nf = 3.56，则 fNfEI3.567?1010?1.63?10?61?L2m?1.223.375?454.5(Hz)＞155（Hz） 故取β=l 发电机出口短路时，冲击系数为1.9，则 ik?1.92I???2.69?51?137.19(kA) （4）应力计算。短路时相间单位长度的最大电动力计算： f1.73?10?7i21max?Ma??1.73?10?7?1371902/0.75?43419(N/m) W?0.5bh2?0.5?0.01?0.1252?78.125?10?6(m3) 则： ?2ph?fphiM/10W?4341?1.2210?78.125?10?6?8?106(Pa) 同相条间应力计算 b102b?b2?10?104b?bh?125?0.08,b?h?10?125?0.074,b?h?30135?0.222 由图14－1曲线查得K12=0.37，K13=0.57，则 330 21fb?8?K12?K13?ik?10?9?8?0.37?0.57??1371902?10?9/0.01?14153(N/m) b条间衬垫临界跨距计算 lcr??b4hfb?1197?0.0140.125/14153?0.65(m) 条间衬垫最大跨距为 lbmax?12?alWfb?12?70?8??106?102?0.125/14153?0.33(m) ＜ 0.65(m) L1.2?0.3(m) 因此，可以在每跨装设三个衬垫 lb??44二、电缆的选择 电力电缆应按下列条件选择和校验：①电缆芯线材料及型号；②额定电压；③截面选择；④允许电压降校验；⑤热稳定校验。电缆的动稳定由厂家保证，可不必校验。 1.电缆芯线材料及型号选择 电力电缆芯线有铜芯和铝芯，国内工程一般选用铝芯电缆。电缆的型号很多，应根据其用途、敷设方式和使用条件进行选择。除1l0kV及以上采用单相交联聚乙烯电缆或单相高压充油电缆外，一般采用三相铝芯油浸纸绝缘电缆、橡皮绝缘电缆、聚氯乙稀绝缘电缆或交联聚乙烯电缆；动力电缆通常采用三芯或四芯（三相四线）；高温场所宜用耐热电缆；重要直流回路或保安电源电缆宜选用阻燃型电缆；直埋地下一般选用钢带铠装电缆；潮湿或腐蚀地区应选用塑料护套电缆；敷设在高落差大的地点，应采用交联聚乙烯电缆。随着材料技术的发展，阻燃耐热型交联聚乙烯电缆得到了越来越广泛的应用。油浸纸绝缘和充油电缆等已趋于淘汰。各类电缆的参数见附录Ⅰ－3、Ⅰ－4。 2.电压选择 电缆的额定电压UN应大于等于所在电网的额定电压UNs，即： UN≥UNs （14-98） 3.截面选择 电力电缆截面一般按长期发热允许电流选择，当电缆的最大负荷利用小时Tmax>5000h，且长度超过20m时，则应按经济电流密度选择。电缆截面选择方法与裸导体基本相同，可按式（14－78）和式（14－79）计算。值得指出的是式（14－78）用于电缆选择时，其修正系数K与敷设方式和环境温度有关，即： K=KtKlK2 或 K=KtK3K4 （14-99） 式中：Kt为温度修正系数，可由附录Ⅰ－6查找，但电缆芯线长期发热最高允许温度?a1与电压等级、绝缘材料和结构有关；Kl、K2：为空气中多根电缆并列和穿管敷设时的修正系数，当电压在l0kV及以下、截面为95mm2及以下时K2取0.9，截面为120～185mm2时K2：取0.85；K3为直埋电缆因土壤热阻不同的修正系数；K4为土壤中多根并列修正系数。Kl、K2、 K3、K4及?a1值可由附录Ⅰ－7、Ⅰ－8查出。 为了不损伤电缆绝缘及保护层，敷设时电缆应保持一定的弯曲半径，如多芯纸绝缘铅包电缆的弯曲半径不应小于电缆外径的15倍。 331 4.允许电压降校验 对供电距离较远、容量较大的电缆线路，应校验其电压损失△U％。一般应满足△U％<5％。对于三相交流，其计算公式为： ?U%?173ImaxL?rcos??xsin??/U （14-100） 式中：U、L－线路工作电压（线电压）和长度； cos?－功率因数； r、x－单位长度的电阻和电抗。 5.热稳定校验 由于电缆芯线一般系多股线构成，截面在400mm2以下时，K≈1，满足电缆热稳定的最小截面可以简化写成： Smin?Qk/C （14-101） 电缆热稳定系数C计算式为： C?1?4.2Q1?a??k?20?ln?10?2 （14-102） K?20a1?a???20??－计及电缆芯线充填物热容量随温度变化以及绝缘散热影响的校正系数；式中：对于3～6kV厂用回路?取0.93，35kV及以上回路可?取1.0； Q－电缆芯单位体积的热容量，铝芯取0.59，J/（cm3·℃）； a－电缆芯在20℃时的电阻温度系数，铝芯为0.00403，1／℃； K－20℃导体交流电阻与直流电阻之比，S<100mm2的三芯电缆K=1，S=120～240mm2 的三芯电缆K=1.005～1.035； ?20－电缆芯在20℃时的电阻系数，铝芯取0.031×10－4，Ω·cm2/cm； θ－短路前电缆的工作温度，℃； θk－电缆在短路时的最高允许温度，对10kV及以下普通粘性浸渍纸绝缘及交联聚乙烯绝缘电缆为200℃，有中间接头（锡焊）的电缆最高允许温度为120℃。 通常电缆C值也可通过计算电缆的正常最高工作温度后查表14－18求得。电缆的正常最高工作温度?i可查图14－3曲线求得。 例14－8：如图14－12所示接线，试选择出线电缆。在变电站A两段母线上各接有一台3150kVA变压器，正常时母线分段运行，当一条线路故障时，要求另一条线路能供两台变压器满负荷运行。Tmax＝4500h，变电站距电厂500m，在250m 10.5kVA接头tab=0.6s图14－12 选择出线电缆接线图 332 处有中间接头，该接头处发生短路时，I???18kA,Itk/2?14kA，Ik?10kA，Itk?12kA，电缆采用直埋地下，土壤温度?0?20℃，继电保护整定时间tpr?0.6s，断路器全开断时间tab?0.1s，cos??0.8,土壤的热阻系数g?80。 解：（1）按经济电流密度选择截面，一台变压器的出线回路 Imax?1.05?3150?182 (A) 3?10.52查图14－12曲线1铝芯电缆Tmax?4500h，J?0.8A/mm， Sj?Imax182??227 (mm2) J0.8－3 选用两根10kV ZR YJV22－3×95（阻燃三芯交联聚乙烯绝缘铜芯铠装）电缆，每根电缆S=95mm，IN25?C?234 (A)，正常允许最高温度90℃，r=0.194×10（Ω/m），x=0.076 2 ×10（Ω/m）。 （2）按长期发热允许电流校验，考虑一回线故障时负荷的转移， －3 ??2?182?364A Imax当实际土壤温度为+20℃时，查附录Ⅰ－6求得电缆的载流量的修正系数为1.04。当电缆间距取200mm时，由手册可查得二根并排修正系数为0.92，故二根电缆的允许载流量 ? 为：IN20?C?1.04?0.92?234?2?447.8A>Imax（3）热稳定校验，tk?tpr?tab?0.1?0.6?0.7 (s)<1(s)，所以要考虑非周期分量的影响。 tk182?10?142?122222Qp?I???10Itk2?Itk??0.7?142.3[（kA）2·s] 1212??Qap?TI??2?0.6?182?194.4[（kA）2·s] Qk?Qp?Qap?432.3?194.4?626.7[（kA）2·s] 短路前电缆的最高运行温度为 ?i??0?(?y??0)(?2Imax3642)?20?(90?20)()?66（℃） IN447.8查表14－18得C=174，热稳定所需的最小截面为 Smin?Qk/C?626.7?106/174?144（mm2）<2×95 mm2 允许压降校验 333 ?U%?173ImaxL?rcos??xsin??/U ?173?364?250?(0.194?10?3?0.8?0.076?10?3?0.6)/(10.5?103) ?0.28%?5%结果表明ZR YJV22－3×95 10kV电缆能满足要求。 三、支柱绝缘子和穿墙套管的选择 支柱绝缘子应按额定电压和类型选择，并进行短路时动稳定校验。穿墙套管应按额定电压、额定电流和类型选择，按短路条件校验动、热稳定。 1.按额定电压选择支柱绝缘子和穿墙套管 支柱绝缘子和穿墙套管的额定电压UN应大于等于所在电网的额定电压UNs，即 UN>UNs （14-103） 发电厂与变电站的3～20kV屋外支柱绝缘子和套管，当有冰雪和污秽时，宜选用高一级的产品。 2.按额定电流选择穿墙套管 穿墙套管的额定电流IN。应大于等于回路中最大持续工作电流，即： IN > KImax （14-104） 式中：K—温度修正系数。 对母线型穿墙套管，因本身无导体，不必按此项选择和校验热稳定，只需保证套管的型式穿过母线的尺寸相配合。 3.支柱绝缘子和套管的种类和型式选择 根据装置地点、环境选择屋内、屋外或防污式及满足使用要求的产品型式。 4.穿墙套管的热稳定校验 套管耐受短路电流的热效应It2t应大于等于短路电流通过套管所产生的热效应Qk，即 It2t ≥Qk （14-105） 5.支柱绝缘子和套管的动稳定校验 绝缘子和套管的机械应力计算如下： 图14-13 绝缘子和穿墙套管所受的电动 图14-14 绝缘子受力示意图 布置在同一平面内的三相导体（如图14－13所示），在发生短路时，支柱绝缘子（或套管）所受的力为该绝缘子相邻跨导体上电动力的平均值。例如绝缘子1所受力为： 334 Fmax?F1?F22lc?1.73ik?10?7(N) （14-106） 2a式中：lc－计算跨距，m；lC??l1?l2?/2，l1、l2为与绝缘子相邻的跨距。对于套管l2=lca（套管长度）。 由于导体电动力Fmax是作用在导体截面中心线上的，而支柱绝缘子的抗弯破坏强度按作用在绝缘子高度H处给定的（如图14－14所示），为了便于比较，必须求出短路时作用在支柱绝缘子绝缘子帽上的计算作用力Fco，即： Fco?FmaxH1/H(N) （14-107） 式中：H1－绝缘子底部到导体水平中心线的高度（mm），H1=H+b+h/2； b－导体支持器下片厚度，一般竖放矩形导体b=18mm，平放矩形导体及槽形导体b=12mm。 支柱绝缘子绝缘子帽上的计算作用力Fco及套管的最大受力应不大于60%支柱绝缘子的抗弯破坏负荷0.6Fph。Fph由所选绝缘子给定。 对于35kV及以上水平安装的支柱绝缘子，在进行机械计算时，应考虑导体和绝缘子的自重以及短路电动力的复合作用。屋外支柱绝缘子应计及风和冰雪的附加作用 套管和绝缘子的安全系数不应小于表14－22所列数值。 表14－22 套管和绝缘子的安全系数 类 别 套管、支持绝缘子 悬式绝缘子及期金具 分别应为5.3和3.3。 ①荷载长期作用时 2.5 4 荷载短时作用时 1.67 2.5 注： 悬式绝缘子的安全系数对应于一小时机电试验荷载，而不是破坏荷载。若是后者，安全系数则 例14－9 试选择100MW发电机－变压器组连接母线的支柱绝缘子和穿强套管。已知：发电机的额定电压为10.5kV，额定电流为6468A，发电机连接母线上的短路电流I???35.4kA，发电机的连接母线选用2条标准槽形母线200×90×12mm（h×b×c），S=8080mm2，三相水平布置，相间距a=0.7m，支柱绝缘子跨距为1.5m。地区最热月平均温度为+35℃，母线允许电流修正到+35℃时的值为7744A。 解：（1）计算短路冲击电流峰值。 ik?2.55?I???2.55?35.4?90.3kA （2）支柱绝缘子的选择。根据工作电压和装置地点，屋内部分选ZC－10F型支柱绝缘子，其抗弯破坏负荷Fph=12250N，绝缘子高度H=225mm（见图14－16）。 Fmaxh?225?12?100?337mm 21.52lC?1.73ik?10?7?1.73?903002??10?7?3023 (N) a0.7H1?H?b?335 所以， Fco?FmaxH1337?3023??4528(N)＜0.6Fph H225屋外部分的支柱绝缘子，考虑冰雪及污秽的影响，选用电压等级高一级的产品ZPC－ 35，其验算方法同屋内。 （3）穿墙套管的选择。 根据工作电压和额定电流，选用CMWF－20母线型套管，套管长度lca?625mm，（mm×mm）。 Fph?39200N。套管窗口尺寸为210×200＞2（200×90） l?l1.5?0.625?1.063 (m) 计算跨度 lc?12?221.0632l?72?10?7?2142 (N)＜0.6Fph 套管受力Fmax?1.73ikC?10?1.73?90300?a0.7 第五节 主变压器的选择 主变压器的选择与变压器的台数、形式、连接组别、电压等级、调压方式、冷却方式、 运输条件以及变电站的容量、发展远景等方面的因数有关，在选择主变压器型式时，应考虑以下几个方面。 1.容量及台数的确定 变电站的容量是由供电地区供电负荷（综合最大负荷）决定的，如果已知供电地区的计算负荷，则变电站容量为： ST?式中：Pca—变电站计算负荷，kW； Pca （14-108） cos?cos?—平均功率因数，一般取0.6～0.8。 变电站主变压器台数可按如下原则确定： ①对于只供电给二类、三类负荷的变电站，原则上只装设一台变压器。 ②对于供电负荷较大的城市变电站或有一类负荷的重要变电站，应选用两台相同容量的主变压器。每台变压器的容量应满足一台变压器停运后，另一台能供给全部一类负荷；在无法确定一类负荷所占比重时，每台变压器的容量可按计算负荷的60％～80％选择。 ③对大城市郊区的一次变电站，如果中、低压侧已构成环网的情况下，变电站以装设两台为宜；对地区性孤立的一次变电站或大型工业专用变电站，在设计时应考虑装设三台主变压器的可能性；对于规划只装两台主变压器的变电站，其变压器的基础宜按大于变压器容量的1～2级设计。 336 2.相数的确定 在330kV及以下电力系统中，一般都应选用三相变压器。因为单相变压器组相对来讲投资大、占地多、运行损耗也较大，同时配电装置结构复杂，也增加了维修工作量。但 是由于变压器的制造条件和运输条件的限制，特别是大型变压器，尤其需要考察其运输可能性，从制造厂到变电站之间，变压器尺寸是否超过运输途中隧洞、涵洞、桥洞的允许通过限额；变压器重量是否超过运输途中车辆、船舶、码头、桥梁等运输工具或设施的允许承载能力。除按容量、制造水平、运输条件确定外，更重要的是考虑负荷和系统情况、保证供电可靠性，进行综合分析，在满足技术、经济的条件下来确定选用单相变压器还是三相变压器。 3.绕组数的确定 国内电力系统中采用的变压器按其绕组数分类有双绕组普通式、三绕组式、自耦式以及低压绕组分裂式等型式变压器。如以两种升高电压级向用户供电或与系统连接时，可以采用二台双绕组变压器或三绕组变压器，亦可选用自耦变压器。 在110kV及以上中性点直接接地系统中，凡需选用三绕组变压器的场所，均可优先选用自耦变压器，它损耗小、体积小、效率高，但限制短路电流的效果较差，变比不宜过大。 4.绕组接线组别的确定 变压器三相绕组的接线组别必须和系统电压相位一致，否则，不能并列运行。电力系统采用的绕组连接方式只有星形“Y”和三角形“△”两种。因此，变压器三相绕组的连接方式应根据具体工程来确定。对于三相双绕组变压器的高压侧，110kV及以上电压等级，三相绕组都采用“YN”连接；35kV及以下采用“Y”连接； 对于三相双绕组变压器的低压侧，三相绕组采用“△”连接，若低压侧电压等级为380/220V，则三相绕组采用“yn0”连接。 在变电站中，为了限制三次谐波，主变压器接线组别一般都选用YN，d11常规接线。近年来，国内外亦有采用全星形接线组别的变压器。所谓“全星形”变压器，一般是指其接线组别为：YN，yn0，y0（YN，yn0，yn0）或YN，y0（YN，yn0）的三绕组变压器或自耦变压器。它不仅与35kV电网并列时，由于相位一致比较方便，而且零序阻抗较大，有利于限制短路电流。同时，也便于在中性点处连接消弧线圈。但是，由于全星形变压器3次谐波无通路，因此，将引起正弦波电压畸变，并对通信设备发生干扰，同时对继电保护整定的准确度和灵敏度均有影响。 5.调压方式的确定 为了保证变电站的供电质量，电压必须维持在允许范围内。通过变压器的分接头开关切换，改变变压器高压侧绕组匝数，从而改变其变比，实现电压调整。切换方式有两种：不带电切换，称为无励磁调压，调整范围通常在±2×2.5％以内；另一种是带负荷切换，称为有载调压，调整范围可达30％，但其结构较复杂、价格较贵。 6.冷却方式的选择 电力变压器的冷却方式，随其型式和容量不同而异，一般有以下几种类型。 （1）自然风冷却：一般适于7500kVA以下小容量变压器。为使热量散发到空气中，装有片状或管形辐射式冷却器，以增大油箱冷却面积。 337 （2）强迫空气冷却：又简称风冷式。容量大于等于8000kVA的变压器，在绝缘允许的油箱尺寸下，即使有辐射器的散热装置仍达不到要求时，常采用人工风冷。在辐射器管间加装数台电动风扇，用风吹冷却器，使油迅速冷却，加速热量散出。风扇的启停可以自动控制，亦可人工操作。 （3）强迫油循环水冷却：单纯的加强表面冷却可以降低油温，但当油温降到一定程度时，油的粘度增加，以致使油的流速降低，对大容量变压器已达不到预期冷却效果，故采用潜油泵强迫油循环，让水对油管道进行冷却，把变压器中热量带走。在水源充足的条件下，采用这种冷却方式极为有利，散热效率高，节省材料，减小变压器本体尺寸。但要一套水冷却系统和有关附件，且对冷却器的密封性能要求较高。即使只有极微量的水渗入油中，也会严重地影响油的绝缘性能，故油压应高于水压0.1～0.15MPa，以免水渗入油中。 （4）强迫油循环风冷却：其原理与强迫油循环水冷却相同。 （5）强迫油循环导向冷却：近年来大型变压器都采用这种冷却方式。它是利用潜油泵将冷油压人线圈之间、线饼之间和铁芯的油道中，使铁芯和绕组中的热量直接由具有一定流速的油带走，而变压器上层热油用潜油泵抽出，经过水冷却器或风冷却器冷却后，再由潜油泵注入变压器油箱底部，构成变压器的油循环。 （6）水内冷变压器。变压器绕组用空心导体制成。在运行中，将纯水注人空心绕组中，借助水的不断循环，将变压器中热量带走。但水系统比较复杂，且变压器价格较高。 第六节 低压电器的选择 一、低压熔断器选择 1.熔断器体电流的确定 熔体额定电流的选择应同时满足正常工作电流和启动尖峰电流两个条件，并安短路电流校验其动作灵敏性。 （1）按正常工作电流选择。即： INr?IC （A） （14-109） （2）按起动尖峰电流选择。 1）单台电动机回路： INr?KIst（A） （14-110） 2）配电线路： INr?Kr? ?Ist1?Ic(n-1)??（A） （14-111）3）照明线路： INr?KmIc（A） （14-112） 式中：INr－熔体的额定电流，A； Ic－线路的计算电流，A； Ist－电动机的起动电流，A； Ist1－线路中起动电流最大一台电动机的起动电流，A； Ic（n－1）－除起动电流最大一台电动机以外的线路计算电流，A； 338 K－熔体选择计算系数，取决于电动机的起动状况和熔断器特性，其值见表14－23； Kr－配电线路熔体选择计算系数，取决于最大一台电动机的起动状况，线路计算电流与尖峰电流之比和熔断器特性。当Ist1很小时取1，当Ist1较大时取0.5～0.6，当Ic（n－1）很小时可按K考虑； Km－照明线路熔体选择计算系数，取决于电光源的起动状况和熔断器特性。其数值见表14－24。 表14－23 熔体选择计算系数 熔断器型号 熔体材料 熔体电流（A） ≤50 RT0 铜 60～200 ＞200 ≤20 RT10 铜 25～50 60～100 ≤60 RM7 RM1 RL1 RC1A 铜 锌 铜 铜 80～350 ＞400 180～350 ≤60 80～100 10～200 ≤60 RM10 铜 80～200 ＞200 熔体选择计算系数K 电动机轻载起动 0.38 0.28 0.25 0.45 0.38 0.28 0.38 0.45 0.30 0.38 0.38 0.30 0.30 0.38 0.30 0.28 电动机重载起动 0.45 0..30 0.30 0.60 0.45 0.30 0.45 0.50 0.40 0.45 0.45 0.38 0.38 0.45 0.38 0.30 注：轻载起动时间按≤3s考虑；重载起动时间按≤8s考虑；对起动时间超过8s或频繁起动，带有反接制动的电动机，熔体额定电流宜比重载起动时加大一级。 表14－24 照明线路熔体选择计算系数Km值 熔断器型号 RL1 RC1A 熔体材料 铜、银 铅、铜 熔体额定电流（A） ≤60 ≤60 白炽灯、荧光灯等 1 1 Km 高压水银灯 1.3—1.7 1—1.5 高压钠灯 1.5 1.1 （3）按短路电流校验动作灵敏性。 为使熔断器可靠动作，必须校验其灵敏性，即： Ik?min?Kop?r （14-113） INr 339 式中：Ik?min－被保护线段最小短路电流，即最小运行方式下的两相短路电流。A； Kop?r－熔断器动作系数，一般为4。 2.熔断管电流的确定 （1）额定电流的确定。 按照熔体的额定电流及产品样本所列数据，即可确定熔断器熔管的额定电流。 常用熔断管额定电流与熔体的额定电流选择见附录Ⅷ－1。 （2）按短路电流校验熔断器的分断能力。 (3) 熔断器的最大开路电流I0ff?r应大于被保护线路最大三相短路冲击电流有效值Ik， 即： （14-114） I?I(3)通常制造厂提供熔断器的极限分断能力为交流电流周期分量有效值，为了简化校验， (3)也可用被保护线路最大三相短路电流周期分量有效值Ip来校验。即 0ff?rk I 0ff ? r ? I p （14-115） 常用熔断器的极限分断能力见表14－25。 表14－25 熔断器的极限分断能力 极限分断能力 型 号 熔管额定电流（A） 回路电压为380V时的交流电电流周期分量有效值（A） 15 RM7 60 100～600 15 RM10 RT0 RT10 RT11 60 ≥100 50～60 20～100 100～400 5 10 RC1A 15 30 60 100、200 RL1 15～60 100、20 2500 5000 20000 1200 3500 10000 5000 5000 5000 250 750 1000 1500 4000 5000 25000 50000 0.7 0.6 ≥0.3 0.8 0.7 0.5 0.35 ≥0.3 0.25 0.25 ?cos(3)3.熔断器熔体动作选择性的配合 在低压系统中，当电源侧与负荷侧均设有短路保护时应尽量使保护装置的动作有选 340 择性。如果都采用熔断器保护，同型号同熔体材料的上下级熔断器之间熔体电流等级相差2～4级，一般就能满足选择性要求。 二、低压断路器的选择 1.低压断路器额定电流的确定 INz?Ic（A） （14-116） 式中：INz－低压断路器的额定电流，A； Ic－线路的计算电流，A。 2.过电流脱扣器选择 （1）瞬时动作的过电流脱扣器的确定 配电用低压断路器的瞬时过电流脱扣器整定电流，应躲过配电线路的尖峰电流，即： ??Ic(n-1)??Iz3?set?Kz3?set??Ist1? （A） （14-117） 式中：Kz3.set－低压断路器瞬时脱扣器可靠系数，一般取1.2； ?－线路中起动电流最大一台电动机的全起动电流（A），其值为电动机起动电流Ist1Ist1的1.7倍； ?－除起动电流最大一台电动机以外的线路计算电流，A。 Ic(n-1)对选择性来说，低压断路器除应满足上述条件外，还应满足被保护线路各级间选择性 要求，即整定电流应大于或等于下一级低压断路器瞬时动作电流的整定值的1.2倍。 （2）短延时动作的过电流脱扣器的确定。 1）整定电流。 配电用低压断路器的短延时过电流脱扣器整定电流，应能躲过短时间出现的负荷尖峰电流，即： Iz2?set?Kz2?rel??Ist1?Ic(n-1)?? （A） （14-118） 式中：Kz2?rel－低压断路器短延时脱扣器可靠系数，取1.2； Ist1－线路中起动电流最大一台电动机的起动电流，A； Ic(n-1)－除起动电流最大一台电动机以外的线路计算电流，A； 2）动作时间的确定。 短延时主要用于保证保护装置动作的选择性。低压断路器延时断开时间分0.1（0.2）s、0.4s和0.6s三种，由此确定动作时间。 （3）长延时动作过电流脱扣器的电流整定与效验。 1）整定电流。低压用断路器的长延时动作过电流脱扣器整定电流为 Iz1?set?Kz1?relIc （A） （14-119） 式中：Kz1?rel－长延时脱扣器可靠参数，取1.1； Ic－线路的计算电流，A。 2）动作时间校验。校验低压断路器在3倍Iz1?set时可返回时间，应大于短路时尖峰电流的持续时间。根据低压断路器标准，配电用低压断路器的长延时过电流脱扣器动作特性 341 见表14－26，返回电流值为其整定电流值的90%。 表14－26 长延时过电流脱扣器动作特性 下列额定电流脱扣器的动作时间 ≤100A 不动作 ＜1h ＜4min 可返回时间＞1s或3s ＞100A 不动作 ＜1h ＜10min 可返回时间＞3s或8s或15s 线路电流?? ?Iz1?set?脱扣器整定电流??1.0 1.3 2.0 3.0 I（4）照明用低压断路器的过电流脱扣器的整定。 照明用低压断路器的长延时和瞬时过电流脱扣器整定电流分别为： Iz1?set?Kk1Ic （A） （14-120） Iz3?set?Kk3Ic （A） （14-121） 式中：Ic－照明线路的计算电流，A； Kk1、Kk3－长延时和瞬时过电流脱扣器计算系数，其数值见表14－27。 照明用低压断路器的动作特性，应符合表14－28的规定。 表14－27 照明用低压断路器长延时和瞬时过电流脱扣器计算系数 自动开关 带热脱扣器 带瞬时脱扣器 计算系数 Kk3 Kk1 白炽灯、荧光灯、卤钨灯 1 6 高压水银灯 1.1 6 高压钠灯 1 6 表14－28 照明低压断路器的动作特性 I?线路电流? ?Iz1?set?脱扣器整定电流??1.0 1.3 动作时间 不动作 ＜1h I?线路电流? ?Iz1?set?脱扣器整定电流??2.0 2.6 动作时间 ＜4min 瞬时动作 3.低压断路器的校验 常按短路电流校验低压断路器的分断能力 （1）分断时间大于0.02s的低压断路器的校验。 (3) （14-122） Ioff?z?Ip式中：Ioff?z－以交流电流周期分量有效值表示的低压断路器极限分断能力，kA； (3)－被保护线路的三相短路电流周期分量有效值，kA； Ip（2）分断时间小于0.02s的低压断路器的校验。 (3) （14-123） Ioff?lim?z?Ipm式中：Ioff?lim?z－低压断路器开断电流（冲击电流有效值），kA； (3)－短路开始第一周期内的全电流有效值，A； Ipm常用低压断路器的极限分断能力数据见附录Ⅷ－2。 342 （3）按短路电流校验低压断路器动作灵敏性。 为使低压断路器可靠动作，必须校验其灵敏性，即： Ik?min?Kop?z （14-124） Iz?set式中：Ik?min－被保护线段最小短路电流，A； Iz?set－低压断路器脱扣器的瞬时或延时整定电流，A； Kop?z－低压断路器动作系数，常取1.5。 三、刀开关、接触器和热继电器的选择 1.刀开关的选择 刀开关按线路的额定电压、计算电流及断开电流选择，按短路时的动、热稳定校验。刀开关断开的负荷电流不应超过产品规定的动、热稳定值，刀开关动、热稳定性和保安性的技术数据见表14－29。 表14－29 刀开关动、热稳定性和保安性技术数据 额定工作电流（A） 1s热稳定电流有效值（kA） 电动稳定电流峰值（kA） 极限保安电流峰值（kA） 中央手柄式 杠杆操作式 中央手柄式 杠杆操作式 中央手柄式 杠杆操作式 6 10 20 25 30 7 12 20 25 30 35 15 20 30 40 50 15 25 40 50 70 90 30 40 50 60 30 40 50 60 95 110 IN?100 100＜IN≤250 250＜IN≤400 400＜IN≤630 630＜IN≤1000 1000＜IN≤1600 注：极限保安电流峰值，是电器通过的短路全电流峰值，持续通电0.1s后，允许被式电器导体变形，触头熔焊，甚至更换触头等易损零件或整个产品，但不得产生导致相邻装置的电器或相邻回路发生短路飞弧以及危害操作人员安全的事故。 2.交流接触器的选择 交流接触器在不同使用场合下的操作条件存在很大差异，即其额定工作电流或额定控制功率随使用条件（额定工作电压、使用类别等）不同而变化。只有根据不同使用条件正确选用其容量等级，才能保证接触器在控制系统中长期可靠运行。 （1）按电动机的额定功率或线路的计算电流选择接触器的等级，并根据安装现场选择结构形式。 （2）按短路时的动、热稳定校验。线路的三相短路电流不应超过接触器的动、热稳定值。当使接触器能切断短路电流时，还应校验其分断能力。 （3）接触器吸引线圈的额定电流、电压及辅助触头的数目满足控制回路接线的要求。 （4）根据操作次数校验接触器允许的操作频率。 常用CJ10、CJ12系列交流接触器主要技术指标见附录Ⅷ－3。 343