电器设备的选择
第5章 电器设备的选择
总降压变电所的电气设备按正常工作时的电流、电压及使用要求选择，并按短路情况进行校验。总降压变电所的电压可分为35KV侧和6KV侧。按照设计要求，电力系统变电所35kv出线上的定时限过流保护的动作时间为2s，这样，总降压变电所的断路器取1.0s，进线端断路器取1.5s。
35KV侧（主变压器一次侧）的计算数据为
(3)
电压 U=35KV，电流I=69A，短路电流IK-1=2.13kA，短路容量
3)S(K.5MV∙A， -1=136
(3)
ish短路电流冲击值=5.43kA，
热稳定假想时间t按系统给定的过电流保护动作时间top，加上断路器的全
ima
开断时间toc（含固有分闸时间和灭弧时间）之和，即tima=top+toc，对于高速断路器（如真空断路器、六氟化硫断路器），可取toc=0.1~0.15s，则热稳定校验数据为
2
I∞tima=2.132⨯（1.5+0.1）=7.26KA2∙S
6KV侧（主变压器二次侧）的计算数据为
(3)(3)电压U=6KV，电流I'=386A，短路电流IK-2=4.98kA，短路容量SK-2=54.3MV∙A，
短路电流冲击值ish
（3）
=9.16kA，热稳定校验数据
22
I∞ti=4.982⨯（1.0+0.1）=27.28KA∙S
5.1 高压侧一次设备选择和校验
高压一次设备的选择，必须满足一次电路正常条件下和短路故障条件下工作的要求，同时设备应工作安全可靠，运行维护方便，投资经济合理。
高压一次设备的选择和校验可按表5-1所列各项条件进行。
表5-1 高压一次设备的选择与校验条件
电气设备名称 高压隔离开关 高压断路器 电流互感器 电压互感器 高压电容器 低压断路器
电压 √ √ √ √ √ √
电流 √ √ √ — — √
断流能力 — √ — — — √
短路电流校验 动稳定度 √ √ √ — — —
热稳定度 √ √ √ — — —
5.2 高压开关柜的选择
高压开关柜是以开关为主体，将其他各种电器原件按一定的主接线要求组装为一体的成套电气设备。除一次电气设备外，还包括控制、测量、保护和调整等方面的元件和电气连接、附件、外壳等，有机组合在一起即构成开关柜。开关柜由于从电力系统实际出发，考虑了性能参数的合理配合及电气设备的合理布局，因而具有占地面积小、安装与使用方便、运行安全可靠、适合与工厂大批量生产等特点。
总降压变电所为35KV侧和6KV侧，一般设为户外形式。所以不采用高压柜，将各高压设备按接线图连接起来，同时安装相应的避雷设施。
6KV侧的馈出线选用铠装型移开中置式交流高压金属封闭开关设备KYN28A-7.2，作为它的互感器柜、无功补偿柜、馈出线柜，安装在室内。该产品是3.6～12KV三相交流50HZ单母线分段系统的成套配电装置，主要供发电厂、输变电站、宾馆大厦、工矿企业等馈电、及控制、保护、监视用。其主要技术参数见表5-2。
表5-2 KYN28A-12开关柜技术参数：
项目 额定电压 额定绝 缘水平 额定频率 断路器额定电流 开关设备额定电流
4S额定短时耐受电流（有效值） 额定峰值耐受电流（峰值） 防护等级
外型尺寸(mm) 宽X深X高：
lmin工频耐受电压 雷电冲击耐受电压
单位 kv kv kv Hz A A kA kA
数据 3.6，7.2，12 42 75 50
630，1250，1600，2000，2500，3150 630，1250，1600，2000，2500，3150 16，20，25，31.5，40 40，50，63，80，100
外壳为IP4X，隔室间、断路器室门打开时为IP2X 额定电流≤1250A ：800X1500X2300 额定电流≥1600A ：1000X1500X2300
注：柜深1660mm的开关柜为架空进线方案用
5.3 断路器的选择与校验
高压断路器的功能是，不仅能通断正常负荷电流，而且能接同和承受一定时间的短路电流，并能在保护装置作用下自动跳闸，切除短路故障。
高压断路器按其采用的灭弧介质分，有油断路器、六氟化硫断路器、真空断
路器以及压缩空气断路器、磁吹断路器等。
真空断路器是指触头在高真空中开断电路的断路器。它是20世纪50年代发展起来的一种新型断路器。真空断路器所采用的绝缘介质和灭弧介质是高真空，
-5-2
其真空度一般在1.33⨯10～1.33⨯10Pa之间，具有很高的绝缘强度，有利于电弧的熄灭。真空断路器在3～35KV配电网中已得到了广泛的应用，技术上也趋于成熟。
六氟化硫断路器，是利用SF6气体作为灭弧和绝缘介质的一种断路器。它和油断路器比较比较，有下列优点：断流能力强，灭弧速度快，电绝缘性能好，检修周期（间隔时间）长，适于频繁操作，而且没有燃烧爆炸危险。但缺点是价格比较昂贵。
高压断路器是变电所主要电气设备之一，其选择的好坏，不但直接影响变电所的正常状态下运行，而且也影响在故障条件下是否能可靠地分断。断路器的选择根据额定电压、额定电流、装置种类、构造型式、开断电流或开断容量各技术参数，并且进行动稳定和热稳定校验。
① 按额定电压选择
断路器的额定电压，应不小于所在电网的额定电压， 即
Un.et≥UN
式中，U—电网额定电压/KV；Un.et—断路器的额定电压/KV。
N
② 按额定电流选择
断路器的额定电流Ie应不小于回路的持续工作电流， 即
eg
II式中 ，e—断路器额定电流/A；g—回路持续工作电流/A。 ③ 按配电装置种类选择
装置的种类指断路器安装的场所。装设在屋内的应选屋内型，装设在屋外的，应选屋外型。
在设计时，具体问题要具体分析，根据上述条件，选用技术上合理而又经济的断路器为宜。
I≥I
5.4 变压器35KV侧断路器选择与校验
根据上述条件，35KV侧选择LW18-40.5/1600的六氟化硫断路器，具体校验如表5-3。
表5-3 LW18-40.5/2000校验
LW18-40.5/2000
额定电压UN 额定电流 IN 动稳定电流峰值imax 开断电流Isc
40.5KV 2000A 63KA 25KA
计算数据 校验结果
35KV 69A 5.43KA 2.13KA
合格 合格 合格 合格
≥ ≥ ≥ ≥
Uca
Ica
3ish
Ik(3)
2I∞tima
热稳定校验
252⨯4=2500kA∙S
2
≥ 7.26KA2∙S 合格
5.5 变压器6KV侧断路器选择与校验
由于国内目前很少有6KV规格的真空断路器，国内对于6KV等级的断路器，都是用10kv等级的断路器直接代替，但是要注意：真空断路器开断小电流的能力极强，如果回路的电流很小，其电弧被快速切断时引起操作过电压的几率很高，所以应当在真空断路器靠近负载处加装压敏电阻。根据上述条件，变压器6KV侧选择ZW1-12/630型真空、户外断路器，6KV馈出线选择ZN3-12D/630型真空、户内断路器。具体校验如下表5-4。
表5-4 ZW1-12/630的校验表
项目
额定电压UN 额定电流 IN 动稳定电流峰值
ZN3-12D/630
12KV 630A
ZW1-12/630
12KV 630A
条件 计算数据
校验结果 合格 合格
≥ ≥ ≥ ≥ ≥
Uca
6KV 386A
Ica
3
ish
imax
开断电流Ioc 热稳定校验
50KA 31.5KA 9.16KA 合格
20KA
202⨯4=
12.5KA
Ik(3)
4.98KA 合格 合格
2
12.5⨯4=
2
1600kA2∙S625kA∙S
22
I∞tima 27.28KA∙S
5.6 电流互感器选择与校检
测量用电流互感器的准确度级别主要有0.1，0.2，0.5，1，3，5等级。其
中测量和计量仪表使用的电流互感器为0.2级，只为电流、电压测量用的电流互感器允许使用1.0级，对非重要的测量允许使用3.0级。保护用的电流互感器有5P和10P两级。
根据上述条件和短路电流计算结果高压侧选LB-35型，额定电流比为75/5，0.5/10P级。低压侧先用LZZBJ9-10B型，额定电流比为400/5， 0.5/10P级；馈出线选用LMZJ1-0.5型， 0.5级。所选电流互感器参数如表5-5。
表5-5 电流互感器参数表
型号
额定电流比(KA) 准确级组合
额定输额定短时热稳额定动稳定
出（VA） 定电流（KA） 电流（KA） 50 15
4.9 45
5.5 112.5
LB-35 LZZBJ9-10B
75/5 400/5
0.5/10P 0.5/6P
对所选电流互感器进行校验如表5-6、表5-7。
表5-6 35KV侧电流互感器校验
项目
LB-35
35KV 75A 5.5KA 4.9²×1=24.01
条件
项目
数据
35KV 69A
结果
合格 合格
UN.TA I1N
动稳定
≥ ≥ ≥ ≥
UN
Imax
ish(3)
I(3)∞tima
2
5.43KA 合格
热稳定
7.26KA2∙S
合格
表5-7 变压器6KV侧电流互感器校验
项目
LZZBJ9-10B
条件
项目
数据
结果
UN.TA I1N
10KV 400A
≥ ≥
UN
6KV 386A
合格 合格
Imax
动稳定 热稳定
112KA 45²×1=2025
≥ ≥
ish(3)
I(3)∞tima
2
9.16KA
2
27.28KA∙S
合格 合格
5.7 电压互感器的选择
1) 两个单相电压互感器接成V/V型供仪表、继电器接于三相三线制电路的
各个线电压，它广泛应用在工厂变配电所的6～10高压配电装置中。 2) 三个单相三绕组电压互感器或一个三相五芯柱三绕组电压互感器接成
Y0/Y0∆形，其接成Y0的二次绕组，供电给需线电压的仪表、继电器及绝缘监视用电压表。辅助二次绕组接成开口三角形，接电压继电器。系统正常运行时，由于三个相电压对称，因此开口三角形两端的电压接近于零。当某一相接地时，开口三角形两端将出现近100V的零序电压，使电压继电器KV动作，发出单相接地信号。接线图如图5-1。
图5-1 三个电压互感器接成Y0/Y0/∆（开口三角）型
由于电压互感器两侧均装有熔断器，故不需要进行短路的动稳定和热稳定校验。根据上述条件选择JDJJ-35型、JDZJ-6型电压互感器。同时，为保护电压互感器，35KV侧选用RN2-35型限流式熔断器，6KV侧选用XRNP-7.2型限流式熔断器。 熔断器熔体额定电流一般选0.5A。所选电压互感器型号参数如表5-8。
表5-8 电压互感器主要技术参数 产品型号
额定变比
准确等级及输出容量VA 0.5 150
1 250
3 600
最大容量 VA 1200
JDJJ-35
350.10.1// 330.10.1// 33
JDZJ-6 40 60 150 300
5.8 高压隔离开关的选择
高压隔离开关的功能主要是隔离高压电源，以保证其它设备和线路的安全检
修。它的结构有如下特点：断开后有明显可见的断开间隙，而且断开间隙的绝缘及相间绝缘都是足够可靠的，能充分保证人身和设备安全。但是隔离开关没有专门的灭弧装置，因此不允许带负荷操作。高压隔离开关按安装地点，分为户内式和户外式两大类。
由安装地点的电压和最大工作电流，初选高压隔离开关规格为GW5-35/600进行校验，如表5-9所示。由校验结果可知，所选GW5-35/600型隔离开关是满足要求的。
表5-9 总降压变电所高压侧隔离开关的选择与校验
序号 1 2 3 4
装置地点的电气条件 项目 UN I30 ish(3) I∞(3)2tima
数据 35kV 69A 5.43kA
GW5-40.5/630型隔离开关 项目 UN.et IN imax It2t
数据 40.5kV 630A 80kA 31.5⨯4=3969
2
结论 合格 合格 合格 合格
7.26KA2∙S
KA2∙S
5.9 低压侧隔离开关选择
由安装地点的电压和最大工作电流，还有和相应的断路器相匹配，初选高压隔离开关规格为GW1-10/400进行校验，如表5-10所示。由校验结果可知，所选GW1-10/400型隔离开关是满足要求的。
表5-10 总降压变电所低压侧隔离开关的选择与校验
序号 1 2 3 4
装置地点的电气条件 项目 UN I30 ish(3) I∞(3)2tima
数据 6kV 386A 9.16kA
2
27.28KA∙S
GW-10/400型隔离开关
项目 UN.et IN imax
2
数据 10kV 400A 25kA 14⨯5=980 KA ²S
结论 合格 合格 合格 合格
It2t