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10kV变电所电气设备的选择与校验
【摘要】
10kV 变电所作为常见的输电线路终端，担负着受电、变压、分配的任务，是生产和生活供电系统的枢纽，其所用电气设备的正确选择是供配电系统安全、可靠运行的基本保证。 本文针对 10kV 变电所的设计问题，介绍了 10kV 变电所电气设备的选择方法，并结合实际工程经验，从实际工程数据进行分析，证明了本文方法的可行性和实用性。 【关键词】 电气设备；选择校验 引言
供电系统在发生短路时，短路电流非常大，如此大的短路电流通过用电设备和线路，会产生很大的电动力和很高的温度，即我们常说的电动效应和热效应。这两种短路产生的效应对用电设备及导体的安全运行有很大的威胁，因此，在电气设计中电气设备的选择必须能满足正常、过电压、短路和特定条件下安全可靠的要求，并力求技术先进和经济合理。通常在变电所的设计中电气设备的选择分为两步，第一按正常工作条件选择，第二在短路情况下校验其动稳定性和热稳定性。 1 电器设备选择的一般要求 1．1 技术条件
选择的高压电器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。 1．1．1 电压
选用的电器允许最高工作电压 Umax 不得低于该回路的最高运行电压 U N，即Umax≥U N 1．1．2 电流
选用的电器额定电流 Ie 不得低于其所在回路在各种可能运行方式下的工作电流 I N，即Ie≥I N此外，在选择电气设备时，还应考虑用电设备的安装场所的环境条件等。 1.2 校验的一般原则
1．2．1 电器选定后应按最大可能通过的短路电流进行动稳定和热稳定校验。 校验的短路电流一般取三相短路时的短路电流，若系统回路中的单相、两相接地短路严重时，应按较严重时的短路电流校验。
1．2．2 用熔断器保护的电器可不校验热稳定。 当熔断器有限流作用时，可不校验动稳定，用熔断器保护的电压互感器可不校验动稳定、热稳定。
1．2．3 短路的热稳定条件I t 2 t＞Q dt
式中： Q dt —— — 在计算时间 ts 内，短路电流的热效应（ KA2 s ） I t —— — t 秒内设备允许通过的热稳定电流有效值（ KA ） t —— — 设备允许通过的热稳定电流时间（ s ）
校验短路热稳定所用的计算时间 t ，按下式计算t = t b +t d式中 t b —— — 继电保护装置保护动作时间（ s ）t d —— — 断路器的全分闸时间（ s ） 1．2．4 短路的动稳定条件i sh ≤i dfI sh ≤ I df 式中 i sh —— — 短路冲击电流峰值（ KA ） I sh —— — 短路全电流有效值（ KA ）
i df —— — 电器允许的极限通过电流峰值（ KA ） I df —— — 电器允许的极限通过电流有效值（ KA ） 1．2．5 绝缘水平
在工作电压和过电压的作用下，电器的内、外绝缘应保证必要的可靠性。 电器的绝缘水平，应按电网中出现的各种过电压和保护设备相应得保护水平来确定。 1.3 假想时间的确定
假想时间 tima 等于周期分量假想时间 tima.p 和非周期分量 tima.np 之和。 其中 tima.p 可根据 β＇＇＝I＇＇／I ∞ 查表得到，非周期分量假想时间tima.np 可以忽略不计（因短路时间均大于 1s ），因此，假想时间 tima 就等于周期分量时间 tima.p 。 10kV 母线的假想时间如下表 1 所示。
1．4 高、低压一次设备的选择与校验
高、低压一次设备的必须满足其在一次电路正常情况下和短路故障下的工作要求。 高压一次设备的校验项目如表 2 所示。 表 2 高压各种电气设备校验表
低压一次设备的选择与高压一次设备的选择一样，但动稳定和热稳定性一般可不校验，低压一次设备的校验项目如表 3 所示。 表 3 低压各种电气设备校验表
2 实例分析
以河南省某工厂新建 10kV 变电所高压一次设备的选择进行校验。 该变电所 10kV 一次系统图如图 1 所示。
2.1 电压互感器的校验
电压互感器选用 JDZ6 — 10 型，电压满足要求。由于电压互感器与电网并联，当网内短路时，互感器本身不遭受短路电流的冲击，因此不必校验其动、热稳定性。
2.2高压开关柜及母线选择
高压开关柜的选择应根据使用环境确定是户内还是户外型；根据供电可靠性确定是固定式还是手车式。此外，向开关厂订购开关柜时，还应向厂家提供一、二次电路图及相关技术资料。变电所高压开关柜上的高压母线，一般采用 TMY 型硬铜母线，除了载流量应满足要求外，还应对母线的热稳定和动稳定进行校验。 现场施工时，施工单位根据设计要求现场安装。 3 结束语
在变电所设计中，变电所内的设备选择非常重要，它的正确与否对变电所的安全运行有着至关重要的影响。不合理的设备选择将导致严重后果，轻者导致系统的断电，重者造成重大的经济损失，甚至会造成人员伤亡。 因此，正确的选择电气设备，可大大提高供电可靠性，提高经济效应