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91常用电气设备选择的技术条件
9电气设备选择
9.1常用电气设备选择的技术条件和环境条件
9.1.1电气设备选择一般原则[65,63]
（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，并经正比鉴定合格。
9.1.2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。
各种高压电器的一般技术条件如表9−1−1所示。
表9−1−1选择电器的一般技术条件
序号
电器名称
额定电压（kV）
额定电流（A）
额定容量（kVA）
机械荷载（N）
额定开断电流（kA）
短路稳定性
绝缘水平
热稳定
动稳定
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
高压断路器
隔离开关
敞开式组合电器
负荷开关
熔断器
电压互感器
电流互感器
限流电抗器
消弧线圈
避雷器
封闭电器
穿墙套管
绝缘子
√
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√
√①
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√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
注①悬式绝缘子不校验动稳定。
9.1.2.1长期工作条件
（1）电压：
选用的电器允许最高工作电压
不得低于该回路的最高运行电压
，即
≥
（9−1−1）
三相交流3kV及以上设备的最高电压见表9−1−2。
（2）电流：
选用的电器额定电流
不得低于所在回路在各种可能运行方式下的持续工作电流
，即
≥
（9−1−2）
不同回路的持续工作电流可按表9−1−3中所列原则计算。
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，故其计算工作电流应根据实际需要确定。
表9−1−2额定电压与设备最高电压kV
受电设备或系统额定电压
供电设备额定电压
设备最高电压
3
3.15
3.5
6
6.3
6.9
10
10.5
11.5
35
40.5
63
69
110
126
表9−1−3回路持续工作电流
回路名称
计算工作电流
说明
出线
带电抗器出线
电抗器额定电流
单回路
线路最大负荷电流
包括线路损耗与事故时转移过来的负荷
双回路
（1.2~2）倍一回线的正常最大负荷电流
包括线路损耗与事故时转移过来的负荷
环形与一台半断路器接线回路
两个相邻回路正常负荷电流
考虑断路器事故或检修时，一个回路加另一最大回路负荷电流的可能
桥型接线
最大元件负荷电流
桥回路尚需考虑系统穿越功率
高压器回路
1.05倍变压器额定电压
1.根据在0.95额定电压以上时其容量不变；
2.带负荷调压变压器应按变压器的最大工作电流
（1.3~2.0）倍变压器额定电流
若要求承担另一台变压器事故或检修时转移的负荷，则按第9.2节内容确定
母线联络回路
1个最大电源元件的计算电流
母线分段回路
分段电抗器额定电流
1.考虑电源元件事故跳闸后仍能保证该段母线负荷；
2.分段电抗器一般发电厂为最大一台发电机额定电流的50%~80%，变电所应满足用户的一级负荷和大部分二级负荷
旁路回路
需旁路的回路最大额定电流
表9−1−4套管和绝缘子的安全系数
类别
荷载长期作用时
荷载短时作用时
套管、支持绝缘子及其金具
2.5
1.67
悬式绝缘子及其金具①
4
2.5
注①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，安全系数则分别应为5.3和3.3。
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。
套管和绝缘子的安全系数不应小于表9−1−4所列数值。
9.1.2.2短路稳定条件
（1）校验的一般原则：
1）电器在选定后应按最大可能通过的短路电流进行行动、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）用熔断器保护的电器可不验算热稳定。
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
（9−1−3）
式中
——在计算时间
秒内，短路电流的热效应，Ka2·s；
——
秒内设备允许通过的热稳定电流有效值，kA；
——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
按下式计算
（9−1−4）
式中
——继电保护装置后备保护动作时间，s；
——断路器的全分闸时间，s。
图9−1−5校验热效应的计算时间s
断路器开断速度
断路器的全分闸时间
计算时间
高速断路器中速断路器低速断路器
＜0.08
0.08~0.12
＞0.12
0.1
0.15
0.2
采用无延时保护时，
可取表9−1−5中的数据。
该数据为继电保护装置的起动机构和执行机构的动作时间，断路器的固有分闸时间以及断路器触头电弧持续时间的总和。
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。
（3）短路的动稳定条件
≤
（9−1−5）
≤
式中
——短路冲击电流峰值，kA；
——短路全电流有效值，kA；
——电器允许的极限通过电流峰值，kA；
——电器允许的极限通过电流有效值，kA。
9.1.2.3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的保护水平来确定。
当所选电器的绝缘水平低于国家规定的标准数值时，应通过绝缘配合计算，选用适当的过电压保护设备。
9.1.3环境条件
9.1.3.1温度
表9−1−6选择电器的环境温度
安装场所
最高
最低
屋外
电抗器室
屋内其他处
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℃
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。
选择电器用的环境温度按表9−1−6选取。
按《交通高压电器在长期工作时的发热》（GB763）的规定，普通高压电器在环境最高温度为＋40℃时，允许按额定电流长期工作。
当电器安装点的环境温度高于＋40℃（但不高于＋60℃）时，每增高1℃，建议额定电流减少1.8%；当低于＋40℃时，每降低1℃，建议额定电流增加0.5%，但总的增加值不得超过额定电流的20%。
普通高压电器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℃的高寒电器。
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。
9.1.3.2日照
屋外高压电器在日照影响下将产生附加温升。
在进行试验或计算时，日照强度取0.1W/cm2，风速取0.5m/s。
9.1.3.3风速
一般高压电器可在风速不大于35m/s的环境下使用。
选择电器时所用的最大风速，可取离地10m高、30年一遇的10min平均最大风速。
对于台风经常侵袭或最大风速超过35m/s的地区，除向制造部门提出特殊订货外，在设计布置时应采取有效防护措施，如降低安装高度、加强基础固定等。
9.1.3.4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。
9.1.3.5湿度
选择电器的湿度，应采用当地相对湿度最高月份的平均相对湿度（相对湿度—在一定温度下，空气中实际水汽压强值与饱和水汽压强值之比；最高月份的平均相对湿度—该月中日最大相对湿度值的月平均值）。
对湿度较高的场所，应采用该和实际相对湿度。
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。
一般高压电器可使用在＋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器。
这类产品的型号后面一般都标有“TH”字样。
9.1.3.6污秽
在距海岸1~2km或盐场附近的盐雾场所，在火电厂、炼油厂、冶炼厂、石油化工厂和水泥厂等附近含有由工厂排出的二氧化硫、硫化氢、氨、氯等成分烟气、粉尘等场所，在潮湿的气候下将形成腐蚀性或导电的物质。
污秽地区内各种污物对电气设备的危害，取决于污秽物质的导电性、吸水性、附着力、数量、比重及距污源的距离和气象条件。
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。
污秽等级和各污秽等级下的爬电比距分级数值分别见表9−1−7和表9−1−8。
表9−1−7线路和发电厂、变电所污秽等级
污秽等级
污湿特征
盐密（mg/cm2）
线路
发电厂、变电所
0
大气清洁地区及离海岸盐场50km以上无明显污染地区
≤0.03
－
Ⅰ
大气轻度污染地区，工业区和人口低密集区，离海岸盐场10~50km地区，在污闪季节中，干燥少雾（含毛毛雨）或雨量较多时
＞0.03~0.06
≤0.06
Ⅱ
大气中等污染地区，轻盐碱和炉烟污秽地区，离海岸盐场3~10km地区，在污闪季节中潮湿多雾（含毛毛雨）但雨量较少量
＞0.06~0.10
＞0.06~0.10
Ⅲ
大气污染较严重地区，重雾和重盐碱地区，近海岸盐场1~3km地区，工业与人口密度较大地区，离化学污源和炉烟污秽300~1500m的较严重污秽地区
＞0.10~0.25
＞0.10~0.25
Ⅳ
大气特别严重污染地区，离海岸盐场1km以内，离化学污源和炉烟污秽300m以内的地区
＞0.25~0.35
＞0.25~0.35
表9−1−8各污秽等级下的爬电比距分级数值
污秽等级
爬电比距（cm/kV）
污秽等级
爬电比距（cm/kV）
线路
发电厂、变电所
线路
发电厂、变电所
0
220kV及以下
220kV及以下
220kV及以下
220kV及以下
1.39
（1.60）
－
Ⅲ
2.17~2.78
（2.50~3.20）
2.50
（2.88）
Ⅰ
1.39~1.74
（1.60~2.00）
1.60
（1.84）
Ⅳ
2.78~3.30
（3.20~3.80）
3.10
（3.57）
Ⅱ
1.74~2.17
（2.00~2.50）
2.00
（2.30）
注1.线路和发电厂、变电所爬电比距计算时取系统最高工作电压。
上表（）内数字为按额定电压计算值。
2.计算各污级下的绝缘强度时仍用几何爬电距离。
9.1.3.7海拔
电器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地区的电器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。
由于现有110kV及以下大多数电器的外绝缘有一定裕度，故可使用在海拔2000m以下的地区。
9.1.3.8地震
地震对电器的影响主要是地震波的频率和地震振动的加速度。
一般电器的固有振动频率与地震振动频率很接近，应设法防止共振的发生，并加大电器的阻尼比。
选择电器时，应根据当地的地震烈度选用能够满足地震要求的产品。
电器的辅助设备应具有与主设备相同的抗震能力。
一般电器产品可以耐受地震烈度为8度的地震力。
在安装时，应考虑支架对地震力的放大作用。
根据有关规程的规定，地震基本烈度为7度及以下地区的电器可不采取防震措施。
在7度以上地区，电器应能承受的地震力，可按表9−1−9所列加速度值和电器的质量进行计算。
表9−1−9计算电器承受的地震力时用的加速度值
地震烈度（度）
8
9
地面水平加速度
地面垂直加速度
0.2g
0.1g
0.4g
0.2g
9.1.4环境保护
选用电器，尚应注意电器对周围环境的影响。
根据周围环境的控制标准，要对制造部门提出必要的技术要求。
9.1.4.1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。
安会损害或破坏电磁信号的正常接收及电器、电子设备的正常运行。
因此，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。
9.1.4.2噪声
为了减少噪声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声，在距电器2m处不应大于下列水平：
（1）连续性噪声水平：
85dB。
（2）非连续性噪声水平：
屋内90dB；屋外110dB。
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