基于高压电气设备选型及校验探究

基于高压电气设备选型及校验探究

谢启良

（特变电工新疆变压器厂国际成套工程公司530000）

摘要：高压电气设备是电力系统重要的电气设备，不同的高压电气设备有不同的技术特点和性能，其结构不同，使用成本也不同；在实际应用中，如何选用高压电气设备，设计需根据技术要求、使用环境、经济状况选用不同类型和不同型号的高压电气设备。

关键词：高压电气；设备选型；校验

一、高压电气设备的基本要求

1.1对载流导体和电气设备的基本要求

各种电气设备和载流导体虽然由于用途不同而具有特定的参数，但它们却具有承受电压和有电流通过的共同特点，因此存在共同的基本要求：①热稳定：在正常工作电流长期通过或短路电流短时通过时，发热温度都不应超过允许限度；②动稳定：能承受短路电流所引起的电动力；③绝缘水平：能承受运行中的长期工作电压和可能发生的短时过电压。

1.2高压电气设备选择的基本原则和一般方法

电力系统的各种电气设备的作用和工作条件并不一样，它们的具体选择方法也不完全相同，但对它们的基本要求却是一致的，因此，对各种电气设备必须按正常工作条件进行选择是非常必要的。

1.2.1电气设备型式的选择

选用电气设备必须考虑设备的装置地点和工作环境。另外，根据施工安装的要求，或运行操作的要求及维护检修的要求，电气设备又有各种不同的型式可供选择。

1.2.2电气设备额定电压的选择

选择电气设备时，应使所选择的电气设备的额定电压大于或等于系统的额定电压，即：UN≥USN。

1.2.3电气设备额定电流的选择

电气设备的额定电流应大于或等于正常工作时最大负荷电流，即：IN≥IMAX，我国目前所生产的电气设备，是以环境温度为40℃作为基准计算值，如装置地点环境温度低于40℃时，每低1℃，则电气设备（如断路器、负荷开关、隔离开关、电流互感器、及套管绝缘子等）的允许工作电流可以比额定值增大0.5%，但总共增大的值不能超过20%。

除了正常工作条件下的额定电压和额定电流，电气设备还有最大工作电压，电气设备长期运行所允许的最大电压。制造厂对电气设备、绝缘子、电缆等都规定了它们的额定电压和最大工作电压。选择时必须使电气设备装置点的电网额定电压不应超过电气设备的额定电压。

根据电气设备电压等级及运行检修的需要，还应考虑电气设备的装置环境，电气设备布置分为屋外配电装置和屋内配电装置两种。中高压电气设备一般选择屋外配电装置，经常受到风、霜、雨露、霜冰、灰尘和有害气体等的影响，工作条件比屋内配电装置较差。低压电气设备及保护设备一般选择屋内配电装置，既可保护设备安全运行也方便运行和检修。

二、各种高压电气设备的选型与校验

2.1硬母线的选型与校验

2.1.1母线的选型。母线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确定。矩形母线散热条件较好，有一定的机械强度，便于固定和连接，但集肤效应较大。当工作电流超过最大截面单条母线允许电流时，可用2-4条矩形母线并列使用。但由于集肤效应的影响，多条母线并列的允许载流量并不成比例增加，故一般避免采用4条及以上矩形母线。槽型母线机械强度较好，载流量较大，集肤效应系数也较小。管形母线集肤效应系数小，机械强度高。

由此可见，矩形母线可塑性高，配置灵活，一般用于变电站低压配电母线。槽型母线一般用于4000-8000A的发电厂配电装置中。管形母线一般用作110kV及以上配电装置母线。

2.1.2按短路情况来校验高压电气设备的动稳定和热稳定。短路热稳定校验，短路电流通过时，导体和电气设备各部件温度应不超过允许值。热稳定校验应选择两相短路和三相短路中最严重的一种作为计算依据。

2.2断路器的选型与校验

2.2.1断路器的作用：断路器可用来接通或断开电路的正常工作电流、过负荷电流或短路电流，有灭弧装置，是电力系统中最重要的控制和保护电气设备。

2.2.2断路器的选型：断路器的选择应根据电压等级、使用技术条件及各种断路器的不同特点进行选择，分为SF6断路器、带合闸电阻SF6断路器、中压真空断路器、低压塑壳断路器。在技用来接通或断开电路的正常工作电流、过负荷电流或短路电流，有灭弧装置，是电力系统中最重要的控制和保护电气。

2.3隔离开关的选择和校验

2.3.1隔离开关的作用：隔离开关：在检修设备时隔离电压，进行电路的切换或断开小电流电路。它没有灭弧装置，一般只有断路器断开的情况下才可操作。

2.3.2隔离开关的选择：隔离开关种类的选择对配电装置的布置和占地面积有很大影响，应根据配电装置的特点、使用要求进行选择，可分为垂直伸缩式、水平开启式等。在参数选择上，其额定电压需满足UN≥USN，额定电流需满足IN≥IMAX。隔离开关额定关合电流选择，为保证断路器在关合电流时的安全，不会引起触头熔接和遭受电动力的破坏，额定关合电流应满足不小于短路电流最大冲击值：INel≥Ish。

2.4电流互感器的选型和校验

电流互感器的作用是将一次系统的大电流变成二次系统的小电流（5A或1A），供给测量仪表和继电保护装置的电流互感线圈。

一次回路额定电压和电流的选择应满足UN≥USN，IN≥IMAX。

电流互感器的种类和型号的选择应根据电压等级、安装方式、产品结构来选择，可分为光电式、SF6式、干式电流互感器。电流互感器额定二次电流有5A和1A两种。二次准确级是根据所供仪表和继电设备的用途考虑分为保护级、测量级和计量级。电流互感器的动稳定及热稳定只需对电流互感器一次回路的导体进行校验。电流互感器的热稳定能力，常以1s允许通过的热稳定电流It来进行校验。电流互感器的动稳定校验，校验要求动稳定电流不小于短路电流最大冲击值：Ies≥Ish。

2.5电压互感器的选择和校验

电压互感器的种类和型号的选择应根据使用要求来选择电压互感器，可分为呈容性电磁式电压互感器和电容式电压互感器。额定电压的选择要求电压互感器的一次绕组的额定电压必须与实际的承受电压相符。额定二次电流有5A和1A两种。二次准确级是根据所供仪表和继电设备的用途考虑分为保护级和测量级。

结语

电气主接线是变电站的核心，电气主接线的拟定直接关系着全站电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是变电站电气部分投资大小的决定性因素，因此电气主接线中的电气设备选型是非常关键的步骤。同时，要考虑到变电站的实际情况来进行电气设备的选择和校验，只有这样才能保证电力系统的安全稳定。

参考文献：

[1]穆国华.浅谈电力一次设备的选择方法[J].黑龙江科技信息.2010（02）31

[2]解丰齐.高压电气设备选型及校验[J].科技风.2010（01）252

[3]刘艳芳.试分析电力设备高压试验的分类与方法[J].价值工程.2013（31）

作者简介：

谢启良（1981.11-），男，广西南宁人，广西大学电气工程及自动化硕士，工程师，单位：特变电工股份有限公司新疆变压器厂，研究方向：中高压电气一次