为了保证高压电器的可靠运行,高压电器应按正常工作条件下的额定电压、额定电流等来选择,并按短路电流校验动稳定和热稳定,对断路器和熔断器还要按断流容量选择。此外,尚应根据安装、使用的环境条件 (如环境温度、海拔高度、空气介质状况等) 选用不同类型的高压电器 (如户内型、户外型、热带型、加强绝缘型等)。
对有些电器的选用还要作更多的考虑,如断路器、开关的操作频繁程度、互感器的负载和准确等级、熔断器的上下级选择性配合等。
1. 校验项目
选择高压电器时应校验的项目见表5-31。
表5-31 选择高压电器时应校验的项目
| 项 目 | 电压 | 电流 | 断流容量 | 短路电流校验 | |
| 动稳定 | 热稳定 | ||||
|
断路器 负荷开关 隔离开关 |
○ ○ ○ |
○ ○ ○ |
○ ○ |
○ ○ ○ |
○ ○ ○ |
| 熔断器 | ○ | ○ | ○ | ||
|
电抗器 电流互感器 电压互感器 |
○ ○ ○ |
○ ○ |
○ ○ |
○ ○ | |
| 支柱绝缘子 | ○ | ○ | |||
|
穿墙套管 母线 | ○ |
○ ○ |
○ ○ |
○ ○ | |
|
电缆 移相电容器 |
○ ○ | ○ | ○ | ||
注: 表中 “○” 为选择电器时应进行校验的项目。
2. 选择原则
高压电器的选择原则有以下几点:
(1) 按工作电压和工作电流选择: 电器的额定电压或最高工作电压不应小于所在回路的工作电压。熔断器、避雷器、电压互感器的额定电压应符合所在回路的工作电压。
电器的额定电流不应小于该回路的工作电流。
当电器的额定环境温度与实际环境温度不一致时,电器的最大允许工作电流按表5-32修正。
表5-32 高压电器最高工作电压及在不同环境温度下的允许最大工作电流
| 项 目 |
支持绝 缘子 |
穿墙 套管 |
隔离 开关 |
断路 器 |
电流 互感器 |
电抗 器 |
负荷 开关 |
熔断 器 |
电压 互感器 |
移相 电容器 | |
| 最高工作电压 | 1.15Ue | 1.1Ue | 1.15Ue | 1.1Ue | 1.05Ue | ||||||
|
最 大 工 作 电 流 | 当θ<θe时 | — |
环境温度每年降低 1℃,可增加0.5%Ie, 但最大不得超过20%Ie | Ie | — | ||||||
| 当θ<θe≤60℃时 | — | 环境温度每增加1℃,应减少1.8%Ie | — | ||||||||
表中 Ue——高压电器额定电压(kV);
Ie——高压电器额定电流(A);
θ——实际环境温度(℃);
θe——额定环境温度,普通型和湿热带为+40℃,干热带型为+45℃。
(2) 按断流容量选择: 断路器、熔断器及带熔断器的负荷开关的额定断流容量(或额定开断电流) 不应小于装设处的超瞬变 (即次暂态,下同)短路容量 (或超瞬变短路电流)。
(3) 高海拔地区的高压电器: 高海拔对电器的影响,主要是温升和外绝缘的问题。
当海拔升高时,空气密度降低,散热条件变坏,使高压电器在运行中温升增加,但空气温度则随海拔高度的增加而相应递减,其值足以补偿由海拔升高对电器温升的影响,因而高压电器在高海拔地区 (不超过4 000m) 使用时,其额定电流可以保持不变。
海拔升高,气压随之降低,空气绝缘强度减弱,使电器外绝缘降低而对内绝缘没有影响。
当海拔为1 000～2 000m时,对用于3～10kV的变压器、断路器、互感器等电器,其绝缘尚有一定裕度,实际运行中未发现由于高海拔影响而造成绝缘事故,因此在设计中可暂时采用一般产品。
当海拔为2 000～3 500m时,对用于3～10kV的高压电器,暂时采用额定电压提高一级的办法来增加绝缘强度,或与制造厂协商解决。
避雷器的问题比较复杂,因为避雷器不密封,其火花间隙的放电电压易受空气密度影响,所以要注明海拔高度向制造厂提出特殊订货要求。目前已生产高原系列阀型避雷器,基本上可以解决这个问题。
3. 选择高压电器的一些问题
(1) 油断路器: 当油断路器用于自动重合闸时,如果该产品说明可作自动重合闸使用,则其断流量不必降低,否则,要与制造厂协商作适当的降低。
少油断路器断流量与操动机构型式有关。当配用的是电动操动机构或弹簧操动机构,其断流量为额定值。如果配用手力操动机构,其断流量应按制造厂的规定适当降低,如SN10-10型配用手力操动机构时,其开断电流不大于6kA。
频繁操作的断路器,宜采用真空断路器。
(2) 熔断器: 使用充石英砂的熔断器 (如RN系列) 时,其工作电压要与额定电压相符,不应降低电压使用。例如额定电压10kV的就不能用于6kV的线路上。
(3) 跌落式熔断器: 选择户外跌落式熔断器时,要使被保护线段的三相短路电流计算值大于其断流容量的下限值。如三相短路电流计算值小于其断流窗口量的下限值时,则所产生的气体有可能不足以灭弧。
(4) 限流电抗器: 限流电抗器的电抗值要满足下列要求:
①将电抗器后的短路电流限制到最大允许值以内,这时,电抗器的额定电抗百分数按下式计算:
(5-1)
②在电抗器后短路时要使母线剩余电压保持一定水平,这时,额定电抗按下式计算:
(5-2)
式中 Xek (%) ——电抗器在其额定参数条件下的额定电抗百分数;Uj——基准电压,取连接电抗器线路的平均额定电压(kV);
Ij——基准电流 (kA);
XIxt——电抗器前的系统电抗标幺值,以Uj、Ij为基准;
Uek——电抗器额定电压(kV);
Lke——电抗器额定电流(kA);
Idy——短路电流的最大允许值(kA);
uy (%) ——母线必须保持的剩余电压百分数,一般大于60% ～70%;
I″——电抗器后短路时超瞬变短路电流值(kA)。
对母线分段电抗器以及其他具有快速保护的馈电线电抗器,不必验算额定电抗。