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1、 兰 州 理 工 大 学 毕 业 设 计 论 文 学 生 姓 名： 刘志磊 学 号： 13018138211003 所 在 系 部： 电气工程系 论 文 题 目： 10kv箱式变电站设计 专 业 名 称： 电气工程自动化 指 导 教 师： 张光明 填 表 日 期： 2015年11月15日 目 录 摘 要 1 Abstra
2、ct 2 第一章 箱式变电站概述 - 1 - 1.1 供配电技术的现状 - 1 - 1.2 箱式变电站的类型、结构与技术特点 - 1 - 1.2.1 箱式变电站的类型 - 2 - 1.2.2 箱式变电站的结构 - 2 - 1.2.3箱式变电站与常规变电站的对比及优缺点分析 - 3 - 1.3 箱式变电站的技术要求与设计规范 - 4 - 1.4 本设计的主要任务 - 6 - 第二章 10kV箱式变电站的总体结构设计 - 7 - 2.1 电气主接线的确定 - 7 - 2.1.1 主接线的基本形式 - 7 - 2.1.2 主接线的比较与选择 - 7 - 2.1.3 高压接
3、线方式 - 12 - 2.2 变压器 - 12 - 2.2.1 变压器容量、接线组别的确定 - 12 - 2.2.2 变压器的散热处理 - 14 - 2.2.3 采用负荷开关—熔断器组合电器保护变压器 - 14 - 2.3 箱式变电站总体布置 - 15 - 第三章 10KV箱式变电站一次系统设计与设备选型 - 17 - 3.1 10kV箱式变电站一次系统设计 - 17 - 3.2 设备选型 - 17 - 3.2.1 高低压电器设备选择的要求 - 19 - 3.2.2 断路器的选型 - 20 - 3.2.3 高压熔断器的选择 - 21 - 3.2.4 互感器的选型 - 2
4、2 - 3.2.5 隔离开关的选型 - 24 - 3.2.6 开关柜的选型 - 24 - 第四章 10kV箱式变电站二次系统设计 - 25 - 4.1 二次系统的定义及分类 - 25 - 4.2 二次系统总体方案 - 25 - 4.3 断路器控制与信号回路 - 25 - 4.3.1概述 - 25 - 4.3.2 控制回路设计 - 26 - 4.3.3 信号回路设计 - 26 - 4.4 电气测量与信号系统 - 27 - 第五章 箱式变电站智能监控功能设计 - 30 - 5.1 箱式变电站的监控内容 - 30 - 5.1.1 电参量监测与保护 - 30 - 5.1.
5、2 防凝露保护 - 31 - 5.1.3 变压器室温度保护 - 31 - 5.1.4 参数在线数字化显示和设定 - 31 - 5.1.5 系统组网与集中化管理 - 31 - 5.2 配电网自动化的功能 - 31 - 5.3 箱式变电站的智能监控方案 - 33 - 5.3.1 硬件设计及工作原理 - 33 - 5.3.2 软件设计 - 33 - 第六章 箱式变电站安装设计要求 - 30 - 6.1 箱式变电站的安装要求 - 30 - 6.2 箱式变电站的选址要求 - 30 - 6.1 箱式变电站的技术标准要求 - 30 - 结 论 - 44 - 致 谢 - 44 -
6、 参考文献 - 46 - 毕业设计任务书 - 46 - 摘 要 箱式变电站又称户外成套变电站，也有称做组合式变电站，它是发展于20世纪60年代至70年代欧美等西方发达国家推出的一种户外成套变电所的新型变电设备，由于它具有组合灵活，便于运输、迁移、安装方便，施工周期短、运行费用低、无污染、免维护等优点，受到世界各国电力工作者的重视。进入20世纪90年代中期，国内开始出现简易箱式变电站，并得到了迅速发展。 本课题的主要内容包括箱式变电站的发展应用，箱式变电站的结构分类，以及箱式变电站一次系统设计及其设备选型，二次系统设计，以及箱式变电站的
7、智能监控系统，箱式变压器安装要求。10kV箱式变电站的设计高压侧额定电压为10kV，低压侧额定电压为0.38KV，主变压器容量为1250kVA，主接线采用单母线分段接线。 关键词：箱式变电站 结构 一次系统 二次系统 技术参数 Abstract Complete set of box-type substation, also known as outdoor substation, also called modular substation, which is developed in the 20th century, t
8、he age of 60 to 70 years in Europe and America and other Western developed countries, launched a new outdoor substation substation equipment sets, because it has combination of flexible, easy to transport, transfer, easy installation, short construction period, low operating cost, pollution-free, ma
9、intenance-free, etc., by the power workers in the world seriously. The mid-90s of the 20th century, China began to simple box-type substation, and has been developing rapidly. The main topics include the development and application of box-type substation, substation structure of box-type classifica
10、tion, as well as a box-type substation design and equipment selection system, secondary system design, and box-type substation intelligent monitoring system. Box Substation 10kV high voltage side of the rated voltage of 10kV, low-voltage side of the rated voltage 0.4KV, the main transformer capacity
11、 of 1 250kVA. Sub main wiring connection using a single bus. Keywords: box-type substation secondary system structure of a system 精选范本 . 第一章 箱式变电站概述 1.1 供配电技术的现状 变电站是电力系统的一部分，它集中在一个指定的地方，主要包括输电或配电线路开关及控制设备终端和变压器。通常包括电力系统按和控制所需的设施。开关站是有开关
12、设备，当没有电力变压器的变电站。降压变电站是变压器输出电压低于输入电压的变压变电站，变电站在国内也被常称为变电所。 在民用建筑及工厂内的变电站中，20KV及以下变电站是目前使用最多的，具有量大面广的特点，而且随着时代的发展，建筑或工艺布局对变电站的布置方案也提出了越来越苛刻的要求，这些苛刻的要求一方面增加了变电站的设计难度，另一方面也促进了电气设备的发展和进步以满足实际需要，近10年多来电气设备的制造技术取得了较大的进步，如在20KV及以下变电站中，开关柜在高可靠、少维护、小型化、集成化和智能化等方面有了较大的进步，油浸式变压器使用比例越来越少，干式变压器得到广泛的使用，从而也产生了占地面积
13、小，建设方便、可靠型高的箱式变电站。现阶段随着市场经济的发展，国家在城乡电网建设和改造中，要求高压直接进入负荷中心，形成高压受电—变压器降压—低压配电的供电格局，所以供配电要向节地、节电、紧凑型、小型化、安全、无人值守的方向发展，而箱式变电站(简称箱变)正是具有这些特点的最佳产品，因而在城乡电网中得到广泛应用。 我现在任职于甘肃宏图建筑设计有限公司电气设计岗位，在这里我将学校学到的电气理论知识与实际工作设计相结合，在设计过程中让我感触很深，与此同时，由于信息化、网络化和智能化住宅小区发展，因此不仅要求箱变安全可靠，同时要求具有“四遥”(遥测、遥讯、遥调、遥控)的智能化功能。这种智能箱式变电站
14、简称智能箱变)环网供电时，在特定自主软件配合下，能完成故障区段自动定位、故障切除、负荷转带、网络重构等功能，从而保证在一分钟左右恢复供电。 1.2 箱式变电站的类型、结构与技术特点 1.2.1 箱式变电站的类型 箱式变电站（在IEC及欧洲称为高压/低压预装式变电站）是一种集成化程度高，工厂预安装、节能、节地的发展中设备与常规变电站相比，占地为1/20，工期为1/7，投资为1/2。在国外应用极度为广泛，在西欧占变电站总数的70%以上，美国为90%。在我国应用为10%，是一种方兴未艾的装备。 本产品在世界上有三大流派，（1）欧洲式：特点是防护性好，多了一个外壳，变压器散热不易，要降低容
15、量运行；（2）美国式：特点是变压器保持户外设备本质，散热好，结构紧凑，但是在我国10kV电网系中性不接地系统，因此一相熔丝熔断时不能跳开三相负荷开关，造成非全相运行，危及变压器及用电设备，并且不易实现配电自动化；（3）中国式：从欧洲式派生而来，结合中国用户需要改进而成，但是符合中国电力部门各种法规标准要求，可铅封电能计量箱，无功补偿，一应俱全。 1.2.2 箱式变电站的结构 1.2.3 箱式变电站与常规变电站的对比及优缺点分析 目前，国内生产的箱变的电压等级：高压侧为 3 ～35kV、低压侧为 0.4 ～10kV 。变压器的容量：当额定电压比为35/10 、6 、0.4 kV
16、时可从几百kVA～上万kVA、当额定电压比为 10、6/0.4 kV 时可从几十kVA～几千kVA。箱式变电站与常规变电站性能比较见表1。 表1 箱式变电站与常规变电站性能对比表 序号 对比项目 常规变站 组合式（箱变）变电站 1 设计工作 需要土建、电气二方面设计、工作量较大 土建工作仅一个安装基础，箱变本身有典型设计，只须根据用户要求，作一些调整，设计工作也大为减少。 2 基建时间 6个月以上 预先基础做好以后，只需4-6小时就可以安装完毕送电。 3 占地面积（10kV800kva为 例） ≥100 一般箱变12m2 ZBW174m2 4 安装
17、地点和负荷中心距离 不能十分接近负荷中心，供电线路半径较长，电压降落及电能损失较高。 能贴近负荷中心，甚至直接置于建筑物处，供电线路半径可以很短电压降落及电能损失较少，提高了供电质量。 5 生产方式 土建施工后，现场装配。 大规模、工作化生产，质量容量得到保证。 6 生产周期 7：1 7 投资费用 2：1 8 和环境协调性 和环境不协调 和环境协调一致/ZBW17高度1.6米,不挡视线,美化环境。 1、美式箱变的优缺点 1）、优点：体积小占地面积小、便于安放、便于伪装，容易与小区的环境相协调。可以缩短低压电缆的长度，降低线路损耗，还可以降低供电配套的
18、造价。 2）、缺点：供电可靠性低；无电动机构，无法增设配电自动化装置；无电容器装置，对降低线损不利；噪音较Ⅲ型站和Ⅴ型站要高，因为Ⅲ型站和Ⅴ型站是将变压器安放在室内，起到隔音的作用；另外，将Ⅲ型站和Ⅴ型站的集中一电磁辐射分解成多点辐射；由于不同容量箱变的土建基础不同，使箱变的增容不便；当箱变过载后或用户增容时，土建要重建，会有一个较长的停电时间，增加工程的难度。 2、欧式箱变的优缺点 1）、优点：噪音与Ⅲ型站和Ⅰ型站相当；辐射较美式箱变要低，因为欧式箱变的变压器是放在金属的箱体内起到屏蔽的作用；可以设置配电自动化，不但具有Ⅲ型站和Ⅰ型站的优点，而且还有美式箱变的主要优点。 2）、缺点：
19、体积较大，不利于安装，对小区的环境布置有一定的影响； 2、由于箱变的结构的不同使用的地方也不同，供电的网络也不同 因为美式箱变和欧式箱变的结构不同可靠性不同，因此适用的场合也不同。当美式箱变的容量选用的较小而小区的建筑面积较大时，应用的箱变会增加很多，从而使在架空线上支接的负荷点增多；当减少架空线的支接负荷点时必定要增加箱变的串接数量，从而使网络结构薄弱。要克服小容量箱变而带来的网络结构薄弱的问题，最好使用环网站解决。 1）、美式箱变的适用地方 鉴于美式箱变的结构特点和优缺点，美式箱变适用于对供电要求相对较低的多层住宅和其他不重要的建筑物的用电。根据我们的实际使用情况看，美式箱
20、变配上小型的环网开关站后，完全适用多层住宅的供电需求。因为就是箱变发生故障，对居民的影响不大，但不适应于小高层和高层。 2）、欧式箱变的适用地方 欧式箱变适用于多层住宅、小高层、高层和其他的较重要的建筑物。 1.3 箱式变电站的技术要求与设计规范 设计严格按照国家标准《高压/低压预装式变电站》（GB/T12467-1998），以及适合的工艺流程。 参考国家现行设计规范： <<民用建筑电气设计规范>>JGJ16-2008. <<20KV及以下变电所设计规范>>GB50053-2013. <<低压配电设计规范>>GB50054-2011. <<住宅建筑电气设计规范>>JGJ 2
21、42-2011. <<供配电系统设计规范>>GB50052-2009. 1.4 本设计的主要任务 （1）10KV箱式变电站的总体结构设计 （2）箱式变电站主接线设计与一次设备选型 （3）箱式变电站二次系统设计 （4）箱式变电站智能监控功能设计 （5）箱式变电站安装设计要求 第二章 10kV箱式变电站的总体结构设计 2.1 电气主接线的确定 2.1.1 主接线的基本形式 主接线的基本形式，就是主要电气设备常用的几种连接方式，概括为有母线的接线形式和无母线的接线形式两大类。概况地说，对主接线的基本要求包括安全、可靠、灵活、经济四个方面
22、 安全包括设备安全及人身安全。要满足这一点，必须按照国家标准和规范的规定，正确选择电气设备及正常情况下的监视系统和故障情况下的保护系统，考虑各种人身安全的技术措施。可靠就是主接线应满足对不同负荷的不中断供电，且保护装置在正常运行时不误动、发生事故时不拒动，能尽可能的缩小停电范围。为了满足可靠性要求，主接线应力求简单清晰。灵活是用最少的切换，能适应不同的运行方式，适应调度的要求，并能灵活、简便、迅速地倒换运行方式，使发生故障时停电时间最短，影响范围最小。经济是指在满足了以上要求的条件下，保证需要的设计投资最少。因此，主接线的设计应满足可靠性和灵活性的前提下，做到经济合理。主要应从投资声
23、占地面积少、电能损耗小等几个方面综合考虑。 2.1.2 主接线的比较与选择 单母线接线是一种原始、最简单的接线，所有电源及出线均接在同一母线上，其优点是简单明显，采用设备少，操作简便，便于扩建，造价低。缺点是供电可靠性低。母线及母线隔离开关等任一元件发生故障或检修时，均需使整个配电装置停电。因此，单母线接线方式一般只在发电厂或变电所建设初期无重要用户或出线回路数不多的单电源小容量的厂中采用。接线方式如图1、2。 图1 箱变主接线图 图2 单母线接线 a）一路电源进线 b）两路电源接线
24、 在主接线中，断路器是电力系统的主开关；隔离开关的功能主要是隔离高压电源以保证其他设备和线路的安全检修。例如，固定式开关柜中的断路器工作一段时间需要检修时，在断路器断开电路的情况下，拉开隔离开关；恢复供电时，应先合隔离开关，然后和断路器。这就是隔离开关与断路器配合操作的原则。由于隔离开关无灭弧装置，断流能力差，所以不能带负荷操作。 单母线分段接线是采用断路器（或隔离开关）将母线分段，通常是分成两段。母线分段后可进行分段检修，对于重要用户，可以从不同段引出两个回路，当一段母线发生故障时，由于分段断路器在继电保护作用下自动将故障段迅速切除，从而保证了正常母线不间断供电和不致使重要用户停电。两段母
25、线自动同时故障的机遇很小，可以不予考虑。在供电可靠性要求不高时，亦可用隔离开关分段，任一段母线发生故障时，将造成两断母线同时停电，在判断故障后，拉开分段隔离开关，完好段即可恢复供电。 单母线分段接线既具有单母线接线简单明显、方便经济的优点，又在一定程度上提高了供电可靠性。但它的缺点是当一段母线隔离开关发生故障或检修时，该段母线上的所有回路到要长时间停电。单母线分段接线连接的回路数一般可比单母线增加一倍。接线方式如图3。 图3 单母线 分段接线 双母线分段接线有如下优点：可轮换检修母线或母线隔离开关而不致供电中断；检修任一回路的母
26、线隔离开关时，只停该回路；母线发生故障后，能迅速恢复供电；各电源和回路的负荷可任意分配到某一组母线上，可灵活调度以适应系统各种运行方式和潮流变化；便于向母线左右任意一个方向顺延扩建。 但双母线也有如下的缺点：造价高；当母线发生故障或检修时，隔离开关作为倒换操作电器，容易误动作。但可加装断路器的连锁装置或防误操作装置加以克服。接线方式如图4所示。 图4 双母线接线 当进线回路数或母线上电源较多时，输送和穿越功率较大，母线发生事故后要求尽快恢复供电，母线和母线设备检修时不允许影响对用户的供电，系统运行调度对接线的灵活性有一定要求时采用双母线接线。 综上可知，单
27、母线接线造价低而供电稳定性低，双母线供电稳定性高但其造价高且接线线路复杂，而单母线分段接线一方面线路简单，造价低，另一方面其供电稳定性也能在一定程度上能够得以保证。所以10kV母线选用单母线接线方式，0.4kV采用单母线分段接线。 2.1.3高压接线方式 高压侧，采用负荷开关+限流熔断器作为就压器的主保护，一般有环网、双电源和终端三种供电方式，有两组插入式熔断器和后备保护熔断器串联进行分段范围保护。限流熔断器一相熔断时必须能联动跳开三相负荷开关，不发生缺相运行。线路侧负荷开关必须配有直流电源电动操作机构，可实现无外来交流电源状态下自启动。环网回路必需配置检测故障电流用的电流互感器或
28、传感器。 高压开关选用可靠性高和具有自动化装置及智能化接口的先进的产品：SF6负荷开关、压气式负荷开关、真空负荷开关等。 环网供电单元一般至少由三个间隔组成，即二个环缆进出间隔和一个变压器回路间隔。其中，负荷开关QLA和QLB在隔离故障线段时，能及时恢复回路的连续供电；同负荷开关QLC相连的熔断器Ｆ在中压/低压变器发生内部故障时起保护作用；QLC对溶断器和变压器还起隔离和接地作用。 2.2 变压器 2.2.1 变压器容量、接线组别的确定 箱变用变压器为降压变压器，一般将10KV降至380V/220V变压器容量一般为160～1 600KVA，最常用的容量为315～630KVA。
29、其器身为三相三柱或三相五柱结构、Dyn11或Yyn0联结，熔断器连接在“△”外部。三相五柱式Dyn11变压器的优点是带三相不对称负荷能力强，不会因三相负载不对称造成中性点电压偏移，负载电压质量可得到保证，这种变压器具有很好的耐雷特性。对于Dyn11联结变压器来说，其3n次（n为整数）谐波励磁电流在其三角形结构的一次绕组内形成环流，不注入公共的高压电网中去，这较之一次绕组接成星型接线的Yyn0联结变压器更利于抑制高次谐波电流；Dyn11联结变压器的零序阻抗较之Yyn0联结变压器的小得多，从而更有利于低压单相接地短路故障的保护和切除；当接用单相不平负荷时，由于Yyn0联结变压器要求中性线电流不超过
30、二次绕组额定电流的25%，因而严重影响了接用单相负荷的容量，影响设备能力的发挥。因此国家规定在TT和TN系统中，推广Dyn11联结变压器。但是Yyn0联结变压器一次绕组的绝缘要求稍低于Dyn11，从而制造成本稍低于Dyn11联结的变压器。变压器联结方式如图5。 图5 变压器的Yyn0联结和Dyn11联结 综合考虑10kV箱式变电站变压器的容量确定为1600kVA，因为三相五拄Dyn11连接变压器带三相不对称负载能力强，不会因三相负载不对称造成中性点电压偏移，负载电压质量可得到保证；此外，这种变压器还具有很好的耐雷特性。因此变压器的连接组别为三相五柱Dyn11，阻抗电压为 =7.0%，采用
31、油浸式变压器。由于三相五拄Dyn11联结，如果熔断器一相熔断后，会造成低压侧两相电压不正常，为额定电压的1/2，会使负载欠压运行。因此将熔断器连接在“△”内部。因为这样如果熔断器一相熔断后不会造成低压侧两相电压不正常，熔断器所对应的低压侧相电压几乎为零，其它两相电压正常。而站用变压器容量确定为50kVA，连接组别采用Dyn11，接在10kV母线上将10kV电压降低为0.2kV供箱式变电站本身使用。 2.2.2 变压器的散热处理 变压器设置有二种方式：一种将变压器外露，另一种将就压器安装在封闭隔室内。10kV箱式变电站变压器采用第二种接线方式，将变压器安装在封闭的变压器隔室内。为防日照辐射使
32、室温升高，采用四周壁添加隔热材料、双层夹板结构，顶盖设计成带空气垫或隔热材料的气楼结构，内设通风道，装有自动强迫排气通风装置(轴流风机或幅面风机)。装置的开启和停止，由变压器室的温度监控装置自控，其温度的整定值按允许温度的80%～90%设定；室内正常温度下，靠自然通风来散热。有为防止灰尘对绝缘的影响，在变压器连接处加上绝缘防护罩。室内温度不正常的情况下采用机械强迫通风，以变压器油温不超过95℃作为动作整定值。 2.2.3 采用负荷开关—熔断器组合电器保护变压器 负荷开关是用来开、合负载电流的开关装置，它一般具有关合短路电流能力，但是它不能开断短路电流。负荷开关可以单独使用在远离电源中心、且
33、容量较小的终端变电站，用于投切无功补偿回路、并联电抗器及电动机等。熔断器结构简单、价格便宜、维护方便，仍然具有发展前途。熔断体是熔断器的主要元件，当熔断体通过的电流超过一定值时，熔断体本身产生的焦耳热，使本身温度升高，在达到熔断体熔点时，熔断体自行熔断切断过载电流或短路电流。限流熔断器切断短路电流的电流波形如图6所示 1 a 2
34、 时间 0 b 燃弧时间 图6 限流熔断器切断短路电流时电流波形 1—切断前电流波形 2—切断过程中电流波形 —截止电流；—动作时间 负荷开关—熔断器组合电器中使用限流型高压熔断器，这种熔断器是依靠填充在熔体周围的石英砂冷却电弧，达到有效熄灭电弧，用于在强力冷却熄弧过程中建立起高于工作电压的电弧电压，因而具有很强限流能力。由曲线可见到，短路开始后电流上升，熔体发热，温
35、度上升，电流升到a点，熔体熔化，由于熔断器的限流作用，电流上升停止，开始沿ab线段下降，在b点电流下降到零，此时完成熄弧。这种熔断器的整个动作过程发生在密封的瓷管中，在熄灭电弧时，巨大气流不会冲出管外。 负荷开关与熔断器配合使用于箱变可替代断路器，作为变压器的保护开关设备。当变压器内部发生故障，为使油箱不爆炸，故障切除时间必须限在20ms内。采用断路器保护的话，断路器最快全开断时间(继电保护动作时间+断路器固有动作时间+燃弧时间)一般需要2～3个周波(40ms～60ms)左右，而限流熔断器则可保证在10ms以内切除故障。由于同电压等级负荷开关的价格大约是断路器的价格的1/4～1/5，而负荷开
36、关+熔断器的价格仅仅是断路器的价格的1/3，因此采用负荷开关+熔断器有较大经济性。由于断路器是用于开断短路故障电流、大负荷电流、容性电流等通用的开关设备，因此体积大、笨重，结构也复杂。相比之下负荷开关体积小，简单易开发。 2.3 箱式变电站总体布置 10kV箱式变电站高压室额定电压10kV ，低压室额定电压0.4kV。主变压器额定容量为1600kVA，接在10kV母线上。采用电缆或架空进、出线。在结构设计上具有防压、防雨和防小动物等措施及占地面积小、操作方便，安全可靠、可以移动等特点。箱式变电站主要包括4部分，分别为框架、高压室、低压室、变压器室。 （1）框架：基本结构是由槽钢、角钢和钢
37、板焊接而成，外股、门和顶盖用新材料色彩钢板制作。 （2）高压室：装备真空断路器。包括三工位负荷开关、熔断器、互感器、避雷器等。 （3）低压室：装备全国统一设计的GGD型固定式低压配电屏、包括主开关柜、计量柜、多路出线柜、耦合电容器。 （4）变压器室：配备1600kVA干式变压器。室顶装有温度监控仪启动的轴流风扇。 第三章 10KV箱式变电站一次系统设计与设备选型 3.1 10kV箱式变电站一次系统设计 10kV母线采用单母线接线，0.4kV侧母线采用单母线分段接线。箱体采用了双层密封，双层铁板间充入高强度聚胺脂，具有隔温、防潮等特点。外层
38、采用不锈钢体，底盘钢架采用金属喷锌技术,有良好的防腐性能。内层采用铝合金扣板箱体内安装空调及除湿装置，从而是设备运行不受自然环境及外界污染的影响。可保证设备在-40～+40℃之间运行。 内部一次系统采用单元真空开关柜结构。开关柜内设有上下隔离刀闸，ZN23-10型真空断路器，选用干式高精度的电流互感器和电压互感器，电容器采用高质量并联电容器，并装有放电PT，站变选用SC9型干式站变，站内装有多组氧化锌避雷器。一次系统连接采用封闭母线结构，在每个单元柜装有"五防锁"，保证了人身与设备的安全。 3.2 设备选型 电器设备选择的一般条件如下： （1）按正常条件选择 电器设备按正常条件选择，就
39、要考虑电器装置的环境条件和电气要求。环境条件是指电器装置所处的位置特征；电器要求是指电器装置对设备的电压、电流、频率（一般为50HZ）等方面的要求；对一些断路电器如开关、熔断器等，还应考虑起断流能力。 1）考虑所选设备的工作环境。如户内、户外、防腐、防暴、防尘、放火等要求，以及沿海或湿热地域的特点。 2）所选设备的额定电压应不低于安装地点电网电压 即 ≥ （1） 一般电器设备的电压设计值满足 1.1 应而可在应1.1下安全工作。 3）电器的额定电流是指 在额定
40、周围环境温度θ0下，电器的长期允许电流应不小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续的工作电流，即 （2） 由式可以推算，当电器的环境温度θ高于40℃（但不高于60℃）时，环境温度每升高1℃，应减少允许电流1.8%；当使用环境低于 40℃时，每降低1℃，允许电流增加0.5%。 （2）按短路条件校验 1）动稳定校验 动稳定（电动力稳定）是指导体和电器承受短路电流机械效力的能力。满足稳定的条件
41、 （3） 或 （4） 式中 、—设备安装地点短路冲击电流的峰值及其有效值（kA） 、—设备允许通过电流的峰值及其有效值（kA） 对于下列情况可不校验动稳定或热稳定。 a 用熔断器保护的电器，其热稳定由熔断时间保证，故不校验热稳定。 b电压互感器及其所在回路的裸导体和电器可不校验动、热稳定，因为短路电流很小。
42、c电缆一般均有足够的机械强度，可不校验动稳定。 2）热稳定校验 短路电流通过时，电器各部件温度不应超过短时发热最高允许值，即 t≥ （5） 式中— 设备安装地点稳态三相短路电流； —短路电流假想时间； — t秒内允许通过的短路电流值或称t秒热稳定电流（kA）； t—厂家给出的热稳定计算时间，一般为4s、5s、1s等。 3.2.1 高低压电器设备选择的要求 （1）高压一次设备的选型 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
43、故障条件下工作的要求，同时设备应安全可靠的运行，运行维护方便，投资经济合理。高压电器的选择和校验可按表3所列各项条件进行。现仅对选择的特殊条件或简要步骤予以介绍。 表3高压电器选择与校验条件 项目 设备 额定电压 额定电流 开断电流 动稳定 热稳定 高压断路器 ≥ ≥ ≥ ≥ ≥ 隔离开关 — 负荷开关 ≥ 高压熔断器 ≥或 （2）低压一次设备选型 低压一次设备的选择，与高压一次设备的选择一样，必须考虑安装地点并满足在正常条件下和短路故障条件下工作的要求；同时设备工作安全可靠，运行维护方便，投资经济合理。 低压一次设
44、备的选择校验项目如表4所列。 表4 低压一次设备的选择校验项目 设备名称 电压（V） 电流（A） 断流能力 （kA） 短流电流校验 动稳定度 热稳定度 低压熔断器 √ √ √ — — 低压刀开关 √ √ √ √ √ 低压负荷开关 √ √ √ √ √ 低压断路器 √ √ √ √ √ 3.2.2 断路器的选型 断路器型式的选择应综合考虑安装地点环境的条件、使用的技术条件和安装调试与维护护方便等因素。先对几种内型短路器的技术性能和运行维护方面的特点简要介绍如下。 少油短路器开断电流大，对35以下可采
45、用加并联以提高额定电流；10kV以上为积木结构。该断路器全开断时间短。增加压油活塞装置加强机械油吹后，可开断空载长线。少油断路器使用较早，运行经验丰富，易于维护，噪声低，油量少；它易劣化，需要一套油处理装置。 六氟化硫（SF6）断路器的额定电流和开断能力都可以作得很大；开断性能好，可适用于各种工况开断；SF6气体灭弧、绝缘性能好，所以断开电压做得较高；断开开距小。运行噪声低，维护工作量小，检修间隔期长，运行稳定、安全可靠、寿命较长；断路器价格较高。 真空断路器连续多次操作，且开断性能好，灭弧迅速、动作时间短；运行维护简单， 灭弧室不需要检修；噪声低，无火灾爆炸危险；价格较
46、昂贵。 综合考虑10kV箱式变电站10kV侧选用ZN23-10型真空断路器，0.4kV侧采用ZN28-04技术参数如表5所示。 表5 ZN23-35型真空断路器的技术参数 类别 型号 额定电压 kV 额定 电流 A 断流容量 kA 动稳定电流峰值kV 热稳定电流 kA 固有分闸时间 ≤ 合闸时间 ≤ 陪用操动机构 开断电流 kA 真空 ZN23-10 10 630 63 25（4s） 0.06s 0.075s CT12 25 真空 ZN28-04 0.4 200 20 20（4s）
47、0.06s 0.1s 20 3.2.3 高压熔断器的选择 熔断器额定电流的选择，除了根据环境条件确定采用户内或户外、根据用于保护电力线路和电气设备还是保护互感器确定采用RN1（及其改进型RN3、RN5、RN6）或RN2等项目外，还包括熔管的额定电流和熔体的额定电流选择。 （1）熔管额定电流 为了保证熔断器壳不致过热毁坏，要求熔断器熔管的额定电流 不小于熔体的额定电流即： ≥ （6） （2）熔体的额定电流
48、 =k （7） 式中Imax—熔断器所在电路最大工作电流； k—可靠系数。为防止熔体误动作而考虑留有一定裕度。对于变压器回路k的取值，在不计电动机自起动时k=1.1~1.3，记入自起动时k=1.5~2.0；对于电力电容器回路，一台电容器时k=1.5~2.0，一组电容器时k=1.3~1.8。 （3）熔断器开断电流校验 ≥（或）
49、 （8） 对于没有限流作用的熔断器，选择时用冲击电流的有效值Ish进行校验；对于有限流作用的熔断器，在电流过最大值之前已截断，故不计非周期分量的影响，而取I∞（Ik）进行校验。高压熔断器选用RW5-10/25如表6所示。 表6高压熔断器技术参数 型号 额定电压 额定电流 溶丝额定电流 额定开断电流 断路容量 上限 下限 RW5- 10/25 10 25A 40A 6.3kA 200MVA 15MVA 3.2.4 互感器的选型 （1）电流互感器的选型的要求 在选择互感器时，应根据安装地点（如屋内、屋外）和安装方式）（
50、如穿墙式、支持式装入式等）选择其形式。选用母线型时应注意校核窗口尺寸。 1）绕组的额定电压； 2）一次绕组的额定电流； 3）准确度等级。为了保证测量仪表的准确度，互感器的准确度不低于所测量仪表的准确级。例如：装于重要回路（如发电机、调相机、变压器、厂用馈线、出线等）中的电能表和计费的电能表一般采用0.5~1级表，相应的户感器的准确级不低于0.5级；对测量精确度要求较高的大容量发电机、变压器、系统干线和500kV级宜用0.2级；供运行检测、估算电能的电能表和控制盘上的仪表一般皆用1~1.5级的，相应的电流互感器可用3级的。 a.按准确度等级允许的额定容量，
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