２０１１年第９期 ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ Ｏ电力与能源。 科技信息 ｌＯｋＶ￣电所电气设备的选择与校验 杨新平 （煤炭工业郑州设计研究院有限公司 河南 郑州４５０００７） 【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ｌＯｋＶ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 Ｏ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ＵＮ，即Ｕｍａｘ≥ＵＮ 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 ，即Ｉｅ＞￣Ｉ 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 ｌ Ｑ 式中：ｐ『＿＿在计算时间ｔｓ内，短路电流的热效应（ＫＭｓ） 一ｔ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ｔ，按下式计算 ｔ＝ｔｂ＋ｔｄ 式中ｔｂ——继电保护装置保护动作时间（Ｓ） ｚ厂断路器的全分闸时间（ｓ） １．２．４短路的动稳定条件 ≤ １ ｈ≤ 式中ｆ 一短路冲击电流峰值（ＫＡ） 一短路全电流有效值（ＫＡ） 一电器允许的极限通过电流峰值（ＫＡ） ０一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ｔｌｍａ． ｎｐ之和。其中ｔｉｍａ．Ｐ可根据口 ＂－Ｉ 饥查表得到，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ｌｓ），因此，假想时间ｔｉｍａ就 等于周期分量时间ｔｉｍａ．Ｐ。ｌＯｋＶ母线的假想时间如下表１所示。 表１ １ＯｋＶ母线的假想时间表 保护动作 断路器 短路持续 周期分量 假想时 地点 时问 ｓ 跳闸时 间时间 ｓ １３ ＂－Ｉ 。 假想时间 间ｔ—ｓ ｔ ｔｉ血 ｓ １ＯｋＶ母线 ２．５ ０．２ ２．７ １６１６．８８９， ２．３ ２．３ ．８８９＝ｌ 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～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且如表２所示。 表２高压各种电气设备校验表 设备名称 额定电压 额定电流 额定开断电流 动稳定 热稳定 高压断路器 、／ 、／ 、／ 高压隔离开关 、／ 、／ 、／ 、／ 高压熔断器 、／ 、／ 、／ 、／ 、／ 电流互感器 、／ 、／ 、／ 、／ 电压互感器 、／ 高压电容器 、／ 母线 、／ 、／ 、／ 电缆 、／ 、／ 、／ 支柱绝缘子 、／ 、／ 、／ 套管绝缘子 、／ 、／ 、／ 、／ 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 设备名称 额定电压 额定电流 额定开断电流 高压断路器 、／ 、／ 、／ 低压刀开关 、／ 、／ ． 、／ 低压熔断器 、／ 、／ 、／ 电流互感器 、／ 、／ 电压互感器 、／ 低压电容器 、／ 母线 、／ 电缆 、／ 、／ 支柱绝缘子 、／ 、／ 套管绝缘子 、／ 、／ ２实例分析 科技信息 ０电力与能源０ ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ２０１１年第９期 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。 表５ ＬＺＺＱＢ６—１Ｏ型电流互感器的技术参数表 额定一次 电流Ａ ０ ５ １ＯＰ 相应级次下额定二次负 １０ｐ级准确 载 限值系数 １ｓ热稳定 动稳定峰 有效值ｋＡ 值ｋＡ ｌ０００ １．２ １．６ １５ ６１ １１Ｏ １１０ｋＡ＞ ｈ＝２．５５Ｘ４．５ｋＡ＝ｌ１．５ｋＡ 所以动稳定满足要求。 ２．２．２热稳定校验 ｌｉｌｔ ￣ｌｔｉｔｌｔｌｔｌｌ；Ｉｆ牲Ｉ ２ｏ嘲伸枷 ’ｆＩＩ＾ｌ ２ ＾－ ’Ｉ羽【∞００娜 Ｉ枷“的柑 ２封重 柏 （１ｌｕＸＫ，） ＝（１Ｘ６１）２＝３７２１ｋＡＺＳ Ｑ ＝厶 ／，ｍ＝４．５２ｘ２．３＝４６．６ｋＡＺＳ 由于 ＜ 一，则热稳定也满足要求。 ２．３ 电压互感器的校验 电压互感器选用ＪＤｚ６—１Ｏ型，电压满足要求。由于电压互感器与 计算电流１３ｏ＝— ：４１７．９／１，选用ＫＹＮ２８－－１２型高压开关 １０．５×Ｖ３ 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 柜。断路器选用ＺＮｌ２一ｌｏ／１２５０型，电压互感器选用ＪＤＺ６—１０型，进 必校验其动、热稳定性。 图１变电所１ＯｋＶ一次系统图 线电流互感器选用ＬＺＺＱＢ６－－１０型，变比为１０００／５。 ２．４高压开关柜及母线选择 由供电部门给定资料，计算变电所１０ｋＶ母线短路时 －４．５ｋＡ。 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 查上表可知短路发热假想时间ｔｉｍａ＝２．３Ｓ 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， ２．１断路器的校验 ｚＮｌ２—１０／１２５０型断路器的技术参数如下表４所示 表４ ＺＮ１２—１０／１２５０断路器的技术参数表 项目 数据 额定电压 １０ｋＡ 额定电流 １２５０Ａ 断流能力 动稳定电流 ３１．５ｋＡ ８０ｋＡ 热效应 ３９６９ｋＡ２ｓ 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 系统断路时提供的短路电流为 ＝４．５ｋＡ，所选用的断路器额定 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 断路开断电流为３１．５ｋＡ，断流能力满足要求。 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 ２．１．１动稳定校验 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 短路时流经断路器的短路冲击电流 ２．５５ｘ４．５ｋＡ＝ｌ１．５ｋＡ，选用 高经济效应。 断路器动稳定电流为８０ｋＡ．动稳定也满足要求。 ２．１．２ 热稳定校验 【参考文献】 系统短路时引起的短路热效应为： ［１］刘介才．工厂供电［Ｍ】．北京：机械工业出版社，２００４． Ｑａ＝ｌＫ（３｝ｚｔｉ，，￣＝４．５ｚｘ－２．３＝４６．６ｋＡ２Ｓ ［２］刘宝林，主编．电气设备选择施工安装设计应用手册［Ｍ］．中国水利水电出版 ［３］唐志平，魏胜宏，杨卫东，等，主编工厂’供配电［Ｍ］．北京：电子工业出版社， ２（】０２．６． 断路器允许的热效应为： ＝社，１９９８． ３ １．５ ×４＝３９６９ｋＡ ２Ｓ Ｑ ＜ ～故热稳定满足要求。 ２．２电流互感器的校验 ［４ ３Ｐ．Ｋｕｎｄｅｒ．Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒａ１．ＭｃＧｒａｗ—Ｈｉ］１【Ｍ】．Ｉｎｃ．１９９４ ＬＺＺＱＢ６－－１０型电流互感器的技术参数如下表５所示： ２．２．１动稳定校验 ［责任编辑：常鹏飞］ 电流互感器允许动稳定电流为 （上接第２８０页】综上所述，提高抗车辙能力的措施包括： 在式中．车辙量△ｈ并不简单地随Ｋ的增加而增加，因为Ｓａｙ．ｉ 使用粒径较大，表面微观粗糙度大接近立方体的坚硬碎石； 使用圆形颗粒的砂，以机制砂代替： 也是ｈｉ函数．且随着ｈｉ的增加而减少。车辙与厚度关系在其他条件 不变化时，在大于某一临界厚度时是增函数，在低于临界厚度时是减 使用结构层稳定性好，又不影响施工，具有良好性能的级配组成； 函数。此临界厚度与路面结构材料组成有关。 使用干净材料： ４结束语 避免多余的自由沥青： 使用感温性小的沥青，提高沥青胶砂（沥青＋矿粉）劲度； 沥青砼路面由渠化交通作用产生车辙的问题，应该从结构设计、 施工时避免离析，加强压实。 ３．４关于沥青面层厚度 沥青混合料、交通等多方面采取防范措施。在通车状态的修复费用较 高，也很难彻底处理。若在施工过程中加以防治，则可以起到事半功倍 沥青面层厚度是影响车辙的重要因素。《沥青设计手册》提出了车 的效果。 辙预估计‘算式： △ｈ＝Ｃｍ∑ｈｉ（Ｓａｖ．ｉ／Ｓｒｎ．ｖｉ） 式中△ｈ——车辙量 Ｃｍ——动载作用修正系数 ｈｉ——沥青面层各层的厚度 ８ａｖ．ｉ——沥青层各层的平均应力 Ｓｍ．ｖｉ——沥青层各层粘性部分的劲度模量 【参考文献】 ［１］沈金安．改性沥青与ＳＭＡ路面．北京：人民交通出版社，１９９９ ［２］方福森．路面工程．北京：人民交通出版社．１９７９． ［３］许永明．公路养护与管理．北京：人民交通出版社，２００１． ［责任编辑：曹明明］
