电气设备的选择

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电气设备的选择是供配电系统设计的重要内容，其选择的恰当与否将影响到整个系统能

否安全可靠的运行，故必须遵循一定的选择原则。本章对常用的高、低压电器即高压断路器、高压隔离开关、仪用互感器、母线、绝缘子、高低压熔断器及成套配电装置（高压开关柜）等分别介绍了其选择方法，为合理、正确使用电气设备提供了依据。

5.1 电气设备选择的一般原则

供配电系统中的电气设备总是在一定的电压、电流、频率和工作环境条件下工作的，电气设备的选择除了满足正常工作条件下安全可靠运行，还应满足在短路故障条件下不损坏，开关电器还必须具有足够的断流能力，并适应所处的位置（户内或户外）、环境温度、海拔高度以及防尘、防火、防腐、防爆等环境条件。

电气设备的选择应根据以下原则：

1．按工作环境及正常工作条件选择电气设备 （1）根据电气装置所处的位置（户内或户外）、使用环境和工作条件，选择电气设备型号。

（2）按工作电压选择电气设备的额定电压

电气设备的额定电压UN应不低于其所在线路的额定电压UW•N，即：

UN ≥UW·N （5-1） 例如在10kV线路中，应选择额定电压为10kV的电气设备，380V系统中应选择额定电压为380V（0.4kV）或500V的电气设备。

（3）按最大负荷电流选择电气设备的额定电流

电气设备的额定电流应不小于实际通过它的最大负荷电流Imax（或计算电流IC），即： IN ≥Imax

或 IN ≥Ic （5-2）

2．按短路条件校验电气设备的动稳定和热稳定 为了保证电气设备在短路故障时不致损坏，就必须按最大可能的短路电流校验电气设备的动稳定和热稳定。动稳定是指电气设备在冲击短路电流所产生的电动力作用下，电气设备不致损坏。热稳定是指电气设备载流导体在最大稳态短路电流作用下，其发热温度不超过载流导体短时的允许发热温度。

3．开关电器断流能力校验

断路器和熔断器等电气设备担负着切断短路电流的任务，通过最大短路电流时必须可靠切断，因此开关电器还必须校验断流能力。对具有断流能力的高压开关设备需校验其断流能力，开关设备的断流容量不小于安装地点最大三相短路容量。

5.2高压开关电器的选择

高压开关电器主要指高压断路器、高压熔断器、高压隔离开关和高压负荷开关。高压电气设备的选择和校验项目如表5-1所示。

高压断路器、高压隔离开关和高压负荷开关具体选择如下： 1．根据使用环境和安装条件选择设备的型号 2．按正常条件选择设备的额定电压和额定电流

按式（5-1）和（5-2）分别选择额定电压和额定电流 。 3．动稳定校验

≥

或 ≥ （5-3） 式中，imax为电气设备的极限通过电流峰值；Imax为电气设备的极限通过电流有效值。

4．热稳定校验

≥ （5-4） 式中，It为电气设备的热稳定电流；t为热稳定时间。

5．开关电器断流能力校验

对具有断流能力的高压开关设备需校验其断流能力。开关电气设备的断流容量不小于安装地点最大三相短路容量，即：

Soc ≥Sk·max

或 ≥ （5-5）式中，Ioc 、Soc为制造厂提供的最大开断电流和开断容量。

表5-1 高压电气设备选择和校验项目

短路电流校验 电气设备名称 高压断路器 高压隔离开关 高压负荷开关 高压熔断器 电流互感器 电压互感器 支柱绝缘子 套管绝缘子 母线（硬） 电 缆 额定电压/kV √ √ √ √ √ √ √ √ － √ 额定电流/A 动稳定度 √ √ √ √ √ － － √ √ √ √ √ √ － √ － √ √ √ － 热稳定度 √ √ √ － √ － － √ － √ 断流能力/kA √ － √ √ － － － － － －

注

：表中“√”表示必须校验，“—”表示不要校验。

5.2.1高压断路器选择

高压断路器是供电系统中最重要的设备之一。由于成套配电装置应用普遍，断路器大多选择户内型的，如果是户外式变电所，则应选择户外型断路器。高压断路器一般选用少油断路器、真空断路器和SF6断路器。具体选择方法如前述。

例5-1 试选择某35KV变电所主变次总高压开关柜的高压断路器，已知变压器35/10.5kV,5000KVA,三相最大短路电流为3.35kA，冲击短路电流为8.54kA，三相短路容量为60.9MVA，继电保护动作时间为1.1s。

解：因为户内型，故选择户内少油断路器。根据变压器二次侧额定电流选择断路器的额定电流。

查附录表4，选择SN10-10I/630型少油断路器，其有关技术参数及安装地点电气条件和计算选择结果列于表5-2，从中可以看出断路器的参数均大于装设地点的电气条件，故所选断路器合格。

表5-2 例5-1高压断路器选择校验表

SW10-10I/630 序号 项 目 数 据 要 求 合1 UN 10kV ≥ UW·N 10kV 格 合2 IN 630A ≥ IC 275A 格 项 目 数 据 论 选 择 装设地点电气条件 结 3 IOC 16kA ≥ Ik（3）合3.35kA 格 合8.54kA 格 合格 4 imax 40kA ≥ ish (3)5 It×t 216×4=1024 2≥ I∞×tima 23.35×(1.1+0.1)=13.5 2

5.2.2 高压隔离开关选择

由于隔离开关主要是用于电气隔离而不能分断正常负荷电流和短路电流，因此，只需要选择额定电压和额定电流，校验动稳定和热稳定。成套开关柜生产厂商一般都提供的开关柜方案号及柜内设备型号供用户选择，用户也可以自己指定设备型号。开关柜柜内高压隔离开关有的带接地刀,有的不带接地刀。

表5-3 例5-2高压隔离开关选择校验表

序号 项目 UN IN It×t 22GN-10T/600 数据 10kV 600A 52kA 20×5=2000 选择 要求 项目 UW·N Ic ish I∞×tima 2(3)安装地点电气条件 结论 计算数据 10kV 275A 8.54kA 3.35×(1.1+0.1)=13.5 21 2 3 4 ≥ ≥ ≥ ≥ 合格 合格 合格 合格

例5-2 按例5-1所给的电气条件，选择柜内高压隔离开关。

解：由于10kV出线控制采用成套开关柜，选择GN-10T/600高压隔离开关。选择计算结果列于表5-3。

5.2.3 高压熔断器的选择

高压熔断器有户内和户外型两种，熔断器额定电压一般不超过35kV。熔断器没有触头，而且分断短路电流后熔体熔断，故不必校验动稳定和热稳定。仅需校验断流能力。

高压熔断器在选择时，要注意以下几点：

⑴户内型熔断器主要有RN1型和RN2型，RN1型用于线路和变压器的短路保护，而RN2型用于电压互感器保护。

⑵RN型熔断器的额定电压应与线路额定电压相同，不得降低电压使用。 ⑶户外型跌落式熔断器需校验断流能力上下限值，应使被保护线路的三相短路的冲击电流小于其上限值，而两相短路电流大于其下限值。

⑷高压熔断器除了选择熔断器额定电流，还要选择熔体额定电流。 1. 保护线路的熔断器的选择

(1)熔断器的额定电压UN·FU应等于线路的额定电压UN

UN·FU=UN （5-6）

(2)熔体额定电流IN·FE不小于线路计算电流Ic，即

IN·FE≥Ic （5-7）

(3)熔断器额定电流IN·FU不小于熔体的额定电流IN·FE。

IN·FU≥ IN·FE （5-8）

(4)熔断器断流能力校验

① 对限流式熔断器（如RN1型）其断流能力Ioc应满足

≥ （5-9）

式中，为熔断器安装地点的三相次暂态短路电流的有效值，无限大容量系统中=，因为限流式熔断器开断的短路电流是。

②对非限流式熔断器（如RW4型等）可能开断的短路电流是短路冲击电流，其断流能力应不小于三相短路冲击电流有效值。

≥（5-10） 对断流能力有下限值的熔断器还应满足

≤ （5-11） 式中，Ioc·min为熔断器分断电流下限值；为线路末端两相短路电流。

2. 保护电力变压器（高压侧）的熔断器熔体额定电流的选择 考虑到变压器的正常过负荷能力（20%左右）、变压器低压侧尖峰电流及变压器空载合闸时的励磁涌流，熔断器熔体额定电流应满足：

IN·FE =（1.5～2.0）I1N·T （5-12）

式中，IN·FE为熔断器熔体额定电流；I1N·T为变压器一次绕组额定电流。

3. 保护电压互感器的熔断器熔体额定电流的选择 因为电压互感器二次侧电流很小，故选择RN2型专用熔断器作电压互感器短路保护，其熔体额定电流为0.5A。

5.3互感器的选择

5.3.1电流互感器选择

高压电流互感器二次侧线圈一般有一至数个不等,其中一个二次线圈用于测量,其他二次线圈用于保护。

电流互感器的主要性能如下：

(1) 准确级 电流互感器测量线圈的准确级设为0.1、0.2、0.5、1、3、5六个级别（数值越小越精确），保护用的互感器或线圈的准确级一般为５Ｐ级和10Ｐ级两种。准确级的含义是：在额定频率下，二次负荷为额定负荷的25％～100％之间，功率因数为0.8时，各准确级的电流误差和相位误差不超过规定的限值。在上述条件下，0.1级，其电流误差为0.1％，保护用电流互感器5Ｐ、10Ｐ级的电流误差分别为１％和３％，其复合误差分别为5％和10％。

(2) 线圈铁芯特性 测量用的电流互感器的铁芯在一次电路短路时易于饱和,以限制二次电流的增长倍数，保护仪表。保护用的电流互感器铁芯则在一次电流短路时不应饱和，二次电流与一次电流成比例增长，以保证灵敏度要求。

(3) 变流比与二次额定负荷 电流互感器的一次额定电流有多种规格可供用户选择。电流互感器的每个二次绕组都规定了额定负荷，二次绕组回路所带负荷不应超过额定负荷值，否则会影响精确度。

电流互感器的选择与校验主要有以下几方面： 1． 1． 电流互感器型号的选择

根据安装地点和工作要求选择电流互感器的型号。 2． 2． 电流互感器额定电压的选择

电流互感器额定电压应不低于装设点线路额定电压。 3.电流互感器变比选择

电流互感器一次侧额定电流有20、30、40、50、75、100、150、200、300、400、600、800、1000、1200、1500、2000（A）等多种规格，二次侧额定电流均为5A。一般情况下，

计量用的电流互感器变比的选择应使其一次额定电流I1N不小于线路中的计算电流Ic。保护用的电流互感器为保证其准确度要求，可以将变比选得大一些。 4. 电流互感器准确度选择及校验

准确度选择的原则：计量用的电流互感器的准确度选0.2～0.5级，测量用的电流互感器的准确度选1.0～3.0级。为了保证准确度误差不超过规定值，互感器二次侧负荷S2应不大于二次侧额定负荷，所选准确度才能得到保证。准确度校验公式为：

（5-13） 二次回路的负荷S2取决于二次回路的阻抗Z2的值，即： S2=|Z2| ≈（∑|Zi|+）

或 S2≈∑Si+ （） （5-14）

式中，Si、Zi为二次回路中的仪表、继电器线圈的额定负荷(VA)和阻抗(Ω) ；为二次回路中所有接头、触点的接触电阻，一般取0.1Ω；为二次回路导线电阻，计算公式为： （5-15）

22

式中，γ为导线的导电率，铜线γ=53m/（Ω·mm），铝线γ=32m/（Ω·mm）；S为导线截

2

面（mm）；Lc为导线的计算长度（m）。设互感器到仪表单向长度为l1，则： （5-16）

保护用互感器的准确度选10P级，其复合误差限值为10%。为了正确反映一次侧短路电流的大小，二次电流与一次电流成线性关系，也需要校验二次负荷。为保证在短路时互感器变比误差不超过10%，一般生产厂家都提供一次侧电流对其额定电流的倍数（I1/I1N）与最大允许的二次负荷阻抗的关系曲线，简称10%误差曲线，如图5-1所示。通常是按电流互感器接入位置的最大三相短路电流来确定I1/I1N值，从相应互感器的10％曲线中找出横坐标上允许的二次阻抗Z2。al，使接入二次侧的总阻抗Z2不超过Z2。al，则互感器的电流误差保证在10％以内。

图5-1 电流互感器10%误差曲线

电流互感器10%误差曲线校验步骤如下：

（1）按照保护装置类型计算流过电流互感器的一次电流倍数；

（2）根据电流互感器的型号、变比和一次电流倍数，在10%误差曲线上确定电流互感器的允许二次负荷；

（3）按照对电流互感器二次负荷最严重的短路类型，计算电流互感器的实际二次负荷； （4）比较实际二次负荷与允许二次负荷。如实际二次负荷小于允许二次负荷，表示电流互感器的误差不超过10%，如实际二次负荷大于允许二次负荷，则应采取下述措施，使其满足10%误差：

① ① 增大连接导线截面或缩短连接导线长度，以减小实际二次负荷；

② ② 选择变比较大的电流互感器，减小一次电流倍数，增大允许二次负荷。 3.电流互感器动稳定和热稳定校验

厂家的产品技术参数中都给出了电流互感器动稳定倍数Kes和热稳定倍数Kt，因此，按下列公式分别校验动稳定和热稳定度即可。

（1）动稳定度校验

KesI1N≥ish （5-17） （2）热稳定度校验

2

（Kt I1N）·t ≥ （5-18） 式中，t为热稳定电流时间。

有关电流互感器的参数可查附录表7或其它有关产品手册。

例5-3 按例5-1电气条件，选择柜内电流互感器。已知电流互感器采用两相式接线，如图5-2所示，其中0.5级二次绕组用于测量，接有三相有功电度表和三相无功电度表各一只，每一电流线圈消耗功率0.5VA，电流表一只，消耗功率3VA。电流互感器二次回路采用

2

BV-500-1×2.5mm的铜芯塑料线,互感器距仪表的单向长度为2m。

图5-2 例5-3电流互感器和测量仪器的接线图

解：根据变压器10kV额定电流275A，查附录表7，选变比为400/5 A的LQJ-10型电流互感器，Kes=160，Kt=75，0.5级二次绕组的Z2N=0.4Ω。

（1） （1） 准确度校验

2

S2n≈=5

S2≈∑Si+ （）

2

=（0.5+0.5+3）+5×[×2/(53×2.5)+0.1] =7.15＜10VA

满足准确度要求。 （2）动稳定校验

Kes×I1N=160×1.414×0.4=90.50＞ish =8.54kA 满足动稳定要求。 （3）热稳定校验

2 2(3)222

（Kt I1N）·t=（75×0.4）×1=900＞I∞ tama =3.35×1.2=13.5KAS 满足热稳定要求。

所以选择LQJ-10 400/5A型电流互感器满足要求。

5.3.2电压互感器选择

电压互感器的二次绕组的准确级规定为0.1 、0.2、0.5、1、3五个级别，保护用的电压互感器规定为3P级和6P级，用于小电流接地系统电压互感器（如三相五芯柱式）的零序绕组准确级规定为6P级。

电压互感器的一二次侧均有熔断器保护，所以不需要校验短路动稳定和热稳定。 电压互感器的选择如下：

1．按装设点环境及工作要求选择电压互感器型号

2．电压互感器的额定电压应不低于装设点线路额定电压

3．按测量仪表对电压互感器准确度要求选择并校验准确度

计量用电压互感器准确度选0.5级以上，测量用的准确度选1.0～3.0级，保护用的准确度为3P级和6P级。

为了保证准确度的误差在规定的范围内，二次侧负荷S2应不大于电压互感器二次侧额定容量，即

S2≤S2N (5-19)

（5-20）

式中，和分别为仪表、继电器电压线圈消耗的总有功功率和总无功功率。

例5-4 例5-1总降变电所10kV母线配置三只单相三绕组电压互感器，采用Y0/Y0/ 接法，作母线电压、各回路有功电能和无功电能测量及母线绝缘监视用。电压互感器和测量仪表的接线如图5-3所示。该母线共有四路出线，每路出线装设三相有功电度表和三相无功电度表及功率表各一只，每个电压线圈消耗的功率为1.5VA;母线设四只电压表，其中三只分别接于各相，作绝缘监视，另一只电压表用于测量各线电压，电压线圈消耗的功率均为4.5VA。电压互感器 侧电压继电器线圈消耗功率为2.0VA。 试选择电压互感器，校验其二次负荷是否满足准确度要求。

图5-3 电压互感器和测量仪器的接线图

解：根据要求查附录表8，选三只JDZJ-10型电压互感器电压比为10000/：100/:100/V，0.5级二次绕组（单相）额定负荷为50VA。

除三只电压表分别接于相电压外，其余设备的电压线圈均接于AB或BC线电压间，可将其折算成相负荷，B相的负荷最大，若不考虑电压线圈的功率因数，接于线电压的负荷折算成单相负荷为

SBφ=。 B相：S2=4.5+ =4.5+

=4.5+[4.5+4×(1.5+1.5+1.5)]+0.67 =27.67＜50VA

故二次负荷满足准确度要求。

5.4母线、支柱绝缘子和穿墙套管选择

5.4.1 母线选择

母线都用支柱绝缘子固定在开关柜上，因而无电压要求，其选择条件如下： 1． 1． 型号选择

母线的种类有矩形母线和管形母线，母线的材料有铜、铝。目前变电所的母线除大电流采用铜母线以外，一般尽量采用铝母线。变配电所高压开关柜上的高压母线，通常选用硬铝矩形母线（LMY）。

2．母线截面选择

⑴按计算电流选择母线截面。

Ial≥Ic （5-21）

式中，Ial为母线允许的载流量（A）；Ic为汇集到母线上的计算电流（A）。

⑵对年平均负荷、传输容量较大时，宜按经济电流密度选择母线截面。

（5-22） 式中，jec为经济电流密度，Sec为母线经济截面。

3．硬母线动稳定校验

短路时母线承受很大的电动力，因此必须根据母线的机械强度校验其动稳定度。即 σ≥σalc （5-23）

式中，σal为母线材料最大允许应力（Pa），硬铝母线（LMY）σal=70Mpa，硬铜母线（TMY）

（3）

σal=140Mpa；σc为母线短路时冲击电流ish产生的最大计算应力。计算公式为： （5-24）

式中，M为母线通过ish时受到的弯曲力矩；W为母线截面系数。

（5-25）

（3）

式中，Fc为三相短路时，中间相（水平放置或垂直放置，如图5-4所示）受到的最大计算电动力（N）；l为档距（m）；K为系数，当母线档数为1～2档时，K=8，当母线档数为大于2档时，K=10。

（5-26） 式中，b为母线截面水平宽度（m）；h为母线截面的垂直高度（m）。

（3）

图5－4 水平放置的母线 a)平放 b)竖放

4．母线热稳定校验

母线截面应不小于热稳定最小允许截面，即

（5-27）

（3）

式中，I∞为三相短路稳态电流（A）；tima为假想时间（s）；C为导体的热稳定计算系数（单

2

位为A·/mm），铝母线C=87，铜母线C=171。

当母线实际截面大于最小允许截面时，满足热稳定要求。

5.4.2 支柱绝缘子的选择

支柱绝缘子主要是用来固定导线或母线，并使导线或母线与设备或基础绝缘。支柱绝缘子有户内和户外型两大类，户内支柱绝缘子（代号Z）按金属附件的胶装方式有外胶装（代号W）、内胶装（代号N）、联合胶装（代号L）三种。表5-4列出了部分10kV户内支柱绝缘子的有关参数。

支柱绝缘子的选择，应按下列条件： 1．按使用场所（户内、户外）选择型号

2．按工作电压选择额定电压 3．校验动稳定

（3）

Fc≤KFal （5-28） 式中，Fal为支柱绝缘子最大允许机械破坏负荷（见表5-4）；按弯曲破坏负荷计算时，K=0.6，

按拉伸破坏负荷计算时，K=1；Fc为短路时冲击电流作用在绝缘子上的计算力，母线在绝

（3）（3）（3）（3）

缘子上平放时，按Fc= F计算，母线竖放时，则Fc=1.4 F。

表5-4 户内支柱绝缘子技术参数

机械破坏负荷（kN）额定电压产品型号 （kV） 弯曲 ZNA-10MM 10 ZN-10/8 3.75 3.75 120 82 殊螺母 外胶装（不表示） ZA-10Y ZB-10T ZC-10F 10 3.75 3.75 190 90 A、B、C、D表示机械破坏负荷等级 Y、T、F表示园、椭圆、方形底座 ZL-10/16 ZL-35/8 10 35 16 8 16 8 185 400 120 联合胶装（L） 120 拉伸 内胶装（N）MM为上下附件为特（不小于） 总高度H(mm) 瓷件最大公称胶装方式 直径(mm) （3）

5.4.3穿墙套管的选择

穿墙套管主要用于导线或母线穿过墙壁、楼板及封闭配电装置时，作绝缘支持和与外部导线间连接之用。按其使用场所来分有户内普通型、户外-户内普通型、户外-户内耐污型、户外-户内高原型及户外-户内高原耐污型五类；按结构形式分有铜导体、铝导体和不带导体（母线式）套管；按电压等级分有6、10、20及35kV等电压等级。 穿墙套管的型号及有关参数见表5-5。

表5-5 穿墙套管主要技术参数

额定电压产品型号 （kV） CA-6/200 CB-10/600 CWB-35/400 CWL-10/600 CWWL-10/400 6 10 35 10 10 （A） 200 600 400 600 400 负荷（kN） 3.75 7.5 7.5 7.5 7.5 （mm） 375 450 980 560 520 （mm） C表示套管型式“瓷”；第二70 字母A、B、C、D表示搞弯破100 负荷等级；铜导体不表示。W220 表示户外-户内型 114 115 L—表示铝导体 第二个W表示耐污型 额定电流抗弯破坏总长L安装处直径D说 明

穿墙套管按下列条件选择： 1． 1． 按使用场所选择型号 2． 2． 按工作电压选择额定电压 3．按计算电流选择额定电流 4．动稳定校验

Fc≤0.6Fal （5-29）

(N） （5-30）

式中，Fc为三相短路冲击电流作用于穿墙套管上的计算力（N）；Fal为穿墙套管允许的最大抗弯破坏负荷（N）；l1为穿墙套管与最近一个支柱绝缘子间的距离（m），l2为套管本身的长度（m），a为相间距离，K=0.862。

5. 热稳定校验

≤ (5-31) 式中，It为热稳定电流；t为热稳定时间。

例5-5 选择例5-1总降变电所 10kV室内母线，已知铝母线的经济电流密度为1.15，假想时间为1.2s，母线水平放置在支柱绝缘子上，型号为ZA-10Y，跨距为1.1m,母线中心距为0.3m，变压器10KV套管引入配电室穿墙套管型号为CWL-10/600，相间距离为0.22m，与最近一个支柱绝缘子间的距离为1.8m，试选择母线，校验母线、支柱绝缘子、穿墙套管的动稳定和热稳定。 解：（1）选择LMY硬铝母线，其按经济截面选择：

查附录表12-2，选择LMY-3×（50×5）。 （2）母线动稳定和热稳定校验

①母线动稳定度校验 三相短路电动力

弯曲力矩按大于2档计算 （N）

3

(m)

计算应力

母线满足动稳定要求 ②母线热稳定度校验 按式(5-27)

22

母线实际截面为S=50×5=250(mm)＞=50.3(mm)

母线也满足热稳定要求 (3)支柱绝缘子动稳定校验

查表5-4支柱绝缘子最大允许的机械破坏负荷(弯曲)为3.75kN,

3

KFal=0.6×3.75×10=2250(N)

(3)

按式(5-28) Fc=220N＜KFal 故支柱绝缘子满足动稳定要求 (4)穿墙套管动稳定和热稳定校验 ①动稳定度校验：

查表5-5 Fal=7.5kN，l2=0.56m，l1=1.8m，a=0.22m, 按式(5-30) 则: =

3

0.6 Fal=0.6×7.5×10=4500(N) Fc＜0.6 Fal 穿墙套管满足动稳定要求 ②热稳定校验:

额定电流为600A的穿墙套管5秒热短时电流有效值为12kA，根据式（5-31）：

2

＜（kA·s） （5-32）

故穿墙套管满足热稳定要求。

5.5高压开关柜选择

高压开关柜是成套设备，柜内有断路器、隔离开关、互感器设备等。高压开关柜选择主要选择开关柜的型号和回路方案号。开关柜的回路方案号应按主接线方案选择,保持一致。对柜内设备的选择，应按装设地点的电气条件来选择，具体方法如前所述。开关柜生产商会提供开关柜型号、方案号、技术参数、柜内设备的配置。柜内设备的具体规格由用户向生产商提出订货要求。

5.5.1开关柜的技术参数

开关柜的技术参数由额定电压、额定电流、短路开断电流、动稳定及热稳定电流、额定绝缘水平、外形尺寸、重量等决定。选择开关柜时，应使其技术参数不小于安装地点的条件。

产品使用环境条件：

①环境温度： -25℃~+40℃ ②海拔高度：≤1000m

③相对湿度：月平均不大于90%（+25℃）

④无火灾、爆炸危险、严重污秽、化学腐蚀及剧烈震动的场所。

5.5.2高压开关柜的选择

1. 1. 选择开关的型号

主要根据负荷等级选择开关柜型号，一般一、二级负荷选择移开式开关柜，如KYN2 -10、JYN2-10、JYN1-35型开关柜，三级负荷选固定式开关柜，如KGN-10型开关柜。

2. 选择开关柜回路方案号 每一种型号的开关柜，其回路方案号有几十种甚至一百多种，用户可以根据主接线方案，选择与主接线方案一致的开关柜回路方案号，然后选择柜内设备（型号）规格。每种型号的开关柜主要有电缆进出线柜、架空线进出线柜、联络柜、避雷器及电压互感器柜、所用变柜等，但各型号开关柜的方案号可能不同。例如例5-1某总降变电所变压器10kV次总回路选择KGN-10型固定式开关柜，回路方案号07。

5.6低压熔断器选择

1. 低压熔断器的选择

⑴根据工作环境条件要求选择熔断器的型号；

⑵熔断器额定电压应不低于保护线路的额定电压； ⑶熔断器的额定电流应不小于其熔体的额定电流，即

(5-33)

2. 熔体额定电流的选择

⑴熔断器熔体额定电流IN·FE应不小于线路的计算电流Ic，使熔体在线路正常工作时不至熔断。即：

IN≥Ic ·FE（5-34）

⑵熔体额定电流还应躲过尖峰电流Ipk，由于尖峰电流持续时间很短，而熔体发热熔断需要一定的时间。因此，熔体额定电流应满足下式条件：

IN·FE≥K·Ipk （5-35） 式中，K为小于1的计算系数，当熔断器用作单台电动机保护时，K的取值与熔断器特性及电动机起动情况有关，K的取值见表5-6。

⑶熔断器保护还应考虑与被保护线路配合，在被保护线路过负荷或短路时能得到可靠的保护，还应满足下式条件：

IN·FE≤KoL·Ial （5-36）

式中Ial为绝缘导线和电缆允许载流量；KoL为绝缘导线和电缆允许短时过负荷系数。当熔断器作短路保护时，绝缘导线和电缆的过负荷系数取2.5，明敷导线取1.5 ；当熔断器作过负荷保护时，各类导线的过负荷系数取0.8～1，对有爆炸危险场所的导线过负荷系数取下限值0.8。

熔体额定电流，应同时满足式（5-32～34）三个条件。

表5-7 K系数的取值范围

线路情况 起 动 时 间 3s以下 单台电动机 3~8s（重载起动） 8s以上及频繁起动、反接制动 按最大一台电动机起动情况 多台电动机 Ic与Ipk较接近时 1 K值 0.25~0.35 0.35~0.5 0.5~0.6 0.5~1

3. 熔断器断流能力校验

⑴对限流式熔断器，（如RT系列）只需满足条件

≥ （5-37） ⑵对非限流式熔断器应满足条件

≥ （5-38） 4. 前后级熔断器选择性的配合

低压线路中，熔断器较多，前后级间的熔断器在选择性上必须配合，以使靠近故障点的熔断器最先熔断。

如图5-5a所示1FU（前级）与2FU（后级），当K点发生短路时2FU应先熔断，但由于熔断器的特性误差较大，一般为±30%～±50%，当1FU为负误差（提前动作），2FU为正误差（滞后动作），如图5-5b所示。则1FU可能先动作，从而失去选择性。为保证选择性配合，要求：

≥3t2′ (5-39) 式中，t1′为1FU的实际熔断时间，t2′为2FU实际熔断时间。 一般前级熔断器的熔体电流应比后级大2～3级。

图5-5 熔断器选择性配合

例5-6 有一台电动机，UN=380V、PN=17kW，IC=42.3A，属重载起动，起动电流188A，起

2

动时间为3～8s。采用BLV型导线穿钢管敷设线路，导线截面为10mm。该电机采用RT0型熔断器做短路保护，线路最大短路电流为21kA。选择熔断器及熔体的额定电流，并进行校验。

解：1．选择熔体及熔断器额定电流

①IN·FE≥Ic=42.3A

②IN·FE≥K·Ipk=(0.4×188)A=75.2A 根据上两式计算结果查附表11选IN·FE=80A

熔断器的额定电流应不小于其熔体的额定电流，查附表11选RT0－100型熔断器，其熔体额定电流为80A，熔断器额定电流为100A,最大断流能力50kA。

2．校验熔断器能力

IOC=50kA>=21kA 断流能力满足要求。

3．导线与熔断器的配合校验：

熔断器作短路保护,导线为绝缘导线时：KoL=2.5、查附表13-2 Ial=48A。 IN·FE=80A<2.5×44A=110A 满足要求。

5.7低压断路器选择

5.7.1低压断路器选择的一般原则

在选择低压断路器时应满足下列条件：

⑴ 低压断路器的型号及操作机构形式应符合工作环境、保护性能等方面的要求； ⑵ 低压断路器的额定电压应不低于装设地点线路的额定电压；

⑶ 低压断路器的（等级）额定电流应不小于它所能安装的最大脱扣器的额定电流； ⑷ 低压断路器的短路断流能力应不小于线路中最大三相短路电流。 ①对万能式（DW型）断路器，其分断时间在0.02S以上时，

≥ （5-40） ②对塑壳式（DZ型或其他型号）断路器，其分断时间在0.02S以下时，

≥

或 ≥ （5-41）

5.7.2低压断路器脱扣器的选择和整定

断路器的脱扣器主要有过电流脱扣器、热脱扣器、欠电压脱扣器、分励脱扣器几种。一般是先选择脱扣器的额定电流（或额定电压），然后整定脱扣器的动作电流和动作时间。 1.过电流脱扣器的选择和整定

(1) 电流脱扣器额定电流的选择

过电流脱扣器额定电流IN·OR应不小于线路的计算电流IC，即：

IN·OR≥IC （5-42） (2）过电流脱扣器动作电流的整定

① ① 瞬时过电流脱扣器动作电流的整定

瞬时过电流脱扣器动作电流IOP(0)应躲过线路的尖峰电流IPk，即：

Iop(0) ≥Krel IPk （5-43）

式中，Krel 为可靠系数。对动作时间在0.02s以上的断路器，如DW型、ME型等，Krel=1.35。对动作时间在0.02s以下的断路器，如DZ型等，Krel =2～2.5。

② ② 短延时过流脱扣器动作电流和动作时间的整定

短延时过流脱扣器动作电流Iop(s) 也应躲过线路尖峰电流Ipk，即：

Iop(s) ≥Krel Ipk （5-44）

式中，Krel 为可靠系数，可取1.2。

短延时脱扣器动作时间一段不超过1s，通常分为0.2、0.4、0.6秒三级，但是现在一些新产品中短延时的时间也有所不同，如DW40型断路器其定时限特性为0.1、0.2、0.3、0.4s四级，ME系列断路器采用半导体过电流脱扣器时，其短延时范围为30∽270ms，分级式，每级30或60ms。可根据保护要求确定动作时间。

③ ③ 长延时过流脱扣器动作电流和动作时间整定

长延时过流脱扣器动作电流Iop（l）只需躲过线路的计算电流Ic，即：

Iop(l) ≥Krel Ic （5-45） 式中，Krel取1.1。

长延时过流脱扣器用于过负荷保护，动作时间为反时限特性。一般动作时间在1～2h。 过流脱扣器的动作电流，按照其额定电流的倍数来整定，即选择过流脱扣器的整定倍数K。过流脱扣器动作电流应不大于整定倍数﹡过流脱扣器的额定电流，即KIN≥Iop。各种型号断路器的脱扣器动作电流整定倍数不一样。不同类型过流脱扣器如瞬时、短延时、长延时，其动作电流倍数也不一样。有些型号断路器动作电流倍数分档设定，而有些型号断路器动作电流倍数可连续调节。

④ ④ 过流脱扣器与配电线路的配合要求 低压断路器还需考虑与配电线路的配合，防止被保护线路因过负荷或短路故障引起导线或电缆过热，其配合条件为：

Iop≤KOL Ial （5-46） 式中，Ial为绝缘导线或电缆的允许载流量；KOL为导线或电缆允许的短时过负荷系数。对瞬时和短延时过流脱扣器KOL=4.5，对长延时过流脱扣器 KOL=1。对有爆炸气体区域内的配电线路KOL=0.8。

当上述配合要求得不到满足时，可改选脱扣器动作电流，或增大配电线路导线截面。 2. 热脱扣器的选择和整定

①热脱扣器的额定电流应不小于线路最大计算负荷电流Ic，即：

IN·TR≥Ic (5-47)

②热脱扣器动作电流整定

热脱扣器的动作电流应按线路最大计算负荷电流来整定，即：

I op·TR≥Krel·Ic (5-48)

式中，Krel取1.1，并应在实际运行时调试。

3. 欠电压脱扣器和分励脱扣器选择

欠压脱扣器主要用于欠压或失压（零压）保护，当电压下降低于（0.35～0.7）UN时便能动作。分励脱扣器主要用于断路器的分闸操作，在（0.85～1.1）UN时便能可靠动作。

欠压和分励脱扣器的额定电压应等于线路的额定电压，并按直流或交流的类型及操作要求进行选择。

5.7.3前后级低压断路器选择性的配合

为了保证前后级断路器选择性要求，在动作电流选择性配合，前一级的动作电流大于后一级动作电流的1.2倍，即：

Iop.（1）≥1.2Iop.（2） (5-49) 在动作时间选择性配合，如果后一级（靠近电源）采用瞬时过流脱扣器，则前一级（靠近电源）要求采用短延时过流脱扣器，如果前后级都采用短延时脱扣器，则前一级短延时时间应至少比后一级短延时时间大一级。由于低压断路器保护特性时间误差为±20%～±30%，为防止误动作，应把前一级动作时间计入负误差（提前动作），后一级动作时间计入正误差（滞后动作），在这种情况下，仍要保证前一级动作时间大于后一级动作时间，才能保证前后级断路器选择性配合。

5.7.4低压断路器灵敏度的校验

低压断路器短路保护灵敏度应满足下式条件

（5-50）

式中，Ks为灵敏度，Iop为瞬时或短延时过流脱扣器的动作电流整定值。Ik·min为保护线路末端在最小运行方式下的短路电流，对TN和TT系统Ik·min应为单相短路电流，对IT系统则为两相短路电流。

例5-6 某0.38kV动力线路，采用低压断路器保护，线路计算电流为125A，尖峰电流为390A，线路首端最大三相短路电流为7.6kA，末端最小单相短路电流为2.5kA，线路允许载流量为165A（BLV三芯绝缘导线穿塑料管，30℃时），试选择低压断路器。

解：低压断路器用于配电线路保护，选择DW15系列断路器，查附录表10-4、10-5，确定配置瞬时和长延时过流脱扣器（半导体式，非选择型）。 1．瞬时脱扣器额定电流选择及动作电流整定

① ① IN·OR≥Ic=125A，故选取IN·OR=200A脱扣器 ② ② Iop（0）≥Krel Ipk=1.35×390A=527A

根据上表中的整定倍数，选择3倍整定倍数的瞬时脱扣器，则动作电流整定值为：

3×200=600＞527A

③ ③ 与保护线路的配合

Iop（0）=600A≤4.5Ial=4.5×165A=742.5A 满足要求 2．长延时过流脱扣器的动作电流整定 ① ① 动作电流整定

Iop（l）≥Krel Ic=1.1×125A=137.5A

选取128～160～200中整定电流为160A（0.8倍）的脱扣器，则Iop（l）=160A ②与保护线路的配合

Iop=160＜KOL Ial=1×165A=165A 满足要求

3．断路器额定电流选择

IN。aF≥IN。OR =200A

查附录表10-1、选400A DW15系列断路器。 4.断流能力校验

（3）

Ioc=50kA＞I K=7.6kV 满足要求 5.灵敏度校验 Ks==4.2＞1.3

灵敏度满足要求。

所选低压断路器为DW15-400Y，脱扣器额定电流为200A。

小 结

本章重点讲述了变电所常用高压电气设备选择校验的一般原则及具体选择方法，对低压电气设备则主要讲述了低压熔断器和低压断路器的选择。除了掌握电气设备选择的一般原则和方法，还应掌握各设备选择的特殊性。

1．电气设备的型号选择，根据工作要求和环境条件。 2.电气设备的额定电压应不小于线路额定电压，电气设备的额定电流应不小于线路实际计算电流。

3．按短路条件校验电气设备的动稳定和热稳定，如隔离开关、电流互感器、穿墙套管、母线（硬）等。但电缆只需校验热稳定而不需要校验动稳定。电压互感器则不必校验动稳定和热稳定，支柱绝缘子不需要校验热稳定，而要校验动稳定。

4．分断短路电流的开关设备，如断路器、熔断器均需校验断流能力。 5. 电流互感器还需要选择变比、准确度，并且要校验其二次负荷是否符合准确度要求。计量用的电流互感器准确度应选0.5或0.2级，测量用的电流互感器的准确度可选1.0～3.0，保护用的电流互感器准确度可选5P级、10P级或3.0级。电压互感器的一次额定电压必须与线路额定电压相同，计量用的电压互感器准确度为0.5级以上，测量用的准确度选1.0～3.0级。对各准确度需校验二次绕组的负荷是否符合要求。

6.低压熔断器和低压断路器的保护特性误差较大，在进行选择性配合时，要将误差计入，前一级计入负误差（提前动作），后一级计入正误差（滞后动作），并保证选择性配合。

7．高压开关柜的选择主要有型号选择，回路方案号选择及柜内设备选择。