電氣主系統(tǒng)第六章電氣設(shè)備選擇

第六章

電氣設(shè)備選擇第一節(jié)

電氣設(shè)備選擇的一般條件

第二節(jié)導(dǎo)體與電纜的選擇

第三節(jié)支柱絕緣子與穿墻套管的選擇

第四節(jié)高壓斷路器與隔離開關(guān)的選擇

第五節(jié)高壓熔斷器的選擇

第六節(jié)限流電抗器的選擇

第一節(jié)電氣設(shè)備選擇的一般條件

一般條件：多數(shù)電氣設(shè)備共有的選擇校驗(yàn)項(xiàng)目。一、按正常工作條件選擇額定電壓和額定電流

1.額定電壓選擇特殊條件：個(gè)別電氣設(shè)備具有的選擇校驗(yàn)項(xiàng)目。｛選擇條件有1)正常電壓要求是：電氣設(shè)備所在回路的最高運(yùn)行電壓不得高于電氣設(shè)備的允許最高工作電壓。2)由于電氣設(shè)備的允許最高工作電壓為其額定電壓的UN的1.1~1.15倍，而電網(wǎng)電壓正常波動(dòng)引起的最高運(yùn)行電壓不超過電網(wǎng)額定電壓UNs的1.1倍。3)一般可以按電氣設(shè)備的額定電壓UN不得低于其所在電網(wǎng)的額定電壓UNs的條件來選擇電氣設(shè)備，即

UN≥UNs

注意：1)海拔影響電氣設(shè)備的絕緣性能，隨裝設(shè)地點(diǎn)海拔的增加，空氣密度和濕度相應(yīng)減小，使得電氣設(shè)備外部空氣間隙和固體絕緣外表面的放電特性降低，電氣設(shè)備允許的最高工作電壓減小。對(duì)海拔超過1000m的地區(qū)，一般應(yīng)選用高原型產(chǎn)品或外絕緣提高一級(jí)的產(chǎn)品。對(duì)于現(xiàn)有110kV及以下大多數(shù)電器的外絕緣有一定裕度，可在海拔2000m以下地區(qū)使用。2)在空氣污穢(腐蝕減低絕緣強(qiáng)度)或有冰雪的地區(qū)，某些電氣設(shè)備應(yīng)選用絕緣加強(qiáng)型或高一級(jí)電壓的產(chǎn)品。

2.額定電流選擇1)電氣設(shè)備的額定電流IN（或載流量Ial）：在額定環(huán)境溫度θ0下，長(zhǎng)期允許通過的電流。2)為了滿足長(zhǎng)期發(fā)熱條件，應(yīng)按額定電流IN（或載流量Ial）不得小于所在回路最大持續(xù)工作電流Imax的條件進(jìn)行選擇，即

IN（或Ial）≥Imax

3)當(dāng)實(shí)際環(huán)境溫度θ不同于導(dǎo)體的額定環(huán)境溫度θ0時(shí)，其長(zhǎng)期允許電流應(yīng)該用下式進(jìn)行修正。

不計(jì)日照時(shí)，裸導(dǎo)體和電纜的綜合修正系數(shù)K為

θal——導(dǎo)體的長(zhǎng)期發(fā)熱允許最高溫度，裸導(dǎo)體一般為70℃；

θ0——導(dǎo)體的額定環(huán)境溫度，裸導(dǎo)體一般為25℃。

我國(guó)生產(chǎn)的電氣設(shè)備的額定環(huán)境溫度θ0=40℃。在40~60℃范圍內(nèi)，當(dāng)實(shí)際環(huán)境溫度高于+40℃時(shí)，環(huán)境溫度每增高1℃，按減少額定電流1.8%進(jìn)行修正；當(dāng)實(shí)際環(huán)境溫度低于+40℃時(shí)，環(huán)境溫度每降低1℃，按增加額定電流0.5%進(jìn)行修正，但其最大過負(fù)荷不得超過額定電流的20%，實(shí)際選擇時(shí)一般不修正。

Ialθ=KIal

≥Imax

4)回路最大持續(xù)工作電流Imax的計(jì)算:回路名稱最大持續(xù)工作電流說明發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)回路1.05倍發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)額定電流發(fā)電機(jī)和變壓器在電壓降低到0.95額定電壓運(yùn)行時(shí)，出力可以保持不變，故電流可以增大5%變壓器回路1.05倍變壓器額定電流1.3~2.0倍變壓器額定電流若要求承擔(dān)另一臺(tái)變壓器事故或檢修時(shí)轉(zhuǎn)移的負(fù)荷出線回路1.05倍線路最大負(fù)荷電流考慮5%的線損，還應(yīng)考慮事故時(shí)轉(zhuǎn)移過來的負(fù)荷母聯(lián)回路母線上最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)或變壓器的最大持續(xù)工作電流分段回路母線上最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)額定電流的50%~80%變電所應(yīng)滿足用戶的一級(jí)負(fù)荷和大部分二級(jí)負(fù)荷匯流母線按實(shí)際潮流分布確定電容器回路1.35倍電容器組額定電流考慮過電壓和諧波的共同作用二、按短路條件校驗(yàn)熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定1.短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)熱穩(wěn)定：指電氣設(shè)備承受短路電流熱效應(yīng)而不損壞的能力。

熱穩(wěn)定校驗(yàn)的實(shí)質(zhì)：使電氣設(shè)備承受短路電流熱效應(yīng)時(shí)的短時(shí)發(fā)熱最高溫度不超過短時(shí)最高允許溫度。導(dǎo)體通常按最小截面法校驗(yàn)熱穩(wěn)定。電器的熱穩(wěn)定是由熱穩(wěn)定電流及其通過時(shí)間來決定的，滿足熱穩(wěn)定的條件為

Qk——短路電流熱效應(yīng)；

It——所選用電器t（單位為s）內(nèi)允許通過的熱穩(wěn)定電流。

2.短路動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定：指電氣設(shè)備承受短路電流產(chǎn)生的電動(dòng)力效應(yīng)而不損壞的能力。

部分電氣設(shè)備動(dòng)穩(wěn)定按應(yīng)力和電動(dòng)力校驗(yàn)。電器滿足動(dòng)穩(wěn)定的條件為

ies≥ishish——短路沖擊電流的幅值，ish為：I”為0s鐘短路電流周期分量有效值；Kes為沖擊系數(shù)，發(fā)電機(jī)機(jī)端取1.9，發(fā)電廠高壓母線及發(fā)電機(jī)電壓電抗器后取1.85，遠(yuǎn)離發(fā)電機(jī)時(shí)取1.8。ies——電器允許通過的動(dòng)穩(wěn)定電流幅值，生產(chǎn)廠家用此電流表示電器的動(dòng)穩(wěn)定特性，在此電流作用下電器能繼續(xù)正常工作而不發(fā)生機(jī)械損壞。

3．短路計(jì)算時(shí)間計(jì)算短路電流熱效應(yīng)時(shí)所用的短路切除時(shí)間tk等于繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間tpr與相應(yīng)斷路器的全開斷時(shí)間tab之和，即

斷路器的全開斷時(shí)間tab等于斷路器的固有分閘時(shí)間tin與燃弧時(shí)間ta之和，即

驗(yàn)算裸導(dǎo)體的短路熱穩(wěn)定時(shí)，tpr宜采用主保護(hù)動(dòng)作時(shí)間，如主保護(hù)有死區(qū)時(shí)，則采用能對(duì)該死區(qū)起保護(hù)作用的后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間；驗(yàn)算電器的短路熱穩(wěn)定時(shí)，tpr宜采用后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間。少油斷路器的燃弧時(shí)間ta為0.04~0.06s，SF6斷路器的燃弧時(shí)間ta為0.02~0.04s。

第二節(jié)導(dǎo)體與電纜的選擇

一、導(dǎo)體的選擇

（一）導(dǎo)體材料、類型與布置方式選擇1．導(dǎo)體的材料銅：電阻率低，機(jī)械強(qiáng)度高，耐腐蝕性比鋁強(qiáng)，但儲(chǔ)量少，價(jià)格高。鋁：電阻率比銅高，機(jī)械強(qiáng)度低，耐腐蝕性較銅差，但儲(chǔ)量高，價(jià)格低。一般優(yōu)先采用鋁導(dǎo)體，在工作電流大，地方狹窄的場(chǎng)所和對(duì)鋁有嚴(yán)重腐蝕的地方可采用銅導(dǎo)體。

2．導(dǎo)體的選型(1)常用硬導(dǎo)體的截面形狀有矩形、槽形和管形。導(dǎo)體截面形狀影響硬導(dǎo)體的散熱、集膚效應(yīng)系數(shù)和機(jī)械強(qiáng)度。1)矩形導(dǎo)體廣泛用于35kV及以下，工作電流不超過4000A的屋內(nèi)配電裝置中，例如，主母線，連接導(dǎo)體和變壓器及小容量發(fā)電機(jī)的引出線母線。當(dāng)單條導(dǎo)體的載流量不能滿足要求時(shí)，每相可采用2~4條并列使用；2)槽形導(dǎo)體適用于35kV及以下，工作電流為4000~8000A的配電裝置中，例如，100MW發(fā)電機(jī)的引出線母線；3)管形導(dǎo)體適用于8000A以上的大電流母線，例如，容量為200MW及以上的發(fā)電機(jī)引出線。對(duì)110kV及以上屋內(nèi)外配電裝置，采用硬母線時(shí)，應(yīng)選用管形導(dǎo)體（防止電暈）。

(2)常用的軟導(dǎo)線有鋼心鋁絞線、組合導(dǎo)線、空心導(dǎo)線、擴(kuò)徑導(dǎo)線和分裂導(dǎo)線。

1)鋼心鋁絞線適用于35kV及以上的屋外軟母線；2)組合導(dǎo)線用于中小容量發(fā)電機(jī)和變壓器的引出線；3)空心導(dǎo)線、擴(kuò)徑導(dǎo)線和分裂導(dǎo)線直徑大，可以減小線路電抗、減小電暈損耗和對(duì)通訊的干擾，用于超高壓母線和輸電線路。220kV輸電線路常采用兩分裂導(dǎo)線。

3．導(dǎo)體的布置方式導(dǎo)體的布置方式常采用三相水平布置和三相垂直布置。對(duì)于矩形導(dǎo)體，圖6-2a中導(dǎo)體豎放，散熱條件好，載流量大，但機(jī)械強(qiáng)度較差；圖6-2b中導(dǎo)體平放，機(jī)械強(qiáng)度較高，但散熱條件較差；圖6-2c為矩形導(dǎo)體三相垂直布置，它綜合了圖6-2a、b的優(yōu)點(diǎn)。（二）導(dǎo)體截面的選擇1．按導(dǎo)體的長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流選擇匯流母線及長(zhǎng)度在20m以下的導(dǎo)體等，一般應(yīng)按長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流選擇其截面，即Imax

≤KIal2．按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)體截面可以使年計(jì)算費(fèi)用最小。除匯流母線、廠用電動(dòng)機(jī)的電纜等外，年最大負(fù)荷利用時(shí)數(shù)較大，長(zhǎng)度在20m以上的導(dǎo)體，如發(fā)電機(jī)和變壓器引出線，其截面一般按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇。經(jīng)濟(jì)截面用下式計(jì)算：Imax——正常運(yùn)行方式下導(dǎo)體的最大持續(xù)工作電流，計(jì)算時(shí)不考慮過負(fù)荷和事故時(shí)轉(zhuǎn)移過來的負(fù)荷；

J——經(jīng)濟(jì)電流密度，常用導(dǎo)體的J值，可根據(jù)最大負(fù)荷利用時(shí)數(shù)Tmax由圖6-3查得。

Imax——導(dǎo)體的最大持續(xù)工作電流，計(jì)算時(shí)一般需考慮過負(fù)荷和事故時(shí)轉(zhuǎn)移過來的負(fù)荷。圖6-3經(jīng)濟(jì)電流密度1—變電所所用、工礦和電纜線路的鋁紙絕緣鉛包、鋁包、塑料護(hù)套及各種鎧裝電纜2—鋁矩形、槽形及組合導(dǎo)線3—火電廠廠用的鋁紙絕緣鉛包、鋁包、塑料護(hù)套及各種鎧裝電纜4—35~220kV線路的LGJ、LGJQ型鋼心鋁絞線1)按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇的導(dǎo)體截面應(yīng)盡量接近計(jì)算的經(jīng)濟(jì)截面，當(dāng)無合適規(guī)格的導(dǎo)體時(shí)，允許選用小于但接近經(jīng)濟(jì)截面的導(dǎo)體。2)按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇的導(dǎo)體截面還需要進(jìn)行長(zhǎng)期發(fā)熱條件校驗(yàn)，此時(shí)計(jì)算Imax需考慮過負(fù)荷和事故時(shí)轉(zhuǎn)移過來的負(fù)荷。3)由于匯流母線各段的工作電流大小不相同，且差別較大，故匯流母線不按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇截面。

（三）電暈電壓校驗(yàn)1.導(dǎo)體的電暈放電會(huì)產(chǎn)生電能損耗、噪聲、無線電干擾和金屬腐蝕等不良影響。2.為了防止發(fā)生全面電暈，要求110kV及以上裸導(dǎo)體的電暈臨界電壓Ucr應(yīng)大于其最高工作電壓Umax，即

在海拔不超過1000m的地區(qū)：下列情況可不進(jìn)行電暈電壓校驗(yàn)。

1)110kV采用了不小于LGJ-70型鋼心鋁絞線和外徑不小于φ20型管形導(dǎo)體時(shí)；2)220kV采用了不小于LGJ-300型鋼心鋁絞線和外徑不小于φ30型的管形導(dǎo)體時(shí)。（四）熱穩(wěn)定校驗(yàn)對(duì)于特定網(wǎng)絡(luò)和短路切除時(shí)間，短路電流熱效應(yīng)Qk

保持不變，利用上式，取短時(shí)最高允許溫度θal計(jì)算短路終了時(shí)的A值得Ah，取短路前導(dǎo)體的工作溫度θw計(jì)算短路開始時(shí)的A值得Aw，定義熱穩(wěn)定系數(shù)為C達(dá)到上限值，若計(jì)及集膚效應(yīng)系數(shù)KS影響，可得到滿足熱穩(wěn)定的導(dǎo)體最小截面為

顯然，當(dāng)所選導(dǎo)體截面S≥Smin時(shí)

，由于短路電流熱效應(yīng)Qk保持不變，短路終了時(shí)的A值A(chǔ)f減小，Af<Ah，故導(dǎo)體短路時(shí)的溫升不會(huì)超過短時(shí)最高允許溫度。Qk的單位為A2·s；熱穩(wěn)定系數(shù)C的單位為C可以根據(jù)短路前導(dǎo)體的工作溫度由表6-2查出。實(shí)際環(huán)境溫度下，短路前導(dǎo)體的工作溫度θw的計(jì)算：由長(zhǎng)期發(fā)熱計(jì)算公式得兩式兩邊相除再平方得：θ、Ialθ——實(shí)際環(huán)境溫度和對(duì)應(yīng)于實(shí)際環(huán)境溫度θ的允許電流。

（五）硬導(dǎo)體的動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)硬導(dǎo)體的動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)條件為最大計(jì)算應(yīng)力σmax不大于導(dǎo)體的最大允許應(yīng)力σal，即

σmax≤σal

硬導(dǎo)體的最大允許應(yīng)力：硬鋁為70×106Pa，硬銅為140×106Pa，1Pa=1N/m2。

由于相間距離較大，無論什么形狀的導(dǎo)體和組合，計(jì)算相間電動(dòng)力fph（單位為N/m）時(shí)，可不考慮形狀的影響，均按下式計(jì)算

ish為三相短路沖擊電流（A）；a為相間距離（m）；β為動(dòng)態(tài)應(yīng)力系數(shù)。

1．每相為單條矩形導(dǎo)體母線的應(yīng)力計(jì)算與校驗(yàn)矩形導(dǎo)體母線系統(tǒng)可以視為均勻荷載作用的多跨連續(xù)粱，導(dǎo)體所受到的最大彎矩M（N·m）為

導(dǎo)體最大相間計(jì)算應(yīng)力σph（單位為Pa）為

W——導(dǎo)體的截面系數(shù)（m3），即導(dǎo)體對(duì)垂直于電動(dòng)力作用方向軸的抗彎矩，與導(dǎo)體尺寸和布置方式有關(guān)，見表6-3。

滿足動(dòng)穩(wěn)定的條件為：σmax=

σph≤σal

單條平放，單條豎放不滿足動(dòng)穩(wěn)定時(shí)，可適當(dāng)減小支柱絕緣子跨距L，重新計(jì)算。也可以用絕緣子間最大允許跨距Lmax校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定：

令σph=σal，可得到：只要支柱絕緣子跨距L≤Lmax，即可滿足動(dòng)穩(wěn)定要求。

，

2．每相為多條矩形導(dǎo)體母線的應(yīng)力計(jì)算與校驗(yàn)每相為多條導(dǎo)體時(shí)，除受相間電動(dòng)力的作用外，還受到同相中條與條之間的電動(dòng)力作用，滿足動(dòng)穩(wěn)定的條件為

σmax=σph+σb≤σal

1)多條矩形導(dǎo)體的相間計(jì)算應(yīng)力σph與單條矩形導(dǎo)體時(shí)的相同：但截面系數(shù)為多條矩形導(dǎo)體的截面系數(shù)，根據(jù)每相導(dǎo)體的條數(shù)和布置方式選用表6-3中公式計(jì)算。雙條平放雙條豎放三條平放三條豎放圖6-4雙條平放矩形導(dǎo)體側(cè)視圖2)單位長(zhǎng)度條間最大電動(dòng)力fb(單位為N/m)的計(jì)算

多條導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)：相鄰導(dǎo)體條間距離：一般為矩形導(dǎo)體短邊b的2倍。由于條間距離很小，故條間應(yīng)力σb比相間應(yīng)力大的多，為了減小條間計(jì)算應(yīng)力，

一般在同相導(dǎo)體的條間每隔30~50cm左右裝設(shè)一金屬襯墊，如圖6-4所示。襯墊跨距Lb可通過動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)條件來確定。

上兩式中，K12和K13分別是第1、2條導(dǎo)體和第1、3條導(dǎo)體間的形狀系數(shù)。

每相多條矩形導(dǎo)體中，電流的方向相同，邊條受的電動(dòng)力最大。根據(jù)兩平行導(dǎo)體電動(dòng)力計(jì)算公式，并考慮導(dǎo)體形狀對(duì)電動(dòng)力的影響，每相為兩條且各通過50%的電流時(shí)，單位長(zhǎng)度條間最大電動(dòng)力fb(單位為N/m)為

每相為三條時(shí)，可以認(rèn)為中間條通過20%電流，

兩邊條各通過40%電流，則單位長(zhǎng)度條間最大電動(dòng)力fb(單位為N/m)為

3)條間計(jì)算應(yīng)力σb（單位為Pa）的計(jì)算邊條導(dǎo)體所受的最大彎矩Mb（單位為N·m）為

根據(jù)表6-3中的圖可以看出，不論導(dǎo)體是平放還是豎放，每相多條導(dǎo)體所受條間電動(dòng)力的方向與每相單條豎放時(shí)所受相間電動(dòng)力方向相同，故邊條導(dǎo)體的截面系數(shù)為W=b2h/6因而條間計(jì)算應(yīng)力σb（單位為Pa）為

按σmax=σph+σb≤σal校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定，如果不滿足動(dòng)穩(wěn)定要求時(shí)，可以適當(dāng)減小襯墊跨距Lb，重新計(jì)算應(yīng)力σb

。

4)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)5)用最大允許襯墊跨距Lbmax校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定令σmax=σph+σb中σmax=σal

，得條間允許應(yīng)力σbal=σal-σph，代入式（6-24）得最大允許襯墊跨距Lbmax（單位為m）為

為防止因Lb太大，同相各條導(dǎo)體在條間電動(dòng)力作用下彎曲接觸，還應(yīng)計(jì)算襯墊臨界跨距Lcr（單位為m），即

λ的取值，鋁：雙條為1003，三條為1197。

只要Lb=L/(n+1)≤min{Lbmax，Lcr}，就能滿足動(dòng)穩(wěn)定又避免同相各條導(dǎo)體在條間電動(dòng)力作用下彎曲接觸，其中n即為滿足動(dòng)穩(wěn)定的襯墊個(gè)數(shù)。二、電力電纜的選擇1．電纜型號(hào)的選擇基本結(jié)構(gòu)：由導(dǎo)電線芯、絕緣層和保護(hù)層三部分組成。線芯材料：銅芯和鋁芯兩種。常用的線芯數(shù)目：?jiǎn)涡境溆碗娎|（用于110kV及以上）三芯電纜（用于35kV及以下三相系統(tǒng)）雙芯電纜（用于單相系統(tǒng)）四芯、五芯電纜（用于380/220V三相四線系統(tǒng)或有一線芯用于安全接地）。線芯絕緣：有油浸紙絕緣，塑料絕緣和橡皮（膠）絕緣三類。保護(hù)層：塑料電纜的保護(hù)層由聚乙烯做成。油浸紙絕緣電力電纜保護(hù)層由內(nèi)保護(hù)層和外保護(hù)層構(gòu)成，內(nèi)保護(hù)層目的是防潮和防漏油，有金屬鋁包和鉛包兩種；外保護(hù)層防機(jī)械損傷和防腐蝕，有鋼帶鎧裝（抗壓）、鋼絲鎧裝（抗拉）等種類，鎧裝層外還有防腐蝕外被層。選擇電纜時(shí)，應(yīng)根據(jù)其用途、敷設(shè)方式和場(chǎng)所、工作條件及負(fù)荷大小，選擇線芯材料、線芯數(shù)目、線芯絕緣材料和保護(hù)層等，進(jìn)而確定電纜的型號(hào)。2．額定電壓選擇：UN≥UNs

3．截面選擇1)長(zhǎng)度在20m以下的電纜，一般按長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流選擇其截面，即

Imax≤KIal

綜合修正系數(shù)K的計(jì)算在空氣中敷設(shè)時(shí)

在空氣中穿管敷設(shè)時(shí)

土壤中直埋或穿管直埋時(shí)

以上三式中：Kt為溫度修正系數(shù)，按式（6-4）

計(jì)算；K1為電纜在空氣中多根并列敷設(shè)和穿管敷設(shè)時(shí)的修正系數(shù)；K2為空氣中穿管敷設(shè)時(shí)的修正系數(shù)，當(dāng)電壓在10kV及以下時(shí)，截面S≤95mm2時(shí)，K2=1，當(dāng)截面S=120~185mm2時(shí)，K2=0.85；K3為直埋因土壤熱阻不同的修正系數(shù)；K4為土壤中多根并列敷設(shè)的修正系數(shù)。

2)年最大負(fù)荷利用時(shí)數(shù)≥

5000h，長(zhǎng)度在20m以上的電纜，按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇電纜截面：

按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇的電纜還應(yīng)滿足長(zhǎng)期發(fā)熱要求：

Imax≤KIal

為了便于敷設(shè)，一般盡量選用線芯截面不大于185mm2的電纜。

4．熱穩(wěn)定校驗(yàn)電纜的熱穩(wěn)定校驗(yàn)仍采用最小截面法，即所選截面S（單位為mm2）應(yīng)滿足

Qk——短路電流熱效應(yīng)(A2·s)。

熱穩(wěn)定系數(shù)C用下式計(jì)算η——計(jì)及電纜芯線充填物熱容量隨溫度變化以及絕緣散熱影響的校正系數(shù)，對(duì)于3~6kV廠用回路，取0.93；對(duì)于10kV及以上回路取1.0；

Q——電纜芯單位體積的熱容量，鋁心取0.59J/(cm3·℃)，銅心取0.81J/(cm3·℃)；

α——電纜芯在20℃時(shí)的電阻溫度系數(shù),鋁心取0.00403/℃，銅心取0.00393/℃；

Ks——電纜芯在20℃時(shí)的集膚效應(yīng)系數(shù)，S<150mm2的三芯電纜Ks=1，S=150~240mm2的三芯電纜Ks=1.01~1.035；

ρ20——電纜芯在20℃時(shí)的電阻率系數(shù)，鋁心取3.1×10-6Ω·cm2/cm，銅心取1.84×10-6Ω·cm2/cm；

θh——短路時(shí)電纜的最高允許溫度（℃）；

θw——短路前電纜的工作溫度（℃）。

5．允許電壓降校驗(yàn)對(duì)供電距離較遠(yuǎn)的電纜線路應(yīng)校驗(yàn)其電壓損失:UN、cosφ——分別為線路額定電壓（線電壓）和功率因數(shù)；

L——電纜線路長(zhǎng)度（km）；

r=ρ/S、x——單位長(zhǎng)度電纜的電阻和電抗（Ω/km）。6~10kV三芯電纜電抗約為0.08Ω/km，35kV三芯電纜約為0.12Ω/km。

第三節(jié)支柱絕緣子與穿墻套管的選擇支柱絕緣子與穿墻套管用作裸導(dǎo)體的對(duì)地絕緣和支撐固定。一、支柱絕緣子的選擇

支柱絕緣子只承受導(dǎo)體的電壓、電動(dòng)力和正常機(jī)械荷載，不載流，沒有發(fā)熱問題。1．種類和型式選擇屋內(nèi)型支柱絕緣子：由瓷件及用水泥膠合劑膠裝于瓷件兩端的鐵底座和鐵帽組成。膠裝方式：鐵底座和鐵帽膠裝在瓷件外表面的稱為外膠裝（Z型），膠裝入瓷件孔內(nèi)的稱為內(nèi)膠裝（ZN型）。性能：外膠裝機(jī)械強(qiáng)度高，內(nèi)膠裝增大了電氣距離，電氣性能好，但不能承受扭矩，對(duì)機(jī)械強(qiáng)度要求較高時(shí)，應(yīng)采用外膠裝或聯(lián)合膠裝絕緣子（ZL型，鐵底座外膠裝，鐵帽內(nèi)膠裝）。

屋外型支柱絕緣子采用棒式絕緣子。外膠裝支柱絕緣子內(nèi)膠裝支柱絕緣子6~10kV棒式絕緣子

高壓110~220kV戶外棒式絕緣子

2．額定電壓選擇：UN≥UNs

在屋外有空氣污穢或冰雪的地區(qū)，應(yīng)選用高一級(jí)電壓的產(chǎn)品。3．動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)當(dāng)三相導(dǎo)體水平布置時(shí)，如圖6-6所示，支柱絕緣子所受電動(dòng)力應(yīng)為兩側(cè)相鄰跨導(dǎo)體受力總和的一半，即式中

L1、L2——與絕緣子相鄰的跨距（m）。

由于制造廠家給出的是絕緣子頂部的抗彎破壞負(fù)荷Fde，因此必須將Fmax換算為絕緣子頂部所受的電動(dòng)力Fc（單位為N）（如圖6-7所示），根據(jù)力矩平衡關(guān)系得

式中H——絕緣子高度（mm）；H1-——絕緣子底部到導(dǎo)體水平中心線的高度（mm），h為導(dǎo)體放置高度；b為導(dǎo)體支持器下片厚度，一般豎放矩形導(dǎo)體為18mm，平放矩形導(dǎo)體及槽形導(dǎo)體為12mm。

動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)條件為Fc≤0.6Fde

式中

Fde——抗彎破壞負(fù)荷（N），0.6為安全系數(shù)。

二、穿墻套管的選擇1．種類和型式選擇根據(jù)裝設(shè)地點(diǎn)：可選屋內(nèi)型和屋外型。根據(jù)用途：可選擇帶導(dǎo)體的穿墻套管和不帶導(dǎo)體的母線型穿墻套管。屋內(nèi)配電裝置一般選用鋁導(dǎo)體穿墻套管。10~35kV穿墻套管2．額定電壓選擇：UN≥UNs

當(dāng)有冰雪時(shí)，應(yīng)選用高一級(jí)電壓的產(chǎn)品。3.額定電流選擇帶導(dǎo)體的穿墻套管，其額定電流：IN≥Imax

母線型穿墻套管本身不帶導(dǎo)體，沒有額定電流選擇問題，但應(yīng)校核窗口允許穿過的母線尺寸。

4．熱穩(wěn)定校驗(yàn)Qk為短路電流熱效應(yīng)[(kA)2·s]；

It制造廠家給出的t秒內(nèi)允許通過的熱穩(wěn)定電流（kA）。母線型穿墻套管無熱穩(wěn)定校驗(yàn)。5．動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)穿墻套管端部所受電動(dòng)力Fmax（單位為N）為

式中

L1——套管端部至最近一個(gè)支柱絕緣子間的距離（m），如圖6-6所示；

L2——套管本身長(zhǎng)度Lca（m）。

動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)條件為Fmax≤0.6Fde

式中

Fde——抗彎破壞負(fù)荷（N），0.6為安全系數(shù)。

第四節(jié)高壓斷路器和隔離開關(guān)的選擇一、高壓斷路器的選擇1．種類和型式的選擇種類：6~10kV電網(wǎng)一般選擇少油、真空和六氟化硫斷路器。35kV電網(wǎng)一般選擇少油、真空和六氟化硫斷路器，某些35kV屋外配電裝置也可用多油斷路器。110~330kV電網(wǎng)一般選擇少油和六氟化硫斷路器。500kV電網(wǎng)一般選擇六氟化硫斷路器。2．額定電壓選擇：UN≥UNs

安裝地點(diǎn)：屋內(nèi)和屋外。3．額定電流選擇：IN≥Imax

4．額定開斷電流選擇斷路器的額定開斷電流INbr應(yīng)不小于其觸頭剛剛分開時(shí)的短路電流有效值Ik，即

INbr≥Ik開斷計(jì)算時(shí)間tbr：從發(fā)生短路到斷路器的觸頭剛剛分開所經(jīng)歷的時(shí)間。為保證斷路器能開斷最嚴(yán)重情況下的短路電流，開斷計(jì)算時(shí)間等于主保護(hù)動(dòng)作時(shí)間tpr1與斷路器固有分閘時(shí)間tin之和，即

tbr=tpr1+tin

1)對(duì)于非快速動(dòng)作斷路器（其tbr≥0.1s），可略去短路電流非周期分量的影響，簡(jiǎn)化用短路電流周期分量0s有效值I”校驗(yàn)斷路器的開斷能力，即

INbr≥I”

2)對(duì)于快速動(dòng)作斷路器（其tbr<0.1s），開斷短路電流中非周期分量可能超過周期分量的20%，需要用tbr時(shí)刻的短路全電流有效值校驗(yàn)斷路器的開斷能力，即

Ipt為觸頭剛剛分開tbr時(shí)的短路電流周期分量有效值，在此可取Ipt=I”；

為短路電流非周期分量衰減時(shí)間常數(shù)，其中，XΣ、RΣ分別為電源至短路點(diǎn)的等效電抗和等效電阻。5．額定關(guān)合電流選擇如果在斷路器關(guān)合前已存在短路故障，則斷路器合閘時(shí)也會(huì)產(chǎn)生電弧，為了保證斷路器關(guān)合時(shí)不發(fā)生觸頭熔焊及合閘后能在繼電保護(hù)控制下自動(dòng)分閘切除故障，斷路器額定關(guān)合電流iNcl不應(yīng)小于短路電流最大沖擊值，即

iNcl≥ish

6．熱穩(wěn)定校驗(yàn)Qk為短路電流熱效應(yīng)[(kA)2·s]；

It為制造廠家給出的t秒內(nèi)允許通過的熱穩(wěn)定電流（kA）。7．動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)ies≥ish

二、隔離開關(guān)的選擇1.隔離開關(guān)的型號(hào)應(yīng)根據(jù)其安裝地點(diǎn)，配電裝置的布置特點(diǎn)等選擇。2.由于隔離開關(guān)沒有滅弧裝置，故沒有開斷電流和關(guān)合電流的校驗(yàn)，隔離開關(guān)的額定電壓、額定電流選擇和熱穩(wěn)定、動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)項(xiàng)目與斷路器相同。

DW8-35型多油斷路器SW2-110型少油斷路器每相單柱雙斷口SW6-220型少油斷路器每相雙柱四斷口220kVSF6斷路器(單斷口)LW15-363GCBP(雙斷口)GW5A-35、66、110系列隔離開關(guān)GW5-110GD隔離開關(guān)第五節(jié)高壓熔斷器的選擇

主要用于線路及電力變壓器等電氣設(shè)備的短路及過載保護(hù)。當(dāng)電力系統(tǒng)由于過載引起電流超過某一數(shù)值、電氣設(shè)備或線路發(fā)生短路事故時(shí)，熔斷器能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)迅速動(dòng)作，切斷電源以起到保護(hù)設(shè)備、保證正常部分免遭短路事故的破壞。特點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、價(jià)格低廉、維護(hù)方便、使用靈活等。熔斷器的工作過程可分為四個(gè)階段：（1）熔體因過載或短路而加熱到熔化溫度；（2）熔體的熔化和氣化；（3）觸點(diǎn)之間的間隙擊穿和產(chǎn)生電?。唬?）電弧熄滅、電路被斷開。熔斷器的開斷能力決定于熄滅電弧能力的大小。熔體熔化時(shí)間的長(zhǎng)短，取決于通過的電流的大小和熔體熔點(diǎn)的高低。熔斷器熔體的熔斷時(shí)間與熔體的材料和熔斷電流的大小有關(guān)，熔斷時(shí)間與電流的大小關(guān)系，稱為熔斷器的安秒特性，也稱為熔斷器的保護(hù)特性。熔斷器的保護(hù)特性為反時(shí)限的保護(hù)特性曲線，其規(guī)律是熔斷時(shí)間與電流的平方成反比，各類熔斷器的保護(hù)特性曲線均不相同，與熔斷器的結(jié)構(gòu)型式有關(guān)。I∞稱為最小熔化電流或稱臨界電流。熔體的額定電