企业变电站课程.docx

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企业变电站课程

前言

变电所由主接线，主变压器，高、低压配电装置，继电保护和控制系统，

所用电和直流系统，远动和通讯系统，必需的无功功率赔偿装置和主控制

室等构成。

此中，主接线、主变压器、高低压配电装置等属于一次系统；

继电保护和控制系统、直流系统、远动和通讯系统等属二次系统。

主接线

是变电所的最重要构成部分。

它决定着变电所的功能、建设投资、运转质

量、保护条件和供电靠谱性。

一般分为单母线、双母线、一个半断路器接

线和环形接线等几种基本形式。

主变压器是变电所最重要的设施，它的性

能与配置直接影响到变电所的先进性、经济性和靠谱性。

一般变电所需装

2～3台主变压器；330千伏及以下时，主变压器往常采纳三相变压器，其

容量按投入5～10年的预期负荷选择。

别的，对变电所其余设施选择和所

址选择以及整体部署也都有详细要求。

本次设计为35KV变电所的电气部分，包含任务书、说明书、计算书，以及

1张

电气主接线图。

序言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

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电气主接线设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

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主接的依照⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

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主接的基本要求⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

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主接的和⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

2

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主变压器台数、容量和型号的选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

8

3

所用变的选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

9

4

电气设施的选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

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气的一般条件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

10

断路器、隔走开关的⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

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互感器的选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

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5.1流互感器的⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

15

5.2互感器的⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

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610KV母线截面的选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

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计算书⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

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8

参照文件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

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Ⅰ、电气主接线设计

把变电站、断路器等按预期生产流程连成的电路，称为电气主接线。

电气主接线是由

高压电器经过连结线，按其功能要求构成接受和分派电能的电路，成为传输强电流、高电压

的网络，故又称为一次接线或电气主系统。

主接线代表了变电站电气部分主体构造，是电力

系统接线的主要构成部分，是变电站电气设计的首要部分。

它表示了变压器，线路和断路器

等电气设施的数目和连结方式及可能的运转方式，进而达成变电、输配电的任务。

1.1主接线的设计依照

1．负荷大小和重要性

（1）关于一级负荷一定有两个独立电源供电，且当任何一个电源失掉后，能保证对所有一级负荷不中断供电。

（2）关于二级负荷一般要有两个独立电源供电，且任何一个失掉后，能保证所有或大多数二级负荷的供电。

（3）关于三级负荷一般只需一个电源供电。

2.系统备用容量大小

（1）运转备用容量不宜少于8-10%，以适应负荷突增，机组检修和事故停运三种状况。

（2）装有两台及以上的变压器的变电所，当此中一台事故断开时，其余主变压器的容量

应保证该变电所60%～70%的所有负荷，在计及过负荷能力后的同意时间内，应保证车间的一、二级负荷供电。

主接线的基本要求

电气主接线设计应知足靠谱性、灵巧性、经济性三项基本要求，其详细要求以下：

1、靠谱性

研究靠谱性应当重视国内外长久运转的实践经验和定性剖析，要考虑发电厂或变电站在

电力系统中的地位和作用、所采纳的设施的靠谱性以及联合一次设施和相应的二次部分在运

行中的靠谱性进行综合剖析。

其详细要求以下：

（1）断路器检修时不该影响供电。

系统有重要负荷，应能保证安全、靠谱的供电。

（2）断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运出线回数及停电时间，并且要保证所有一级负荷和部分二级负荷的供电。

（3）尽量防止发电厂、变电所所有停运的可能性。

防备系统因为某设施出现故障而致使系统解裂。

（4）大机组超高压电气主接线应知足靠谱性的特别要求。

2、灵巧性

主接线应知足在调动、

检修及扩建时的灵巧要求。

从系统的长久规划来设计，

应知足灵巧性

要求。

（1）调动时应当能够灵巧地投入和切除发电机、

变压器和线路，分配电源和负荷，知足系

统在事故运转方式，检修运转方式以及特别运转方式以及特别运转方式下的系统调动要求。

（2）检修时能够方便地停运断路器、母线及其继电保护设施，进行安全检修而不致影响电力网的运转和对车间的供电。

（3）扩建时能够简单地从早期接线过渡到最后接线。

在不影响连续供电或停运时间最短的

状况下，投入新装机组，变压器或线路而不相互扰乱，并且对一次和二次部分的改建工作最

少。

3、经济性

主接线知足靠谱性，灵巧性要求的前提下做到经济合理。

（1）主接线应力争简单，经节俭断路器、隔走开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设施。

（2）要能使继电保护和二次回路可是于复杂，以节俭二次设施和控制电缆。

（3）要能限制短路电流，以便于选择价廉的电气设施或轻型电器。

（4）如能知足系统的安全运转及继电保护要求，35kV及其以下终端或分支变电所可采纳

简略电器。

（5）占地面积少：

主接线设计要为配电装置部署创建条件，尽量使占地面积减少。

（6）电能损失少：

经济合理地选择主变压器的种类（双绕组、三绕组或自耦变压器）、容

量、数目，要防止因两次变压而增添的电能损失。

1.3主接线的设计和论证

依照变电站的性质可选择单母线接线、单母线分段接线、

双母线接线、外桥型接线、内

桥型接线、五种主接线方案，下边逐个论证其接线的利害。

一、单母线接线

单母线接线的特色是每一回线路均经过一台断路器和隔走开关接于一组母线上。

长处：

（1）、接线简单清楚、设施少、操作方便。

（2）、投资少，便于扩建和采纳成套配电装置弊端：

（1）、靠谱性和灵巧性较差。

任一元件（母线及母线隔走开关等）

故障或检修均需使整个配

电装置停电。

（2）、单母线可用隔走开关分段，但当一段母线故障时，

所有回路仍需停电，在用隔走开关

将故障的母线分开后才能恢复非故障段的供电。

合用范围：

单母线接线不可以知足对不一样意停电的重要用户的供电要求，

一般用于

6-220kV

系统中，出线回路较少，对供电靠谱性要求不高的中、小型发电厂与变电站中。

二、单母线分段接线

、用隔走开关分段的单母线接线

这类界线实质上仍属不分段的单母线接线，

不过将单母线截成两个分段，

此间用分段隔

走开关系结起来。

这样做的利处是两段母线能够轮番检修，

减小了检修母线时的停电范围，

即检修任一段

母线时，只需断开与该段母线连结的引出线和电源回路拉开分段隔走开关，

另一段母线仍可

连续运转。

可是，若两个电源取并列运转方式，则当某段母线故障时，

所有电源开关都将自

动跳闸，所有装置仍需短时停电，需待用分段隔走开关将故障的母线段分开后才能恢复非故

障母线段的供电。

可见，采纳隔走开关分段的单母线接线较之不分段的单母线，

能够减小母

线检修或故障时的停电范围。

、用断路器分段的单母线接线

用隔走开关奋斗的单母线接线，固然能够减小母线检修或故障时的停电范围，但当母线

故障时，仍会短时全停电，需待分段隔走开关拉开后，才能恢复非故障母线段的运转，这对

于重要用户而言是不一样意的。

如采纳断路器分段的单母线接线，并将重要用户采纳分别接于

不一样母线段的双回路供电，足能够战胜上诉弊端。

对用断路器分段的单母线的评论为:

长处：

A.拥有单母线接线简单、清楚、方便、经济、安全等长处。

B.较之不分段的单母线供电靠谱性高，母线或母线隔走开关检修或故障时的停电范围减小了

一半。

与用隔走开关分段的单母线接线对比，母线或母线隔走开关短路时，非故障母线段

能够实现完整不断电，尔后者则需短时停电。

C.运转比较灵巧。

分段断路器能够接通运转，也可断开运转。

D.可采纳双回线路对重要用户供电。

方法是将双回路分别接引在不一样分段母线上。

弊端：

A.任一分段母线或母线隔走开关检修或故障时，连结在该分段母线上的所有出入回路都要停

止工作，这关于容量大、出线回路数许多的配电装置还是严重的弊端。

B.检修任一电源或出线断路器时，该回路一定停电。

这关于电压等级高的配电装置也是严要

弊端。

因为电压等级高的断路器检修时间较长，对用户影响甚大。

单母线分段接线与单母线接线对比提升了供电靠谱性和灵巧性。

可是，当电源容量较大、出

线数目许多时，其弊端更为显然。

所以，单母线分段接线用于：

（1）电压为6～10KV时，出线回路数为6回及以上，每段母线容量不超出25MW；不然，回路数过多时，影响供电靠谱性。

（2）电压为35～63KV时，出线回路数为4～8回为宜。

（3）电压为110～220KV时，出线回路数为3～4回为宜。

、单母线分段带旁路母线的接线

为战胜出线断路器检修时该回路一定停电的弊端，可采纳增设旁路母线的方法。

当母线回路数不多时，旁路断路器利用率不高，可与分段断路器合用，并有以下两种接线形式。

（1）分段断路器兼作旁路断路器接线。

（2）旁路断路器兼作分段断路器接线。

长处：

单母分段带旁路接线与单母分段对比，带来的独一利处就是出线断路器故障或检修时能够用旁路断路器代路送电，使线路不断电。

单母线分段带旁路接线，主要用于电压为6～10KV出线许多并且对重要负荷供电的装置中；35KV及以上有重要联系线路或许多重要用户时也采纳。

单母线分段接线，固然减小了母线或母线隔走开关检修或故障时的停电范围，在必定程度上提升了供电靠谱性，但在母线或母线隔走开关检修时期，连结在该段母线上的所有回路都将长时间停电，这一弊端，关于重要的变电站和用户是不一样意的。

三、双母线接线

优弊端剖析：

（1）靠谱性高。

可轮番检修母线而不影响正常供电。

当采纳一组母线工

作、一组母线备用方式运转时，需要检修工作母线，可将工作母线变换为备用状态后，即可

进行母线停电检修工作；检修任一母线侧隔走开关时，只影响该回路供电；工作母线发生故

障后，所有回路短时停电并能快速恢复供电；可利用母联断路器取代引出线断路器工作，使

引出线断路器检修时期能连续向负荷供电。

（2）灵巧性好。

为了战胜上述单母线分段接线的

弊端，发展了双母线接线。

按每一回路所连结的断路器数目不一样，双母线接线有单断路器双

母线接线、双断路器双母线接线、一台半断路器接线（因两个回路共用三台断路器，又称二

分之三接线）三种基本形式。

后两种又称两重连结的接线，意即一个回路与两台断路器相连

接，在超高压配电装置中被日趋宽泛地采纳。

、单断路器双母线接线：

单断路器双母线接线器是双母线接线中最基本的接线形式。

它拥有两组构造相同的母

线，每一回路都经一台断路器、两组隔走开关分别连结到两组母线上，两组母线之间经过母

联断路器来实现联系。

双母线接线有两种运转方式，一种运转方式是一组母线工作，一组母线备用，母联断路

器在正常运转时是断开的；另一种运转方式是两组母线同时工作，母联断路器在正常运转时

是接通的，这时每一回路都固定连结于某一组母线上运转，故亦称固定连结运转方式。

这两

种运转方式在供电靠谱性方面有所差别，当母线短路时，前者将短时所有停电；后者母线继

电保护动作，只断开故障母线上电源回路的断路器和母联断路器，其实不会使另一组母线中止

工作。

、双断路器双母线接线

双断路器双母线这类接线，每回路内接有两台断路器，采纳双母线同时运转的方式。

双断路器双母线接线的长处是:

A.任何一组母线或母线隔走开关发生故障或进行检修时都不会造成停电。

B.任何一台断路器检修时都不需停电。

C.任一电源或出线可方便地在母线上配置，运转灵巧，能很好地适应调动要求，有益于系统

潮流的合理散布和电力系统运转的稳固。

D.隔走开关只用于检修时隔绝电源，不作为操作电器，因此减少了误操作的可能性。

双断路器双母线接线的主要弊端是投入使用的断路器大多，设施投资大，配电装置占地

面积和保护工作量都相应地增大了很多，故在220KV及以下配电装置中极少采纳。

但跟着电

力系统容量的增大，输电距离的增添，出于对系统运转稳固性的考虑，这类接线在

330KV

及以上超高压变电站中的应用将日趋宽泛。

、“一台半”断路器接线

“一台半”断路器这类接线的特色是在两组母线之间串连装设三台断路器，于两台断路

器间引接一个回路，因为回路数与断路器台数之比为2：

3，固称为一台半断路器接线或二

分之三接线。

这类接线的正常运转方式是所有断路器都接通，双母线同时工作。

"一台半"断路器接线的长处是：

A.检修任一台断路器时，都不会造成任何回路停电，也不需进行切换操。

B.线路发生故障时，不过该回路被切除，装置的其余元件仍连续工作。

C.当一组母线停电检修时，只需断开与其连结的断路器及隔走开关即可，任何回路都不需作切换操作。

D.母线发生故障时，只跳开与此母线相连的断路器，任何回路都不会停电。

E.操作方便、安全。

隔走开关仅作隔绝电源用，不易产生误操作。

断路器检修时，倒闸

操作的工作量少，不用像双母线带旁路接线那样要进行复杂的操作，而是够断开待检修的断路器及其双侧隔走开关就能够了，也不需要调整改正继电保护整定值。

F.正常时两组母线和所有断路器都投入工作，每串断路器相互连结形成多环状接线供电，所以，运转调动特别灵巧。

G.与双母线带旁路母线接线和双断路器双母线接线对比，

"一台半

"断路器接线所需的开

关电器数目少，配电装置构造简单，占地面积小，投资也相应减少。

弊端就是二次线和继电保护比较复杂，投资较大。

此外，为提升运转靠谱性，防备同名回路同时停电，一般采纳交替部署的原则：

重要的

同名回路交替接入不一样侧母线；同名回路接到不一样串上；把电源与引出线接到同一串上，这

样部署，可防止联系断路器检修时，因同名回路串的母线侧断路器故障，使同一侧母线的同

名回路一同断开。

同时，为使一台半断路器接线长处更突出，接线起码应有三个串才能形成

多环接线，靠谱性更高。

一台半断路器接线，当前在国内、外已较宽泛适用于大型发电厂和变电站的330～500KV

的配电装置中。

当出入线回路数为6回及以上，并咋系统中占重要地位时，宜采纳一个半断

路器接线。

四、外桥型接线

外桥接线，桥回路置于线路断路器外侧，变压器经断路器和隔走开关接至桥接电，而线

路支路只经隔走开关与桥接点相连。

外桥接线的特色为:

（1）变压器操作方便。

如变压器发生故障时，仅故障变压器回路的断路器自动跳闸，其余三回路可连续工作，并保持相互的联系。

（2）

线路投入与切除时，操作复杂。

如线路检修或故障时，需断开两台断路器，

并

使该侧变压器停止运转，需经倒闸操作恢复变压器工作，造成变压器短时停电。

（3）

桥回路故障或检修时两个单元之间失掉联系，

出线侧断路器故障或检修时，

造

成该侧变压器停电，在实质接线中可采纳设内跨条来解决这个问题。

外桥接线合用于两回进线、两回出线且线路较短故障可能性小和变压器需要常常切换，

并且线路有穿越功率经过的发电厂和变电站中。

五、内桥型接线

内桥接线，桥回路置于线路断路器内侧（靠变压器侧），此时线路经断路器和隔走开关接至桥接点，构成独立单元；而变压器支路只经隔走开关与桥接电相连，是非独立单元。

内桥接线的特色：

（1）线路操作方便。

如线路发生故障，仅故障线路的断路器跳闸，其余三回线路可连续工作，并保持相互的联系。

（2）正常运转时变压器操作复杂。

（3）桥回路故障或检修时两个单元之间失掉联系；同时，出线断路器故障或检修时，造成该回路停电。

为此，在实质接线中可采纳设外跨条来提升运转灵巧性。

内桥接线合用于两回进线两回出线且线路较长、故障可能性较大和变压器不需要常常切换运转方式的发电厂和变电站中。

桥形接线拥有接线简单清楚、设施少、造价低、易于发展成为单母线分段或双母线接线，为节俭投资，在发电厂或变电站建设早期，可先采纳桥形接线，并预留地点，跟着发展逐渐建成单母线分段或双母线接线。

六、接线选择

依据设计任务书的要乞降设计规模。

在剖析原始资料的基础上，参照电气主

接线设计参照资料。

1、10kV出线接线方式设计

关于10KV出现侧，可选母线连结方式有分段的单母线接线，单母线带旁路

母线接线，双母线接线及分段的双母线接线。

依据要求，单母线分段接线方式知足“不进行停电检修”和经济性的要求，

所以10KV母线端选择单母线分段接线方式。

2、35kV进线方式设计

设计任务书中有两台变压器和两回输电线路，故需采纳桥形接线，可使断路

最少。

可采纳的桥式接线种类有内桥接线和外桥接线。

外桥形接线的特色为：

①供电线路的切入和投入较复杂，需动作两台断路

器并有一台变压器停运。

②桥连断路器检修时，两个回路需并列运转，③变压器

检修时，变压器需较长时间停运。

内桥形接线的特色为：

①变压器的投入和切除较为复杂，需动作两台断

器，影响一回线路的临时供电②桥连断路器检修时，两个回路需并列运转，③出

线断路器检修时，线路需较长时间停运。

此中外桥形接线知足“输电线路较短，两变压器需要切换运转”的要求，

所以选择外桥接线。

3、总主接线设计图

35kv

10KV母线

图1

Ⅱ、主变压器台数、容量和型号的选择

1、主变台数选择

依据题目条件可知，主变台数为两台。

2、主变压器容量

变电所主变压器的容量一般依照变电所建成后5－10年的规划负荷考虑，并

应依照此中一台停用时其余变压器能知足变电所最大负荷Smax的70%～80%

即：

SN=0.7Smax/（N-1）式中N为变电所主变压器台数，此设计N=2。

∴SN=5952.9KVA（详细计算见计算书）

3、主变型号选择

本变电所有35kV、10kV两个电压等级，依据设计规程规定，“拥有两个电压等级的变电所中，第一考虑双绕组变压器。

依据以上条件，最后选择SZ7-6300/35双绕组有载调压变压器.其技术参数以下表：

表1.主变参数

型号

SZ7—6300/35

额定容量（KVA）

6300

高压

35

额定电压（KV）

低压

空载

消耗（KW）

43

负载

短路电压（%）

空载电流（%）

Ⅲ、所用变的选择

所用变的设计应以设计任务书为依照，联合工程详细的特色设计所用变的接线方式，因

变电站在电力系统中所处的地位，设施复杂程度（电压等级和级次，主变压器形式、容量及

赔偿设施有无等）以及电网特征而定。

而所用变压器和所用配电装置的部署，则常联合变电

站重要电工建立物的部署来确立。

一般有重要负荷的大型变电所，380／220V系统采纳单母

线分段接线，两台所用变压器各接一段母线，正常运转状况下可排列运转，分段开关设有自

动投入装置。

每台所用变压器应能担负本段负荷的正常供电，在另一台所用变压器故障或检

修停电时，工作着的所用变压器还可以担负另一段母线上的重要负荷，以保证变电所正常运转。

一、用电电源和引接原则以下

（1）当变电所有低压母线时；

（2）优先考虑由低压母线引接所用电源；

（3）所用外电源知足靠谱性的要求；

（4）即保持相对独立；

（5）当本所一次系统发生故障时；

（6）不受涉及；

（7）由主变压器低绕组引接所用电源时；

（8）起引接线应十分靠谱；

（9）防止发生短路使低压绕组蒙受极大的机械应力；二、所用变接线一般原则

（1）一般采纳一台工作变压器接一段母线；

（2）除掉只需求一个所用电源的一般变电所外；

（3）其余变电所均要求安装两台以上所用工作变压器；

（4）低压10KV母线可采纳分段母线分别向两台所用变压器供给电源；

（5）以获取较高的靠谱性；

因为所用电的总容量SN=85.085KVA（详见计算书）

故所用变设在10KV侧，所用变选择两台S9—100/10型所用变压器。

Ⅳ、电气设施的选择

1、电气设施选择的一般条件

1.1电气设施选择的一般原则

1应知足正常运转、检修、短路和过电压状况下的要求，并考虑远景发展；

2应按当地环境条件校核；

3应力争技术先进和经济合理；

4与整个工程的建设标准应协调一致；

5同类设施应尽量减少品种；

6采纳的新产品均应拥有靠谱的试验数据，并经正式判定合格。

在特别状况下，采纳

未经正式判定的新产品时，应经上司同意。

1.2电气设施选择的技术条件

选择的高压电器，应能在长久工作条件下和发生过电压、过电流的状况下保

持正常运转。

1长久工作条件

（1）电压采纳的电器同意最高工作电压Umax不得低于该回路的最高运转

电压Ug，即

UmaxUg

（2）电流采纳的电器额定电流Ie不得低于所在回路在各样可能运转方式

下的连续工作电流Ig，即IeIg

因为变压器短时过载能力很大，双回路出线的工作电流变化幅度也较大，故

其计算工作电流应依据实质需要确立。

高压电器没有明确的过载能力，所以在选

择其额定电流时，应知足各样可能运转方式下回路连续工作电流的要求。

（3）机械荷载

所选电器端子的同意荷载，应大于电器引线在正常运转和短路时的最大作用

力。

2短路稳固条件

（1）校验的一般原则

①电器在选定后应按最大可能经过的短路电流进行动、热稳固校验。

校验

的短路电流一般取三相短路时的短路电流，若发电机出口的两相短路，或中性点直接接地系统及自耦变压器等回路中的单相、两相接地短路较三相严重时，应按严重状况校验。

②用熔断器保护的电器可不验算热稳固。

当熔断器保护的电压互感器回路，可不验算动、热稳固。

（2）短路的热稳固条件

It2tQk

（1-1）

式中Qk—在计算时间ts秒内，短路电流的热效应（kA2*S）；

It—t秒内设施同意经过的热稳固电流有效值（kA）；

t—设施同意经过的热稳固电流时间（s）。

（3）短路的动稳固条件

ish

idf

（1-2）

Ish

Idf

（1-3）