本科毕业论文---220kv变电所电气部分.doc

东南大学成贤学院毕业设计报告

220kV变电所电气部分设计
摘要
随着我国国民经济的快速增长，用电已成为制约我国经济发展的重要因素。为保证正常的供配电要求，各地都在兴建一系列的供配电装置。本文针对猇亭220kV变电所的特点，阐述了220kV变电所的设计思路、设计步骤，并进行了相关的计算和校验。本文以猇亭220kV变电所为例，其中着重分析研究了变电所主变和主接线形式的选择，电气设备和导体的选择校验以及短路电流计算的目的与方法等, 主要电气设备的选择，包括断路器，隔离开关，电流互感器，电压互感器，母线，变电所主变压器等。本次设计的变电所分220 kV、110 kV、10 kV三种电压等级，220 kV是本变电所的电源电压，110 kV和10 kV是二次电压。
本篇文章的重点分四个部分：第一个部分是变电所主接线形式的确定。第二个部分是变电所主变的选择。第三个部分是短路电流计算。第四个部分是电气设备和导体的选择校验。

关键词：变电所 主变压器 主接线 电气设备 短路计算

目录
第一部分 设计说明书
第一章 前言 1
1.1设计任务 1
1.2毕业设计原始资料 1
第二章 电气主接线选择 4
2.1 概述 4
2.2 主接线的接线方式 5
第三章 主变压器台数、容量及型式的选择 6
3.1 概述 6
3.2 主变压器台数选择 6
3.3 主变压器容量选择 6
3.4主变压器型式选择 7
3.4.1．主变压器相数的选择 7
3.4.2．主变压器绕组数的选择 7
3.4.3．主变压器调压方式的选择 7
3.4.4．主变压器连接组别的选择 7
3.4.5．主变压器容量比的选择 7
3.4.6．主变压器冷却方式的选择 8
第四章 短路电流计算 9
4.1 概述 9
4.2短路电流计算的目的和一般规定、假定条件及和计算步骤 9
4.2.1电力系统中短路电流计算的主要目的和一般规定： 9
4.2.2短路电流实用计算中的假设条件和原则: 10
4.2.3短路电流计算步骤： 10
第五章 电气设备选择 12
5.1 概述 12
5.1.1 电气设备选择的一般原则 12
5.1.2 电气设备技术条件 12
5.1.3 电气设备环境条件 13

5.2 断路器的选择和校验 14
5.3 隔离开关的选择和校验 15
5.4 互感器的选择和校验 16
5.4.1电流互感器的选择和校验 16
5.4.2电压互感器的选择 19
5.4.3 互感器的配置 20
5.5 10kV母线的选择 22
第二部分 设计计算书
第六章 变电所主变容量计算 25
第七章 短路电流计算 26
7.1 元件参数 26
7.2 等值电路 27
7.3 各短路点短路电流计算 28
7.3.1 220kV侧 28
7.3.2 110kV侧 29
7.3.3 10kV侧 33
第八章 电气设备选择计算 35
8.1 断路器的选择与校验 35
8.1.1 220kV侧断路器选择与校验 35
8.1.2 110kV侧断路器选择与校验 36
8.1.3 10kV侧断路器选择与校验 38
8.2 隔离开关的选择与校验 39
8.2.1 220kV侧隔离开关选择与校验 39
8.2.2 110kV侧隔离开关选择与校验 40
8.2.3 10kV侧隔离开关选择与校验 41
8.3 10kV母线选择与校验 42
致谢 45
参考文献（References） 46

45

第一章 前言
本设计为东南大学成贤学院2007级电气工程及自动化专业的电力系统方向的毕业设计，设计题目为：220kV猇亭变电所电气部分设计。
毕业设计选题背景：随着我国国民经济的快速增长，用电已成为制约我国经济发展的重要因素。为保证正常的供配电要求，各地都在兴建一系列的供配电装置。本文针对猇亭220kV变电所的特点，阐述了220kV变电所的设计思路、设计步骤，并进行了相关设备的计算和校验。主接线是变电所的最重要组成部分。它决定着变电所的功能、建设投资、运行质量、维护条件和供电可靠性。熟悉变电所的设计要求和设计过程，对从事电力工程设计，故障分析和判断是非常有益的。
毕业设计选题意义：将在学校所学各部分专业课程理论知识有机的组合起来，形成一个完整的体系，并应用到实践环节，此课题主要是针对220kV降压变电所电气部分的设计，进一步增强对电力专业课程知识综合运用能力，真正地实现学以致用，实现应用型本科人才培养的要求。
1.1设计任务
根据电力发展规划，需建一座猇亭220kV变电站，有220kV、110kV、10kV三个电压等级，将220kV转换为110kV、10kV为用户供电，完成变电所电气部分设计,包括变电所电气主接线的设计、变电所主变的选择、断路器和隔离开关的选择和校验、互感器的选择等等。
1.2毕业设计原始资料
一、 待建220kV降压变电所基本资料
1、设计变电所在城市近郊，向开发区的炼钢厂供电，在变电所附近还有地区负荷。
2、确定本变电所的电压等级为220 kV/110 kV /10kV，220kV是本变电所的电源电压，110kV和10kV是二次电压。
3、待设计变电所的电源，由对侧220kV系统双回线路及发电厂双回线路送到本变电所；在中压侧110kV母线，送出2回线路至炼钢厂；在低压侧10kV母线，送出12回线路至地区负荷。
4、该变电所的所址，地势平坦，交通方便。
5、该地区年最高气温40℃，最热月平均最高气温30℃。
二、用户负荷统计资料
1、 110kV用户负荷统计资料如下：
表1.1 110kV用户负荷统计资料
用户名称
最大负荷（kW）

回路数
重要负荷百分数（%）
炼铁厂
55000
0．95
2
68
2、10kV用户负荷统计资料如下：
表1.2 10kV用户负荷统计资料
序号
用户名称
最大负荷（kW）

回路数
重要负荷百分数（%）
1
矿机厂
2600
0．95
2
60
2
机械厂
1000
0. 90
2
65
3
汽车厂
1800
0.94
2
63
4
电机厂
2300
0.95
2
62
5
炼油厂
2600
0.92
2
65
6
饲料厂
900
0.85
2
50
最大负荷利用小时数= 4800 h，同时率取 0.9 ，线路损耗取 5 %。
三、变电所与电力系统的连接情况

图1-1 待设计变电所与电力系统的连接电路图

第二章 电气主接线的选择
2.1概述
电气主接线是变电所电气设计的主体，它反映各设备的作用、连接方式和回路间的相互关系。变电所电气主接线设计是依据变电所最高电压等级和变电所的性质，选择出一种与变电所在系统中的地位和作用相适应的接线方式。它对变电所内电气设备选择、布置，继电保护及自动装置的设计，变电所总平面布置的设计，都起着决定性作用。电气主接线直接影响变电所乃至相关电力系统安全、经济、稳定、灵活的运行，因此，必须科学合理地设计电气主接线。
对变电所电气主接线的设计一般从可靠性、灵活性和经济性三方面进行评价。
一、可靠性
根据变电所的性质和在系统中的地位和作用不同，对变电所主接线可靠性有不同的要求。主接线属于可修复系统，可靠性用可靠度表示，即主接线无故障工作时间所占的比例。
主接线可靠性的具体要求：
1、断路器检修时，不宜影响对系统的供电。
2、断路器或母线故障，以及母线或母线隔离开关检修时，尽量减少停运的出线回路数和停运时间，并保证对Ⅰ、Ⅱ类负荷的供电。
3、尽量避免变电站全部停运的可能性。
4、对装有大型机组的发电厂及超高压变电所，应满足可靠性的特殊要求。
二、灵活性
主接线的灵活性主要体现在正常运行或故障情况下都能迅速改变接线方式，具体情况如下：
1、应能灵活地投入或切除机组、变压器或线路，灵活地调配电源和负荷，满足系统在正常、事故、检修及特殊运行方式下的要求。
2、满足输电线路、变压器、开关设备停电检修或设备更换方便灵活的要求。
3、主接线设计时应留有余地，为扩建提供方便。
三、经济性
1、采用简单的接线方式，少用设备，节省设备上的投资。
2、年运行费要小。年运行费包括电能损耗费、折旧费及大修理费、日常小维护费。
3、在选择接线方式时，要考虑设备布置的占地面积大小，要力求减少占地。
4、在可能的情况下，应采用一次设计，分期投资、投产，尽快发挥经济效益。
变电所电气主接线的可靠性、灵活性和经济性是一个综合概念，不能单独强调其中的某一种性能，也不能忽略其中某一种性能。但根据变电所的性质和在系统中的地位和作用不同，对变电所主接线性能要求也有不同的侧重。例如，系统中的超高压、大容量枢纽变电所，因停电会对系统和用户造成重大损失，故对其可靠性要求就特别高。
2.2电气主接线形式的选择
变电所的电气主接线由各种电气设备（变压器、断路器、隔离开关等）及其连接线组成，用以接受和分配电能，是供电系统的重要组成部分。它与电源回路线、电压等级和负荷的大小、级别以及所用变压器的台数、容量等有关。主接线的基本形式可分为有汇流母线和无汇流母线两类。有汇流母线的主接线主要有单母线接线、双母线接线、一台半断路器接线、4/3台断路器接线、变压器—母线组接线。而无汇流母线的主接线主要有单元接线、桥形接线、角形接线。这些主接线方式都有各自的优缺点，根据实际设计要求合理选择主接线是一项重要任务。
根据该设计数据和规划，可以发现本所属于地区变电所，该变电所的所址，地势平坦，交通方便。
该所只担任该地区的负荷并且考虑到220kV侧没有功率穿越，220kV电压等级有四回出线，其中两回与系统相连，故要考虑有母线连接，因此该所电气主接线应考虑为双母线接线，装设母联断路器。它具有供电可靠、运行方式灵活、扩建方便及可完成一些特殊的功能等优点，而且，检修另一母线时，不会停止对用户连续供电。
对110kV侧的接线方式，出线仅为两回，按照规程要求，宜采用桥型接线。以两回出线向炼铁厂供电，考虑到主变不会经常投切，和对线路操作和检修的方便性，采用内桥式接线。
对10kV侧的接线方式，出线为12回，按照规程要求，采用单母线分段接线，采用手车式断路器，故不设旁路母线。
变电所电气主接线图见图纸。

第三章 主变压器台数、容量及型式的选择
3.1 概述
变电所中，用于向电力系统或用户输送功率的变压器，称为主变压器。在各级电压等级的变电所中，变压器是变电所中的主要电气设备之一，其担任着向用户输送功率，或者两种电压等级之间交换功率的重要任务。主变的容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。它的选择除依据基础资料外，主要取决于输送功率的大小、与系统联系的紧密程度、运行方式及负荷的增长速度等因素，并应考虑5~10年的发展需要。
在生产上电力变压器制成有单相、三相、双绕组、三绕组、自耦以及分裂变压器等，在选择主变压器时，要根据原始资料和设计变电所的自身特点，在满足可靠性的前提下，要考虑到经济性来选择主变压器。
主变压器的的选择除台数和容量外，还要选择主变的型式，要从变压器的相数、绕组数、绕组接线组别、结构型式、调压方式、冷却方式六个方面综合考虑选择出最佳的主变压器型式。
3.2 主变压器台数选择
由原始数据可知，本次所设计的变电所是市郊区220KV降压变电所， 220kV是本所的电源电压。接收功率通过主变传输至110KV及10KV母线上。若全所停电后，将引起下一级变电所与地区电网瓦解，影响整个下级用户的供电，因此选择主变台数时，要确保供电的可靠性。
为了保证供电可靠性，避免一台主变压器故障或检修时影响供电，变电所中一般装设两台主变压器。当装设三台及三台以上时，变电所的可靠性虽然有所提高，但接线网络较复杂，且投资增大，同时增大了占用面积，和配电设备及用电保护的复杂性，以及带给维护和倒闸操作等更多复杂。同时该变电所在系统中的地位属于地区变电所，是没有必要装设三台及三台以上的主变的。考虑到两台主变压器同时发生故障的机率较小。适用远期负荷的增长以及扩建，而当一台主变压器故障或者检修时，另一台主变压器可承担70%的负荷保证全变电所的正常供电。故选择两台主变压器互为备用，提高供电的可靠性。
3.3 主变压器容量选择
变电所主变压器的容量一般按变电所建成后5～10年的规划负荷考虑，并适当考虑远期10～20年的负荷发展，并应按照其中一台主变停用时其余变压器能满足变电所最大负荷的60％～70％（35～110kV变电所为60％，220～500kV变电所为70％），或全部重要负荷（当Ⅰ、Ⅱ类负荷超过上述比例时）选择。
变电所的最大负荷： （3-1）
主变容量： （3-2）
由于该所属于220kV变电所，所以其中一台主变停用时其余变压器能满足变电所最大负荷的70％。
3.4主变压器型式的选择
变电所主变压器型式的选择要从相数、绕组数、绕组接线组别、结构型式、调压方式、冷却方式六个方面进行选择确定。
3.4.1．主变压器相数的选择
当不受运输条件限制时，在330KV及以下的变电所中一般都选择三相变压器。因为一台三相式较同容量的三台单相式投资少、占地少、损耗小，同时配电装置结构简单，运行维护较方便。而选择主变压器的相数时，应根据原始资料以及设计变电站的实际情况来选择。
本次设计的变电所，位于市郊区，交通便利，不受运输的条件限制，而应尽量少占用稻田、丘陵，故本次设计的变电所选用三相变压器。
3.4.2．主变压器绕组数的选择
在有三种电压等级的变电所中，如变压器各侧绕组通过的容量均达到该变压器容量的15%以上及以上，或低压侧虽无负荷，但需要在该侧装设无功补偿设备时，宜采用三绕组变压器。当变压器主要与110kV及以上的两个中性点直接接地系统相连接时，可优先选用自耦变压器。
一台三绕组变压器的价格及所用的控制和辅助设备，比相对的两台双绕组变压器都较少，而且本次所设计的变电所具有三种电压等级，考虑到运行维护和操作的工作量及占地面积等因素，该所选择三绕组变压器。在生产及制造中三绕组变压器有：自耦变、分裂变以及普通三绕组变压器。
普通三绕组变压器，价格上在自耦变压器和分裂变压器中间，安装以及调试灵活，满足各种继电保护的需求。又能满足调度的灵活性，它还分为无激磁调压和有载调压两种，这样它能满足各个系统中的电压波动。它的供电可靠性也高。所以，本次设计的变电所，选择普通三绕组变压器。
3.4.3主变压器绕组接线组别的确定
变压器的绕组连接方式必须使得其线电压与系统线电压相位一致，否则不能并列运行（YN，yn0，d11）。
3.4.4主变压器结构型式的选择
根据设计资料判断，本所属于降压变电所，因此要选择降压型变压器。降压型的绕组排列为：铁芯—低压绕组—中压绕组—高压绕组，高、低压绕组间相距较远、阻抗较大、传输功率时损耗较大。
3.4.5主变压器调压方式的选择
变压器的电压调整是用分接开关切换变压器的分接头，从而改变其变比来实现。无励磁调压变压器的分接头较少，调压范围只有10％（±2×2.5％），且分接头必须在停电的情况下才能调节；有载调压变压器分接头较多，调压范围可达30％，且分接头可在带负荷的情况下调节，但其结果复杂、价格贵，在下述情况下采用较为合理。
1、出力变化较大，或发电机经常在低功率因数运行的发电厂的主变压器。
2、具有可逆工作特点的联络变压器。
3、电网电压可能有较大变化的220kV及以上的降压变压器。
4、电力潮流变化大和电压偏移大的110kV变电所的主变压器。
根据上述说明本次设计主变压器宜选择有载调压方式。
3.4.6主变压器冷却方式的选择
电力变压器的冷却方式，随其型式和容量不同而异，冷却方式有以下几种类型：自然风冷、强迫空气冷却、强迫油循环水冷却、强迫油循环导向冷却、水内冷。
自然风冷却：一般只适用于小容量变压器。
强迫空气冷却：简称风冷式，在冷却器间加装数台电风扇，使油迅速冷却，额定容量在8000kVA及以上。
强迫油循环水冷却：散热效率高，节约材料减少变压器本体尺寸等优点。但是它要有一套水冷却系统和相关附件，冷却器的密封性能要求高，维护工作量较大。由于铜管质量不过关，国内已很少应用。
强迫油循环导向冷却：利用外置冷却风机的冷风和主变热油流的加强对流，提高主变油散热速度，散热效率高，无需增加太多的附件，因此，推荐强迫油循环强迫风冷却。
注：经过计算，一台主变应带的负荷为43316.69kVA,故选用两台63000kVA的变压器。因为变压器的额定容量大于一台主变应带的负荷，所以不需要进行过负载能力校验。选用SFPSL-63000/220三绕组变压器，其技术参数见下表：
表3.1 变电所主变技术参数
型号
SFPSL-63000/220
绕组接线组别
YN，yn0，d11
空载电流（%）
1.25
空载损耗(kW)
94
短路损耗(kW)
高—中
高—低
中—低
337.1
460.04
252.06
额定电压(kV)
高压
中压
低压
220
121
11
容量比（%）
110
110
50
短路电压百分数（％）
高－中
高－低
中－低
15.15
25.8
8.77

第四章 短路电流计算
4.1 概述
电力系统中的电气设备，在其运行中都必须考虑到可能发生的各种故障和不正常运行状态，最常见同时也是最危险的故障是发生各种形式的短路，因为它们会对用户的正常供电和电气设备的正常运行造成破坏。
短路是电力系统中严重故障，所谓短路，是指一切不正常的相与相之间或相与地（对于中性点接地系统）发生通路的情况。
在三相系统中，可能发生的短路有：三相短路，两相短路，两相接地短路和单相接地短路。其中，三相短路是对称短路，系统各相与正常运行时一样仍处于对称状态，其他类型的短路都是不对称短路。电力系统的运行经验表明，在各种类型的短路中，单相短路占大多数，两相短路较少，三相短路的机会最少。但三相短路虽然很少发生，却其情况较严重，应给以足够的重视。因此，我们都采用三相短路来计算短路电流，并检验电气设备的稳定性。为了限制短路时所造成的危害和故障的范围的扩大，需要进行短路电流计算，以便校验电气设备的热稳定性、选择和整定继电保护装置、确定限流措施及主接线方案。
4.2短路电流计算的目的和一般规定、假定条件及和计算步骤
4.2.1电力系统中短路电流计算的主要目的和一般规定
一、短路电流计算的主要目的：
1、选择导体和电器设备；
2、电网接线和发电厂、变电所电气主接线的比较、选择；
3、选择继电保护装置和整定计算；
4、验算接地装置的接触电压和跨步电压；
5、为确定送电线路对附近通信线路电磁危险的影响提供计算资料。
二、短路电流计算的一般规定：
1、验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按本工程的设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划（一般为本期工程建成后5～10年）。
确定短路电流时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不应按仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。
2、在电气连接的网络中，选择导体和电器用的短路电流，应考虑具有反馈作用的异步电机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。
3、选择导体和电器时，对不带电抗器回路的计算短路点，应选择在正常接线方式时短路电流为最大的地点。
4、导体和电器的动稳定、热稳定以及电器的开断电流，一般按三相短路验算。
4.2.2短路电流实用计算中的假设条件和原则
1、正常工作三相系统对称运行；
2、所有电源的电动势相位角相同；
3、系统中的同步电机和异步电机均为理想电机，不考虑电机磁饱和、磁滞、涡流及导体的肌肤效应等影响；转子结构完全对称；定子绕组三相结构完全相同，空间角为120度；
4、电力系统中各元件的磁路不饱和；
5、电力系统中所有电源都在额定负荷下运行，其中50％负荷接在高压母线上；
6、同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁）；
7、短路发生在短路电流最大值的瞬间；
8、不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流；
9、除技术短路电流的衰减时间常数和低压网络的短路电流外，元件的电阻均略去不计；
10、元件的参数均取其额定值，不考虑参数的误差和调整范围；
11、输电线路的电容略去不计；
12、用概率统计法制定短路电流运算曲线；
4.23短路电流计算步骤
现在，电力设计部门对复杂电力系统及发电厂，变电所短路电流的计算几乎都在计算机上进行。但作为单元的发电厂、变电所，对设计验算、设备改造等需进行短路电流计算时，有时进行手算会更方便，概念更清楚。介绍短路电流计算的基本数据准备、短路电流计算阻抗图绘制和计算步骤如下:
1、 计算各元件电抗标幺值，并折算到同一基准容量下；
2、 绘制相应的电力系统等值电路；
3、 确定与短路电流有关的运行方式，选择短路点；
4、 对网络进行化简，本供电系统不可看为无限大系统，不考虑短路电流周期分量的衰减求出电流对
短路点的电抗标幺值，并计算短路电流标幺值、有名值；根据需要取不同的短路点进行短路电流计算；
5、 计算短路容量，短路电流冲击值；
6、 列出短路电流计算结果表；
实际短路电流计算情况要根据系统规划和设计情况进行。
注：高压断路器的全分闸时间计为0.1s。在这里短路的持续时间以最长的过电流保护的动作时间来计算的，显然，如果用主保护的动作时间或主保护存在动作死区时用后备保护的动作时间一定能满足要求。各电压等级下短路电流持续时间最大时间见表4.1。
表4.1 短路电流的持续时间的最大值（s）
220 kV侧
110 kV侧
10 kV侧
3.6
3.1
2.1
注：经过计算得出各种情况下短路电流结果汇总见下表：
表4.2 短路电流计算结果表
短 路
地 点
系 统
电 厂
有名值

短路电流
冲击值
计 算
电 抗

有名值

计算电抗

有名值

220 kV侧
两条线路
同时运行
0.0174
14.415
0.260
2.854
17.269
40.036
一条线路
运 行
0.287
8.746
0.260
2.854
11.327
28.883
110 kV侧
两台主变
同时运行
0.215
2.335
3.200
0.739
3.074
7.839
一台主变
退出运行
0.413
1.215
6.136
0.385
1.600
4.080
10 kV侧
两台主变
同时运行
0.414
13.279
6.122
6.122
17.494
44.610
一台主变
退出运行
0.556
9.892
8.080
3.209
13.101
33.408

第五章 电气设备选择
5.1 概述
电气设备的选择是变电站设计的主要内容之一，正确地选择设备是使电气主接线和配电装置达到安全、经济的重要条件。在进行设备选择时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术，并注意节约投资，选择合适的电气设备。
电气设备的选择同时必须执行国家的有关技术经济政策，并应做到技术先进、经济合理、安全可靠、运行方便和适当的留有发展余地，以满足电力系统安全经济运行的需要。
电气设备要能可靠的工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路情况来校验其热稳定和动稳定，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。
5.1.1电气设备选择的一般原则
1、应力求技术先进，安全适用，经济合理；
2、应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展（5~10年）；
3、应按当地环境条件校核；
4、应与整个工程的建设标准协调一致；
5、选择的导体品种不宜太多；
6、选用新品应积极慎重，新产品应有可靠的实验数据，并经主管单位鉴定合格；
5.1.2电气设备技术条件
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。
一、长期工作条件
1、电压：电气设备的允许最高工作电压不得低于该回路的最高运行电压；
电缆和一般电器，较高10%~15%，即=（1.1~1.15）；
对于电网，电网的最高运行电压通常不超过电网额定电压的10%；
2、电流：选用导体的长期允许电流不得小于该回路的持续工作电流（应考虑各种可能的运行方式）；
3、机械允许荷载：在正常运行和短路时，电器引信的最大作用力不应大于电器端子的荷载；
二、短路稳定条件
1、校验的一般原则：
（1）电器在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动、热稳定校验。校验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和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短路严重时，则应按严重情况考虑。
（2）用熔断器保护的电器可不验算热稳定。除用有限流作用的熔断器保护的除外，裸导体和电器的动稳定仍应校验。
2、短路的热稳定校验：
热稳定就是要求所选的电气设备能承受短路电流所产生的热效应，在电流通过时，电气设备各部分的温度（或发热效应）应不超过允许值。
（1）导体和电缆满足热稳定的条件为：
（5-1）
（2）电器满足热稳定的条件为：
（5-2）

3、短路动稳定条件见式：
（5-3）式中： —短路冲击电流峰值，kA； —短路全电流有效值，kA；
—电器允许的极限通过电流峰值，kA； —电器允许的极限通过电流有效值，kA；
5.1.3电气设备环境条件
我国规定电气设备的一般额定环境条件为：额定环境温度（又称计算温度或基准温度），裸导体和电缆的为25℃，断路器、隔离开关、穿墙套管、电流互感器、电抗器等电器的为40℃；无日照；海拔高度不超过1000m。
当实际环境条件不同于额定环境条件时，电气设备的长期允许电流应作修正。经综合修正后的长期允许电流不得低于所在回路在各种可能运行方式下的最大持续工作电流，即
（5-4）式中：K—综合修正系数，为有关修正系数的乘积； —电气设备所在回来的最大持续工作电流，A；
当仅计及环境温度修正时，K值的计算如下。
对于裸导体和电缆：
（5-5） 对于电器： 40℃＜θ≦60℃，K=1-(θ-40)×0.018
0℃≦θ≦40℃,K=1+(40-θ)×0.005
θ＜0℃时，K=1.2
式中： θ—实际环境温度，℃。—裸导体或电缆芯正常允许温度，℃。裸导体的一般为70℃；电缆芯的与电缆结构有关，其值在50~90℃间。
5.2 断路器的选择和校验
高压断路器是电力系统最重要的控制和保护设备。它具有完善的灭弧性能，正常运行时，用来接通和开断负荷电流，在某所电气主接线中，还担任改变主接线的运行方式的任务，故障时，断路器通常继电保护的配合使用，断开短路电流，切除故障线路，保证非故障线路的正常供电及系统的稳定性。
高压断路器按灭弧介质及灭弧原理可分为六氟化硫（SF6）断路器、真空断路器、油断路器（又分多油、少油断路器）、空气断路器。由于真空断路器、SF6断路器比少油断路器，可靠性更好，维护工作量更少，灭弧性能更高，目前得到普遍推广，故35～220KV一般采用断路器。真空断路器只适应于10KV电压等级，10KV采用真空断路器。
一、种类和型式的选择
高压断路器种类及型式的选择，应根据环境条件、使用技术条件及各种断路器的不同特点进行选择。
二、按额定电压选择
额定电压应满足要求： （5-6）
三、按额定电流选择
额定电流应满足要求：
（5-7）式中： K—温度修正系数。
四、额定开断电流选择
为了保证断路器可靠地开断短路电流，一般情况下，原则上额定开断电流不应小于实际开断瞬间的短路全电流有效值，即
（5-8）
五、额定关合电流的选择
为了保证断路器在关合短路电流时的安全，不会引起触头熔接和遭到电动力的损坏，应满足：
（5-9）
六、热稳定校验
热稳定应满足要求： （5-10）
七、动稳定校验
动稳定应满足要求： （5-11）
注：通过计算选择各电压等级配置的断路器型号见下表5.1。
表5.1 各电压等级配置的断路器型号
电压等级
220kV
110kV
10kV
配置断路器型号
户外LW6－220型
SW4—110型
ZN5—10Ⅱ型
5.3 隔离开关的选择和校验
隔离开关作用是：在检修电气设备时用来隔离电压，使检修的设备与带电部分之间有明显可见的断口，在改变设备运行状态时用来配合断路器协同完成倒闸操作，用来关、合小电流等。
隔离开关的选择方法与断路器相同，但隔离开关没有灭弧装置，不承担接通和断开负荷电流和短路电流的任务，因此，不需要校验额定开断电流和关合电流。
一、种类和型式的选择
高压断路器种类及型式的选择，应根据环境条件、使用技术条件及各种断路器的不同特点进行选择。
二、按额定电压选择
额定电压应满足要求： （5-12）
三、按额定电流选择
额定电流应满足要求：
（5-13）
式中： K—温度修正系数。
四、热稳定校验
热稳定应满足要求： （5-14）
五、动稳定校验
动稳定应满足要求： （5-15）注：通过计算选择各电压等级配置的隔离开关型号见下表5.2。
表5.2 各电压等级配置隔离开关型号
电压等级
220kV
110kV
10kV
配置隔离开关型号
GW7—220（D）型
GW13—110型
GN24—10D/1000型
5.4 互感器的选择和校验
互感器是一次系统和二次系统间的联络元件。互感器属于特种变压器，其作用如下：
1、将一次回路的高电压和大电流变为二次回路标准的低电压和小电流，使测量仪表和保护装置标准化和小型化。
2、使二次回路可采用低电压、小电流控制电缆，实现远方测量和控制。
3、使二次回路不受一次回路的限制，接线灵活，维护、调试方便。
4、使二次设备与高压部分隔离，且互感器二次侧均接地，从而保证设备和人身安全。
注意：为了确保人在接触测量仪表和继电器时的安全，互感器二次绕组必须接地。
5.4.1电流互感器的选择和校验
一、形式选择
电流互感器的形式应根据安装地点和安装方式来选择。6~10kV屋内式电流互感器，采用穿墙式和浇注式；35kV及以上屋外用电流互感器，采用支柱式和穿墙式。
二、额定电压选择
电流互感器的额定电压不小于安装处的电网的额定电压，即：
（5-16）
式中： —电流互感器的额定电压；—电流互感器安装点的电网的额定电压；
三、按一次额定电流选择
电流互感器的一次额定电流应不小于流过它的最大长期工作电流，即
（5-17）
式中： —电流互感器一次额定电流，A； —通过电流互感器一次绕组的最大长期工作电流，A；
四、准确度等级
准确级是根据所供仪表和继电器的用途考虑。互感器的准确级不得低于所供仪表的准确级；当所供仪表要求不同准确级时，应按其中要求准确级最高的仪表来确定电流互感器的准确级。
1、用于测量精度要求较高的大容量发电机、变压器、系统干线和500kV级的电流互感器，宜用0.2级；
2、供重要回路（如发电机、调相机、变压器、厂用馈线、出线等）中的电能表和所有计费用的电能表的电流互感器，不应低于0.5级；
3、供运行监视的电流表、功率表、电能表的电流互感器，用0.5～1级；
4、供估计被测数值的仪表的电流互感器，可用3级；
5、供继电保护用的电流互感器，应用D级或B级（或新型号P级、TPY级）。
至此，可初选出电流互感器的型号，查得其在相应准确级下的二次负荷额定阻抗、热稳定倍数和动稳定倍数。
五、按二次负荷选择
作出电流互感器回路的接线图，列表统计其二次侧每相仪表和继电器负荷，确定最大相总负荷。应满足 （5-18）
而,即应满足
（5-19）
由于仪表和继电器的电流线圈及连接导线的电抗很小，可以忽略，只需计及电阻，即
（5-20）式中：—二次侧负荷最大相的仪表和继电器电流线圈的电阻，可由其功率 求得，即
，；
—仪表和继电器至互感器连接导线的电阻，