Оборудование электроустановок напряжением до и выше 1000 В должно удовлетворять как номинальному режиму работы, так и режиму короткого замыкания.
Номинальный режим работы — это работа при номинальных значениях напряжения, нагрузки и при определенных условиях охлаждающей среды. Этими условиями являются относительная влажность воздуха в закрытых помещениях не более 80 %, температура окружающего воздуха не более +40 и не менее —45 °С для силовых трансформаторов и —25 °С для выключателей внутренней установки, работающих на высоте до 1000 м над уровнем моря.
Номинальное напряжение и ток — это параметры, на которые рассчитано оборудование для длительной работы. Они указываются на щитке трансформатора, выключателя, разъединителя и других аппаратов. Однако фактическое напряжение в сети может превышать номинальное, и оборудование должно быть на это рассчитано. Так, при номинальном напряжении 6 кВ наибольшее рабочее напряжение допускается 7,2 кВ, при 10 кВ — 12 кВ.
При работе аппарата возникают потери электрической энергии, которые превращаются в тепло. При номинальном токе, когда устанавливается тепловое равновесие, т.е. когда количество тепла, выделяемого в проводнике, равно количеству тепла, отдаваемого в окружающую среду, температура отдельных частей аппаратов и изоляции не превышает длительно допустимую.
Нагрев является главной причиной старения изоляции, а следовательно, и сокращения срока службы электрооборудования. Применяемые в электрических аппаратах и трансформаторах электроизоляционные материалы по нагревостойкости, т. е. по способности длительно выдерживать определенную температуру, делятся на семь классов.
Если температура выдерживается в допустимых пределах, то обеспечивается надежная работа изоляции в течение 15—20 лет. Изменение температуры изменяет срок службы изоляции. Так, в силовых масляных трансформаторах при изменении нормально допустимой температуры изоляции на 6 С срок службы ее изменяется вдвое (сокращается при повышении температуры и увеличивается при ее снижении).
При перегрузках повышается температура токоведущих частей и изоляции, ухудшаются ее характеристики, увеличивается переходное сопротивление контактов, что в конечном счете может привести к аварийному повреждению оборудования. Поэтому ПТЭ регламентируют допускаемые перегрузки и их продолжительность.
Допустимые нагрузки аппарата меняются при изменении температуры окружающей (охлаждающей) среды. При температуре окружающего воздуха свыше расчетной (+40°С) условия охлаждения ухудшаются и допустимая нагрузка должна быть снижена. Степень снижения указывается предприятием — изготовителем аппарата. Максимальная температура окружающего воздуха может достигать +60 °С, однако наибольшая температура нагрева частей аппаратов не должна превышать нормативных величин.
В случае, если температура окружающего воздуха ниже +40 °С, разрешается увеличение нагрузки аппаратов, но не более чем на 20 % номинальной. Степень повышения нагрузки должна указываться предприятием-изготовителем.
Допустимая нагрузка зависит также и от высоты, на которой работает аппарат. Как уже отмечалось, обычно аппараты рассчитываются для работы на высоте не более 1000 м над уровнем моря. При большей высоте в связи с разрежением воздуха ухудшаются условия охлаждения, а следовательно, должна быть уменьшена допустимая нагрузка.
Кроме номинального режима работы оборудования в электроустановках при пробое изоляции возникает режим короткого замыкания. Токи КЗ значительно превышают номинальные. Сквозной ток КЗ вызывает интенсивное выделение тепла, а следовательно, и резкое повышение температуры. Температуры нагрева при КЗ значительно превышают длительно допустимые. В зависимости от материалов проводника и изоляции допустимая температура КЗ составляет 200—350 °С. Кроме того, при прохождении токов КЗ возникают электродинамические силы, действующие на шины, изоляторы и поддерживающие конструкции.
Для обеспечения надежной работы электрооборудование должно быть устойчиво к действиям токов КЗ. От их воздействия не должно возникать повреждений, препятствующих дальнейшей исправной работе оборудования. Следовательно, электрооборудование должно проверяться на термическую и электродинамическую стойкость к токам КЗ. При больших значениях токов КЗ создание надежного электрооборудования достаточно сложно. В этих случаях целесообразнее пойти по пути уменьшения тока КЗ. Для этой цели применяют реакторы, представляющие собой катушки с большим индуктивным и малым активным сопротивлением.
Потеря напряжения при прохождении через реактор рабочего тока весьма мала, а при КЗ реактор существенно ограничивает ток, проходящий через цепь, в которую он включен.