Выбор различных видов электрических аппаратов свыше 1000 В

Оглавление

 

1 0бщие вопросы выбора электрических аппаратов и проводников …………...4

4.1. Расчетные условия для выбора аппаратов и проводников по рабочему режиму ..…………………………………………………………………….5

4.2. Расчетные условия для проверки аппаратуры и токоведущих частей по режиму короткого замыкания ………………………....………………….9

2 Выбор различных видов электрических аппаратов свыше 1000 В

4.1. Выбор выключателей .............…………………………...……….............14

4.2. Выбор разъединителей, отделителей, выключателей нагрузки и короткозамыкателей .....…………………………………………………….......16

4.3. Выбор трансформаторов тока ………………………………………..….18

4.4. Выбор трансформаторов напряжения …………………………………..22

4.5. Выбор реакторов ………………………………………………………… 23

3 Выбор низковольтных аппаратов ……………………………………………..26

4 Выбор токоведущих частей и изоляторов распределительных устройств ...28

4.1. Выбор жестких шин ……………………………………………………...28

4.2. Выбор шинных изоляторов ……………………………………………...32

4.3. Выбор гибких шин …………………………………………………….....33

5 Пример выбора электрических аппаратов, шин и изоляторов ……………...34

6 Задание по курсу «Электрическая часть станций и подстанций» ……..…...44

7 Литература ……………………………………………………………………...51

 

Общие вопросы выбора электрических аппаратов и проводников

 

Все электрические аппараты, токоведущие части и изоляторы на станциях и подстанциях должны быть выбраны по условиям длительной работы и проверены по условиям короткого замыкания в соответствии с указаниями "Правил устройств электроустановок" [1] и "Руководящих указаний по расчету коротких замыканий, выбору и проверке аппаратов и проводников по условиям короткого замыкания" [2].

Выбор аппаратов и проводников для проектируемой установки начинают с определения по заданной электрической схеме расчётных условий, а именно: расчётных рабочих токов присоединений, расчётных токов короткого замыкания и т.д.

Расчетные величины сопоставляют с соответствующими номинальными параметрами аппаратов и проводников, выбираемых по каталогам и справочникам.

При выборе аппаратов необходимо учитывать род установки (наружная или внутренняя), температуру окружающего воздуха, влажность и загрязненность помещения, а также габариты, вес, стоимость аппарата, удобство его размещения в распределительном устройстве.

Различают следующие напряжения электрических сетей и присоединённых к ним источников и приемников электрической энергии в установках выше 1000 В: номинальное междуфазное напряжение U_ном, наибольшее рабочее напряжение U_max и среднее рабочее напряжение U_ср. Значение напряжений выражено в кВ.

 

Uном	3	6	10	20	35	110	150	220	330	500	750
Uср	3,15	6,3	10,5	21	37	115	154	230	340	515	770
Umax	3,6	7,2	12	24	40,5	126	172	252	363	525	787

 

Изоляция электрических аппаратов и кабелей должна соответствовать номинальному напряжению установки U_у, для чего должно быть выполнено условие

U_у £ U_ном,

где U_ном - номинальное напряжение аппарата или кабеля.

 

1.1. Расчетные условия для выбора аппаратов и проводников по рабочему режиму

 

Рабочий режим делится на нормальный и утяжеленный. Под нормальным режимом установки понимают режим, предусмотренный планом эксплуатации. В нормальном режиме функционируют все элементы данной электроустановки, без вынужденных отключений и без перегрузок. Утяжеленным режимом называется режим при вынужденном отключении части присоединений вследствие их повреждения или в связи с профилактическим ремонтом. При этом рабочие токи других присоединений могут заметно увеличиться. Таким образом, для выбора аппаратов и проводников в нормальных режимах нужно знать значения рабочих токов присоединений нормального I_{раб.норм} и утяжеленного I_{раб.утяж} режимов.

При выборе сечения шин и кабелей по экономической плотности тока исходят из рабочего нормального режима без учёта непродолжительных перегрузок.

По условию длительного нагрева аппараты и проводники должныудовлетворять утяжеленному режиму.

Рассмотрим некоторые конкретные случаи определения расчетных токов

Для присоединений генераторов, синхронных компенсаторов электродвигателей расчётный рабочий ток нормального режима принимают равным соответствующему номинальному току

 

,

 

где Р_ном - номинальная мощность генератора.

Утяжеленный режим у генераторов, синхронных компенсаторов и электродвигателей практически отсутствует, так как допустимая продолжительная перегрузка по току не превышает 5%,

 

I_{раб,утяж} = 1,05×I_ном

 

Для присоединений силовых трансформаторов расчетный рабочий ток нормального режима макет быть равен номинальному току трансформатора, меньше или больше его в зависимости от назначения и метода резервирования трансформатора. Так для присоединений повышающих трансформаторов, включенных в блоки с генераторами,

 

,

 

где S_ном - номинальная мощность трансформатора, соответствующая мощности генератора.

Утяжеленный режим здесь исключён.

На подстанциях с двумя т трансформаторами номинальную мощность S_ном каждого трансформатора выбирают из условия

 

S_ном,т = 0,7×P_max

 

где Р_max - максимальная нагрузка подстанции на расчётный уровень пять лет.

При нормальной работе нагрузка каждого трансформатора составляет приблизительно 2/3 его номинальной мощности, поэтому расчётный рабочий ток нормального режима присоединений трансформатора I_{раб,норм} со стороны высшего и низшего напряжений должен быть принят равным

 

I_{раб,норм} = 2/3×I_ном,т

 

В случае вынужденного отключения одного трансформатора второй принимает на себя всю нагрузку подстанции и в течение 5 суток по 6 часов в сутки нагружен до 1,4 номинальной мощности.

Расчетный ток утяжеленного режима

 

I_{раб,утяж} = 1,4×I_ном,т

 

 

При определении расчетных рабочих токов присоединений трехобмоточных трансформаторов и автотрансформаторов нужно учитывать распределение мощности между обмотками в нормальном и утяжеленном режимах. Так, например, в цепи высшего напряжения трехобмоточного трансформатора или автотрансформатора на подстанции расчетные токи нормального и утяжеленного режима определяются так же, как в цепи двухобмоточного трансформатора.

На стороне среднего и низшего напряжений при двух работающих трансформаторах (автотрансформаторах):

 

 

где S_нагр - наибольшая перспективная нагрузка на стороне среднего или низшего напряжения.

При отключении одного трансформатора

 

I_{раб,утяж} = 2×I_{раб,норм}

 

 

Цепь линии. Для одиночной, радиальной линии

 

I_{раб,норм} = I_{раб,утяж}

 

и определяется по наибольшей нагрузке линии.

Для двух параллельно работающих линий

 

;            I_{раб,утяж} = 2×I_{раб,норм}

 

 

где S_нагр - наибольшая мощность, передаваемая по линиям.

Для n параллельных линий

 

;  .

 

Утяжеленный режим для параллельных линий возникает при отключении одной из них; для цепей кабелей - при использовании перегрузочной способности кабелей. Так для кабелей с бумажной пропитанной изоляцией напряжением 10 кВ и ниже согласно ПУЭ на время ликвидации аварии допускается перегрузка кабеля до 1,3×I_доп, если нагрузка в часы максимума составляла не болев 0,8×I_доп. Указанная перегрузка допускается в период максимальной нагрузки (не более 6 часов в сутки) в течение пяти суток.

Для сборных шин станций и подстанций, аппаратов и шин в цепях шиносоединительных и секционных выключателей ток утяжеленного режима определяется с учетом токораспределения по шинам при наиболее неблагоприятном эксплуатационном режиме. Такими режимами являются отключение части генераторов, перевод отходящим линий на одну систему шин, а источников питания - на другую. Обычно ток, проходящий по сборным шинам, секционному и шиносоединительному выключателю не превышает I_{раб,утяж} самого мощного источника питания, присоединенного к этим шинам.

В цепи группового сдвоенного реактора в нормальном режиме ветви реактора загружены равномерно

 

 

где S_нагр - нагрузка присоединенных к ветви потребителей.

Утяжеленный режим наступает при отключении одной из потребительских линий, присоединенных к ветви реактора, когда нагрузка другой ветви может соответственно возрасти

 

,

 

где n - число линий, присоединенных к одной ветви реактора. При правильно выбранном реакторе I_{раб,утяж} не превышает номинального тока ветви реактора.

 

 

Итак, условия выбора по длительному нагреву:

для аппаратов

 

I_{раб,утяж} £ I_ном

 

для шин и кабелей

 

I_{раб,утяж} £ I_доп

 

где I_{раб,утяж} - ток цепи в рабочем утяжеленном режиме;

I_ном - номинальный ток аппарата;

I_доп - длительно допустимый ток проводника.

Номинальный ток аппаратов I_ном нормирован при температуре окружающего воздуха Q_о,ном = +35^оС, ток I_доп - при температуре окружающего воздуха Q_о,ном = +25^оС или при температуре земли Q_о,ном = +15^оС.

Если действительная температура окружающей среды Q_о отлична от номинальной температуры Q_о,ном, то следует сделать перерасчет номинального тока по соотношениям:

для аппаратов -

 

,

 

для шин и кабелей -

 

 

где  и  - номинальный и длительно допустимый ток при температуре окружающей среды Q_о;

Q_доп - продолжительно допустимая температура аппарата или проводника.

1.2. Расчетные условия для проверки аппаратуры и токоведущих частей по режиму короткого замыкания

 

Электрические аппараты и шинные конструкции распределительных устройств должны быть проверены на электродинамическую и термическую устойчивость. Отключающие аппараты (выключатели, предохранители) проверяют, кроме того, по отключающей способности. Для этого необходимо определить расчетные токи короткого замыкания, предварительно составив расчетную схему и наметив расчетные точки короткого замыканий.

При составлении расчетной схемы для выбора аппаратов и проводников одной цепи выбирают режим установки, при котором в этой цепи будет наибольший ток короткого замыкания. При этом не учитываются режимы, не предусмотренные для длительной эксплуатации (например, кратковременная параллельная работа резервного и рабочего трансформатора собственных нужд станции и др.).

В качестве расчетной точки короткого замыкания следует принимать точку, при повреждении в которой через выбираемый аппарат или проводник будет протекать наибольший ток. Выбор расчетных точек короткого замыкания подробно рассмотрен в учебной литературе [3, 4].

При выборе аппаратов и проводников в цепи реактированной линии необходимо учесть что

а) ошиновка ответвлений от шин и проходные изоляторы между сборными шинами и разъединителями (при наличии разделяющих полок) должны быть выбраны исходя из короткого замыкания до реактора;

б) выбор шинных разъединителей, выключателей, трансформаторов тока, проходных изоляторов и ошиновки, устанавливаемых до реактора, следует выполнять по значениям тонов короткого замыкания за реактором.

Расчетным видом короткого замыкания при проверке электродинамической стойкости аппаратов и жестких шин с относящимися к ним поддерживающими и опорными конструкциями является трехфазное короткое замыкание. Термическую стойкость следует проверять также по трехфазному короткому замыканию. Исключение представляют аппараты и проводники в цепи генераторов для которых необходимо проверить их термическую стойкость при времени действия резервной защиты генератора. Аппаратура и токопроводы, применяемые в цепях генераторов мощностью 60 МВт и более, а также в цепях блоков генератор - трансформатор такой же мощности, должны проверяться по термической стойкости, исходя из расчетного времени короткого замыкания 4с [1]. Поэтому для цепи генератора следует рассмотреть трёхфазное и двухфазное короткое замыкание.

Отключающую способность аппаратов в незаземленных или резонансно-заземленных сетях (сети напряжением до 35 кВ включительно) следует проверять по току трехфазного короткого замыкания.

В эффективно заземленных сетях (сети напряжением 110 кВ и выше) определяют токи при трехфазном и однофазном коротком замыкании, в проверку отключающей способности делают по более тяжелому режиму с учетом условий восстановления напряжения.

Проверка на электродинамическую стойкость. Ударные токи короткого замыкания могут вызвать поломки электрических аппаратов и шинных конструкций. Чтобы алого не произошло, каждый тип аппаратов испытывают на заводе, устанавливая для него наибольший допустимый ток короткого замыкания (амплитудное значение полного тока) i_дин. В литературе встречается и другое название этого тока – предельный сквозной ток короткого замыкания i_пр.скв.

Условие проверки на электродинамическую стойкость имеет вид

 

i_уд £ i_дин,

 

где i_уд – расчетный ударный ток в цепи.

Проверка электродинамической стойкости выключателей и трансформаторов тока имеет некоторые особенности, что будет рассмотрено при выборе этих аппаратов.

Шины и шинные конструкции проверяют на механическую точность при действии электродинамических сил, возникающих при коротком замыкании.

Проверка на термическую стойкость. Проводники и аппараты при коротком замыкании не должны нагреваться выше допустимой температуры, установленной нормами для кратковременного нагрева [1].

Для термической стойкости аппаратов должно быть выполнено условие

 

,

 

где B_к - импульс квадратичного тока короткого замыкания, пропорциональный количеству тепловой анергии, выделенной за время короткого замыкания;

I_тер - номинальный ток термической стойкости аппарата;

t_тер - номинальное время термической стойкости аппарата.

Аппарат может выдержать ток I_тер в течение времени t_тер.

Импульс квадратичного тока короткого замыкания

 

,

где i_t– мгновенное значение тока короткого замыкания в момент t;

t_отк – время от начала короткого замыкания до его отключения;

B_к.п - тепловой импульс периодической составляющей тока короткого замыкания;

B_к.а - тепловой импульс апериодической составляющей тока короткого замыкания.

Тепловой импульс B_к определяется по-разному в зависимости от местонахождения точки короткого замыкания в электрической схеме. Можно выделить три основных случая: удалённое короткое замыкание, короткое замыкание вблизи генераторов или синхронных компенсаторов, короткое замыкание вблизи группы мощных электродвигателей:

В первом случае полный тепловой импульс короткого замыкания

 

,

 

где I_п.0 - действующее значение периодической составляющей начальною тока короткого замыкания;

Т_а - постоянная времени затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания.

Для ориентировочных расчетов можно принять значение T_а по табл.1-1.

Данный способ определения В_крекомендуется при вычислении теплового импульса в цепях понизительных подстанций (исключение составляют короткие замыкания на шинах 3-10 кВ подстанций, к которым подключены крупные электродвигатели или синхронные компенсаторы), в цепях высшего напряжения электростанций, в цепях генераторного напряжения электростанций, если место короткого замыкания находится за реактором.

Определение теплового импульса В_к для двух других случаев короткого замыкания довольно сложно. Подробно методы оценки В_к для этих случаев описаны в [2, 5].

Для ориентировочных расчетов можно воспользоваться приведенным выражением В_к. При этом вычисленное значение теплового импульса будет несколько завышено, так как в действительности ток затухает.

Согласно ПУЭ [1] время отключения t_отк складывается из времени действия основной релейной защиты данной цепи t_р.з и полного времени отключения выключателя t_о.в;

 

t_отк = t_р.з + t_о.в

 

В цепях генераторов 60 МВт и выше термическую стойкость следует проверять по времени действия резервной защиты генератора и принять t_отк = 4 с.

Согласно ПУЭ допускается не проверять по электродинамической стойкости аппараты и проводники, защищенные предохранителями с номинальным током до 60 А включительно, по термической стойкости - проводники и аппараты, защищенные плавкими предохранителями, независимо от номинального тока и типа предохранителей.

В ПУЭ оговорен ряд случаев, когда допустимо не проверять аппараты по режиму короткого замыкания.

 

Таблица 1-1

Значение постоянной времени затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания и ударного коэффициента

 

Элементы и части энергосистемы	Та, с	Ку
Турбогенераторы мощностью:
12-60 МВт	0,16-0,25	1,94-1,955
100-1000 МВт	0,4-0,54	1,975-1,98
Блоки, состоящие из турбогенератора мощностью 60 МВт и трансформатора (на стороне ВН), при номинальном напряжении генератора:
6,3 кВ	0,2	1,95
10 кВ	0,15	1,935
Блоки, состоящие из турбогенератора и повышающего трансформатора, при мощности генераторов:
100-200 МВт	0,26	1,965
300 МВт	0,32	1,977
500 МВт	0,35	1,983
800 МВт	0,3	1,967
Система, связанная с шинами, где рассматривается к.з., воздушными линиями напряжением:
35 кВ	0,02	1,608
110-150 кВ	0,02-0,03	1,608-1,717
220-330 кВ	0,03-0,04	1,717-1,78
500-750 кВ	0,06-0,08	1,85-1,895
Система, связанная со сборными шинами 6-10 кВ, через трансформаторы мощностью:
80 МВА в единице и выше	0,06-0,15	1,85-1,935
32-80 МВА в единице	0,05-0,1	1,82-1,904
Ветви, защищенные реактором с номинальным током:
1000 А и выше	0,23	1,956
630 А и ниже	0,1	1,904
Распределительные сети напряжением 6-10 кВ.	0,01	1,369

 

Выбор различных видов электрических аппаратов свыше 1000 В

 

2.1.Выбор выключателей

 

Выключатели в зависимости от применяемых в них дугогасительной и изолирующей сред подразделяются на масляные, воздушные, элегазовые, вакуумные и выключатели с магнитным гашением дуги.

В сетях 6 ¸ 20 кВ применяются в основном малообъемные масляные выключатели, выключатели с магнитным гашением дуги и вакуумные.

В качестве генераторных выключателей мощных блоков и синхронных компенсаторов применяются воздушные выключатели.

На напряжении 35 ¸ 220 кВ применяются в основном многообъемные масляные выключатели при предельных токах отключения 25 ¸ 50 кА. В сетях 110 и 220 кВ находят применение также воздушные выключатели. В сетях 330 кВ и выше применяются воздушные выключатели. Основные характеристики выключателей, выпускаемых отечественной промышленностью приведены в [5, 6]. При выборе выключателей, как и прочего оборудования, следует стремиться к однотипности, что упрощает эксплуатацию.

Выключатели выбирают:

по номинальному напряжению – U_уст £ U_ном,

по номинальному току – I_{раб.утж} £ I_ном,

по отключающей способности.

По ГОСТу 687-78 отключающая способность выключателя задана тремя показателями:

а) номинальным током отключения I_отк в виде действующего значения периодической составляющей тока;

б) допустимым относительным содержанием апериодической составляющей тока b_ном;

в) нормированными параметрами восстанавливающего напряжения.

Номинальный ток отключения I_отк и b_ном отнесены к моменту прекращения соприкосновения дугогасительных контактов выключателя t. Время t от начала короткого замыкания до прекращения соприкосновения дугогасительных контактов определяют по выражению

 

t = t_з.min + t_с.в,

где t_з.min = 0,01 c – минимальное время действия релейной защиты;

t_с.в  – собственное время отключения выключателя (по каталогу) [5, 6].

Номинальный ток отключения задан в каталоге на выключатели [5, 6].

Допустимое относительное содержание апериодической составляющей (нормированная асимметрия номинального тока отключения), равно

 

 

где i_а.ном – апериодическая составляющая тока в моментразмыкания дугогасительных контактов.

b_ном задано ГОСТомв виде кривой b_ном = f(t), приведенной на риc.2-1,

или определяется по каталогам.

Рисунок 2-1.

 

При b_ном £ 0,2 ее следует считать равной нулю.

В первую очередь производится проверка на симметричный ток отключения по условию

I_п.t £ I_отк,

где I_п.t – действующее значение периодической составляющей тока короткого замыкания, для времени t определяется расчетом.

Затем проверяется возможность отключения апериодической составляющей тока короткого замыкания i_а.t в момент расхождения контактов t по, условию

 

 

где i_а.ном – номинальное допустимое значение апериодической составляющей в отключаемом токе для времени t.

Если условие I_п.t £ I_отк – соблюдается, а i_а.t > i_а.ном, то допускается проверку по отключающей способности производить по полному току короткого замыкания:

 

 

Проверка отключающей способности по скорости восстанавливающегося напряжения (СВН), которое появляется между контактами выключателя вслед за отключением короткого замыкания, требуется только для воздушных выключателей, чувствительных к нему.

Рекомендуется проверять воздушные выключатели в тех случаях, когда отключаемый ток I_п.t > 0,4×I_отк. Скорость восстанавливающего напряжения может быть определена по упрощенной формуле

 

 

где v_в – расчетное значение СВН, кВ/мкс;

I_п.t – периодическая составляющая отключаемого тока короткого замыкания (однофазного. или трехфазного), кА;

n – число воздушных линий, остающихся в работе, после отключения короткого замыкания: n = n_л –1, если n_л £ 3; n = n_л – 2, если n_л ³ 4;

n_л – общее число воздушных линий, подключенных к сборным шинам (при числе линий больше четырех, учитывается, что одна из них может находиться в ремонте);

к – коэффициент, зависящий от числа проводов в фазе (для линии с одним проводом в фазе равный 0,2; с двумя - 0,17; с тремя - 0,14).

Если СВН, определенная по упрощенной формуле, превышает 0,4 кВ/мкс, то требуется провести уточненные расчеты, приведенные в [5, 7].

Электродинамическая стойкостьвыключателя задана номинальным током электродинамической стойкости в виде двух значений: действующее значение предельного сквозного тока короткого замыкания I_пр.с (по каталогу) и амплитудное значение предельного сквозного тока короткого замыкания (по каталогу) i_пр.с.

Указанные токи связаны между собой соотношением

 

 

где 1,8 = К_у – ударный коэффициент, нормированный для выключателей.

Проверка на электродинамическую стойкость выполняется по условиям

 

I_п,0 £ I_пр,с,                   i_у  £ i_пр.с,

 

где I_п,0 – начальное значение периодической составляющей тока короткого замыкания в цепи выключателя;

i_у – ударный ток короткого замыкания в той же цепи.

Необходимость проверки по двум условиям объясняется тем, что для конкретной системы расчетное значение К_у может быть более 1.8, указанного ГОСТом для выключателей.

На термическую стойкость выключатель проверяется по тепловому импульсу

 

 

где В_к – тепловой импульс по расчету;

  I_тер – предельный ток термической стойкости по каталогу;

  t_тер – длительность протекания тока термической стойкости, с.

Приводы к высоковольтным выключателям выбирают по каталогу в соответствии с типом выключателя. При этом необходимо учитывать, что приводы на оперативном постоянном токе требуют установки аккумуляторной батареи или устройств, заменяющих ее. Номинальные данные выключателей приведены в [5, 6].

 

 

2.2. Выбор разъединителей, отделителей,

выключателей нагрузки и короткозамыкателей

 

Разъединители, отделители, выключатели нагрузки выбираются:

по номинальному напряжению - U_уст £ U_ном;

по номинальному длительному току - I_{раб.утж} £ I_ном;

по конструкции, роду установки

по электродинамической стойкости - i_у £ i_пр.с; I_п.0 £ I_пр.с,

где i_пр.с, I_пр.с – предельный сквозной ток короткого замыкания (амплитуда и дей­ствующее значение), определяемые по каталогу;

по термической стойкости - В_к £ I_тер×t_тер,

где В_к – тепловой импульс по расчету;

  I_тер – предельный ток термической стойкости;

  t_тер - длительность протекания предельного тока термической стойкости, определяются по каталогу.

Короткозамыкатель выбирается по тем же условиям, но выбор по номи­нальному току не требуется.

При выборе выключателей нагрузки следует добавить условие выбора по току отключения:

I_{раб.утж} £ I_отк,

где I_отк - номинальный ток отключения выключателя нагрузки.

Отключающая способность выключателя нагрузки рассчитана на отклю­чение токов рабочего режима.

Номинальные данные рассмотренных аппаратов приведены в [5, 6].

 

 

2.3. Выбор трансформаторов тока

 

Трансформаторы тока, предназначенные для питания измерительных приборов, выбираются:

по номинальному напряжению – U_уст £ U_ном;

по номинальному току – I_{раб.утж} £ I_1ном, причем, номинальный ток должен быть как можно ближе крабочему току установки, так как недогрузка первичной обмотки приводит к увеличению погрешностей;

по конструкции и классу точности;

по электродинамической стойкости;

по термической стойкости.

Выбор класса точности определяет назначение трансформатора тока. В соответствие с ПУЭ:

а) трансформаторы тока для включения электроизмерительных приборов должны иметь класс точности не ниже 3;

б) обмотки трансформаторов тока для присоединения счётчиков, по которым ведутся денежные расчеты, должны иметь класс точности 0,5;

в) для технического учёта допускается применение трансформаторов тока класса точности 1.

Для обеспечения выбранного класса точности необходимо, чтобы действительная нагрузка вторичной цепи Z₂ не превосходила нормированной для данного класса точности нагрузки Z_2ном, Ом, т.е.

 

Z₂ £ Z_2ном.

 

Рассмотрим подробнее выбор трансформаторов тока по вторичной нагрузке. Индуктивное сопротивление токовых цепей невелико, поэтому

Z₂ » r₂.

Вторичная нагрузка r₂ состоит из сопротивления приборов r_приб, соединительных проводов r_пр и переходного сопротивления контактов r_к:

 

r₂ = r_приб + r_пр + r_к.

 

Сопротивление приборов определяется по выражению

 

,

 

где S_приб – мощность, потребляемая приборами,

  I_2ном – вторичный номинальный ток прибора.

Сопротивление контактов принимается 0,05 0м при двух - трехприборах и 0,1 0м при большем числе приборов. Сопротивление соединительных проводов зависит от их длины и сечения. Чтобы трансформатор тока работал в заданном класса точности, необходимо выдержать условие

 

r_приб + r_пр + r_к £ Z_2ном.

 

Приняв Z₂ = Z_2ном, определяют r_пр:

 

r_пр = Z_2ном - r_приб - r_к.

 

 

Зная r_пр, можно определить сечение соединительных проводов

 

,

где r - удельное сопротивление материала провода.

Провода с медными жилами ( r = 0,0175) применяются во вторичных цепях основного и вспомогательного оборудования мощных электростанций с агрегатами 100 МВт и более, а также на подстанциях с высшим напряжением 220 кВ и выше. В остальных случаях – во вторичных цепях применяются провода с алюминиевыми жилами (r = 0,0283); l_расч – расчётная длина соединительных поводов, учитывающая схемы включения приборов и трансформаторов тока (рис.2-3)

Рисунок 2-3.

 

Длину соединительных проводов от трансформаторов тока до приборов (в один конец) можно принять для равных присоединений приблизительно равной, м:

Все цепи ГРУ 6-10 кВ, кроме линий к потребителям	40-60
Цепи генераторного напряжения блочных электростанций	20-40
Линии 6-10 кВ к потребителям	4-6
Все цепи РУ:
35 кВ	60-76
110 кВ	75-100
220 кВ	100-150
330-500 кВ	150-175
Синхронные компенсаторы	25-40

По условию прочности сечение соединительных проводов не должно быть меньше 2,5 мм².Сечение больше 6 мм² обычно не применяется.

Электродинамическая стойкость в каталоге задана в одной из двух форм:

а) задан номинальный ток электродинамической стойкости i_дин (максимальное значение полного тока);

б) задана кратность номинального тока электродинамической стойкости в виде

.

Условие проверки по электродинамической стойкости

i_у £ i_дин                       или               i_у £ K_дин × ×I_1ном

Термическая стойкость в каталоге задана также в одной из двух форм:

а) задана кратность номинального тока термической стойкости в виде

и допустимое время t_тер протекания тока I_тер

б) заданы номинальный ток термической стойкости I_тер идопустимое время его протекания t_тер.

Условие проверки по термической стойкости:

или .

Номинальные данные трансформаторов тока приведены в [5, 6].

 

2.4. Выбор трансформаторов напряжения

 

Трансформаторы напряжения для питания электроизмерительных приборов выбираются:

по напряжению установки - U_уст £ U_ном;

по конструкции и схеме соединения обмоток;

по классу точности;

по вторичной нагрузке - S_2S£ S_2ном,

где S_2ном - номинальная мощность вторичной обмотки в выбранном классе точности. При этом надо иметь в виду, что для однофазных трансформаторов, соединенных в звезду, следует взять суммарную мощность всех трех фаз, а для соединенных по схеме открытого треугольника – удвоенную мощность одного трансформатора;

  S_2S - нагрузка всех измерительных приборов и реле, присоединённых к трансформатору напряжения, В×А.

Для питания приборов, имеющих две обмотки напряжения (ваттметры, счётчики) целесообразно применить два однофазных трансформатора напряжения, соединенных по схеме открытого треугольника или трехфазный – типа НТМК. При использовании трансформатора напряжения для контроля изоляции в сетях с изолированной или резонансно-заземленной нейтралью (сети 3-35 кВ) следует применить пяти-стержневой трансформатор напряжения НТМИ или группу из трёх однофазных трансформаторов напряжения типа ЗНОМ, ЗНОЛ.

Для определения S_2S и желаемого класса точности составляют трёхфазную схему включения приборов и реле (рис.2-4), по каталогу [6] находят активные и реактивные мощности, потребляемые приборами.

Рисунок 2-4.

 

Для упрощения расчетов нагрузку приборов можно не разделять по фазам, тогда

.

Если S_2S > S_2ном в выбранном классе точности, то устанавливают второй трансформатор напряжения и частьприборов присоединяют к нему.

Сечения и длины проводов и кабелей, питающих цепи напряжения счетчиков, следует выбирать так, чтобы потеря напряжения в них составляла не более 0,5 % номинального напряжения вторичной обмотки.

 

2.5. Выбор реакторов

 

Реактор следует выбирать:

по номинальному напряжению - U_уст £ U_ном;

по номинальному току - I_{раб.утж} £ I_ном.

По месту включения в схеме различают линейные и секционные реакторы.

В качестве линейного реактора можно использовать простой (одинарный или групповой) или сдвоенный реактор. Номинальный ток реактора определяется по току утяжеленного режима цепи. Для простого одинарного реактора при резервированной схеме питания потребителей утяжеленный режим возникает при отключении резервной цепи. Номинальный ток плеча сдвоенного реактора определяется из условия, что часть присоединенных к плечу реактора линий работают в утяжеленном режиме.

Для секционного реактора номинальный ток подбирается по режиму наибольшего перетока мощности между секциями (например, отключение генератора или трансформатора связи). Индуктивное сопротивление секционного реактора принимают x_р = 8 ¸ 12%.

Индуктивное сопротивление линейного реактора определяют, исходя из условий ограничения тока короткого замыкания до заданного уровня. В большинстве случаев допустимое значение тока короткого замыкания при повреждении за реактором определяется параметрами отключающих аппаратов (выключателей, предохранителей), намечаемых к установке или установленных в данной точке сети.

Порядок определения сопротивления линейного реактора следующий. Известно начальное значение периодического тока короткого замыкания I_п.о. Требуется ограничить I_п.0. так, чтобы мощно было в данной цепи установить выключатель с номинальным током отключения I_отк (действующее значение периодической составляющей тока отключения). Принимаем I_{п.0.треб} = I_отк. Результирующее сопротивление цепи короткого замыкания до установки реактора определяем по выражению

.

Требуемое сопротивление цепи короткого замыканиядля обеспечения I_{п.0.треб}.

Требуемое сопротивление реактора

По каталожным и справочным материалам [5, 6] выбираем тип реактора с ближайшим большим индуктивным сопротивлением. Вычисляем значение результирующего сопротивления цепи короткого замыкания с учетом реактора:

,

а затем определяем начальное значение периодической составляющей тока короткого замыкания:

.

Аналогично выбирается сопротивление групповых и сдвоенных реакторов. В этом случав определяют сопротивление ветви сдвоенного реактора

х_р = х_в.

Выбранный реактор проверяется на электродинамическую стойкость по условию

,

где  - ударный ток при трехфазном кротком замыкании за реактором;

  i_max - ток электродинамической стройности реактора (но каталогу).

Термическая стойкости реактора характеризуется током термической стойкости I_т и временем термической стойкости t_т (по каталогу).

Условие проверки по термической устойчивости:

,

где B_к – расчетный тепловой импульс при коротком замыкании за реактором.

В ряде случаев нужно определить уровень остаточного напряжения на шинах при коротком замыкании за реактором

.

По условиям работы потребителей U_ост должно быть не менее 65-70%.

Выбранный реактор проверяют по потере напряжения в рабочем режиме:

 (для одиночного реактора);

 (для сдвоенного реактора),

где К_св – коэффициент связи, определяется по каталогу на реактор.

Допустимая потеря напряжения в реакторе не превышает (1,5 ¸ 2)%.

3. Выбор низковольтных аппаратов

 

Рубильники выбираются:

по напряжению установки - U_уст £ U_ном;

по току нагрузки - I_{раб.утяж} £ I_ном;

по конструктивному выполнению;

по электродинамической стойкости - i_у £ i_пр.с;

по термической стойкости - .

Номинальный ток I_ном, ток предельный сквозной i_пр.с, ток и время термической стойкости I_т, t_т приводятся в каталогах и справочниках.

 

Автоматические воздушные выключатели (автоматы) выбираются:

по напряжению установки - U_уст £ U_ном;

по роду тока и его значению - I_{раб.утж} £ I_ном;

по конструктивному выполнению;

по предельно отключаемому току.

 

Селективные автоматы, действующие с выдержкой времени при коротком замыкании, проверяются:

по условию I_п.0 £ I_отк, где I_п.0 - действующее значение периодической составляющей тока трехфазного короткого замыкания в начальный момент; I_отк – действующее значение предельного тока отключения автоматического выключателя;

по электродинамической стойкости - i_у £ i_пр.с.

 

Токоограничивающие (быстродействующие) автоматы проверяются по условию - .

Быстродействующие автоматы благодаря токоограничивающему аффекту на электродинамическую стойкость не проверяются.

По термической стойкости проверяются только селективные автоматы - .

Здесь i_пр.с – амплитудное значение предельного тока короткого замыкания, I_т – предельный ток термической стойкости, t_т – время протекания тока термической стойкости – определяются по каталогам и справочникам.

 

Контакторы и магнитные пускатели выбираются:

по напряжению установки - U_уст £ U_ном;

по роду и значению тока - I_{раб.утяж} £ I_ном;

по мощности подключаемых электродвигателей - Р_подк £ Р_доп.

 

Предохранители выбираются:

по напряжению установки – U_уст £ U_ном;

по току - I_{раб.утяж} £ I_ном;

по конструкции и роду установки;

по току отключения - I_п.0 £ I_отк.п,

где I_отк.п - предельно отключаемый ток (симметричная составляющая ).

В установках до 1000 В номинальный ток плавкой вставки предохранителя выбирается по условиям защиты сети, а также по условиям селективности (подробно этот вопрос рассматривается в курсе "Электрические сети").

---

Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 1562; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!