I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей

I. ВЫБОР ШИН РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ И СИЛОВЫХ КАБЕЛЕЙ

Типы проводников, применяемых в

Основных электрических цепях.

Основное электрическое оборудование электростанций и подстанций (генераторы, трансформаторы, синхронные компенсаторы) и аппараты в этих цепях (выключатели, разъединители и др.) соединяются между собой проводниками разного типа, которые образуют токоведущие части электрической установки.

Рассмотрим типы проводников, применяемых на электростанциях и подстанциях. На рис. 1 упрощенно, без разъединителей, показаны эле­менты схем ТЭЦ, КЭС.

Цепь генератора на ТЭЦ (рис. 1, а). В пределах турбинного отделения от выводов генератора G до фасадной стены (участок АБ) токоведущие части выполняются шинным мостом из жестких голых алюми­ниевых шин или комплектным пофазно-экранированным токопроводом (в цепях генераторов мощностью 60 МВт и выше). На участке БВ между турбинным отделением и главным распределительным устройством (ГРУ) соединение выполняется шинным мостом или гибким подвесным токопроводом. Все соединения внутри закрытого РУ 6—10 кВ, включая сборные шины, выполняются жесткими голыми алюминиевыми шинами прямоугольного или коробчатого сечения. Соединение от ГРУ до выводов трансформатора связи Т1 (участок ИК) осуществляется шинным мостом или гибким подвесным токопроводом.

На некоторых действующих электростанциях ГРУ располагается в главном корпусе, например, в машинном зале и весь участок от выводов генератора G до фасадной стены (участок АК) выполняется жесткими шинами.

Токоведущие части в РУ 35 кВ и выше обычно выполняются стале-алюминиевыми проводами АС. В некоторых конструкциях ОРУ часть или вся ошиновка может выполняться алюминиевыми трубами.

Цепь трансформатора собственных нужд (рис. 1, а). От стены ГРУ до выводов Т2, установленного вблизи ГРУ, соединение вы­полняется жесткими алюминиевыми шинами. Если трансформатор соб­ственных нужд устанавливается у фасадной стены главного корпуса, то участок ГД выполняется гибким токопроводом. От трансформатора до распределительного устройства собственных нужд (участок ЕЖ) приме­няется кабельное соединение.

В цепях линий б-10 кВ вся ошиновка до реактора и за ним, а также в шкафах КРУ выполнена прямоугольными алюминиевыми ши­нами. Непосредственно к потребителю отходят кабельные линии.

В блоке генератор — трансформатор на КЭС участок АБ и отпайка к трансформатору собственных нужд ВГ (рис. 1, б) выполняются комплектным пофазно-экранированным токопроводом.

I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru

Рис. 1. К выбору проводников в ос­новных электрических цепях: элементы схем ТЭЦ (а); КЭС и АЭС (б);

Для участка ЕД от Т2 до распределительного устройства собственных нужд применяется закрытый токопровод 6кВ.

В цепи резервного трансформатора собственных нужд (участок ЖЗ) может быть выполнен кабелем или гибким проводом. Выбор того или другого способа соединения зависит от взаимного расположения ОРУ, главного корпуса и резервного ТЗ. Так же как на ТЭЦ, вся ошиновка в РУ 35 кВ и выше выполняется проводами АС.

На подстанциях, в открытой части, могут применяться провода АС или жесткая ошиновка алюминиевыми трубами. Соединение трансфор­матора с закрытым РУ 6-10 кВ или с КРУ 6-10 кВ осуществляется гибким подвесным токопроводом, шинным мостом или закрытым комплектным токопроводом. РУ 6-10 кВ применяется жесткая ошиновка.

Выбор жестких шин

В закрытых РУ 6-10 кВ ошиновка и сборные шины выполняются жесткими алюминиевыми шинами. Медные шины из-за высокой их стоимости не применяются даже при больших токовых нагрузках. При токах до 3000 А применяются одно- и двухполосные шины. При больших токах рекомендуются шины коробчатого сечения, так как они обеспечивают меньшие потери от эффекта близости и поверхностного эффекта, а также лучшие условия охлаждения.

Сборные шины и ответвления от них к электрическим аппаратам (ошиновка) 6-10 кВ из проводников прямоугольного или коробчатого профиля крепятся на опорных фарфоровых изоляторах.

Для лучшей теплоотдачи и удобства эксплуатации шины окрашивают при переменном токе фаза А в желтый, фаза В - зеленый и фаза С - крас­ный цвет; при постоянном токе положительная шина в красный, отрица­тельная — синий цвет.

Согласно ПУЭ сборные шины электроустановок и ошиновка в пределах открытых и закрытых РУ всех напряжений по экономической плотности тока не проверяются.

Выбор сечения шин производится по нагреву(по допустимому току). При этом учитываются не только нормальные, но и послеаварийные режимы, а также режимы в период ремонтов и воз­можность неравномерного распределения токов между секциями шин. Усло­вие выбора:

I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru

где I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru - допустимый ток на шины выбранного сечения с учетом поправки при расположении шин плашмя или температуре воздуха, отличной от принятой в таблицах ( I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru ). В последнем случае

I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru

Для неизолированных проводов и окрашенных шин принято I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru =70°С; I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru =25°С,тогда

I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru

где I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru - допустимый ток по таблицам [2] при температуре воздуха I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru = 25 °С; I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru - действительная температура воздуха;

I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru - допустимая температура нагрева продолжительного режима (по ПУЭ дляшинпринято +70°С).

Проверка шин на термическую стойкость при КЗ производится по условию:

I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru или I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru

где I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru - температура шин при нагреве током КЗ; I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru - допустимая температура нагрева шин при КЗ [1]; I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru - минимальное сечение по термической стойкости; q — выбранное сечение.

Выбор изоляторов

В распределительных устройствах шины крепятся на опорных, проходных и подвесных изоляторах. Жесткие шины крепятся на опорных изоляторах, выбор которых производится по следующим усло­виям:

· по номинальномунапряжению I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru

· по допустимой нагрузке I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru

где Fрасч - сила, действующая на изолятор; Fдоп - допустимая нагрузка на головку изолятора:

Fдоп=0.6Fразр;

Fразр - разрушающая нагрузка на изгиб.

При горизонтальном или вертикальном расположении изоляторов всех фаз расчетная сила, Н:

 
  I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru

Рис. 2. К определению расчетной нагрузки на изолятор

При горизонтальном или вертикальном расположении изоляторов всех фаз расчетная сила, Н:

I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru

где kh - поправочный коэффициент на высоту шины, если она расположена на ребро (рис 2):

I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru

где Hиз - высота изолятора.

При расположении шин в вершинах треугольника Fрасч=khFи

Проходные изоляторы выбираются:

· по напряжению I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru

· по номинальному току I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru

· по допустимой нагрузке I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru

Для проходных изоляторов расчетная сила, Н:

I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru

Пример 2.

Задание. Выбрать ошиновку в цепи генератора ТВФ-бЗ и сборные шины 10.5 кВ, к которым присоединен генератор на ТЭЦ с двумя генераторами по 63 МВт и связью с системой по линиям 110 кВ. Принять Тmax= 6000 ч, среднемесяч­ную температуру наиболее жаркого месяца +30°С. Значения токов КЗ приведены в табл. 1.

Таблица 1 – Значения токов КЗ

Источник I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru кА I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru кА I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru кА I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru кА
G1 28,3 20,4 78,4 27,93
G2+система 30,2 26,7 14,8
Итого на сборных шинах 10.5 кВ 58,5 42,1 161,4 42,73

Решение. Согласно ПУЭ сборные шины и ошиновка в пределах распре­делительных устройств по экономической плотности тока не выбираются, поэтому выбор производится по допустимому току.

Наибольший ток в цепи генераторов и сборных шин, А:

I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru

Принимаем шины коробчатого сечения алюминиевые 2 (125 I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru 55 I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru 6.5)мм2 (см.[1]), Iдоп.ном = 4640 А. С учетом поправочного коэффициента на темпе­ратуру 0,94 Iдоп = 4640 I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru 0,94 = 4361 А, что меньше наибольшего тока, поэтому выбираем шины 2(150 I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru 65 I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru 7) мм2 сечением 2 I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru 1785 мм2, Iдоп = 5650 I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru 0,94 = =5311 А > Imax = 4558 А.

Выбор изоляторов.

Выбираем опорные изоляторы ОФ-10-2000У3, Fразр=20000 Н, высота изолятора Низ=134 мм. Проверяем изоляторы на механическую прочность. Максимальная сила, действующая на изгиб, Н:

I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru

где принято расстояние между фазами а=0.8 м.

Поправка на высоту коробчатых шин:

I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru

где Fрасч = khFи = 1.61 I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru H > 0.6 Fразр=12000 Н, таким образом, изолятор ОФ-10-2000У3 не проходит по механической прочности. Выбираем изолятор ОФ-10-3000У3, Fразр=30000 H, тогда Fрасч=16985 H<0.6 I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru 30000 Н.

Выбираем проходной изолятор П-10-5000-4250, Uном=10 кВ, Iном=5000А>Imax=4558 А; Fразр=42500 Н.

Проверяем изолятор на механическую прочность:

I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru

Пример 1.

Задание. Выбрать сборные шины 110 кВ и токоведущие части в блоке от сборных шин до выводов блочного трансформатора. Генератор G3 типа ТВФ-100-2, трансформатор ТДЦ-125000/110, Тмах = 6000 ч. Токи КЗ на шинах 110 кВ: I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru = 14,18 кА; iу = 34,56 кА.

Решение. Выбор сборных шин 110 кВ. Так как сборные шины по экономической плотности тока не выбираются, принимаем сечение по допустимому току при максимальной нагрузке на шинах, равной току наиболее мощного присоединения, в данном случае блока генератор — трансформатор, А:

I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru

Блочный трансформатор не может быть нагружен мощностью, большей, чем мощность генератора 118 MB • А, поэтому

Imax =Iнорм = 620 А.

По [2] принимаем AC-300/48, q = 300 мм2, d = 24,4 мм, Iдоп = 690 А. Фазы расположены горизонтально с расстоянием между фазами 300 см.

Проверка шин на схлестывание не производится, так как I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru <20кА [1].

Проверка на термическое действие тока КЗ не производится, так как шины выполнены голыми проводами на открытом воздухе [1].

Проверка по условиям коронирования в данном случае могла бы не производиться, так как согласно ПУЭ минимальное сечение для воздуш­ных линий 110 кВ 70 мм2. Учитывая, что на ОРУ 110 кВ расстояние между проводами меньше, чем на воздушных линиях, а также для пояснения методики расчета, проведем проверочный расчет.

Начальная критическая напряженность, кВ/см:

I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru

Напряженность вокруг провода, кВ/см:

I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru

Здесь принято U=121 кВ, так как на шинах электростанции поддерживается напряжение 1,1Uном.

Условие проверки:

1,07Е I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru 0,9Eo;

1,07 • 14,1 = 15,1 < 0,9 • 31,6 = 28,4.

Таким образом, провод AC-300/48 no условиям короны проходит.

Токоведущие части от выводов 110 кВ блочного трансфор­матора до сборных шин выполняем гибкими проводами. Сечение выбираем по экономической плотности тока Jэ= 1 А/мм2 (табл. 2), мм2:

I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru

Принимаем два провода в фазе АС-300/48, наружный диаметр 24,4 мм, допустимый ток 2 I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru 690= 1380 А.

Проверяем провода по допустимому току

Imax = 620 А < Iдол = 1380 А.

Проверку на термическое действие тока согласно [1] не производим. Проверку на коронирование также не производим, так как выше было показано, что провод АС-300/48 не коронирует.

Пример 2.

Задание. Выбрать число и марки проводов в гибком токопроводе для присоединения генератора ТВФ-63 с распределительным устройством 10 кВ,если Тmax= 6000 ч, I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru = 50 кА, допустимая стрела провеса по габаритно-монтажным условиям h=2,5 м. Проверить токопровод по условиям схлестывания при КЗ.

Решение. Выбираем сечение по экономической плотности тока Jэ=1А/мм2 (табл. 4.5), мм2:

I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru

Принимаем два несущих провода АС-500/64, тогда сечение алюминиевых проводов должно быть, мм2:

I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru

Число проводов А-500

I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru

Принимаем токопровод 2 I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru АС-500/64 + 6 I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru А-500 диаметром

d = 160мм,расстояние между фазами D = 3 м.

Проверяем по допустимому току:

I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru А > I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru A.

Пучок гибких неизолированных проводов имеет большую поверхность охлажде­ния, поэтому проверка на термическую стойкость не произво­дится.

Проверяем токопровод по условиям схлестывания.

Сила взаимодействия между фазами, Н/м:

I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru

Сила тяжести 1 м токопровода (с учетом массы колец 1,6 кг, массы 1 м провода АС-500/64 1,85 кг, провода А-500 1,38 кг) определяется, Н/м:

g = 9,8 (2 • 1,85 + 6 • 1,38 + 1,6) = 133.

Принимая время действия релейной защиты (дифференциальной) tз=0,1 с, находим, с:

I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru

По диаграмме (см [1]) для значения f /g = 125/133 = 0,94 находим b/h=0,24, откуда b= 0,24 • 2,5 = 0,6 м.

Допустимое отклонение фазы, м:

I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru

Схлестывания не произойдет, так как b < bдоп.

Проверяем гибкий токопровод по электродинамическому взаимодействию проводников одной фазы. Усилие на каждый провод, Н/м:

I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru

Удельная нагрузка на каждый провод от взаимодействия при КЗ, МПа/м:

I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru

Удельная нагрузка на провод А-500 от собственного веса, МПа/м:

I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru

Принимая максимальное тяжение на фазу в нормальном режиме, Тф,max=100•103 Н, определяем, МПа:

I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru

Определяем допустимое расстояние между распорками внутри фазы, м:

I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru

Таким образом, в токопроводе необходима установка внутрифазных распорок на расстоянии не более 5,77 м друг от друга.

Выбор кабелей

Кабели широко применяются в электроустановках. Потребители 6—10 кВ, как правило, получают питание по кабельным линиям, которые сначала прокладываются в кабельных туннелях в распределительном устройстве, а затем в земле (в траншеях). Для присоединения потребителей собственных нужд электростанций и подстанций к соответствующим шинам также используются кабели 6 и 0,4 кВ. Эти кабели прокладываются в кабель­ных полуэтажах, кабельных туннелях, на металлических лотках, укреплен­ных на стенах и конструкциях здания или открытого распределитель­ного устройства. Чтобы обеспечить пожарную безопасность в производст­венных помещениях ТЭС и АЭС, рекомендуется применять кабели, у кото­рых изоляция, оболочка и покрытия выполнены из невоспламеняющихся материалов, например из самозатухающего полиэтилена или поливинил-хлоридного пластиката.

В зависимости от места прокладки, свойств среды, механических усилий, воздействующих на кабель, рекомендуются различные марки кабелей (табл. 3).

Кабели выбирают:

· по напряжению установки I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru

· по конструкции

· по экономической плотности тока I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru

· по допустимому току I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru

где I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru - длительно допустимый ток с учетом поправки на число рядом положенных в земле кабелей k1 и на температуру окружающей среды k2.

I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru

Поправочные коэффициенты k1 и k2, допустимый ток находят по справоч­никам или ПУЭ.

При выборе сечения кабелей следует учитывать допустимую перегрузку их, определяемую по ПУЭ в зависимости от вида прокладки, длительности максимума и предварительной нагрузки.

Выбранные по нормальному режиму кабели проверяют на термическую стойкость по условию:

I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru

При этом кабели небольшой длины проверяют по току при КЗ в начале кабеля; одиночные кабели со ступенчатым сечением по длине проверяют по току при КЗ в начале каждого участка. Два параллельных кабеля и более проверяют по токам при КЗ непосредственно за пучком кабелей, т. е. с учетом разветвления тока КЗ.

Таблица 3 – Рекомендуемые марки кабелей

Область применения С бумажной пропитанной изоляцией С пластмассовой и резиновой изоляцией
В земле (в траншеях) со средней корозионной активностью:    
· без блуждающих токов ААШв, ААШп, ААПл АпвБбШв, АВБбШв  
· с наличием блуждающих токов ААШп, ЯААБ2л, ААП2л АПАШв, АПАШп, АВАШв
Прокладка в туннелях, каналах, кабельных полуэтажах, производственных помещениях:    
· сухих ААГ, ААШв, ААБлГ АВВГ, АВРГ
· сырых ААШв, ААБлГ, ААБв АВВБГ, АВРБГ
· сырых с высокой коррозионной активностью ААШв, ААБвГ, ААБ2лШв   АВБбШв, АПАШв
Прокладка в пожароопасных помещениях ААГ, ААШв, ААБвГ АВВГ, АВРГ, АПсВГ,АВВБГ, АВВБбГ, АВБбШв

Пример:Выбрать сечение кабеля в цепи линии 10 кВ, присоединенной к групповому реактору Iнорм = 200 А, Iмах=310 А. Кабель прокладывается в кабельном полуэтаже закрытого распределительного устройства, I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru

Решение. Выбираем кабель марки ААГ, 10 кВ, трехжильный. Опреде­ляем экономическое сечение, мм2:

I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru

По условиям монтажа принимаем два кабеля по 95 мм 2, Iдоп,ном=155А. По­правочный коэффициент на температуру воздуха по табл. [1] = 0,93, тогда длительно допустимый ток на два кабеля:

I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru что меньше I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru

поэтому увеличиваем се­чение до 120 мм 2; Iдоп.ном =185А;

I доп =0,93 I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru 185 I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru 2 = 344,1 А, что больше I max= 310 А.

В конкретных условиях, при известной длительности наибольшей нагрузки, можно учесть допустимую перегрузку кабелей (табл. 1.3.1 и 1.3.2 ПУЭ) и принять меньшее сечение.

Для проверки термической стойкости определяем ток КЗ за пучком из двух кабелей (§ 1.4.17 ПУЭ).

По примеру 3.9 [1] Хрез = 0,32Ом, по табл. 3.3 [1] X0 = 0,08 Ом/км.Примем длину кабеля 50 м, тогда результирующее сопротивление увеличится всего на 0,08 I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru 50 I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru 10 -3 = 0,004Ом. Если учесть активное сопротивление, то rо = 0,28 Ом/км, тогда, Ом:

I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru

С учетом параллельного соединения кабелей полное результирующее сопро­тивление, Ом:

I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru

Ток КЗ за пучком кабелей, кА:

I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru

По каждому кабелю проходит ток КЗ 18,82/2 = 9,41 кА, тогда тепловой импульс тока КЗ, I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru :

I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru

Минимальное сечение по термической стойкости, мм2:

I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru

где С = 100 по табл. 3.14. [1]

Таким образом, необходимо принять два кабеля по 120 мм2 .

Общие сведения

Выключатель — это коммутационный аппарат, предназначенный для включения и отключения тока. Выключатель является основным аппаратом в электрических установ­ках, он служит для отключения и включения в цепи в любых режимах: длительная нагрузка, перегрузка, короткое замыкание, холостой ход, не­синхронная работа. Наиболее тяжелой и ответственной операцией является отключение токов КЗ и включение на существующее короткое замыкание.

К выключателям высокого напряжения предъявляют следующие требо­вания:

· надежное отключение любых токов (от десятков ампер до номинально­го тока отключения);

· быстрота действия, т. е. наименьшее время отключения;

пригодность для быстродействующего автоматического повторного включения, т. е. быстрое включение выключателя сразу же после отключе­ния;

· возможность пофазного (пополюсного) управления для выключателей 110кВ и выше;

· легкость ревизии и осмотра контактов;

· взрыво- и пожаробезопасность;

· удобство транспортировки и эксплуатации.

Выключатели высокого напряжения должны длительно выдерживать номинальный ток I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru и номинальное напряжение I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru .

Выбор выключателей

В общих сведениях о выключателях рассмотрены те параметры, ко­торые характеризуют выключатели по ГОСТ. При выборе вы­ключателей необходимо учесть 12 различных параметров, но, так как заводами-изготовителями гарантируется определенная зависимость парамет­ров, например:

I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru ,

допустимо производить выбор выключателей по важнейшим параметрам:

по напряжению установки:

I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru

по длительному току

I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru

по отключающей способности.

В первую очередь производится проверка на симметричный ток отключения по условию :

I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru

Затем проверяется возможность отключения апериодиче­ской составляющей тока КЗ:

I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru ,

где I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru - номинальное допускаемое значение апериодической составляю­щей в отключаемом токе для времени I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru ; I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru - нормированное значение со­держания апериодической составляющей в отключаемом токе, % (по рис 3); I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru - апериодическая составляющая тока КЗ в момент расхождения контактов I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru ; I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru - наименьшее время от начала КЗ до момента расхождения дугогасительных контактов:

I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru ;

где I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru c - минимальное время действия релейной защиты;

I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru - собственное время отключения выключателя.

Если условие I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru соблюдается, а I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru , то допускается проверку по отключающей способности производить по полно­му токуКЗ:

I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru .

По включающей способности проверка производится по условию:

I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru

где I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru - ударный ток КЗ в цепи выключателя; I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru -начальное значение пе­риодической составляющей тока КЗ в цепи выключателя; I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru - номи­нальный ток включения (действующее значение периодической составляю­щей); I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru - наибольший пик тока включения (по каталогу). Заводами-изго­товителями соблюдается условие I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru , где ky = 1,8 - ударный коэффициент, нормированный для выключателей. Проверка по двум усло­виям необходима потому, что для конкретной системы ky может быть бо­лее 1.8.

На электродинамическую стойкость выключатель прове­ряется по предельным сквозным токам КЗ:

I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru

где I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru - наибольший пик (ток электродинамической стойкости) по катало­гу I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru - действующее значение периодической составляющей предельного сквозного тока КЗ. Проверка по двум условиям производится по тем же соображениям, которые указаны выше.

На термическую стойкость выключатель проверяется по теп­ловому импульсу тока КЗ:

I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru

где Вк - тепловой импульс тока КЗ по расчету; I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru - среднеквадратичное значение тока за время его протекания (ток термической стойкости) по ка­талогу; I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru - Длительность протекания тока термической стойкости по ка­талогу.

Методика расчета I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru удаленного и неудаленного КЗ изложена в [3].

Проверка выключателей по параметрам восстанавливающегося напря­жения на контактах выключателя в учебном проектировании обычно не производится, так как в большинстве энергосистем реальные условия вос­становления напряжения соответствуют условиям испытания выключателя.

Пример Задание: Выбрать выключатель Q1 и разъединитель QS1 в цепи ге­нератора ТВФ-63-2, работающего на шины 10,5 кВ, и выключатель Q2 и разъединитель QS2 в цепи блока с генератором ТВФ-120-2 (рис, 4). Расчетные токи КЗ даны в табл. 4.

Выбор Q1, QS1. Расчетные токи продолжительного режима определяем, А:

I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru

I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru

    I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru
Рисунок 3 – Нормирование содержания апериодической составляющей Рис. 4 – Упрощенная схема.

Таблица 4 – Расчет токов КЗ

Точка КЗ Источник I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru
  К1 G1, G2 G3 Система 2,2 2,21 9,61 2,01 9,67 6,04 6,12 22,08 1,94 2,38 0,69
Суммарное значение 14,08 13,68 34,24 5,01
    К2 G2 Система + G1, G2 28,3 20,4 27,8 78,4 85,2 27,93 15,3
Суммарное значение 60,3 48,2 163,6 43,23

Расчетные токи КЗ принимаем по табл. 4.

I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru

Выбираем по каталогу выключатель маломасляный МГГ-10-5000-45УЗ (масляный генераторный, горшковый, 10кВ, номинальный ток отключения 45 кА, для умеренного климата, закрытой установки).

Выбираем разъединитель РВК-10-5000 ( I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru =200 кА; I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru =70 кА; I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru =10 с). Расчетные и каталожные данные сведены в табл. 5.

Выбор Q2, QS2. Расчетный ток продолжительного режима в цепи блока гене­ратор — трансформатор определяется по наибольшей электрической мощности ге­нератора ТВФ-120-2 (125 MBA), А:

I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru

Расчетные токи КЗ принимаем по табл. 4. c учетом того, что все цепи на сто­роне ВН проверяются по суммарному току КЗ на шинах:

I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru =14,08 кА; I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru =13,68 кА; I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru =34,24 кА; I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru =5,01 кА; Вк = 14,082 (0,18 + 0,14) = 63,44 кА2. с.

Выбираем по каталогу 02.00.06-81 маломасляный выключатель ВМТ-110Б-20 (110 кВ, 1000 А, ток отключения 20 кА,). Привод к выключателю ШПЭ-44У 1. Выбираем по ката­логу 02.10.05-81 разъединитель типа РНДЗ-110/1000У1 (разъединитель для наружной установки, двухколонковый, с заземляющим ножом, на 110 кВ, 1000 А). При­вод — ПР-У1. Все расчетные и каталожные данные сведены в табл. 6.

Разъединители

Разъединитель – это контактный коммутационный аппарат, предназначенный для отключения и включения электрической цепи без тока или с незначительным током, который для обеспечения безопасности имеет между контактами в отключенном положении изоляционный промежуток.

Разъединителями нельзя отключать токи нагрузки, так как контактная система их не имеет дугогасительных устройств и в случае ошибочного отключения токов нагрузки возникает устойчивая дуга, которая может привести к междуфазному КЗ и несчастным случаям с обслуживающим персоналом. Перед операцией разъединителем цепь должна быть разомкнута выключателем.

Разъединители играют важную роль в схемах электроустановок, от надежности их работы зависит надежность работы всей электроустановки, поэтому к ним предъявляют следующие требования:

· создание видимого разрыва в воздухе, электрическая прочность которого соответствует максимальному импульсному напряжению;

· электродинамическая и термическая стойкость при протекании токов КЗ;

· исключение самопроизвольных отключений;

· четкое включение и отключение при наихудших условиях работы (обледенение, снег, ветер);

Разъединители по числу полюсов могут быть одно- и трехполюсными, по роду установки – для внутренних и наружных установок, по конструкции – рубящего, поворотного, катящего, пантографического и подвесного типа. По способу установки различают разъединители с вертикальным и горизонтальным расположением ножей.

Выбор разъединителей.

Выбор разъединителей производится:

· по напряжению установки

I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru

· по току

I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru

· по конструкции, роду установки;

· по электродинамической стойкости

I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru

где I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru - предельный сквозной ток КЗ (амплитуда и действующее значение)

· по термической стойкости

I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru

где Вк - тепловой импульс по расчету, I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru ; I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru - предельный ток термической стойкости; I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru - длительность протекания предельного тока термической стойкости.

Короткозамыкатели выбираются по тем же условиям, но без проверки по току нагрузки.

Примеры выбора и проверка разъединителей приведен в таблицах 5 и 6.

Таблица 5 – Расчетные и каталожные данные

Расчетные данные Каталожные данные
Выключатель МГГ-10-5000-45У3 Разъединитель РВК-10-5000
U=10.5 кВ I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru
Iмах=4558 А I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru
I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru -
I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru -
I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru -
I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru -
I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru
I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru

Таблица 6 – Расчетные и каталожные данные

Расчетные данные Каталожные данные
Выключатель ВМТ-110Б-20 Разъединитель РНДЗ-110/1000У1
U=110 кВ I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru
Iмах=656 А I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru
I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru -
I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru -
I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru -
I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru
I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru I. выбор шин распределительных устройств и силовых кабелей - student2.ru

4. Реакторы

Реакторы служат для ограничения токов КЗ в мощных электроустановках, а также позволяют поддерживать на шинах определенный уровень напряжения при повреждении за реакторами.

Основная область применения реакторов – электрические сети напряжением 6-10 кВ. Иногда токоограничивающие реакторы используются в установках 35 кВ и выше, а также при напряжении ниже 1000 В.

Реактор представляет собой и

Наши рекомендации