Выбор проводников и аппаратов

9.1. Выбор выключателей

Выключатель - это коммутационный аппарат, предназначенный для включения и отключения тока. Выключатель является основным аппаратом в электроустановках, он служит для отключения и включения 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.

В распределительных устройствах 35 кВ и выше применяем элегазовые выключатели, т.к. они обладают рядом преимуществ: пожаро- и взрывобезопасность, минимальное обслуживание, снижение нагрузки на фундамент, сокращение времени установки, отсутствие элементов требующих ручной смазки, отключение с высокой скоростью, надежная коммутация кондесаторных батарей и реакторов, высокая сейсмостойкость, работоспособность при температуре окружающей среды до - 55ºС, малый износ дугогасящих контактов.

Все выключатели характеризуются номинальным напряжением (U_ном) и номинальным рабочим током (I_ном), которые они выдерживают длительное время. Поэтому при выборе аппарата необходимо соблюдать условия:

U_ном.а. ³ U_ном.с. , (9.1)

I_{раб.макс.} £ I_ном.а.. (9.2)

где: U_ном.а. – номинальное напряжение, кВ;

U_ном.с. – номинальное напряжение сети, кВ;

I_{раб.макс.} – наибольший ток утяжеленного режима цепи в которой

устанавливается данный выключатель, кА;

I_ном.а. – номинальный ток аппарата, кА.

Выключатели по номинальному напряжению и номинальному току, подлежат проверкам:

В первую очередь производится проверка на симметричный ток отключения по условию

. (9.3)

где I_{ном.откл} номинальный ток отключения, кА.

Затем проверяется возможность отключения апериодической составляющей тока КЗ:

, (9.4)

где – апериодическое составляющая тока КЗ в момент расхождения контактов τ, кА;

– номинальный допустимое значение апериодической составляющей в отключаемом токе для времени τ, кА;

– нормированное значение содержания апериодической составляющей в отключаемом токе (справочные данные);

определяется по формуле

, (9.5)

где τ– наименьшее время от начала КЗ до момента расхождения дугогасительных контактов, с (расчетное время действия тока КЗ):

τ определяется по формуле

, (9.6)

где: t_з – время срабатывание релейной защиты, с;

t_о.в. – время отключения выключателя, с.

По электродинамической стойкости при токах КЗ выбранный выключатель проверяется по одному из условий:

или (9.7)

где: I_по– начальное значение периодической составляющей тока К.З., кА;

I_дин – начальное действующие значение предельного сквозного тока данного выключателя, кА. (справочные данные);

i_у – ударный ток КЗ, кА;

i_м.дин. – амплитудное значение (наибольший пик) предельного сквозного тока выключателя, кА. (справочные данные).

По термической стойкости проверка осуществляется по расчетному импульсу квадратичного тока короткого замыкания. Значение теплового импульса тока КЗ (кА²×с) определяется по формуле

, (9.8)

где: I_по– начальное значение периодической составляющей тока КЗ, кА;

τ– расчетное время действия тока КЗ, с;

T_a – постоянная времени затухания апериодической составляющей, с.

Значение постоянной времени затухания апериодической составляющей тока КЗ зависит от места короткого замыкания.

Зная значение теплового импульса тока КЗ в цепи установки выбранного выключателя можно записать условие проверки на термическую стойкость

, (9.9)

где: I_т – ток термической стойкости выбранного выключателя, кА;

t_т – допустимая длительность протекания тока термической стойкости выключателя, с. Обе величины паспортные данные.