Выбор электрооборудования, токоведущих частей и проверка их на действие токов короткого замыкания. Лекция 43. Т43 Выбор электрооборудования, токоведущих частей и проверка их на действие токов короткого замыкания Основные определения токов кз
 Скачать 82.97 Kb.
|
|
Т43: Выбор электрооборудования, токоведущих частей и проверка их на действие токов короткого замыкания Основные определения токов КЗ Периодическая составляющая тока короткого замыкания рабочей частоты – составляющая тока короткого замыкания, изменяющаяся по периодическому закону с рабочей частотой. Мгновенное значение тока короткого замыкания i– значение тока короткого замыкания в рассматриваемый момент времени. Действующее значение тока короткого замыкания I– среднее квадратическое значение тока короткого замыкания за период рабочей частоты, середина которого есть рассматриваемый момент времени. Действующее значение периодической составляющей тока короткого замыкания  – среднее квадратическое значение периодической составляющей тока короткого замыкания за период рабочей частоты, середина которого есть рассматриваемый момент времени. Начальное действующее значение периодической составляющей тока короткого замыкания  – условная величина, равная двойной амплитуде периодической составляющей тока короткого замыкания в начальный момент времени, уменьшенной в 2 2 раз. Установившийся ток короткого замыкания  – значение тока короткого замыкания после окончания переходного процесса, характеризуемого затуханием всех свободных составляющих этого тока и прекращением изменения тока от воздействия устройств автоматического регулирования возбуждения источников энергии. Ударный ток короткого замыкания – наибольшее возможное мгновенное значение тока короткого замыкания Выбор аппаратов Электрические аппараты, изоляторы и токоведущие устройства работают в условиях эксплуатации в трёх основных режимах: длительном перегрузки (с повышенной нагрузкой, которая для некоторых аппаратов достигает значения до 1,4 номинальной) и короткого замыкания. В длительном режиме надёжная работа аппаратов, изоляторов и токоведущих устройств обеспечивается правильным выбором их по номинальному напряжению и току. В режиме перегрузки надёжная работа аппаратов и других устройств электротермических установок обеспечивается ограничением значения и длительности повышения напряжения или тока в таких пределах, при которых ещё гарантируется нормальная работа электрических установок за счёт запаса прочности. В режиме короткого замыкания надёжная работа аппаратов, изоляторов и токоведущих частей обеспечивается соответствием выбранных параметров устройств условиями термической стойкости. Для выключателей и предохранителей добавляется условие их выбора по отключающей способности. Выбранные по номинальным напряжению и току аппараты проверяются на динамическую и термическую стойкость к токам КЗ, на отключающую способность. Измерительные трансформаторы дополнительно проверяются на соответствие их работы требуемому классу точности. Указанные расчетные значения сравниваются с допустимыми для данного аппарата. Для обеспечения надежной безаварийной работы расчетные значения должны быть не менее допустимых, принятых по каталогу или паспорту аппарата. Номинальное напряжение аппарата Uном.ап должно соответствовать классу его изоляции с некоторым запасом по электрической прочности (порядка 10-15 %): Uном.ап ≥ Uном, где Uном – номинальное напряжение установки, в которой используется аппарат. Правильный выбор аппарата по номинальному току обеспечивает отсутствие опасных перегревов частей аппарата при его длительной работе в нормальном режиме. Это требование выполняется, если максимальный действующий рабочий ток цепи Iраб.max не превышает номинальный ток аппарата: Iраб.max ≤ Iном.ап. Выбор высоковольтных выключателей При выборе типа выключателя следует руководствоваться требованиями: В закрытых РУ всех напряжений устанавливаются воздушные, элегазовые, вакуумные, маломасляные выключатели и др. В комплектных РУ 6-10 кВ тип выключателя принимается в соответствии с выбранной серией КРУ или КРУН. В настоящее время предпочтение отдается вакуумным и элегазовым выключателям. Вакуумные выключатели имеют значительные преимущества по сравнению с масляными: простота конструкции, высокая надёжность, высокая коммутационная износостойкость, малые размеры, пожаро- и взрывобезопасность, отсутствие шума при операциях, отсутствие загрязнённости окружающей среды, малые эксплуатационные расходы. Выбор высоковольтных выключателей производится: - по напряжению электроустановки (сети): Uн.а Uн, - по длительному току: Iраб.max Iн, где Iн – номинальный ток выключателя (по каталогу); Iраб.max – максимальный рабочий ток. Рабочий максимальный ток в сети с двумя параллельно работающими трансформаторами можно определить с учетом допустимой перегрузки трансформатора на 40 % при отключении одного из них: Iраб.мах 1,4 Iном Рабочий максимальный ток сети с двумя параллельно работающими линиями определяется с учетом возможности передать всю мощность по одной линии при отключении другой: Iраб.мах 2 Iном - по действующему значению тока: Iпо Iпр.с где Iпо – начальное действующее значение периодической составляющей тока КЗ, кА; Iпр.с – действующее значение предельного сквозного тока КЗ (по каталогу); – по амплитудному значению тока: iу iпр.с. где iу – ударный ток КЗ, кА; iпр.с – амплитудное значение предельного сквозного тока (по каталогу), кА. - поотключающейспособности: По ГОСТ 687-78Е отключающая способность выключателя характеризуется следующими параметрами: а) номинальным током отключения Iотк.ном в виде действующего значения периодической составляющей отключаемого тока; б) допустимым относительным содержанием апериодической составляющей в токе отключения βн, %; в) нормированными параметрами переходного восстанавливающего напряжения (ПВН). При времени срабатывания выключателя более 0,08 с и питании электроустановки от энергосистемы проверять выключатели по отключающей способности можно без учета апериодической составляющей тока КЗ: Iп.τ Iоткл.н где Iп.τ = Iпо – действующее значение периодической составляющей тока КЗ к моменту размыкания контактов выключателя, кА, Iоткл.н – номинальный ток отключения выключателя, кА. Расчетное время отключения выключателя определяется по выражению по отключающей способности. = tр.з.min + tс.в.откл где tр.з.min – минимальное время срабатывания первой ступени защиты, принимаемое равным 0,01 с для первой ступени защиты, и 0,01 с +  tс – для последующих ступеней, где tс – ступень селективности, 0,3–0,5 с для быстродействующей защиты;tс.в.откл – собственное время отключения выключателя : для маломасляных выключателей на 10 кВ ВМП tс.в.откл=0,12 с; МГГ – tс.в.откл= 0,15 с; для электромагнитных ВЭМ – tс.в.откл=0,07 с. На термическую стойкость выключатели проверяются по расчетному импульсу квадратичного тока КЗ Вк (кА2с)и найденным в каталоге значениям Iт и t т : Вк I2tт где Iт – допустимый ток термической стойкости выключателя (по каталогу), кА; tт – время термической стойкости выключателя при протекании тока Iт, с. При удаленном КЗ значение Вк определяется по формуле: по  Вк I2(τ Та) где – расчетное время отключения тока КЗ Выбор разъединителей, короткозамыкателей и отделителей Разъединитель – это 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. При ремонтных работах разъединителем создается видимый разрыв между частями, оставшимися под напряжением, и аппаратами, выведенными в ремонт. При выборе типа разъединителя обращается внимание на необходимое количество заземляющих ножей и место их установки. Заземляющие ножи используются во время ремонтных работ для заземления отключённого участка электроустановки. В схеме должно быть предусмотрено такое количество заземляющих ножей, чтобы исключалась необходимость использования переносных заземлителей. Для этой цели в разъединителях предусматриваются один или два заземляющих ножа. Отделитель внешне не отличается от разъединителя, но у него для отключения имеется пружинный привод, который позволяет отключать отделитель автоматически. Включение отделителей производится вручную. Отделители, также как и разъединители, могут иметь заземляющие ножи с одной или двух сторон. Короткозамыкатель – это коммутационный аппарат, предназначенный для создания искусственного короткого замыкания в электрической цепи. Короткозамыкатели применяются в упрощенных схемах подстанций для того, чтобы обеспечить надежное отключение поврежденного трансформатора после создания искусственного короткого замыкания действием релейной защиты питающей линии. Выбор разъединителей и отделителей производится: по напряжению установки, по току , по конструкции и роду установки. Их проверяют по электродинамической и термической стойкости При проверке по электродинамической стойкости определяется ударный ток. При проверке на термическую стойкость тепловой импульс Вк. Короткозамыкатели выбираются по тем же условиям, но без проверки по току нагрузки. Выбор высоковольтных аппаратов
Выбор высоковольтных предохранителей Номинальные токи плавких вставок предохранителей следует выбирать так, чтобы не возникало ложное срабатывание предохранителя вследствие толчков тока при включении трансформатора на небольшую нагрузку, а также при включении электродвигателей или батарей конденсаторов. Для выполнения этого условия ток плавкой вставки выбирается в 1,4–2,5 раза больше номинального тока защищаемого электроприемника. Применение предохранителей с номинальным напряжением, отличным (большим или меньшим) от номинального напряжения сети, не допускается. Условия выбора предохранителей приведены в таблице Iоткл.н – предельный (наибольший) ток отключения предохранителя, А. Условия выбора предохранителей выше 1 кВ
Выбор реакторов Реакторы устанавливаются: на сборных шинах подстанций или питающих линиях для ограничения тока (мощности) короткого замыкания; на шинах подстанций или питающих линиях для обеспечения необходимого значения остаточного напряжения; для ограничения пусковой мощности при пуске асинхронных или синхронных двигателей. Реактор выбирают: по напряжению,: по длительному току: Iраб.max  Iном.LR, где Iном.LR – номинальный ток реактора; Iраб.max максимальный рабочий ток. - посопротивлению: Необходимая реактивность реактора при заданном снижении тока короткого замыкания определяется по формуле  где храсч.LR – расчетное сопротивление реактора, %; Iном.LR, Uном.LR –номинальные ток и напряжение реактора; Iпо – допустимый ток КЗ для расчетной точки (задается или принимается для устанавливаемой высоковольтной аппаратуры); х*б– относительное базисное сопротивление схемы замещения до точки установки реактора при токе Iб . Реактор проверяют: На электродинамическую устойчивость: iу ≤ iдин. где iдин. – ток динамической стойкости реактора На термическую устойчивость: Вк = I ²(τ + Т а) ≤ I 2t тер , iу ≤ iдин. где I тер , tтер – номинальные параметры реактора (по каталогу). - По величине остаточного напряжения:  где хномLR – номинальное сопротивление реактора (по каталогу), выбранного по храсч.LR. Выбор трансформаторов тока и трансформаторов напряжения Трансформаторы тока и напряжения служат для подключения измерительных приборов и устройств релейной защиты. Трансформаторы тока выбирают: по напряжению,: по длительному току: Iраб.max I1ном, где I1ном,– номинальный ток первичной обмотки. -по конструкции и классу точности: Трансформаторы тока для присоединения счетчиков, по которым ведутся денежные расчеты, должны иметь класс точности 0,5. Для технического учета допускается применение трансформаторов тока класса точности 1, для включения указывающих электроизмерительных приборов – не ниже 3, для релейной защиты – класса 10 %. Трансформаторы тока проверяют: на электродинамическую устойчивость: iу kдин 2 I1ном ,где kдин – кратность динамической устойчивости по каталогу; I1ном −номинальный ток первичной обмотки. на термическую устойчивость: Вк (kт I1ном)2 tt где Вк – тепловой импульс; kт – кратность термической устойчивости по каталогу; tt– время термической устойчивости по каталогу. - по классу точности: Чтобы погрешность трансформатора тока не превысила допустимую для данного класса точности, вторичная нагрузка Z2p не должна превышать номинальную Z2ном, задаваемую в каталогах. Индуктивное сопротивление токовых цепей невелико, поэтому принимают Z2р = r2р. Вторичная нагрузка состоит из сопротивления приборов, соединительных проводов и переходного сопротивления контактов: r2 = rприб + rпр + rк ,Ом Для определения сопротивления приборов, питающихся от трансформаторов тока, необходимо составить таблицу – перечень электроизмерительных приборов, устанавливаемых в данном присоединении. Суммарное сопротивление приборов рассчитывается по суммарной мощности:  где S2 – суммарная мощность, потребляемая приборами, ВА; I2ном – номинальный ток вторичной обмотки трансформатора, А. В распределительных устройствах 6–10 кВ применяются трансформаторы с I2ном= 5 А, в РУ 110–220 кВ – 1 А или 5 А. Сопротивление контактов rк принимают 0,05 Ом при двух-трех и 0,1 Ом – при большем количестве приборов. Сопротивление проводов рассчитывается по их сечению и длине. Для алюминиевых проводов минимальное сечение 4 мм2, для медных 2,5 мм2. Если при принятом сечении провода вторичное сопротивление цепи трансформаторов тока окажется больше Z2ном для заданного класса точности, то необходимо определить требуемое сечение проводов с учетом допустимого сопротивления вторичной цепи: rпр.треб = Z2ном – rприб – rк , Ом Требуемое сечение провода мм2  где  Ом  мм2/м – удельное сопротивление проводаПолученное сечение округляется до большего стандартного сечения контрольных кабелей: 2,5; 4; 6; 10 мм2. При этом длина l может быть принята ориентировочно для РУ 6–10 кВ: при установке приборов в шкафах КРУ l = 4–6 м; на щите управления l = 30–40 м; для РУ 35 кВ l = 45–60 м; для РУ 110–220 кВ l = 65–80 м. Условия выбора трансформатора тока
Трансформаторы напряжения выбирают: по напряжению, по конструкции и классу точности: При подключении к трансформаторам напряжения счетчиков они должны работать в классе точности 0,5. Трансформаторы напряжения проверяют: на класс точности S2расч < S2ном, В·А где S2расч – расчетная мощность, потребляемая вторичной цепью, В·А; S2ном – номинальная мощность вторичной цепи трансформатора напряжения, обеспечивающая его работу в заданном классе точности,В·А. Для однофазных трансформаторов, соединенных в звезду, в качестве S2ном необходимо взять суммарную мощность всех трех фаз, а для соединенных по схеме неполного открытого треугольника – удвоенную мощность одного трансформатора. В выбранном классе точности, если нагрузка (вторичная) превышает номинальную мощность, часть приборов подключают к дополнительно установленному трансформатору напряжения. Для упрощения расчетов можно не разделять расчетную нагрузку по фазам, тогда  При определении вторичной нагрузки сопротивление соединительных проводов не учитывается, так как оно мало. Однако ПУЭ требует оценить потерю напряжения, которая в проводах от трансформаторов к счетчикам не должна превышать 0,5 %, а в проводах к щитовым измерительным приборам – 3 %. Сечение провода, выбранное по ме- ханической прочности, отвечает, как правило, требованиям потерь напряжения. Вопросы для самопроверки: 1.Перечислить режимы работы электрических аппаратов. 2.Дать определение: действующее, установившееся и начальное периодическое значение тока КЗ 3.Условия выбора и проверки высоковольтных выключателей.(привести формулы) 4.Условия выбора и проверки разъединителей, короткозамыкателей, отделителей, предохранителей и реакторов. (привести формулы) 5.Условия выбора и проверки трансформаторов тока и трансформаторов напряжения. 6.При каких условиях ТТ и ТН соответствуют требуемому классу точности. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
)2