Проектирование электрической части подстанции (стр. 3 из 4)
τ=tз.min+tс.в
где tз.min = 0,01 c – минимальное время действия релейной защиты; tс.в – собственное время отключения выключателя.
Допустимое относительное содержание апериодической составляющей
(нормированная асимметрия номинального тока отключения) в отключаемом
токе:
где iа.ном – номинальное допускаемое значение апериодической составляющей в отключаемом токе в момент размыкания дугогасительных контактов, для времени τ. βн задано ГОСТом в виде кривой βн = f(τ), приведенной на рис. 3.1, или определяется по каталогам.
Рис.3.1. Нормированное содержание апериодической составляющей.
Если τ > 0,09с, то принимают βн = 0.
В первую очередь производится проверка на симметричный ток отключения по условию
Iп.τ ≤ Iотк.ном
где Iп.τ – действующее значение периодической составляющей тока короткого замыкания для времени τ, определяется расчетом.
Затем проверяется возможность отключения апериодической составляющей тока короткого замыкания iа.τ в момент расхождения контактов τ по условию
Если условие Iп.τ ≤ Iотк.ном – соблюдается, а iа.τ > iа.ном, то допускается проверку по отключающей способности производить по полному току короткого замыкания:
Отключающая способность выключателя определяется током отключения Iотк.ном, который записывается в число его паспортных показателей. В качестве Iотк.ном указывается наибольшая величина действующего значения периодической составляющей тока, которую успешно отключает дугогаситетельное устройство первогасящей фазы трехфазного выключателя при условии, что восстанавливающееся на межконтактном промежутке напряжение соответствует нормированному его значению. Нормированные значения переходного восстанавливавшегося напряжения (НПВН) в настоящее время определены ГОСТ 657-78 и приводятся, в виде координат точек, огибающих НПВН и допустимых значений скоростей восстановления напряжения в зависимости от номинальных напряжений выключателей и соотношения между фактическим и номинальным токами отключения. Для правильного выбора выключателя, следовательно, нужно знать и сопоставлять с паспортным значением не только расчетный ток короткого замыкания в месте его установки, но и соответствующее этому току восстанавливающееся напряжение. Процесс восстановления напряжения в сетях в случае отсутствия шунтирующих дугогасительные промежутки выключателя сопротивлений обычно имеет колебательный характер, при их наличии, как правило, экспоненциальный. Для определения параметров восстанавливающегося напряжения необходимо построить схему замещения электроэнергетической системы, в которой выбираемый выключатель должен быть поставлен в наиболее тяжелые расчетные условия.
Проверка включающей способности производится по условию
iу ≤iвкл; Iп.o≤ Iвкл
где iу − ударный ток короткого замыкания в цепи выключателя; Iп.o − начальное значение периодической составляющей тока короткого замыкания в цепи выключателя; Iвкл − номинальный ток включения (действующее значение периодической составляющей); iвкл − наибольший пик тока включения (по каталогу). Заводами изготовителями соблюдается условие
iвкл = 2kу Iвкл
где kу =1,8 − ударный коэффициент, нормированный для выключателей.
Проверка по двум условиям необходима потому, что для конкретной системы kу может быть более 1,8.
Электродинамическая стойкость выключателя задана номинальным током электродинамической стойкости в виде двух значений: действующего значения предельного сквозного тока короткого замыкания Iпр.скв и амплитудного значения предельного сквозного тока короткого замыкания iпр.скв, определяемых по каталогам или справочникам.
Указанные токи связаны между собой соотношением:
iпр.скв = 2 kу Iпр.скв = 2,55Iпр.скв
где kу =1,8 – ударный коэффициент, нормированный для выключателей.
Проверка на электродинамическую стойкость выполняется по условиям
Iп.0 ≤ Iпр.скв=Iдин
iу ≤ iпр.скв= iдин
где Iп.0 – начальное значение периодической составляющей тока короткогозамыкания в цепи выключателя; iу – ударный ток короткого замыкания в той же цепи; Iдин, iдин– нормативные токи, электродинамическая составляющая.
Необходимость проверки по двум условиям объясняется тем, что для конкретной системы расчетное значение kу может быть более 1,8, указанного ГОСТом для выключателей.
На термическую стойкость выключатель проверяется по тепловому импульсу тока короткого замыкания:
где Вк – тепловой импульс по расчету; Iтер – предельный ток термической стойкости по каталогу; tтер – длительность протекания тока термической стойкости по каталогу.
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.
Выключатель — это коммутационный аппарат, предназначенный для включения и отключения тока
Короткозамыкатель - это коммутационный аппарат, предназначенный дт создания искусственного КЗ в электрической цепи.
Ограничители ударного тока (ОУТ) — это сверхбыстродействующие коммутационные аппараты взрывного действия на большие номинальные токи для установок 6 — 30 кВ.
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.
Разъединители, отделители, выключатели нагрузки выбираются:
по номинальному напряжению Uуст ≤ Uном
по номинальному длительному току Iрабmax ≤ Iном
по конструкции, роду установки;
по электродинамической стойкости
iу ≤ iпр.скв
Iп.0 ≤ Iпр.скв
Где Iпр.скв – предельный сквозной ток короткого замыкания (амплитуда и действующее значение), определяемые по каталогу;
по термической стойкости
Вк ≤ Iтер tтер
где Вк – тепловой импульс по расчету; Iтер – предельный ток термической стойкости; tтер − 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:
Iраб.max ≤ Iотк
где Iотк − номинальный ток отключения выключателя нагрузки.
Отключающая способность выключателя нагрузки рассчитана на отключение токов рабочего режима.
3.7 Выбор токоведущих частей
Токоведущие части в распределительных устройствах 35 кВ и выше электростанций и подстанций обычно выполняются гибкими сталеалюминевыми проводами АС или АСО. Гибкие провода применяются также для соединения блочных трансформаторов с ОРУ. При напряжении 500 кВ могут быть применены полые алюминиевые провода марки ПА. При номинальных напряжениях 750 и 1150 кВ следует применять только провода марки ПА. При этом число проводов в фазе получается минимальным, уменьшается расход алюминия и число гирлянд изоляторов, упрощается монтаж. В некоторых конструкциях открытых распределительных устройств часть или вся ошиновка и сборные шины могут выполняться жесткими из алюминиевых труб. Соединение генераторов и трансформаторов с закрытым или комплектным распредустройством 6…10 кВ осуществляется гибким подвесным токопроводом, шинным мостом или закрытым комплектным токопроводом. Гибкие токопроводы для соединения генераторов и трансформаторов с РУ 6…10 кВ выполняются пучком проводов, закрепленных по окружности в кольцах-обоймах. Два провода из пучка – сталеалюминевые. Они несут в основном механическую нагрузку от собственного веса, гололеда и ветра.
Остальные провода – алюминиевые. Они являются только токоведущими. Сечения отдельных проводов в пучке рекомендуется выбирать возможно большими (500, 600 мм2), так как это уменьшает их число и стоимость токопровода. Все соединения внутри закрытого распредустройства 6…10 кВ, включая сборные шины, выполняются жесткими голыми алюминиевыми шинами прямоугольного или коробчатого сечения. При токах до 3000 А в закрытых распредустройствах 6…10 кВ применяются однополосные и двухполосные алюминиевые шины. При больших токах рекомендуются шины коробчатого сечения, так как они обеспечивают лучшие условия охлаждения и меньшие потери от эффекта близости и поверхностного эффекта. Проводники линий электропередач, длинных связей блочных трансформаторов с ОРУ, токопроводы генераторного напряжения выбираются по экономической плотности тока:
где Iнорм − ток нормального режима (без перегрузок); jэ − нормированная плотность тока, А/мм2.
Сечение, выбранное по экономической плотности тока, проверяется на нагрев (по допустимому току) в послеаварийном и ремонтном режимах работы электроустановки.
Условие выбора
Iраб.max < Iдоп
где Iдоп – допустимый по нагреву ток шины выбранного сечения при температуре охлаждающей среды, отличной от нормируемой.
При горизонтальной прокладке жёстких шин прямоугольного сечения и расположении их плашмя допустимый ток следует уменьшить на 5% для полос шириной до 60 мм включительно и на 8% для полос большей ширины.