 |
Цепи секционных выключателей ОРУ, шиносоединительных выключателей, сборные шины.
|
|
|
|
ЛЕКЦИЯ 29
Тема: Выбор выключателей и разъединителей
Расчетные условия для выбора и проверки коммутационных аппаратов и токоведущих частей.
Продолжительный режим работы электротехнического устройства – это режим, продолжающийся не менее, чем необходимо для достижения установившейся температуры его частей при неизменной температуре окружающей среды.
Продолжительный режим работы электротехнического устройства имеет место, когда энергосистема или электроустановка находится в одном из следующих режимов: нормальном, ремонтном, послеаварийном.
Нормальный режим – это такой режим работы электротехнического устройства, при котором значения его параметров не выходят за пределы, допустимые при заданных условиях эксплуатации.
Ток нагрузки в этом режиме может меняться в зависимости от графика нагрузки. Для выбора аппаратов и токоведущих частей следует принимать наибольший ток нормального режима.
Ремонтный режим – это режим плановых профилактических и капитальных ремонтов. В ремонтном режиме часть элементов электроустановки отключена, поэтому на оставшиеся в работе элементы ложится повышенная нагрузка.
При выборе аппаратов и токоведущих частей необходимо учитывать это повышение нагрузки до Iрем.max.
Послеаварийный режим – это режим, в котором часть элементов электроустановки вышла из строя или выведена в ремонт вследствие аварийного (непланового) отключения.
В этом режиме возможна перегрузка оставшихся в работе элементов электроустановки током I пав.max.
Из двух последних режимов выбирают наиболее тяжелый, когда в рассматриваемом элементе проходит наибольший ток Imax.
Таким образом, расчетными токами продолжительного режима являются:
|
|
|
Iнорм – наибольший ток нормального режима;
Imax – наибольший ток ремонтного или послеаварийного
режима.
Рассмотрим некоторые конкретные случаи определения расчетных токов.
Цепь генератора:
Наибольший ток нормального режима принимается при загрузке генератора до номинальной мощности Рном, при Uном. и 
.
. (29.1)
Наибольший ток послеаварийного или ремонтного режима определяется при напряжении генератора Uг = 0,95Uном.
. (29.2)
Цепь блочного трансформатора.
Наибольший ток нормального режима определяется так же как и для генератора (по 29.1), то есть 
Наибольший ток послеаварийного или ремонтного режима определяется аналогично генераторному (по29.2), то есть 
Цепь автотрансформатора связи РУ ВН и СН.
Наибольший ток нормального режима принимается равным номинальному току трансформатора.
. (29.3)
Наибольший ток ремонтного и послеаварийного режима определяется с учетом допустимой перегрузки АТ
. (29.4)
Цепь линии.
Если линия одиночная, радиальная, то Iнорм = Imax определяется по наибольшей нагрузке линии. Для двух параллельно работающих линий
; Imax = 2Iнорм.. (29.5)
Здесь: Sнагр – наибольшая мощность потребителей, присоединенных к линиям.
Для «n» параллельных линий 
;
, (29.6)
где 
n – число ЛЭП,
S2 – переток мощности при минимальной нагрузке на ОРУ СН.
Цепи секционных выключателей ОРУ, шиносоединительных выключателей, сборные шины.
|
|
|
Ток нормального режима определяется с учетом токораспределения по шинам при наиболее неблагоприятном эксплуатационном режиме.
Такими режимами являются:
- отключение части генераторов;
- перевод отходящих линий на одну систему шин, а источников на другую;
- отключение выключателя ОРУ для ревизии или ремонта.
Обычно ток, проходящий по сборным шинам и выключателям ОРУ зависит от схемы электрических соединений ОРУ. Например, для схемы 4/3 следует принимать Imax равный сумме токов трех присоединений наиболее нагруженной цепи ОРУ, а для схемы «полуторной» следует принимать Imax равным сумме токов двух присоединений наиболее нагруженной цепи ОРУ.
Особое внимание при выборе и проверке коммутационных аппаратов и токоведущих частей уделяется их проверке на действие токов короткого замыкания. Ранее рассматривались (в курсе «Электромагнитные переходные процессы» и в настоящем курсе) физические процессы в электроэнергетической системе при коротких замыканиях и их влияние на отдельные элементы электроустановок.
Выбор выключателей.
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.
К выключателям высокого напряжения предъявляют определенные требования:
1) надежное отключение любых токов (вплоть до номинального тока отключения);
2) быстрота действия;
3) пригодность для быстродействующего АПВ;
4) возможность пофазного управления.
Все эти основные требования должны быть выполнены при правильном выборе выключателя для места его установки.
Высоковольтные выключатели предварительно выбираются по роду установки, конструкции. При этом учитываются: место установки выключателя (например, открытое или закрытое РУ), климатическая зона, совершенство конструкции, быстродействие, стоимость, удобство эксплуатации, однотипность оборудования.
Выбор типа выключателей обосновывается также технико - экономическим расчетом с учетом затрат и возможных убытков в системе.
|
|
|
При выборе выключателя необходимо учесть 12 различных параметров, которые характеризуют выключатели (по ГОСТ 687-78Е, например).
Однако заводами изготовителями гарантируется определенная зависимость параметров.
Например, Iвкл.ном. >> Iотк.ном.; 
. (29.7)
Поэтому допустимо производить выбор выключателя по следующим важнейшим параметрам:
- по напряжению установки 
;
- по току продолжительного режима 
; 
.
- по отключающей способности: последнее производится в следующей последовательности:
а) в первую очередь производится проверка на симметричный ток отключения по условию 
;
б) проверяется возможность отключения апериодической составляющей тока КЗ
, (29.8)
где ia ном –номинальное допускаемое значение апериодической составляющей в отключаемом токе для времени 
, 
;
- нормированное значение относительной апериодической составляющей в отключенном токе % (рисунок 29.1);
- апериодическая составляющая тока КЗ в момент расхождения контактов, причем, - наименьшее время от начала КЗ до момента расхождения дугогасительных контактов
.
Здесь tз.min = 0,01c – минимальное время действия релейной защиты;
tс.в. – собственное время отключения выключателя.
Если условие 
соблюдается, а 
то допускается проверка по отключающей способности производить по полному току КЗ.
, (29.9)
где 
.
в) одним из основных параметров, характеризующих отключающую способность является допустимое восстанавливающееся напряжение – напряжение на контактах первого отключившегося полюса выключателя, появляющееся после погасания дуги при прохождении тока КЗ через нуль.
Проверка выключателя по восстанавливающемуся напряжению не требуется, если ток КЗ, отключаемый выключателем меньше 30% номинального тока отключения или если скорость восстановления напряжения на контактах выключателя, найденная по формуле 
линий, оставшихся присоединенными к системе сборных шин не превышает 0,4кВ/мкс.
Более подробно вопрос проверки выключателей по критерию восстанавливающегося напряжения был рассмотрен в лекции № 27.
|
|
|
По включающей способности проверка производится по условиям
1) 
, (29.10)
где iу – ударный ток КЗ в цепи выключателя;
In.o – начальное значение периодической составляющей тока КЗ в цепи выключателя;
Iвкл – номинальный ток включения (действующее значение периодической составляющей);
iвкл – наибольший ток включения (по каталогу).
Заводами - изготовителями соблюдается условие 
ударный коэффициент, нормированный для выключателей.
Для конкретной системы Ку может быть более 1,8. Поэтому проверка по двум условиям необходима;
- на электродинамическую стойкость выключатель проверяется по предельным сквозным токам КЗ:
(29.11)
где iдин – наибольший пик (ток электродинамической стойкости) по каталогу;
Iдин – действующее значение периодической составляющей предельного сквозного тока КЗ.
Проверка по двум условиям производится по (29.11) и по тем же соображениям, которые указаны выше относительно включающей способности выключателя.
- на термическую стойкость выключатель проверяется по тепловому импульсу тока КЗ:
, (29.12)
где 
- тепловой импульс тока КЗ по расчету;
Iтер – среднеквадратичное значение тока за время его протекания (ток термической стойкости) по каталогу;
tтер – длительность протекания тока термической стойкости по каталогу, с.
|
|
|
