 |
Проверка на термическую стойкость
|
|
|
|
Проводники и аппараты при КЗ не должны нагреваться выше допустимой температуры, установленной нормами для кратковременного нагрева [1].
Для термической стойкости аппаратов должно быть выполнено условие
,
где 
– импульс квадратичного тока КЗ, пропорциональный количеству тепловой энергии, выделенной за время КЗ ( – импульс термической стойкости);
I тер – номинальный ток термической стойкости аппарата;
– номинальное время термической стойкости аппарата.
Аппарат может выдержать ток I тер в течение времени .
Импульс квадратичного тока короткого замыкания:
,
где 
– импульсы квадратичного тока КЗ соответственно от периодической и апериодической составляющих.
Тепловой импульс 
определяется по-разному в зависимости от местанахождения точки короткого замыкания в электрической схеме. Можно выделить три основных случая:
– удалённое короткое замыкание;
– короткое замыкание вблизи генераторов или синхронных компенсаторов;
– короткое замыканиевблизи группы мощных электродвигателей.
В первом случае полный тепловой импульс короткого замыкания:
,
где I п,0 – действующее значение периодической составляющей начального тока КЗ;
– постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ.
Для ориентировочных расчётов можно принять по табл. 2.
| Таблица 2 | ||
| Значение постоянной затухания апериодической составляющей тока КЗ и ударного коэффициента | ||
| Элементы и части энергосистемы | , с
| К у |
| Турбогенераторы до 60 МВт | 0,16 – 0,25 | 1,94 – 1,955 |
| Система,связанная с шинами воздушными линиями и точкой КЗ: | ||
| – по ВЛ – 35 кВ | 0,02 | 1,608 |
| – по ВЛ 110– 150 кВ | 0,02 – 0,03 | 1,608 – 1,717 |
| – по ВЛ 220 – 330 кВ | 0,03 – 0,04 | 1,717 – 1,78 |
| Распределительные сети напряжением 6–10 кВ | 0,01 | 1,369 |
|
|
|
Данный способ определения рекомендуется при вычислении теплового импульса в цепях понизительных подстанций (исключение составляют КЗ на шинах 3–10 кВ подстанций, к которым подключены крупные электродвигатели или синхронные компенсаторы, в цепях высшего напряжения электростанций, в цепях генераторного напряжения электростанций, если место КЗ находится за реактором).
Определение теплового импульса для двух других случаев КЗ довольно сложно и в курсовой работе не рассматриваются.
Согласно ПУЭ [1] время отключения 
складывается из времени действия основной релейной защиты данной цепи 
и полного времени отключения выключателя 
:
В цепях силовых трансформаторов время действия основных защит принимается равным = 0,01 с, а для линий 6–10 кВ
= 1,0 с.
6. ВЫБОР РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ
АППАРАТОВ СВЫШЕ 1000 В
Выбор выключателей
Выключатели в зависимости от применяемых в них дугогасительных и изолирующих сред подразделяются на масляные, воздушные, элегазовые, вакуумные и выключатели с магнитным гашением дуги.
В сетях 6–20 кВ применяются в основном малообъёмные масляные выключатели, вакуумные и выключатели с магнитным гашением дуги.
В качестве генераторных выключателей мощных блоков и синхронных компенсаторов применяются воздушные выключатели.
На напряжение 35–220 кВ применяются в основном многообъёмные масляные выключатели при предельных токах отключения 25÷50 кА. В сетях 110 и 220 кВ находят применение также воздушные выключатели.
При выборе выключателей, как и прочего оборудования, следует стремиться к однотипности, что упрощает эксплуатацию.
Выключатели выбирают:
– по номинальному напряжению – U уст ≤ U ном;
– по номинальному току – I раб.утяж ≤ I ном;
– по отключающей способности. По ГОСТу 687-78 отключающая способность выключателя задана тремя показателями:
|
|
|
а) номинальным током отключения I отк в виде действующего значения периодической составляющей тока;
б) допустимым относительным содержанием апериодической составляющей тока β ном;
в) нормированными параметрами восстанавливающего напряжения.
Номинальный ток отключения I отк и β ном отнесены к моменту прекращения соприкосновения дугогасительных контактов выключателя τ. Время τ от начала короткого замыкания до прекращения соприкосновения дугогасительных контактов определяют по выражению
,
где 
= 0,01 с – минимальное время действия релейной защиты;
– собственное время отключения выключателя по каталогу [4,5].
Номинальный ток отключения задан в каталоге [4,5].
Допустимое относительное содержание апериодической составляющей (нормированная асимметрия номинального тока отключения) равно
,
где 
– апериодическая составляющая тока в момент размыкания дугогасительных контактов;
задано ГОСТом в виде кривой 
(рис. 2) или определяется по каталогам.
При 
мс следует считать равной нулю [6]. В курсовых проектах для линий 6–10 кВ принять 
, так как точки КЗ значительно удалены от источника электрической энергии и время срабатывания защит 
.
В первую очередь производится проверка на симметричный ток отключения по условию
,
где 
– действующее значение периодической составляющей тока КЗ.
Рис. 2.
Затем проверяется возможность отключения апериодической составляющей тока КЗ для времени τ:
,
где – номинальное допустимое значение апериодической составляющей в отключаемом токе для времени τ.
Если условие соблюдается, а 
, то допускается проверка по отключающей способности производить по полному току короткого замыкания:
Воздушные выключателирекомендуется проверять на скорость восстанавливающего напряжения при условии, что отключающий ток 
.
Скорость восстанавливающего напряжения может быть определена по упрощённой формуле
,
где 
– расчётное значение СВН кВ/мкс;
– периодическая составляющая тока КЗ (однофазного или трёхфазного);
n – число воздушных линий, оставшихся в работе, после отключения КЗ: n = n л – 1, если n л≤ 3, n = n л– 2, если nл ≥ 4;
n л – общее число воздушных линий, подключенных к сборным шинам;
|
|
|
k – коэффициент, зависящий от числа проводов в фазе (для линии с одним проводом в фазе равный 0,2; с двумя 0,17; с тремя 0,14).
Электродинамическая стойкость выключателя задана номинальным током электродинамической стойкости в виде двух значений: действующее значение предельного сквозного тока КЗ 
(по каталогу) и амплитудное значение предельного сквозного тока КЗ (по каталогу) 
.
Указанные токи связаны между собой соотношением
,
где1,8 = К у – ударный коэффициент, нормированный для выключателей.
Проверка на электродинамическую стойкость выполняется по условиям
,
где 
– начальное значение периодической составляющей тока КЗ в цепи выключателя;
– ударный ток КЗ в той же цепи.
Необходимость проверки по двум условиям объясняется тем, что для конкретной системы расчётное значение К у может быть более 1,8,указанного ГОСТом для выключателей.
На термическую стойкость выключатель проверяется по тепловому импульсу
,
где – тепловой импульс термической стойкости по расчёту каталога, он сравнивается с 
: 
– расчётный установившийся ток КЗ, который протекает через выключатель; = 
,
= (0,01÷0,5) с; – постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ, = (0,01÷0,055) с;
I тер – предельный ток термической стойкости определяется по каталогу;
– длительность протекания предельного тока термической стойкости определяется по каталогу.
Приводы к высоковольтным выключателям выбирают по каталогам в соответствии с типом выключателя. При этом необходимо учитывать, что приводы на оперативном постоянном токе требуют установки аккумуляторной батареи или устройств, замещающих её.
|
|
|
