1.8 Выбор электрических аппаратов и токоведущих частей

При выборе проводников и электрических аппаратов необхо­димо знать продолжительные рабочие токи нормального режима , ремонтного режима и послеаварийного режима . Наибольший из двух последних токов, если он больше может быть назван расчетным током продолжительных режимов или наибольшим рабочим током цепи .При выборе проводников и аппаратов необхо­димо также знать токи при расчетных условиях КЗ, которые включают в себя: расчетную схему электроустановки, расчетный вид КЗ, расчетную точку КЗ и расчетную продолжительность КЗ.

Расчетная схема — это, как правило, полная схема электро­установки, в которую входят все ее элементы (генераторы, транс­форматоры, линии, реакторы и т. д.), а сопротивление связи с эквивалентным источником — энергосистемой минимально. В от­дельных частных случаях может быть отступление от этого пра­вила, если оказывается, что в схеме с отключением отдельных элементов условия работы проводников и аппаратов некоторых цепей тяжелее, чем в полной схеме.

Расчетным видом КЗ при проверке проводников и электриче­ских аппаратов на электродинамическую стойкость является трехфазное КЗ, а при проверке на термическую стойкость — трехфазное или двухфазное КЗ, которое может быть определяю­щим в случае КЗ большой продолжительности и небольшой элек­трической удаленности от генераторов, когда с учетом действия АРВ генераторов может оказаться, что > . Расчетным видом КЗ для проверки электрических аппаратов на коммутаци­онную способность является трехфазное КЗ или однофазное КЗ на землю в зависимости от того, при каком виде КЗ ток КЗ имеет наибольшее значение.

Расчетная точка КЗ в общем случае может располагаться с одной или другой стороны от выбираемого электрооборудования.

Расчетная продолжительность КЗ принимается различной в зависимости от назначения расчета. Согласно ПУЭ при проверке проводников и аппаратов на термическую стойкость она прини­мается равной сумме времени действия основной защиты и пол­ного времени отключения выключателя соответствующей цепи ( ближайшего к месту КЗ ), т.е.

.

В отдельных случаях основная защита может отказать (мерт­вая зона, повреждение цепей защиты, отказ реле и т. п.), поэтому целесообразно оценить термическую стойкость и пожарную без­опасность при действии резервной защиты.

При проверке выключателей на коммутационную способность расчетное время КЗ принимается равным сумме минимально воз­можного времени действия основной защиты и собственного вре­мени отключения выключателя, т. е.

.

Наибольший рабочий ток цепи определяется с учетом следующего:

• для цепи генератора с учетом снижения на 5% номинального:

I_раб.max = 1,05 I_ном.р

• для линий, при отключении одной из "п" параллельных линий, загруженных суммарным током Iутяж ( утяжеленный режим ):

I_раб.max =

• для цепи трансформаторов, с учетом перегрузки:

I_раб.max = 1,5 I_ном.тр

Условия выбора по длительному нагреву в продолжительном режиме:

-для аппаратов I_утяж  I_ном;

-для шин I_раб.max  I_доп;

-для кабелей I_раб.max  1,3 I_доп.

Результаты расчета свести в таблицы 1.6 –1.20

Таблица 1.7 – Выбор опорных изоляторов

Условия выбора	Расчетные данные	Каталожные данные Изоляторов ОФ–10–3000У3
; -для одиночных изоляторов -для спаренных изоляторов	Uуст=10,5 кВ Fрасч=16985 Н	Uном=10кВ 0,6Fразр=18000Н

Таблица 1.8 – Выбор проходных изоляторов

Условия выбора	Расчетные данные	Каталожные данные Изоляторов П –10 –5000 –4250
;	Uуст=10,5кВ Iрасч=4330A Iраб.нб=4558А Fрасч=5275Н	Uном=10кВ Iном=5000А КпIном=5000А 0,6Fразр=25500Н

Таблица 1.9 – Выбор шин и проводов неизолированных

Условия выбора	Расчетные данные	Каталожные данные 2AC–300 –48
	Sэк= =620мм2 Iнорм.расч=620А Iраб.нб=620А	S=600мм Iдоп=1380А Iдоп=1380А

Таблица 1.10 – Выбор силовых кабелей и проводов изолированных

Условия выбора	Расчетные данные	Каталожные данные: АВВБГ –6
	Uуст=6кВ Sэк= =52,8мм2 Iнорм.расч=74А Iраб.нб=74А ST= =87,54мм2	Uном=6кВ S=95мм2 Iдоп=0,87 170=147,9А Iдоп=147,9А S=95мм2

1. Проверке по экономической плотности тока не подлежат сборные шины электроустановок и ошиновка в пределах открытых и закрытых РУ всех напряжений.

2. Проверка на термическое действие КЗ не производится для шин выполненных голыми проводами на открытом воздухе.

Таблица 1.11 – Выбор закрытых шин и токопроводов

Условия выбора	Расчетные данные	Каталожные данные:
	Uуст=6кВ Iнорм.расч=4558 А кА	Uном=6кВ Iдоп=6800 А кА

При выборе выключателей должны учитываться:

-в закрытых РУ всех напряжений должны устанавливаться воздушные или малообъемные масляные выключатели.

В РУ 220 кВ должны устанавливаться:

а) воздушные выключатели в тех случаях, когда на подстанции имеются РУ 330 кВ и выше с воздушными выключателями;

б) баковые и малообъемные масляные выключатели во всех остальных случаях.

В РУ 110 и 150 кВ подстанции с высшим напряжением 220 кВ должны устанавливаться:

а) малообъемные выключатели в тех случаях, когда РУ напряжением 220 кВ оборудуются воздушными выключателями;

б) баковые масляные выключатели в тех случаях, когда РУ 220 кВ оборудуются баковыми выключателями, а также, когда отсутствуют малообъемные выключатели с соответствующей отключающей мощностью.

В РУ 110 и 35 кВ подстанции с высшем напряжением 110 и 35 кВ устанавливаются:

а) малообъемные выключатели 110 кВ;

б) малообъемные выключатели 35 кВ в тех случаях когда РУ 110 кВ оборудуются малообъемными выключателями;

в) баковые масляные выключатели, когда отсутствуют малообъемные выключатели соответствующей отключающей мощности.

В шкафах КРУ устанавливаются выключатели типа ВМП, а для собственных нужд блочных станций – ВЭМ-6.

В соответствии с ГОСТ 687-78 выключатели выбираются по следующим условиям:

где — номинальное напряжение выключателя, кВ; — номинальное напряжение сети, в которой устанавли­вается выключатель, кВ; — номинальный ток выключателя, кА; — расчетный ток нормального режима, кА; — нормированный коэффициент возможной перегрузки выключате­ля при данном продолжительном режиме его работы; — расчетный ток продолжительного режима, кА.

Затем выбранный выключатель проверяется по включающей способности по условиям

где — начальное действующее значение периодической составляющей номинального тока включения, кА ( под номинальным током включения понимают наибольший ток КЗ, который выклю­чатель способен надежно включить); — начальное действую­щее значение периодической составляющей тока КЗ, кА;

— наибольший пик номинального тока включения, кА;

— удар­ный ток КЗ, кА;

— ударный коэффициент по таблице 1.7, 1.8 / 2 / или аналитически по выражению ;

— постоянная времени, с, определяемая по таблица 1.7 / 2 /

После этого выполняется проверка на симметричный ток от­ключения по условию

где — номинальный ток отключения выключателя, кА; — периодическая составляющая тока КЗ в момент начала рас­хождения контактов выключателя, кА.

Возможность отключения апериодической составляющей тока КЗ определяется из соотношения

— номинальное значение апе­риодической составляющей тока отключения, кА;

— норми­рованное процентное содержание апериодической составляющей в токе отключения, определяемое по рисунку12.36 / 2 / или по катало­гу; — апериодическая составляющая тока КЗ в момент начала расхождения дугогасительных контактов выключателя, кА.

Если расчетное значение апериодической составляющей тока КЗ превышает номинальное значение, а периодическая составля­ющая тока КЗ в момент начала расхождения дугогасительных контактов выключателя меньше номинального тока отключения, то следует сопоставить условные значения полных токов, а именно:

.

Расчетное время отключения выключателя или ,с, вычисляется как сумма собственного времени отключения выключа­теля и 0,001с в соответствии с выражением

.

Собственное время отключения выключателя указывают заво­ды-изготовители. Его определяют от момента подачи команды на отключение до момента начала размыкания дугогасительных кон­тактов.

На электродинамическую стойкость выключатель проверяется по предельным сквозным токам КЗ:

где — начальное действующее значение периодической со­ставляющей предельного сквозного тока, кА; — наиболь­ший пик предельного сквозного тока, кА ( по каталогу ).

Условие проверки выключателя на термическую стойкость ( см. пункт 1.4 ) зависит от соотношения между — предельно-допусти­мым временем воздействия нормированного тока термической стойкости и расчетным временем отключения выключателя , определяющим длительность термического воздействия токов КЗ на выключатель. Если (наиболее частый случай), то ус­ловие проверки выключателя на термическую стойкость имеет вид

,

где — номинальный ток термической стойкости выключателя (по каталогу, равный, как правило, ); кА; — интеграл Джоуля с пределами интегрирования 0 ... , кА ·с.

Если , то условие проверки на термическую стойкость

Расчетный интеграл Джоуля определяется в соответствии с ви­дом расчетной схемы. Методика его определения изложена в пункте 1.4.

Проверка выключателей по параметрам восстанавливающегося напряжения обычно не производится, так как в большинстве энер­госистем реальные условия восстановления напряжения на кон­тактах выключателей соответствуют условиям их испытания. Ес­ли все же возникает необходимость проверки выключателя по ско­рости восстанавливающегося напряжения, кВ/мкс, то она осуще­ствляется только для воздушных выключателей

,

где — нормированная скорость восстанавливающегося на­пряжения, определяемая по / 6 / ( таблица 10.1 или 10.2 ); - скорость восстанавливающегося напряжения на контактах данного выключателя; — начальное значение периодической составля­ющей тока трехфазного КЗ на шинах РУ, кА; п — число присое­диненных к РУ линий электропередачи.

Если  0,4 кВ/мкс, то любой выключатель удовлетворяет допустимой скорости восстанавливающегося напряжения.

При выборе оборудования может быть рекомендована следующая форма записи, смотри таблицу 1.12.