1  Ввод высокого напряжения; 2  коробка вводов нн; 3  бак

Рисунок 7.4  Трансформаторы напряжения однофазные масляные

В установках 110 кВ и выше применяются однофазные трансформато­ры напряжения каскадного типа НКФ. В этих транс­форматорах обмотка ВН равномерно распределяется по несколь­ким магнитопроводам, благодаря чему облегчается ее изоляция. Трансформатор НКФ-110 (рисунок 7.9) имеет двухстержневой магнитопровод, на каждом стержне которого расположена обмот­ка ВН, рассчитанная на U_Ф/2. Так как общая точка обмотки ВН соединена с магнитопроводом, то он по отношению к земле находится под потенциалом U_Ф/2. Обмотки ВН изолируются от магнитопровода также на U_Ф/2. Обмотки НН (основная и до­полнительная) намотаны на нижнем стержне магнитопровода. Для равномерного распределения нагрузки по обмоткам ВН служит обмотка связи П. Такой блок, состоящий из магнито­провода и обмоток, помещается в фарфоровую рубашку и за­ливается маслом.

а  схема; б  конструкция: 1  ввод высокого напряжения;

2  маслорасширитель; 3  фарфоровая рубашка; 4  основание;

5  коробка вводов НН; П  обмотка связи; С  сердечник

Рисунок 7.9  Трансформатор напряжения НКФ-110

Трансформаторы напряжения на 220 кВ состоят из двух блоков, установленных один над другим, т. е. имеют два магнито­провода и четыре ступени каскадной обмотки ВН с изоляцией на U_Ф/4. Трансформаторы напряжения НКФ-330 и НКФ-500 соот­ветственно имеют три и четыре блока, т. е. шесть и восемь ступе­ней обмотки ВН.

Чем больше каскадов обмотки, тем больше их активное и реак­тивное сопротивления, возрастают погрешности, и поэтому транс­форматоры НКФ-330, НКФ-500 выпускаются только в классах точ­ности 1 и 3. Кроме того, чем выше напряжение, тем сложнее кон­струкция трансформаторов напряжения, поэтому в установках 500 кВ и выше применяются трансформаторные устройства с емкостным отбором мощности (емкостные делители).

31. Выбор и проверка высоковольтных выключателей.

Условия выбора:

U_HOM ≥ U_{СЕТИ,НОМ}; (8.1)

I_HOM ≥ I_{ПРОД,РАСЧ} = I_{РАБ,НАИБ}; (8.2)

при допустимости перегрузки выключателя:

I_ПГ,ДОП ≥ I_{ПГ,РАСЧ}; (8.3)

Условия проверки:

I_{ВКЛ,НОРМ} ≥ I_П0; (8.4)

i_{ВКЛ,НОРМ} ≥ i_УД; (8.5)

I_ПР,СКВ ≥ I_П0; (8.6)

i_ПР,СКВ = i_ДИН ≥ i_УД; (8.7)

при t_К = t_ОТКЛ ≥ t_{ТЕР,НОРМ}; (8.8)

при t_K < t_{ТЕР,НОРМ}; (8.9)

I_ОТКЛ,HOM ≥ I_П; (8.10)

(8.11)

Для установки, у которой допускается выполнение условия

(8.12)

u_В,НОРМ ≥ u_B, (8.13)

где U_HOM  номинальное напряжение аппарата, кВ;

U_{СЕТИ,НОМ}  номинальное напряжение сети, кВ;

I_HOM  номинальный ток аппарата, А;

I_{ПРОД,РАСЧ}  расчетный ток продолжительного режима, равный большему

из расчетных токов, нормального, послеаварийного или

ремонтного режимов, А;

I_{РАБ,НАИБ}  наибольший рабочий ток цепи, равный расчетному току

продолжительного режима, А;

I_ПГ,ДОП  допустимый ток перегрузки аппарата, А;

I_{ПГ,РАСЧ}  расчетный ток перегрузки аппарата, А;

I_{ВКЛ,НОРМ}  нормированное действующее значение периодической

составляющей тока включения выключателя, кА;

I_П0  начальное значение периодической составляющей тока КЗ, кА;

i_{ВКЛ,НОРМ}  нормированное мгновенное значение полного тока

включения выключателя, кА;

i_УД  ударный ток КЗ, кА;

I_ПР,СКВ  действующее значение периодической составляющей

предельного сквозного тока аппарата, допустимого при КЗ, кА;

i_ПР,СКВ  предельный сквозной ток аппарата, допустимый при КЗ, кА;

i_ДИН  нормированный ток электродинамической стойкости аппарата, кА;

I_{ТЕР,НОРМ}  нормированный ток термической стойкости аппарата, А;

t_{ТЕР,НОРМ}  нормированное допустимое время протекания I_{ТЕР,НОРМ}, с;

B_K  интеграл Джоуля для условий КЗ (тепловой импульс тока КЗ), А²с;

t_К  время КЗ, с;

t_ОТКЛ  время отключения КЗ в цепи, с;

B_TEP  нормированное значение теплового импульса, А²с;

I_ОТКЛ,HOM  номинальный ток отключения выключателя (действующее

значение периодической составляющей тока, кА;

I_П  действующее значение периодической составляющей тока КЗ в

цепи в момент  начала расхождения дугогасительных

контактов выключателя, кА;

i _a,норм  нормированное значение апериодической составляющей тока

отключения, кА;

_НОРМ  нормированное содержание апериодической составляющей в

токе отключения (определяется по рисунку 8.1), %;

i _a,  расчетное значение апериодической составляющей тока КЗ в

цепи в момент , кА;

i _к,  расчетное мгновенное значение тока КЗ в момент начала

расхождения дугогасительных контактов выключателя , кА;

u_В,НОРМ  нормированное значение собственного восстанавливающегося

напряжения на контактах выключателя при отключении КЗ

в цепи, кВ;

u_B  собственное восстанавливающееся напряжение на контактах

выключателя при отключении расчетного КЗ в цепи, кВ.

t_ОТКЛ = t_РЗ,ОСН + t_В,ОТКЛ; (8.14)

 = t_РЗ,ОСН + t_{СВ,ОТКЛ}, (8.15)

где t_РЗ,ОСН  время действия основной защиты, с (основная защита предна-

значена для действия при повреждениях в пределах всего за-

щищаемого элемента с временем меньшим, чем у других ус-

тановленных на этом элементе защит);

t_В,ОТКЛ  полное время отключения выключателя, с (интервал времени

от момента подачи команды на отключение до момента

погасания дуги во всех полюсах);

t_{СВ,ОТКЛ}  собственное время включения выключателя, с (интервал времени

от момента подачи команды на отключение до момента прекра-

щения соприкосновения дугогасительных контактов).

Для быстродействующих защит в [4, c. 268] формула (8.15) записана в виде

 = 0,01 + t_{СВ,ОТКЛ}, (8.16)

Рисунок 8.1  Нормированное процентное содержание

апериодической составляющей по ГОСТ 687-78 [3]

31. Выбор и проверка разъединителелей, отделителей и короткозамыкателей

Условия выбора:

U_HOM ≥ U_{СЕТИ,НОМ}; (8.17)

I_HOM ≥ I_{ПРОД,РАСЧ} = I_{РАБ,НАИБ}; (8.18)

Условия проверки:

i_ПР,СКВ = i_ДИН ≥ i_УД; (8.19)

при t_К ≥ t_{ТЕР,НОРМ}; (8.19)

при t_K < t_{ТЕР,НОРМ}. (8.20)

31. Выбор и проверка выключателей нагрузки

Условия выбора:

U_HOM ≥ U_{СЕТИ,НОМ}; (8.21)

I_HOM ≥ I_{ПРОД,РАСЧ} = I_{РАБ,НАИБ}; (8.22)

Условия проверки:

I_{ВКЛ,ДОП} ≥ I_П0; (8.23)

i_{ВКЛ,ДОП} ≥ i_УД; (8.24)

I_ПР,СКВ ≥ I_П0; (8.25)

i_ПР,СКВ = i_ДИН ≥ i_УД; (8.26)

при t_К ≥ t_{ТЕР,НОРМ}; (8.27)

при t_K < t_{ТЕР,НОРМ}; (8.28)

I_ОТКЛ,HOM = I_HOM ≥ I_РАБ,, (8.29)

где I_{ВКЛ,ДОП}  допустимое действующее значение периодической

составляющей тока включения выключателя, кА;

i_{ВКЛ,ДОП}  допустимое мгновенное значение полного тока включения

выключателя, кА;

I_раб,  действующее значение рабочего тока в цепи в момент  начала

расхождения дугогасительных контактов выключателя, кА.

31. Выбор жестких шин в схемах напряжением выше 1000 В

В закрытых РУ 610 кВ ошиновка и сбор­ные шины выполняются жесткими алюминиевыми шинами. Мед­ные шины из-за высокой стоимости не применяются даже при больших токовых нагрузках. При токах до 3000 А применяются одно- и двухполосные шины. При больших токах рекомендуются шины коробчатого сечения, так как они обеспечивают меньшие потери от эффекта близости и поверхностного эффекта, а также лучшие условия охлаждения. Например, при токе 2650 А необходимы алю­миниевые шины трехполосные размером 60 х 10 мм или коробча­тые  2 х 695 мм² с допустимым током 2670 А. В первом случае общее сечение шин составляет 1800 мм², во втором  1390 мм². Как видно, допустимая плотность тока в коробчатых шинах зна­чительно больше (1,92 вместо 1,47 А/мм²).

Сборные шины и ответвления от них к электрическим аппара­там (ошиновка) 610 кВ из проводников прямоугольного или коробчатого профиля крепятся на опорных фарфоровых изолято­рах. Шинодержатели, с помощью которых шины закреплены на изоляторах, допускают продольное смещение шин при их удли­нении вследствие нагрева.

При большой длине шин устанавлива­ются компенсаторы из тонких полосок того же материала, что и шины. Концы шин на изоляторе имеют скользящее крепление через продольные овальные отверстия и шпильку с пружинящей шай­бой. В местах присоединения к аппаратам изгибают шины или ус­танавливают компенсаторы, чтобы усилие, возникающее при тем­пературных удлинениях шин, не передавалось на аппарат.

Эскизы различных способов расположения шин на изоляторах показаны на рисунке 9.1.

Соединение шин по длине обычно осуществляется сваркой. Присоединение алюминиевых шин к медным (латунным) за­жимам аппаратов производится с помощью переходных зажимов, предотвращающих образование электролитической пары медь  алюминий.

Для лучшей теплоотдачи и удобства эксплуатации шины окра­шивают: при переменном токе фазу А  в желтый, фазу В  в зе­леный и фазу С  в красный цвета; при постоянном токе положи­тельную шину  в красный, отрицательную  в синий цвета.

Согласно п. 1.3.28 ПУЭ [1] сборные шины электроустановок и оши­новка в пределах открытых и закрытых РУ всех напряжений по экономической плотности тока не проверяются.

а  горизонтальное; б  вертикальное; в  по вершинам треугольника;

г  крепление шин в узлах А, Б, В: 1  опорный изолятор; 2  стальная

планка; 3  шина; 4  стальная распорная трубка; 5  алюминиевая

планка; 6  шпилька

Рисунок 9.1  Эскизы расположения шин

Выбор сечения шин производится по нагреву (по допустимому току). При этом учитываются не только нормаль­ные, но и послеаварийные режимы, а также режимы в период ремонтов и возможность неравномерного распределения токов между секциями шин. Условие выбора:

I_max ≤ I_ДОП, (9.1)

где I_ДОП  допустимый ток на шины выбранного сечения с учетом поправки

при расположении шин плашмя (п. 1.3.23 ПУЭ [1]) или темпера-

туре воздуха, отличной от принятой в таблицах (_0,НОМ = 25 ⁰С).

В последнем случае

(9.2)

Для неизолированных проводов и окрашенных шин принято _ДОП = = 70 ⁰С; _0,НОМ = 25 ⁰С, тогда

(9.3)

где I_{ДОП,НОМ}  допустимый ток по таблицам [1.12] при температуре воздуха

_0,НОМ = 25 ⁰С; ₀  действительная температура воздуха.

Проверка шин на термическую стойкость при КЗ производится по условию

(9.4)

где _К  температура шин при нагреве током КЗ;

_К,ДОП  допус­тимая температура нагрева шин при КЗ (см. таблицу 9.1);

q_min  ми­нимальное сечение по термической стойкости;

q  выбранное сечение.

(9.5)

где В_К  тепловой импульс, А²с;

С_Т  функция, значения которой приведены в таблице 9.2.

Проверка шин на электродинамическую стойкость. Жесткие шины, укрепленные на изоляторах, пред­ставляют собой динамическую колебательную систему, находя­щуюся под воздействием электродинамических сил. В такой систе­ме возникают колебания, частота которых зависит от массы и жесткости конструкций. Электродинамические силы, возникающие при КЗ, имеют составляющие, которые изменяются с частотой 50 и 100 Гц. Если собственные частоты колебательной системы шины  изоляторы совпадут с этими значениями, то нагрузки на шины и изоляторы возрастут. Если собственные частоты меньше 30 и больше 200 Гц, то механического резонанса не возникает. В большинстве практически применяемых конструкций шин эти условия соблюдаются, поэтому ПУЭ [1] не требуют проверки на элек­тродинамическую стойкость с учетом механических колебаний.

Механический расчет однополосных шин. Наибольшее удельное усилие при трехфазном КЗ f⁽³⁾, Н/м, определяется по формуле

(9.6)

где i_УД  ударный ток при трехфазном КЗ, А;

а  расстояние между осями проводников, м.

Для однополосных шин расстояние между фазами значительно больше пери­метра шин а »2(b + h), поэтому коэффициент формы для них k_Ф= 1. Коэффициент формы учитывает форму сечения и взаимное расположение проводников. Для круглых проводников сплошного сечения, кольцевого сечения, шин коробчатого сечения с высотой сечения 0,1 м и более коэффициент формы также принимается k_Ф= 1.

Наибольшие электродинами­ческие усилия возникают при трехфазном повреждении, поэтому в дальнейших расчетах учитывается ударный ток трехфазного КЗ. Индексы (3) для упрощения опускаются.

Равномерно распределенная сила f создает изгибающий мо­мент (шина рассматривается как многопролетная балка, свободно лежащая на опорах с наибольшим моментом в крайних про­летах), Нм,

(9.7)

где l  длина пролета между опорными изоляторами шинной кон­струкции, м.

Напряжение в материале шины, возникающее при воздействии изгибающего момента, МПа,

(9.8)

где W  момент сопротивления шины относительно оси, пер­пендикулярной

действию усилия, см³ (таблица 9.3).

Шины механически прочны, если

_max ≤ _ДОП,