Тема 2.3. Проектування електроустановок напругою вище 1000 в

До електричних установок систем електропостачання крім трансформаторних підстанцій відносяться також розподільчі пристрої (РП), які комплектуються стандартними виробами, такими як роз’єднувачі, силові вимикачі, вимірювальні трансформатори струму і напруги, опорні і прохідні ізолятори, струмоведучі шини і шинні конструкції.

Розподільчі пристрої, як і трансформаторні підстанції можуть бути як збірної конструкції так і комплектними, як внутрішньої установки так і зовнішньої.

Вибір елементів електрообладнання (РП) здійснюється на підставі розрахункових та заданих електричних величин і за технічними характеристиками апаратів та матеріалів.

В електричних установках можуть виникати різні види коротких, замикань які супро- воджуються різким збільшенням струму. Все електрообладнання, яке встановлюється в системах електропостачання, повинно бути стійким до струмів короткого замикання та вибирається з врахуванням величини струмів короткого замикання.

Струмоведучі частини (шини, кабелі) та всі види апаратів (вимикачі, роз'єднувачі, запобіжники, вимірювальні трансформатори, що використовуються для електроустановок) повинні вибиратися по розрахованим максимальним величинам (струмів, напруг, потужностей) для нормального режиму та режиму короткого замикання. Для їх вибору проводиться порівняння розрахованих величин з допустимими значеннями для струмоведучих частин та високовольтного обладнання. Складається порівняльна таблиця розрахованих та допустимих величин. При цьому для забезпечення безаварійної роботи розраховані величини повинні бути менше допустимих.

Ізолятори вибирають по номінальній напрузі та номінальному струму та перевіряють на механічне навантаження при струмах короткого замикання.

Кабелі вибирають по номінальним параметрам (номінальній напрузі та номінальному струму) та перевіряють на термічну стійкість при коротких замиканнях. Максимально допустимими короткочасними температурами нагрівання при коротких замиканнях вважаються:

- для силових кабелів до 10 кВ з мідними жилами та паперовою ізоляцією - 200° С;

- для силових кабелів до 10 кВ з алюмінієвими жилами - 200° С;

- для силових кабелів до 20 -110 кВ з мідними жилами - 200° С.

Перевірка перерізу кабелю та термічну стійкість струмам короткого замикання виконується за формулою:

де: t_np - приведений час, t_пр = t_пр.п + t_пр.а,

t_{пр п} - час періодичної складової струму короткого замикання;

t _пр.а - час аперіодичної складової струму короткого замикання;

с - коефіцієнт, що відповідає різниці теплоти, що виділилася в провіднику до та після короткого замикання. Для кабелів напругою 6 - 10 кВ з мідними жилами с = 141, для кабелів напругою 6 - 10 кВ з алюмінієвими жилами с = 85.

Високовольтні вимикачі напругою більше 1000 В вибираються по номінальній напрузі, номінальному струму, конструктивному виконанню, місцю встановлення, струму та потужності відключення.

Умова стійкості до струмів короткого замикання перевіряється порівнянням величини струму, що відключається вимикачем І_відкл при заданій напрузі з діючим струмом короткого замикання I_t для часу t, що дорівнює сумі часу спрацювання релейного захисту І₃ та власного часу дії вимикача І_вим.

Практично приймається, що при часі відключення вимикачів, який дорівнює 0,1 сек., величина струму It дорівнює початковому значенню періодичної складової струму короткого замикання І".

Вимикальна здатність вимикачів І_відкл. або S_відкл. буде достатньою якщо S_відкл. > S" = S_к або І_відкл > І" = І_к . Якщо S_відкл < S_к, то слід точно перевірити вимикальну здатність вимикача для дійсного часу відключення.

Роз'єднувачі - апарати, не призначені для відключення струмів короткого замикання, Тому на вимикальну здатність вони не перевіряються.

Високовольтні запобіжники вибираються по конструктивному виконанню, номінальній напрузі, номінальному струму, межовому струму відключення І_відкл та межовій потужності відключення S_відкл. Умови стійкості виконуються, якщо І_відкл > І" = Ік; S_відкл > S" = S_к;

де І_відкл - найбільший струм, який відключається запобіжником (по довідниковим даним).

Трансформатори струму вибираються по номінальному струму, номінальній напрузі, навантаженню первинної котушки, навантаженню вторинної котушки, класу точності, допустимої похибки. Трансформатори перевіряються на термічну та динамічну стійкість до струмів короткого замикання, а також на 10 % похибку в колах захисту.

Трансформатори струму вибираються по кратності електродинамічної k_дин та термічної стійкості k_і.

Умова електродинамічної стійкості виконується , якщо:

де: k_дин - надається в каталогах на трансформатори струму як їх технічна характеристика;

І_{ном І} - номінальний струм первинної обмотки трансформатора струму.

Кратність термічної стійкості k_t трансформатора струму відповідає 1 секунді та теж приводиться в каталогах.

Умова термічної стійкості трансформатора струму виконуються, якщо:

Номінальна потужність вторинної обмотки трансформатора струму S₂ повинна бути не менша суми потужності, що споживаються приладами S_пp та потужності, що втрачається в проводах і перехідних контактах:

S₂ ≥ S_пp + ·(r_пр + r_к)

де: r_пр - опір проводів,

r_к - опір контактів.

Опір всіх перехідних контактів приймається рівним 0,1 Ом, величина струму І₂ = 5 А. Таким чином, можливо визначити опір проводів, що з'єднують трансформатор струму та вимірювальний прилад.

Трансформатори напруги вибираються по номінальним параметрам (номінальний струм, номінальна потужність) класу точності, навантаженню, що визначається потужністю, яку споживають котушки електровимірювальних приладів, що підключені до даного трансформатора.

Номінальна потужність трансформатора напруги повинна бути рівною або більшою сумарної активної та реактивної потужності, яку споживають паралельні котушки приладів і реле:

де: P_Σ = S_пp· Сosφ_пр - сумарна активна потужність, яку споживають котушки приладів;

Q_Σ = Р_пр· tgφ – реактивна потужність.

Значення потужностей Р_пр, що споживаються паралельними котушками приладів, та їх cosφ надаються в довідниках як їх технічні характеристики.

Розділ 3. Конструювання нестандартних комутаційних пристроїв