5. Выбор высоковольтной аппаратуры.

Требования, предъявляемые к электрическому оборудованию и токопроводам, заключаются в следующем.

1) Изоляция оборудования должна обладать достаточной электрической прочностью, чтобы противостоять наибольшему рабочему напряжению, а также коммутационным и атмосферным перенапряжениям.

Оборудование и проводники должны:

2) проводить в течение неограниченного времени наибольшие рабочие токи соответствующих присоединений; при этом температура в наиболее нагретых точках не должна превышать нормированные значения для продолжительного режима;

3) выдерживать тепловое и механическое действия токов короткого замыкания, т. е. обладать достаточной термической и электродинамической стойкостью;

4) быть экономичными и надежными в эксплуатации, т. е. вероятность пов­реждений должна быть мала, а требования к уходу и ремонту минимальными;

5) быть безопасными для лиц, обслуживающих установку. Номинальные параметры электрического оборудования - это параметры, определяющие свойства электрического оборудования, например номинальное напряжение, номинальный ток и многие

другие.

Номинальные параметры разработаны заводами-изготовителями. Они указываются в каталогах, справочниках, на щитках оборудования. При проектировании установки и выборе оборудования номинальные параметры сопоставляют с соответствующими расчетными значениями напряжений и токов, чтобы убедится в пригодности оборудования для работы в нормальных и анормальных условиях. Ограничимся здесь лишь определением понятия номинального напряжения электрической сети и электрического оборудования.

5.1 Выбор высоковольтных выключателей.

Выключатель — это коммутационный аппарат, предназначенный для включения и отключения тока.

Выключатель является основным аппаратом в электрических установках, 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 короткого замыкания и включение на существующее короткое замыкание.

К выключателям высокого напряжения предъявляют следующие требования: надежное отключение любых токов (от десятков ампер до номинального тока отключения);

быстрота действия, т. е. наименьшее время отключения; пригодность для быстродействующего автоматического повторно включения, т.е. - быстрое включение выключателя сразу же после отключения;

возможность пофазного (пополюсного) управления для выключателей 110 кВ и выше;

легкость ревизии и осмотра контактов;

взрыво- и пожаробезопасность;

удобство транспортировки и эксплуатации.

Маломасляные выключатели (горшковые) получили широкое рас­пространение в закрытых и открытых распределительных устройствах всех напряжений. Масло в этих выключателях в основном служит дугогасящей средой и только частично изоляцией между разомкнутыми контактами. Изоляция токоведущих частей друг от друга и от заземленных конструкций осуществляется фарфором или другими твердыми изолирующими материалами. Контакты выключателей для внутренней установки находятся в стальном бачке (горшке), отсюда сохранилось название выключателей «горшковые».

Выключатели серии ВМП-10 (выключатель масляный горшковый). По конструктивной схеме изготовляются выключатели серии ВМП (выключатель маломасляный подвесной). При больших номинальных токах обойтись одной парой контактов трудно, поэтому предусматривают рабочие контакты снаружи выключателя, а дугогасительные — внутри металлического бачка. При больших отключаемых токах на каждый полюс имеется два дугогасительных разрыва.

Выключатели серии ВМП широко применяются в комплектных и закрытых распределительных устройствах 6—10 кВ. Эти выключатели имеют различное исполнение в зависимости от их назначения.

Последнее время наибольшее распространение при реконструкции РП и строительстве новых РП получили вакуумные выключатели типа ВВТ, ВВТЭ и т.д.

Пример

С учетом примера для расчета токов КЗ рассмотрим выбор выключателя.

Выбираем выключатель типа ВМП для установки на ввод 10 кВ.

Проверяем по номинальному напряжению:

U_{ном уст} < U_{ном вк}

10 кВ = 10 кВ

Проверка по номинальному току:

I_{м р} < I_{ном вк}

где I_{м р} – максимальный рабочий ток, проходящий через выключатель

I_{м р}= S'/ (√3*U)

I_{м р}= S'/ (√3*U) = 21498,143 / (√3*10,5) = 1183,49 А

I_{м р} < I_{ном вк}

1183,49 А < 1250 А

Выбираем выключатель ВМП -10-1250-20, таблица 5-1 [6].

Проверяем по номинальному отключающему току:

I_по '' < I_{ном отк вк}

20 кА < 8,981 кА

Проверяем на динамическую стойкость:

i_у < i_{ном дин ст}

где i_{ном дин ст} – номинальный ток динамической стойкости, кА, табл. 5-1 [6].

23,493 кА < 52 кА

Производим проверку на термическую стойкость. Для этого необходимо определить необходимые параметры.

Определяем отношение начального переходного тока к установившемуся току короткого замыкания:

β = I_по'' / I_∞

где: I_по'' , I_∞ - начальный сверхпереходный ток и установившийся ток короткого замыкания в точке К2;

β = I_по'' / I_∞ = 8,981 / 8,182 = 1,074

Определяем время для апериодической составляющей тока КЗ:

t_па = 0,05 * β ²

t_па = 0,05 * β ² = 0,05*1,074² = 0,058

Определяем время для периодической составляющей тока КЗ. Принимаем установку срабатывания при коротком замыкании в 0,5 секунды, т.е. t_пп = 0,5.

Определяем приведённое время действия тока короткого замыкания:

t_п = t_па + t_пп

t_п = t_па + t_пп = 0,058 + 0,5 = 0,558

Находим номинальный ток термической стойкости:

I_{т.с вк} > I_∞* √( t_п / t_{ном. т.с} )

где: t_{ном. т.с} - номинальное время срабатывания выключателя [с], t_{ном. т.с} = 4.

I_{т.с вк} - номинальный ток термической стойкости, [кА]

20 кА> 8,182 * √( 0,558 / 4 ) кА

20 кА> 3,775 кА

Поскольку все условия выполняются, то окончательно выбираем выключатель ВМП -10-1250-20, табл. 5-1 [6].

Выбираем выключатели на отходящие линии на 10 кВ. Рассчитываем номинальный ток каждого цеха:

I_{м р ц} = S_ц / (√3*U)

I_{м р ц 1} = S_{ц 1} / (√3*U) = 7614,40 / (√3*10,5) = 419,17 А

I_{м р ц 2} = S_{ц 2} / (√3*U) = 6231,42 / (√3*10,5) = 343,05 А

I_{м р ц 3} = S_{ц 3} / (√3*U) = 5426,91 / (√3*10,5) = 298,76 А

I_{м р ц 4} = S_{ц 4} / (√3*U) = 4222,18 / (√3*10,5) = 232,43 А

I_{м р ц 5} = S_{ц 5} / (√3*U) = 5676,2 / (√3*10,5) = 312,48 А

Выбираем однотипный выключатель для всех отходящих линий в цеха

ВМП 10/630-20