ИЭ / 6 сем (станции+реле) / Наиважнейшие методические пособия / Учебное пособие_Производство электроэнергии_2012 г

все аппараты и токоведущие части выбирают по условиям длительной работы при нормальном режиме и проверяют по условиям работы при коротких замыканиях.

Все аппараты и токоведущие части подвергаются электродинамическому и термическому воздействию токов к. з. Расчетным видом к. з. для проверки на электродинамическую стойкость является трехфазное к. з.

В сетях с эффективно заземленными нейтралями (напряжением 110 кВ и выше) ток однофазного к. з. может оказаться больше тока трехфазного к. з., поэтому проверку выключателей на отключающую способность ведут по большему току к. з.

При выборе аппаратов и проводников необходимо знать токи длительного режима, к которым относятся нормальный режим и утяжеленный рабочий режим, когда часть присоединений отключена из- -за повреждений или в связи с профилактическим ремонтом. При этом рабочие токи других присоединений могут заметно увеличиваться и превышать токи нормального рабочего режима. Для расчета рабочих токов необходимо знать схему установки, график нагрузки, а также проанализировать вероятные утяжеленные режимы.

Рассмотрим некоторые конкретные случаи определения расчетных токов:

а) для цепей генераторов Iнорм = Iном г, ток утяжеленного режима вычисляется при условии работы генератора с номинальной мощностью и снижении напряжения на 5%:

б) для блочных трансформаторов — так же, как и для генерато-

ров;

в) для цепей трансформаторов связи Iнорм = Iном т, ток утяжеленного режима принимается при условии отключения параллельно работающего трансформатора, когда оставшийся в работе трансформа-

61

тор может быть перегружен по правилам аварийных длительных или систематических перегрузок: Iраб утяж = kперIном т ;

г) для цепей n параллельных линий

ной пропускной способности.

Расчетный ток ветви группового сдвоенного реактора, к которой присоединено n линий, определяется аналогично.

При выборе сборных шин определяют ток самого мощного генератора или трансформатора, присоединенного к ним.

3.2.Выбор выключателей

ВГОСТ приведены следующие параметры выключателей:

1.Номинальное напряжение Uном.

2.Номинальный ток Iном.

3.Номинальный ток отключения Iоткл (действующее значение периодической составляющей).

4.Номинальное процентное содержание апериодической со-

Эту величину определяют по каталогам или по рис. 27 для момента времени τ.

5.Действующее значение периодической составляющей Iдин

иамплитудное значение полного тока Im.дин, которые характеризуют электродинамическую стойкость выключателя.

6.Ток термической стойкости Iт и время действия тока термической стойкости tт.

7.Номинальный ток включения Iвкл. В каталоге задают действующее значение периодической составляющей Iвкл и амплитудное значение полного тока Im.вкл. Выключатели конструируют так, что:

Iвкл ≥ Iоткл.

62

По способу установки различают выключатели для внутренней и наружной установки, а также для КРУ. Конструкции и основные параметры выключателей и типов КРУ рассмотрены подробно в Приложении 5 и в [4, 6].

Условия выбора выключателей приведены в табл. 6. Рекомендуется следующий порядок выбора. По расчетным ве-

личинам - напряжению установки (Uуст), току (Iраб утяж), токам к. з. (Iп0, iу) - предварительно выбирают тип выключателя. Из каталога определяют времена действия выключателя tсв и tов , вычисляют τ и tоткл и продолжают проверку выключателя по отключающей способности и на термическую стойкость. При проверке на отключающую способность может оказаться, что одно условие выполняется (Iпτ ≤ Iоткл), а другое не выполняется (β > βном). В этом случае рекомендуется проверка по полному току с учетом периодической и апериодической составляющей тока к. з.

Методика проверки по параметрам восстанавливающегося напряжения рассмотрена в специальной литературе, при учебном проектировании эти расчеты, как правило, не производят.

При одинаковых расчетных параметрах могут быть выбраны разные типы выключателей, необходимо произвести техникоэкономическую оценку вариантов конструкций. Дадим лишь самые общие рекомендации по применению различных типов выключателей.

В РУ генераторного напряжения станций находят применение малообъемные масляные выключатели, в цепях мощных блоков — элегазовые выключатели или элегазовые распределительные устройства [4, 5], Приложение 6. На ряде действующих электрических станциях в цепях мощных блоков установлены выключатели нагрузки [5].

РУ СН 6 кВ станций и РУ 6–10 кВ подстанций выполняются комплектными из ячеек КРУ или КСО с выключателями масляными малообъемными, вакуумными и элегазовыми [4, 5, 10].

64

Т а б ли ц а 6

Условия выбора выключателей

В сетях напряжением 35, 110, 220 кВ могут быть установлены масляные малообъемные, вакуумные и элегазовые выключатели, в установках 330 кВ и выше применяют только элегазовые выключатели. Воздушные выключатели работают на многих действующих станциях и подстанциях, но дальнейшее их изготовление прекращено, и при модернизации установки происходит их замена. Весьма перспективным является применение ячеек элегазовых РУ наружной установки (типа PASS) и комплектных распределительных устройств с элегазовой изоляцией ( КРУЭ). Типы КРУЭ приведены в Приложениях 7 и 8.

65

3.3. Выбор разъединителей

Разъединители выбирают по длительному номинальному току и номинальному напряжению, проверяют на термическую и электродинамическую стойкость (табл. 7)

Расчетные величины для разъединителей те же, что и для выключателей. Типы разъединителей приведены в [5] и Приложении 5.

Т а б л и ц а 7

Условия выбора разъединителей

3.4.Выбор реакторов

Всхемах электроустановок находят применение линейные и секционные реакторы (см. главу 1). Реакторы выбирают по номинальному напряжению, номинальному току, величине индуктивного сопротивления и проверяют на термическую и электродинамическую стойкость.

Возможные схемы включения реакторов на станциях со сборными шинами генераторного напряжения приведены на рис. 7.

Рекомендации по выбору параметров секционных реакторов в такой схеме рассматриваются в главе 1.

Линейные реакторы (одиночные на каждую линию, на несколько линий, сдвоенные на несколько линий) подключаются к сборным

66

шинам генераторного напряжения, включаются последовательно в цепь отходящих линий. Величина индуктивного сопротивления выбирается из необходимости ограничения тока к. з. до заданного уровня, определяемого током отключения выключателя, который собираются установить в данной сети. С другой стороны величина хр должна быть ограничена допустимым значением потери напряжения в реакторе при нормальном режиме работы установки:

U доп = (1,5 − 2)%Uном .

Кроме ограничения токов к. з. реакторы поддерживают остаточное напряжение на шинах установки при к. з. на линии, и по условиям успешного самозапуска электродвигательной нагрузки Uост должно составлять не менее (65–70)% Uном.

Рассмотрим порядок выбора линейных реакторов.

По величине нагрузки на шинах 6–10 кВ и по данным табл. 1 определяют число отходящих линий от каждой секции шин, решают вопрос, какие реакторы предполагаются к установке — одиночные или сдвоенные, вычисляют ток одной линии, ток ветви сдвоенного реактора и ток утяжеленного режима (см. 3.1).

Условия выбора по номинальному напряжению и номинальному току: U уст ≤ Uном; Iраб утяж ≤ Iном р для одиночного реактора и

Iраб утяж ≤ Iном в для сдвоенного.

Индуктивное сопротивление реактора выбирают исходя из условий ограничения токов к. з. до заданного уровня, определяемого коммутационной способностью выключателей, которые установлены в данной сети. Например, на линиях часто устанавливаются выключатели масляные малообъемные или вакуумные с током отключения Iоткл = 20 кА. Первоначально известно значение периодической составляющей тока к. з. Iп0 на шинах, который с помощью реактора необходимо уменьшить.

Пусть точка к. з. К1 — на шинах установки, а К2 — за реактором (рис. 28). Расчет в этом примере проведен не в относительных, а в именованных единицах, т.е. подставляем в формулы значения напря-

67

жения в кВ (6 или 10), ток — в кА, и сопротивление цепи получаем в омах. Результирующее сопротивление цепи к. з. до места присоединения реакторов можно определить по выражению:

xрез К1 = Uср / 3Iпо К1.

Начальное значение периодической составляющей тока за реактором должно быть равно току отключения выключателя Iп0 К2 =Iоткл.

Сопротивление цепи к. з. до точки К2 за реактором:

xрез К2= Uср /√3∙Iоткл.

Рис. 28

Разность полученных сопротивлений даст необходимое сопротивление реактора: xр= хрез К2 – хрезК1.

По каталогу выбирают тип реактора с ближайшим большим значением xр (Ом) и рассчитывают действительное значение периодической составляющей тока к. з. за реактором.

Аналогично рассчитывают сопротивление ветви сдвоенного реактора.

Выбранный реактор проверяют на электродинамическую и термическую стойкость:

iу Imдин , Вк ≤ Iт2·tт,,

где iу и Вк — расчетные величины, определяемые при к. з. за реактором.

Вычисляют остаточное напряжение на шинах установки

68

U = 3Iраб л xр sin 100 / Uном ,

потери напряжения, выраженные в процентах

∆U = √3Iраблxр sinφ·100 /Uном (для одиночного реактора),

∆U = √3Iрабвxр (1- kсв) sinφ·100 /Uном (для сдвоенного реактора). Затем сравнивают полученные значения с допустимыми.

На рис. 29 показаны схемы включения реакторов на подстанциях последовательно с понижающим трансформатором или третьей обмоткой автотрансформатора для снижения токов к. з. в сетях НН 6– 10 кВ. Выбор этих реакторов проводится аналогично (определяют ток к. з. за трансформатором, задают допустимое значение тока к. з. на шинах и определяют сопротивление реактора).

Рис. 29

69

в)

Продолжение рис. 29

3.5. Выбор кабелей

Силовые кабели выбирают по условиям нормального режима и проверяют на термическую стойкость при к. з.

По таблицам длительно допустимых токов Iдоп для стандартных сечений [4, 5, 10] определяем сечение трехжильного кабеля Sдоп. Таблицы составлены для одиночных кабелей, проложенных в земле при температуре почвы 150С или в воздухе при температуре 250С. При условиях, отличных от указанных, необходимо вводить в Iдоп поправочные коэффициенты на температуру воздуха и почвы к1 и на число кабелей в траншее к2.

Значение длительно допустимого тока с поправками:

I′доп = к1 к2 Iдоп.

70