Ответы по курсу “Электрическая часть станций и подстанций” (Щукин)

1. Определение основных нормированных температур, вводимых для силового электрооборудования.

Нагревание проводников и аппаратов происходит вследствие потерь энергии различных видов. Сюда относятся: 1) джоулевы потери, пропорциональные квадрату тока, 2)потери в диэлектриках, пропорциональные квадрату напряжения, 3) потери в магнитопроводах от вихревых токов и гистерезиса, 4) потери в массивных ферромагнитных деталях от индуктированных токов и перемагничивания. Температура проводника, аппарата не должна превышать допустимые значения, определяемые нагревостойкостью изоляции, требованием надежной работы контактов и т.д.

Следует различать наблюдаемую температуру и температуру в наиболее нагретой точке. Под наблюдаемой температурой понимают температуру, найденную измерением. Она несколько меньше температуры в наиболее нагретой точке, поскольку последняя обычно недоступна для измерения и применяемые методы измерения несовершенны. Принято нормировать наблюдаемые температуры, поскольку это удобно для практического использования в эксплуатации. Однако в основу нормирования в числе других требований положены допустимые температуры в наиболее нагретых точках для основных классов изоляции. Изоляционные материалы разделены по нагревостойкости на 7 классов: У (допустимая температура 90), А (105), Е (120), В (130), F (155), H (180), G (свыше 180).

Существенное значение имеет нормирование температуры окружающей среды (воздуха, масла, воды, земли). Температура ( T ) проводника (аппарата) может быть представлена в виде суммы:

T= t_окр+, t_окр – температура окружающей среды, =T-t_окр – превышение температуры проводника, аппарата над температурой среды.

2. Определение термической стойкости для видов силового электрооборудования.

Проводник будет термически стоек при КЗ, если его сечение удовлетворяет условию: ,где соответствуют допустимой температуре при КЗ и начальной температуре, зависящей от нагрузки шины в предшествующем нормальном режиме соответственно.

Если принять, что до КЗ проводник был нагружен номинальным током при номинальных условиях окружающей среды, то получим:

,где минимальное допустимое сечение проводников по условию термической стойкости,

Термическая стойкость определяется:

Для простой сети, при неизменном напряжении -

Для сложной сети - , где эквивалентная постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ.

В случае неизменного напряжения и при условии, что :

Для определения термической стойкости кабелей 6-35 кВ с бумажной изоляцией и многопроволочными жилами необходимо учесть теплоемкость пропитывающей массы, заполняющей пространство между проволоками:

, где c – удельная теплоемкость металла жилы, cm - удельная теплоемкость пропиточной массы, q – коэффициент заполнения сечения жилы.

Термическая стойкость электрических аппаратов характеризуется их номинальным током термической стойкости и номинальным временем его прохождения (около 1-4 сек). Под номинальным током термической стойкости понимают действующее значение переменного тока с постоянной амплитудой, установленное заводом-изготовителем на основе соответствующих испытаний.

Аппарат термически стоек - , левая часть соответствует тепловой энергии, выделенной при КЗ.