10. Выбор электрических аппаратов, токоведущих частей

10.1. Выбор и проверка высоковольтных выключателей

Высоковольтный выключатель – коммутационный аппарат, предназначенный для отключения и включения цепей высокого напряжения как нормальном, так и в аварийном режимах. При выборе типа выключателя необходимо учитывать род установки (внутренней или наружной), вид дугогасящей среды. В пределах одного РУ рекомендуется применять однотипные выключатели. В распределительных устройствах 6-10 кВ применяются маломасляные, вакуумные, электромагнитные выключатели.

В распределительных устройствах 35 кВ и выше рекомендуется применять маломасляные, воздушные и элегазовые выключатели.

Все выключатели характеризуются номинальным напряжением (U_ном) и номинальным рабочим током (I_ном), которые они выдерживают длительное время. Поэтому при выборе аппарата необходимо соблюдать условия:

U_ном.а.U_ном.с., (10.1)

I_{раб.макс.}I_ном.а. , 10.2)

где: U_ном.а.иI_ном.а.– номинальное напряжение и номинальный ток аппарата;U_ном.с. иI_{раб.макс.}– номинальное напряжение сети и наибольший ток утяжеленного режима цепи в которой устанавливается данный выключатель. Выключатели по номинальному напряжению и номинальному току, подлежат проверке на термическую и динамическую стойкость при токах КЗ и на отключающую способность.

По термической стойкости проверка осуществляется по расчетному импульсу квадратичного тока короткого замыкания. Значение теплового импульса тока к.з. (кА²с) определяется по формуле:

, (10.3)

где: t– расчетное время действия тока КЗ, с;

T_a – постоянная времени затухания апериодической составляющей, с;

I_по– начальное значение периодической составляющей тока к.з., кА.

Расчетное время действия тока КЗ определяется по выражению

, (10.4)

где: t_в.– время отключения выключателя, с;

t_з– время срабатывание релейной защиты, с.

Значение t_ззависит от ступени селективности релейной защиты. Приближенно можно принять 0,3 – 0,5 с (для быстродействующих защит).

Значение постоянной времени затухания апериодической составляющей тока КЗ зависит от места короткого замыкания. Для учебного проектирования значения T_aможно принять в пределах 0,01 – 0,2 с.

Зная значение теплового импульса тока КЗ в цепи установки выбранного выключателя можно записать условие проверки на термическую стойкость

, (10.5)

где: I_т– ток термической стойкости выбранного выключателя, кА;

t_т– допустимая длительность протекания тока термической стойкости выключателя, с.

Обе величины паспортные данные.

По электродинамической стойкости при токах К.З. выбранный выключатель проверяется по одному из условий:

или(10.6)

где: I_по– начальное значение периодической составляющей тока к.з., кА.

i_у– ударный ток к.з., кА.

I_дин– начальное действующие значение предельного сквозного тока данного выключателя, кА. (справочные данные)

I_м.дин.– амплитудное значение (наибольший пик) предельного сквозного тока выключателя, кА. (справочные данные)

При проверке выключателя на отключающую способность симметричного тока к.з. необходимо соблюдение следующего условия:

(10.7)

где: I_{отк.ном.}– номинальный ток отключения выключателя, кА. (справочные данные)

I_пt– периодическая составляющая тока к.з. в момент расхождения выключателя, кА (расчетная величина)

Таким образом, если соблюдать все условия выбора и проверки, можно считать, что выключатель выбран верно, в противном случае необходимо подобрать другой выключатель.