Вибір та перевірка високовольтних комутаційних апаратів

Вимикачі високої напруги призначені для комутації кіл змінного струму напругою понад 1000 В у будь-яких режимах експлуатації: вмикання та вимикання номінальних струмів, струмівКЗ, струмів марного ходу силових трансформаторів та ємнісних струмів конденса­торних батарей і довгих ліній. Це найбільш складні та дорогі апарати.

Конструктивні особливості вимикачів та їх характеристики ви­значаються принципом гасіння дуги, а також середовищем, у якому дуга горить у процесі вимикання. Високовольтні вимикачі за такою ознакою поділяються на оливні, елегазові, електромагнітні, вакуумні та пневматичні.

Вимикачі вибирають за номінальними значеннями напруги та струму, родом установки, умовами роботи та конструктивним виконанням.

U_ном ≥ U_мережі

І_ном ≥ І_{роб.макс.}

Вибрані вимикачі перевіряють на вимикальну здатність та на електродинамічну та термічну стійкість при наскрізних струмах короткого замикання.

Вимикальна здатність вимикача за ГОСТ 687-78*Е задається номінальним струмом вимикання І_{ном. роз.} (діюче значення періодичної складової струму короткого замикання) та номінальним вмістом аперіодичної складової струму β_ном,%. Номінальний струм вимикання І_{ном. роз} та β_ном віднесені до моменту розмикання дугогасильних контактів (момент часу τ). Час τ від початку короткого замикання до розмикання дугогасильних контактів визначається за формулою

τ = t_{РЗ min} + t_ВЛАС

де t_{РЗ min} = 0,01 с – мінімальний час дії релейного захисту;

t_ВЛАС – власний час вимикання вимикача (каталожні дані).

Номінальний вміст аперіодичної складової β_ном %, який визначається як відношення аперіодичної складової до діючого значення періодичної складової струму короткого замикання у момент розходження дугогасильних контактів вимикача, знаходиться за формулою

β_ном = 100%

або приймається за ГОСТ у вигляді кривої β_ном =f(τ), яка наведена на рисунку 6.1

При τ > 70 мс значення β_ном слід вважати рівним нулю.

При перевірці вимикача на вимикальну здатність повинні виконуватися такі умови

І_{ном. роз} ≥ І_пτ

і_{аτ ном} ≥ і_аτ

де і_{аτ ном} = √2 І_{ном. роз} β_ном /100 – номінальне значення аперіодичної складової струму вимикання.

Рисунок 6.1 – Крива для визначення коефіцієнта β_ном

Якщо друга вимога не виконується, то слід перевірити можливість вимикання повного струму короткого замикання

І_{ном. роз} (1+β_ном /100) ≥ І_пτ + і_аτ

Перевірка вимикача на електродинамічну стійкість до наскрізних струмів короткого замикання виконується за такими формулами

І_дин ≥ І_п0

і_дин ≥ і_у

а на термічну стійкість

І²_т t_т ≥ В_К

де І_дин , і_дин – відповідно діюче та миттєве значення струму електродинамічної стійкості; І_т , t_т – відповідно струм термічної стійкості та час його протікання.

При виборі вимикачів повинні розглядатися випадки короткого замикання як з одного так і з іншого боків вимикача та слід брати до уваги найбільш важкі режими, при яких струм, що вимикається вимикачем, має найбільше значення.

Вимикач навантаження – це триполюсний комутаційний апарат, розрахований на вимикання номінального струму. Він не призначений для вимикання струму КЗ, але його вмикальна здатність відповідає електродинамічній стійкості при КЗ.

Вимикачі навантаження застосовують у приєднаннях силових трансформаторів на боці вищої напруги замість силових вимикачів якщо це можливо за умовами роботи електроустановки. Для вимикан­ня струмів КЗ застосовують високовольтні запобіжники (ПКТ), які встановлюються на одній рамі з вимикачем навантаження та вмикаю­ться послідовно з ним.

Вимикачі навантаження вибирають за номінальною напругою та номінальним струмом

U_ном ≥ U_мережі

І_ном ≥ І_{роб.макс.}

А перевіряються вони на електродинамічну та термічну стійкість до струмів короткого замикання

І_дин ≥ І_п0

і_дин ≥ і_у

І²_т t_т ≥ В_К

Роз'єднувач – це комутаційний апарат, призначений для утворен­ня видимого розриву, для перемикання приєднань розподільного при­строю в нормальних умовах з однієї системи збірних шин на іншу без перерви струму та для комутації дуже малих струмів ненавантажених силових трансформаторів та коротких ліній, нейтралей трансформато­рів і уземлювальних дугогасильних реакторів, якщо у мережі нема за­микання на землю.

Віддільник – це звичайний триполюсний роз'єднувач. Віддільники серії ОД відрізняються від роз'єднувачів серії РНД тільки приводом. Вони мають пружинні приводи, які спрацьовують при поданні відповідної команди на вимикання. Вмикання здійснюється вручну. Час вимикання складає 0,4-0, 5 с.

Роз’єднувачі та віддільники вибирають за конструктивним виконанням, родом установки (внутрішня, зовнішня), за номінальною напругою та номінальним струмом

U_ном ≥ U_мережі

І_ном ≥ І_{роб.макс.}

Вони теж перевіряються на електродинамічну та термічну стійкість до струмів короткого замикання

І_дин ≥ І_п0

і_дин ≥ і_у

І²_т t_т ≥ В_К

Короткозамикач – це апарат для утворення штучного КЗ в елект­ричному колі. Вони разом з віддільниками використовувалися в спро­щених схемах підстанцій. Короткозамикач має один опорний ізолятор, на верхньому торці якого закріплюють нерухомий контакт і затискач для приєднання дроту. Рухомий контакт з пружинним приводом узе­млює одну фазу (при U=35 кВ – дві фази) за ручною командою або від релейного захисту. Пружинний привід вмикає короткозамикач за 0,15-0,4 с. Вимикання здійснюється вручну.

Короткозамикач вибирається лише за номінальною напругою

U_ном ≥ U_мережі

а перевіряється на електродинамічну та термічну стійкість до струмів короткого замикання

І_дин ≥ І_п0

і_дин ≥ і_у

І²_т t_т ≥ В_К

Приклад

Вибрати високовольтний вимикач та роз'єднувач у колі генератора ТВФ-63-2 (Р_ном=63 МВт; соsφ=0,8; U_ном=10,5 кВ) Розрахункові струми короткого замикання складають: І_{п,о ген}=31,26 кА, І_{п,о сист}=42,14 кА, І_п,τген=31,14 кА, І_{п,τ сист}=39,5 кА, і_{у ген}=86,43 кА, і_усист=112,2 кА, і_аτген=7,14 кА, і_аτсист=6,61 кА а Т_а=0,22 с.

Для вибору вимикача та роз’єднувача спочатку потрібно розрахувати максимальний робочий струм за формулою

І_макс = = 4,558 кА

Потім за розрахованим струмом та номінальною напругою генератора вибираємо з додатків Д та Є вимикач та роз’єднувач. Вимикач МГГ-10-5000-63У3 (U_ном =10,5 кВ, І_ном =5000 А, І_{ном. роз} =63 кА, І_дин =64 кА, і_дин = 170 кА, І_т =64 кА, t_т =4 с, t_ВЛАС =0,11 с, t_ПОВН =0,13 с. Згідно з ПУЕ у колі генератора потрібно приймати τ = 4 с. Тоді час вимикання короткого замикання складає τ_к = 4+0,13=4,13 с. При короткому замиканні у місці встановлення вимикача струм складається з двох складових I_к.ген та I _к.сист (див. рисунок 6.2). При КЗ у точці 1 через вимикач протікає струм КЗ тільки від генератора, а при КЗ у точці 2 через вимикач протікає струм від усіх джерел системи. При виборі вимикача та роз’єднувача розрахунковою буде точка, в якій у разі КЗ через вимикач протікатиме більший струм.

Рисунок 6.2 – Пояснювальна схема

Вибір та перевірку вибраних апаратів зводимо до таблиці.

Розрахункові дані	Вимикач МГГ-10-5000-63У3	Роз’єднувач РВРЗ-20/6300У3
Uмережі =10,5 кВ	Uном = 10,5 кВ	Uном = 20 кВ
Іроб.макс. = 4558 А	Іном. = 5000 А	Іном. = 6300 А
Іпτ = 39,5 кА	Іном. роз = 63 кА	–
Іпτ + іаτ = ·39,5 +6,61=62,471 кА	Іном. роз = ·63=89,095кА	_
Іп0 = 42,14 кА	Ідин = 63 кА	–
іу = 112,2 кА	ідин = 170 кА	ідин = 220 кА
ВК = Іп02(τ+Та)= 42,142(4,13+0,22)=7724,64 кА2с	Вт = І2т tт =642·4= 16438 кА2с	Вт =І2т tт = 802·4= 25600 кА2с

Таким чином вибрані апарати задовольняють умовам перевірки на вимикальну здатність, електродинамічну та термічну стійкість до струмів короткого замикання.

Поиск по сайту: