7. Выбор и проверка выключателей и разъединителей

1. Коэффициенты электрической удаленности

Значения коэффициентов электрической удаленности приведены в табл. 25.

Таблица 25. Значения коэффициентов электрической удаленности генераторов от точек КЗ

	К-1	К-2	К-3	К-4	К-5	К-6	К-7
Г1	0,39	5,49	1,57	1,57	5,86	5,74	2,01
Г2	0,29	3,58	0,91	0,90	0,59	0,59	1,38
Г3	0,46	5,79	2,72	2,72	11,32	11,09	2,58
Г4	0,40	2,67	0,56	0,56	2,03	1,98	4,09
Г5	0,40	2,67	0,56	0,56	2,03	1,98	1,88

При значении коэффициента удаленности, равном отношению тока подпитки места КЗ от данного генератора к номинальному току генератора, меньше 2 считаем, что для данного генератора КЗ удаленное.

Однолинейная схема ТЭЦ приведена на рис. 9.

Рисунок 9. Однолинейная схема ТЭЦ

2. Выбор и проверка выключателей на примере выключателей на напряжение 115 кВ

В соответствии с ГОСТ 687-78 выключатели и разъединители выбираются по следующим условиям:

(1)

Номинальный ток, по которому необходимо выбирать выключатель, находится как:

Выбираем выключатель Q1, исходя из условий (1):

Принимаем к установке комплектное распределительное устройство фирмы «ABB» типа ELK14 со следующими параметрами:

• максимальное номинальное напряжение U_ном = 250 кВ;

• номинальный ток I_ном = 3,15 кА;

• номинальный ток отключения I_{откл.ном} = 40 кА;

• наибольший пик сквозного тока короткого замыкания i_пр.скв = 135 кА;

• ток термической стойкости I_{терм.норм} = 40 кА;

• номинальное относительное содержание апериодической составляющей не более ;

• время протекания тока термической стойкости t_{терм.норм} = 3 с;

• собственное время отключения t _собст = 0,03 с;

• полное время отключения t _полн = 0,05 с.

Проверка выключателя на коммутационную способность осуществляется по следующим условиям:

где - нормированное значение апериодической составляющей тока отключения;

(2)

- расчётное значение апериодической составляющей тока КЗ в цепи в момент начала расхождения дугогасительных контактов выключателя;

- действующее значение периодической составляющей тока КЗ в цепи в момент начала расхождения дугогасительных контактов выключателя ( );

- нормированное процентное содержание апериодической составляющей в токе отключения.

Нормированное значение апериодической составляющей тока отключения:

Момент начала расхождения дугогасительных контактов выключателя определяется по формуле:

(3)

где - минимальное время срабатывания релейной защиты согласно ПУЭ.

Расчётное значение апериодической составляющей тока КЗ в цепи в момент начала расхождения дугогасительных контактов выключателя определяется по формуле:

(4)

где - эквивалентная постоянная времени затухания апериодической составляющей, определяемая по формуле:

(5)

Через данный выключатель будет протекать суммарный ток короткого замыкания от всех генераторов и системы, поэтому принимаем:

Определяем постоянную времени затухания апериодической составляющей по формуле (5):

Определяем расчётное значение апериодической составляющей тока КЗ в цепи в момент начала расхождения дугогасительных контактов по формуле (4):

Проверяем выключатель на коммутационную способность по условиям (2):

Так как оба условия выполняются, то выключатель проходит по коммутационной способности.

Проверка выключателя по включающей способности производится по следующим условиям:

(6)

где – нормированное действующее значение периодической составляющей тока включения выключателя;

– нормированное мгновенное значение тока включения выключателя.

Под нормированным током включения понимают наибольший ток КЗ, который выключатель способен надежно включить. Заводы-изготовители определяют этот ток наибольшим действующим значением, которое установлено равным номинальному току отключения и наибольшим мгновенным значением, которое установлено равным:

. (7)

Определяем нормированное мгновенное значение тока включения по формуле (7):

Проверяем выключатель на включающую способность по условиям (6):

Отсюда следует, что выключатель, выбранный по номинальному току отключения, способен также включить цепь с номинальным током включения. Так как выключатель удовлетворят по своим параметрам условиям (6), то он может быть принят к установке в данной цепи.

Проверка выключателя на термическую стойкость производится по условию:

(8)

Время от начального момента КЗ до момента его отключения определяется по формуле:

, (9)

где - время срабатывания релейной защиты (для данного курсового проекта принимается равным 0,2 с);

- полное время отключения выключателя.

Определяем время от начального момента КЗ до момента его отключения выключателем по формуле (9):

В связи с тем, что , то допустимое значение интеграла Джоуля составит:

(10)

Определим допустимое значение интеграла Джоуля по формуле (10):

Исходная расчётная схема носит произвольный характер, но для всех генераторов расчётное КЗ является удалённым (табл. 4). При этом интеграл Джоуля определяется по формуле:

, (11)

где - действующее значение периодической составляющей тока КЗ, А;

- эквивалентная постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ, с.

Так, как в данной курсовой работе не учитывалась подпитка от системы, то перерасчет начальной периодической составляющей тока КЗ и ударного значения тока КЗ не производится. Для проверки используются величины, используемые при проверке на отключающую и включающую способность.

Определим расчетное значение интеграла Джоуля по формуле (11):

Проверяем выключатель на термическую стойкость по условию (8):

Так как условие выполняется, то принимаем данный выключатель к установке.

Проверка выключателя на электродинамическую стойкость проводится по следующим условиям:

(12)

где

Проверим выключатель Q1 по условиям (12):

Так как условия (12) соблюдаются, то данный выключатель проходит по электродинамической стойкости.

В связи с тем ,что к установке выбиралось комплектное распределительное устройство, а выключатель этого КРУ прошел все проверки, то проверять остальное оборудование не имеет смысла.

3. Принятые к установке выключатели

На стороне 115 кВ приняты к установке комплектные распределительные устройства фирмы «ABB» типа ELK14 со следующими параметрами:

• максимальное номинальное напряжение U_ном = 250 кВ;

• номинальный ток I_ном = 3,15 кА;

• номинальный ток отключения I_{откл.ном} = 40 кА;

• наибольший пик сквозного тока короткого замыкания i_пр.скв = 135 кА;

• ток термической стойкости I_{терм.норм} = 40 кА;

• номинальное относительное содержание апериодической составляющей не более ;

• время протекания тока термической стойкости t_{терм.норм} = 3 с;

• собственное время отключения t _собст = 0,03 с;

• полное время отключения t _полн = 0,05 с.

На вводах непосредственной подпитки от генераторов установлены генераторные выключатели фирмы ABB типа HECS-80 со следующими параметрами:

• максимальное рабочее напряжение U_ном = 23 кВ;

• номинальный ток I_ном = 8,5 кА;

• номинальный ток отключения I_{откл.ном} = 80 кА;

• наибольший пик сквозного тока короткого замыкания i_пр.скв = 220 кА;

• ток термической стойкости I_{терм.норм} = 80 кА;

• номинальное относительное содержание апериодической составляющей не более ;

• время протекания тока термической стойкости t_{терм.норм} = 3 с;

• собственное время отключения t _собст = 0,039 с;

• полное время отключения t _полн = 0,068 с.

На вводах СН приняты к установке распределительные устройства СН NEX-17 с выкатными вакуумными выключателями, паспортные данные которых приведены ниже:

• максимальное номинальное напряжение U_ном = 12 кВ;

• номинальный ток I_ном = 2500 А;

• номинальный ток отключения I_{откл.ном} = 31,5 кА;

• наибольший пик сквозного тока короткого замыкания i_пр.скв = 78,75 кА;

• ток термической стойкости I_{терм.норм} = 31,5 кА;

• номинальное относительное содержание апериодической составляющей, %, не более ;

• время протекания тока термической стойкости t_{терм.норм} = 3 с;

• собственное время отключения t _собст = 0,05 с;

• полное время отключения t _полн = 0,06 с.

Подключение двигателей СН на напряжение 6,3 кВ осуществляется через выкатной вакуумный выключатель BB/TEL-10-31,5/1000 У2, паспортные данные которого приведены ниже:

• номинальное напряжение U_ном = 10 кВ;

• номинальный ток I_ном = 1000 А;

• номинальный ток отключения I_{откл.ном} = 31,5 кА;

• наибольший пик сквозного тока короткого замыкания i_пр.скв = 81 кА;

• ток термической стойкости I_{терм.норм} = 31,5 кА;

• номинальное относительное содержание апериодической составляющей не более β=50%;

• время протекания тока термической стойкости t_{терм.норм} = 3 с;

• собственное время отключения t _собст = 0,045 с;

• полное время отключения t _полн = 0,055 с.

В связи с нецелесообразностью установки 42 вакуумных выключателей на каждый двигатель СН, для подачи питания на них используем выключатели нагрузки фирмы RospolElectro типа ISARC-1, а для подачи питания на все выключатели нагрузки установим один вакуумный выключатель, рассмотренный в этом подразделе. При этом в связи с тем, что по паспортным данным выключатель нагрузки способен выдержать максимальный ток, равный 40 кА, необходимо использовать предохранитель, который срабатывает при достижении тока значения 35 кА. При этом следует отметить, что данный тип выключателя нагрузки поставляется в комплекте с предохранителем, который в случае выхода из строя возможно заменить на аналогичный.

Для подключения ТСН к РУНН 0,4 кВ принимаем к установке автоматические выключатели фирмы Schneider electric типа Masterpact UR 5000 с параметрами:

Количество полюсов 3

Номинальное напряжение, В 415

Номинальный ток, А 5000

Номинальный ток отключения, кА 150

Полный ток отключения, кА 150

Допустимое действующее значение

сквозного тока короткого замыкания, кА 120

Время термической стойкости, с 1

Допустимый ток включения на КЗ, кА 330

Время отключения, мс 50

Для подключения потребителей СН на 0,4 кВ к сети принимаем к установке автоматический выключатель фирмы ABB типа XT2 160V с параметрами:

Количество полюсов 3

Номинальное напряжение, В 690

Номинальный ток, А 800

Номинальный ток отключения, кА 150

Полный ток отключения, кА 150

Допустимое действующее значение

сквозного тока короткого замыкания, кА 150

Время термической стойкости, с 1

Допустимый ток включения на КЗ, кА 330

Время отключения, мс 15