8 Выбор выключателей и разъединителей

Выключатели и разъединители выбираются в зависимости от исполнения распределительного устройства. Распределительное устройство 10 кВ выполняется закрытым, а распределительные устройства 220 кВ – открытыми.

Выключатель является основным коммутационным аппаратом в электрических установках, он служит для отключения и включения цепи в любых режимах.

В учебном проектировании выключатели выбирается по цепи самого мощного присоединения. Мощность ЛЭП принимается равной пропускной способности линии. Мощность в цепях обмоток трансформаторов равна пере- токам мощности через трансформатор.

8.1 Выбор выключателей

8.1.1 Выбор выключателей на ору – 220кВ

Выключатели выбираются без встроенных трансформаторов тока. Трансформаторы тока выносятся за здание. Выбор выключателей производится по цепи самого мощного присоединения. На ОРУ–220кВ самым мощным присоединением является блок генератор-трансформатор.

1. U_Н,ВЫКЛ U_УСТ ;

2. I_Н,ВЫКЛ I_{НОМ.ЦЕПИ} ;

3. I_Н,ВЫКЛ I_MAX.ЦЕПИ.

I_{НОМ.ЦЕПИ} = , (8.1)

где S _НОМ – мощность, проходящая через присоединение генератор – трансформатор.

I_{НОМ.ЦЕПИ} = ,

I_MAX.ЦЕПИ = I_{НОМ.ЦЕПИ} = 0,577 кА

Выбираем элегазовый выключатель ВГУ–220 У3 производства ОАО "Нижнетуринский электроаппаратный завод". Предназначен для коммутации электрических цепей при нормальных и аварийных режимах в сетях трехфазного переменного тока частоты 50 и 60 Гц для закрытых распределительных устройств напряжением 220 кВ. Выключатель имеет пополюсное управление встроенным электромагнитным приводом.

1. 220 кВ = 220 кВ;

2. 3150 А > 577 А;

3. 3150 А > 577 А.

Выбранный выключатель необходимо проверить по условиям:

1. На отключающую способность

40 кА > 7 кА

– номинальный ток отключения выключателя;

– действующее значение периодической составляющей тока КЗ.

2. На способность отключения апериодической составляющей тока КЗ

– апериодическая составляющая тока КЗ в момент расхождения контактов ;

– номинальное допускаемое значение апериодической составляющ- ей в отключаемом токе для времени

, (8.2)

где – нормированное процентное содержание апериодической составляющей в отключаемом токе.

=47 % – паспортные данные

26,58 кА > 5,38 кА

3. На электродинамическую устойчивость

I_пр.скв – наибольший пик (ток электродинамической стойкости);

i_y – ударный ток;

=150 кА – паспортные данные

150 кА > 22,9 кА

4. На термическую устойчивость

В_К.РАСЧ В_К.ДОП

В_К - тепловой импульс

, (8.3)

где – действующее значение периодической составляющей тока КЗ в момент t=0 от эквивалентного источника, кА;

– эквивалентная постоянная времени затухания, с;

t_ОТКЛ - расчетная продолжительность КЗ, с.

t_ОТКЛ =t_С.З + t_О.В, (8.4)

где t_С.З – время срабатывания защиты, с;

t_О.В – время отключения выключателя, с.

t_ОТКЛ =0,1+0,027=0,127с

, (8.5)

где I_Т - ток термической стойкости, кА;

t_Т - время протекания тока термической стойкости, с.

3200 кА²с > 32,17 кА²с

5. На ток включения

i_ВКЛ i_У

I_ВКЛ I_П0

150 кА > 22,9 кА

40 кА > 8,58 кА.

8.1.2 Выбор выключателей на ГРУ, цепь ввода генератора 63МВт

Наибольший ток нормального режима принимается при загрузке генератора до номинальной мощности P_НОМ, при номинальном напряжении и cos

I_{НОМ.ЦЕПИ} = (8.6)

где P _НОМ – номинальная активная мощность генератора.

I_{НОМ.ЦЕПИ} =

Наибольший ток послеаварийного или ремонтного режима определяется при условии работы генератора при снижении напряжения на 5%

I_MAX.ЦЕПИ = (8.7)

I_MAX.ЦЕПИ =

Выбираем выключатель МГГ–10–5000–63 У3

Маломасляный выключатель. Имеет два стальных бочка на полюс и по две пары рабочих и дугогасительных контактов. Мощные рабочие контакты позволяют увеличить номинальный ток этих выключателей, а двукратный разрыв тока и специальные камеры гашения приводят к увеличению отключающей способности.

1. 10 кВ = 10 кВ;

2. 5000 А > 4330 А;

3. 5000 А > 4558 А.

Выбранный выключатель необходимо проверить по условиям:

1. На отключающую способность

63 кА > 28,98 кА

2. На способность отключения апериодической составляющей тока КЗ

35,64 кА > 34,57 кА

3. На электродинамическую устойчивость

170 кА > 106,2 кА

4. На термическую устойчивость

В _К.РАСЧ В _К.ДОП

8192 кА² ·с > 6402,54 кА² ·с

5. На ток включения

i _ВКЛ i _У

I _ВКЛ I_П0

64 кА > 38,4 кА

170 кА > 106,2 кА

Значения токов короткого замыкания, при выборе выключателей на ГРУ цепь ввода генератора 63 МВт, выбираем не по суммарному значению тока КЗ, а по току, который течет в цепи генератора, т. е. I _G,ГРУ = I _КЗ – I _C – I _G1.

8.1.4 Выбор выключателей на отходящие линии с ГРУ

1. U _{Н, ВЫКЛ} 10 кВ

2. I _НОМ I_1Л

, (8.8)

где P _М – максимальное потребление с шин низкого напряжения.

Номинальный ток одной линии:

(8.9)

I_MAX =

Выбираем выключатель ВВЭ–10–20/630 У3. Устанавливается в КРУ К–104. Производство ОАО Уфимский завод “Электроаппарат”. Выключатель вакуумный, трехполюсный, электромагнитный, модернизированный. Предназначен для коммутации в нормальных и аварийных режимах электрических цепей трехфазного переменного тока частотой 50 и 60 Гц с номинальным напряжением 10 кВ.

1. 10 кВ = 10 кВ;

2. 630 А > 187 А;

3. 630 А > 187 А.

Выбранный выключатель необходимо проверить по условиям:

1. На отключающую способность

20 кА < 50,1 кА

Так как выключатель не проходит по отключающей способности, необходимо выбрать групповой реактор на отходящие линии.

Условия выбора реактора:

1. U _Н.Р U _УСТ

2. I _Н.Р I _{MAX.ВЕТВИ}

3. X _Н.Р X _Р.ТРЕБ

Определим результирующее сопротивление цепи КЗ до места установки реактора (К–2):

(8.10)

Определим требуемое сопротивление цепи КЗ для снижения тока КЗ до требуемой величины I_П0,ТРЕБ:

, (8.11)

где – наименьшее значение требуемого тока КЗ за реактором.

, (8.12)

где , – паспортные данные выключателя

Определим сопротивление реактора:

(8.13)

Выбираем реакторы РТСТ 10–2 2500–0,25 У1

1. 10 кВ = 10 кВ;

2. 2500 A > 704 А;

3. 0,25 Ом > 0,23 Ом.

Рассчитываем токи КЗ за реактором (К–5):

(8.14)

(8.15)

(8.16)

Выбранный реактор проверяем по условиям:

1. На электродинамическую устойчивость

80 кА > 47,12 кА

2. На термическую устойчивость

В_К.РАСЧ В_К.ДОП

3200 кА² · с > 1249,06 кА² · с

3. На остаточное напряжение

(8.17)

70% > 65%

4. На падение напряжения в реакторе

1,54% < 2%

Выключатель ВВЭ–10–20/630 У3 и реактор РТСТ–10–2 2500–0,25 У1 проходят.

8.1.5 Выбор выключателей в системе собственных нужд

I_{НОМ.ЦЕПИ} = (8.18)

I_{НОМ.ЦЕПИ} =

I_MAX.ЦЕПИ = 733 А

Выбираем выключатель ВВТЭ–10–20/1000 УХЛ2 производства ОАО Уфимский завод “Электроаппарат”.

1. 10 кВ > 6,3 кВ;

2. 1000 А> 733 А;

3. 1000 А> 733 А.

Выключатель предназначен для работы в шкафах КРУ и шкафах КСО.

Выбранный выключатель необходимо проверить по условиям:

1. На отключающую способность

20 кА > 15,87 кА

2. На способность отключения апериодической составляющей тока КЗ

14,14 кА > 11,76 кА

3. На электродинамическую устойчивость

52 кА > 51,8 кА

4. На термическую устойчивость

В_К.РАСЧ В_К.ДОП

1200 кА²с > 1088,58 кА²с

5. На ток включения

i_ВКЛ i_У

I_ВКЛ I_П0

52 кА > 51,8 кА

20 кА > 15,87 кА