Глава 10. Выбор аппаратов и токоведущих устройств

Т =1 р25 ^Г°£. (10.2)

*дл.доп -*ном.а , _ К '

V 'доп ^JD

где /_доп — температура наименьшая из допустимых для отдельных частей ап­парата.

При t < 35 °С ток /₀ можно повысить относительно /_нома на 0,5 % на каждый градус понижения температуры против +35 °С, но всего не более чем на 20 %.

Аппараты, выбранные по номинальному напряжению и номинальному то­ку, подлежат проверке на термическую и динамическую стойкость при токах короткого замыкания, на отключающую способность. Измерительные транс­форматоры, кроме того, проверяют на соответствие их работы требуемому классу точности.

Индуктивное сопротивление токоограничивающих реакторов в зависимос­ти от их назначения выбирают по требуемому снижению тока короткого за­мыкания за реактором (для снижения необходимой отключающей способно­сти выключателей или для использования кабелей меньшего сечения), по минимальному допустимому напряжению на шинах (для обеспечения самоза­пуска асинхронных двигателей).

10.2. Выбор высоковольтных выключателей (ячеек)

Все высоковольтные потребители подстанций, питающиеся от 5УР и 4УР (цеховые трансформаторы, высоковольтные двигатели, батареи конденсато­ров), подсоединяют посредством высоковольтных ячеек. Рекомендуется ис­пользовать комплектные ячейки КРУ и КСО. Такое решение позволяет суще­ственно повысить производительность монтажных работ, сократить стоимость подстанций, повысить надежность электроснабжения и безопасность обслу­живания. Выбор конкретной ячейки комплектного распределительного уст­ройства зависит от токов рабочего режима и короткого замыкания в соответ­ствующем присоединении, предопределяющих выбор выключателя или другого коммутационного аппарата.

В распределительных устройствах 10(6) кВ применяют маломасляные подвесные выключатели со встроенными пружинными и электромагнит­ными приводами, а также элегазовые, вакуумные и другие выключатели. Маломасляные выключатели встраивают в стационарные камеры односто­роннего обслуживания, применяющиеся преимущественно в электроуста­новках средней мощности. Распространены шкафы серий КРУ и КР, ком­плектуемые выключателями ВМПЭ на номинальные токи до 3200 А и токи КЗ до 31,5 кА. Большой диапазон исполнений дает возможность приме­нять выключатели ВМПЭ как для присоединения электроустановок сред­ней мощности, так и на стороне вторичного напряжения крупных транс-

10.2. Выбор высоковольтных выключателей (ячеек)

345

При больших мощностях короткого замыкания и больших рабочих токах рекомендуется использовать шестибаковые (по два на фазу) горшковые вы­ключатели типа МГТ-10 с номинальным током 3200, 4000 и 5000 А и отклю­чаемым током 30, 45 и 60 кА. Для присоединения потребителей с частыми коммутационными операциями рекомендуется использовать шкафы КЭ с эле­ктромагнитными выключателями типа ВЭМ-6, ВЭМ-10 на токи 1000—3200 А.

Количество ячеек, присоединенных к секции шин, должно быть выбрано исходя из следующих потребностей: по одной на каждое проектируемое при­соединение 10(6) кВ; по одной резервной на каждой секции шин; одна с меж­секционным выключателем; одна с измерительным трансформатором напря­жения на каждой секции шин; одна с вводным выключателем. Наиболее типична схема РУ 10 кВ промышленного предприятия с одиночными секци­онированными шинами.

Выбор высоковольтных выключателей производят:

— по напряжению электроустановки (10.2) и длительному току

'раб (max) — 'мои' (10.3)

где /_{ра6 (П1ах)} — наибольший ток утяжеленного режима, кА, [/_{ра6 (пих)} = /_р см. (2.5)]; /_ном — номинальный ток выключателя, кА;

— по электродинамической стойкости при токах короткого замыкания

'„о^/д„„; '_У^„д„„, (Ю.4)

где /_п0 — действующее значение периодической составляющей начального то­ка короткого замыкания, кА; /_дин, /_тдин — действующее значение периодичес­кой составляющей и амплитудное значение полного тока электродинамичес­кой стойкости выключателя, кА; / — ударный ток короткого замыкания, кА. Выключатель, выбранный по номинальному напряжению, номинальному продолжительному току и электродинамической стойкости, должен быть про­верен по отключающей способности на возможность отключения симметрич­ного тока:

пт — откл.ном' у!""-'/

где /_пт — периодическая составляющая тока короткого замыкания в момент расхождения контактов выключателя, кА; /„,„„„„ — номинальный ток отклю-

' ' ОТКЛ.НОМ

чения выключателя, кА.

Расчетное время отключения выключателя т определяется в соответствии с выражением

^{Х =}'p.3(min) ⁺ 'с.в.откл' (10.6)

где /pjjmin) — минимальное время срабатывания релейной защиты, принимае-

346 Глава 10. Выбор аппаратов и токоведущих устройств

мое равным 0,01 с для первой ступени защиты и 0,01 + Д/_с для последующих ступеней (А(_с — ступень селективности; значение At_c может быть принято рав­ным 0,3-0,5 с для быстродействующих защит); /_С„_ОТ|01 — собственное время от­ключения выключателя, с (значение (.„„„„ для маломасляных выключателей на 10 кВ ВМП составляет 0,12 с, МГГ — 0,15 с, для электромагнитных ВЭМ - 0,07 с).

Выключатель проверяют на отключение полного тока короткого замыка­ния с учетом апериодической составляющей:

Л/_ПТ + /_ат < Л/„_м (l + ^), (10.7)

где i — апериодическая составляющая тока в момент расхождения контактов выключателя, кА; Р_н — нормированное процентное содержание апериодичес­кой составляющей тока короткого замыкания, значение определяется по кри­вой (рис. 10.1).

Закон изменения апериодической составляющей описывается уравнением затухающей экспоненты

Wno*"'^. (Ю.8)

где Т_а — постоянная времени затухания.

Значение постоянной времени цепи короткого замыкания Т_а и ударного коэффициента к_у для различных мест короткого замыкания приведено ниже:

Т., с к_у

Шины станции 6-10 кВ с генераторами 30-60 МВт 0,185 1,95

За линейным реактором генераторного напряжения 0,125 1,93

Шины высокого напряжения РУ с трансформаторами:

100 МВА и выше 0,14 1,94

32-80 МВА 0,115 1,92

Сборные шины 6-10 кВ понижающих подстанций

с трансформаторами:

по 100 МВА и выше 0,095 1,9

по 25-80 МВА 0,065 1,85

20 МВА и ниже и с 32 МВА с расщепленными обмотками 0,05 1,8

За реакторами с номинальным током, А:

> 1000 0,23 1,96

< 630 0,1 1,9

РУ 6-10 кВ промышленных предприятий 0,01 1,37

На стороне вторичного напряжения понижающих

трансформаторов мощностью 1 МВА и менее — 1,3

В распределительных сетях 0,4 кВ — 1,1

10.2. Выбор высоковольтных выключателей (ячеек)

347

Р ис. 10.1. Нормированное процентное соотноше­ние апериодической составляющей тока КЗ, про­текающего через выключатель

По термической стойкости проверка осуществляется по расчетному импульсу квадратичного тока короткого замыкания и найденным в каталоге значениям / и L:

(Ю.9)

90 ^т> ^мс

b_k<i_t\,

где В_к — расчетный импульс квадратич­ного тока короткого замыкания, кА²с;

/_т — ток термической стойкости выключателя, кА; t_T — длительность протека­ния тока термической стойкости, с.

При удаленном коротком замыкании значение теплового импульса тока короткого замыкания В_к можно определять по формуле

^ = /„²о(т + Г.),

(10.10)

где т — расчетное время отключения выключателя, с [см. (10.6)].

Значение собственного времени отключения принимается для выбранного типа выключателя на основе вьшеуказанных рекомендаций. Время действия релейной защиты t может быть принято: ?_рз = 0,01 с при расчете кабелей и выключателей тупиковых присоединений ЗУР (высоковольтные двигатели, цеховые трансформаторы); / =0,5-Ю,6 с для вводных выключателей РУ 6—10 кВ 4УР; ?_рз = l,2-f-2 с для коммутационных аппаратов 5УР.

При коротком замыкании вблизи группы двигателей тепловой импульс оп­ределяется как суммарный от периодической В_кп и апериодической В_кз со­ставляющих:

Д<^- Дсп + Дс._а;

■°к.п ⁼ ''пОс^Тоткл ⁺ ^ЛтОс ''пОд-'д ⁺ "iJ-'пОд-'д >

где /_п0д — ток короткого замыкания от синхронных и асинхронных двигате­лей; /_п0с — ток короткого замыкания от системы; Т_а — постоянная времени эквивалентного двигателя. При отсутствии данных о типах двигателей можно принять значение Г_д равным 0,07с.

Апериодические составляющие токов двигателей от системы затухают по экспонентам с близкими постоянными времени. Поэтому апериодическую со­ставляющую тока в месте короткого замыкания можно представить в виде од­ной экспоненты с эквивалентной постоянной времени

348