Токоведущие части (шины, кабели), изоляторы и аппараты всех видов (выключатели, разъединители, предохранители, измерительные трансформаторы тока) необходимо проверять на соответствие их номинальных параметров расчетным в нормальном режиме и при коротких замыканиях.
Выбор и проверка шин. Шины выбирают по расчетному току, номинальному напряжению, условиям окружающей среды и проверяют на термическую и динамическую устойчивости.
Минимальная площадь сечения шины по термической устойчивости
Р -I \Г1С (10-37)
где /м — установившийся ток короткого замыкания, кА; (пр — приведенное время короткого замыкания, с, в течение которого установившийся ток /„ выделяет то же количество теплоты, что и изменяющийся во времени ток короткого замыкания за действительное время (см. подразд. 10.3); С — термический коэффициент, соответствующий разности значений теплоты, выделенной в проводнике после и до короткого замыкания; для алюминиевых шин С = 88, для медных С= 171, для стальных С~ 60.
Динамическая устойчивость характеризуется допустимым механическим напряжением на изгиб, МПа, для данного металла шин. Как следует из формул (10.27) —(10.29),
|
|
ар =1,76-Ю-/2/2/а Ж, (10.38)
где /у — ударный ток короткого замыкания, кА; / — расстояние между опорными изоляторами, см; а — расстояние между осями шин смежных фаз, см; И7— момент сопротивления, см3.
Пример 10.2. Выбрать шины и проверить их на режим короткого замыкания при 1Н= 510 А, /к= 2 кА; /у= 5,1 кА. Шины установлены на изоляторах плашмя, расстояние между осями смежных фаз а = 250 мм, расстояние между изоляторами / = 900 мм.
Решение. По расчетному току выбираем алюминиевые шины размерами 40 х 5 мм с /лоп = 540 А.
Площадь термически устойчивого сечения находим по формуле (10.37), принимая?пр = 0,2 с:
&„ =2000^0^2/88 = 10,2 мм2.
Момент сопротивления определяем по формуле (10.30): И7 = = 0,5-42/6 = 1,33 см3.
Расчетное напряжение в металле шин находим по формуле
(10.38):
oр= 1,76-10-3-5,12-902/25-1,33= 11,2 МПа;
Допустимое напряжение в алюминиевых шинах адои= 65 МПа. Таким образом, выбранные шины термически и динамически устойчивы:
.Рт.у= 10,2 мм2< 5= 200 мм2; одоп = 65 МПа > ор = 11,2 МПа.
Выбор и проверка изоляторов. Изоляторы выбирают по номинальным напряжению и току, типу и роду установки и проверяют на разрушающее воздействие от ударного тока короткого замыкания.
При установке шины плашмя допустимое усилие на изолятор Рдоп= 0,6Рр, где Рр — разрушающее усилие. При установке шины на ребро Ртп = 0,4/>р.
Выбор и проверка кабелей. Кабели выбирают по расчетному току, номинальному напряжению, способу прокладки, условиям окружающей среды и проверяют на термическую устойчивость при коротком замыкании по формуле (10.37). Для кабелей с медными жилами С = 141, с алюминиевыми С = 85.
|
|
Пример 10.3. Кабель типа ААБ напряжением 10 кВ выбран по расчетному току, площадь сечения кабеля 50 мм2. Проверить кабель на термическую устойчивость к току короткого замыкания, если /м = 10 кА, (пр = 0,5 с.
Решение. Площадь термически устойчивого сечения находим по! формуле (10.37):
Рт.у = 10000Д1/85 = 83,2 мм2 > 8 = 50 мм2. Площадь сечения выбранного кабеля не удовлетворяет условию термической устойчивости при токе /„, поэтому надо или принять кабель с площадью сечения 70 мм2, или уменьшить время действия защиты. Для (пр = 0,2 с
Ету = 10000^072/85 = 52,6' мм2 = 6" = 50 мм2. Выбор и проверка реакторов. Реакторы выбирают по расчетному току линии и заданному допустимому току короткого замыкания. Выбор реактора состоит в определении его индуктивного сопротивления Хр%, которое необходимо включить в данную цепь, чтобы снизить ток короткого замыкания до заданного значения /клоп- Указанное сопротивление находят по формуле
Хр*= /н.р//к.доп100, (10.39)
где /нр — номинальный ток реактора по каталогу, близкий к току в цепи.
Пример 10.4. Выбрать реактор, чтобы в линии напряжением 6 кВ с током /н= 900 А снизить ток короткого замыкания до /кдоп = = 19,3 кА (это соответствует пределу отключающей способности масляного выключателя типа ВМП-10К).
Решение. Выбираем реактор, имеющий номинальный ток /нр = = 1 кА. Его сопротивление должно быть не меньше
хр%= 1 100/19,3 = 5,2
%.
По каталогу находим, что требуемым параметрам удовлетворяет бетонный реактор типа РБА-6-1000 (С1Н = 6 кВ, Хр = 6 %).
Выбор и проверка выключателей высокого напряжения и разъединителей. Выключатели выбирают по номинальным току и напряжению, конструктивному исполнению, роду установки и проверяют на термическую и динамическую устойчивости и отключающую способность в режиме короткого замыкания.
На термическую устойчивость выключатели проверяют по условию
/2Л > 1ХР,
где /,н — номинальный ток термической устойчивости выключателя, задаваемый заводом-изготовителем, кА; (н — номинальное расчетное время термической устойчивости, с.
Динамическую устойчивость выключателя проверяют сравнением расчетного ударного тока /у с максимально допустимым током короткого замыкания /м, на который рассчитан выключатель.
Проверка выключателя на отключающую способность сводится к проверке того, что расчетная мощность короткого замыкания 5к меньше отключающей способности выключателя 5*отк, т.е. Лк< оотк-
Разъединители выбирают и проверяют так же, как и выключатели. Отличие лишь в том, что не выполняется проверка на отключающую способность.
Выбор и проверка предохранителей. Предохранители выбирают по конструктивному исполнению, роду установки, номинальным току и напряжению, а проверяют на отключающую способность, т. е. на выполнение условий
Значения /отк и Л"отк принимают по каталогу.
Выбор и проверка выключателей нагрузки. Выключатели нагрузки выбирают по номинальным току и напряжению и проверяют на термическую и динамическую устойчивости, а также отключающую способность в нормальном рабочем режиме.
Условия устойчивости к токам короткого замыкания выключателя выполняются, если /м > /у; /м > /у; /откл > /" = /к; ^откл ^ > 8" = 8К.
' Выбор и проверка трансформаторов тока. Трансформаторы тока выбирают по типу, роду установки, номинальным току и напряжению, нагрузке вторичной цепи, обеспечивающей погрешность в
пределах паспортного класса точности, и проверяют на термичес-1 кую и динамическую устойчивость к токам короткого замыкания. I Условие термической устойчивости трансформатора тока выполняется, если
К, >Л.>//11Р//Н, (10.40)
где К, — кратность термической устойчивости, приводимая в каталогах.
|
|
Условие динамической устойчивости выполняется, если
>1У, (10.41)
где Ктн — коэффициент внутренней динамической устойчивости, приводимый в каталогах.
Выбор трансформаторов тока по нагрузке вторичной цепи для обеспечения его работы с требуемой точностью состоит в соблюдении условия
^2н - ^2р>
где 82н — номинальная мощность вторичной обмотки трансформатора тока, В • А, приводимая в каталогах; 52р — расчетная мощность вторичной обмотки трансформатора тока в нормальном режиме, В А. Расчетную мощность вторичной обмотки находят по формуле
^2Р - ^пР + Л2(гПр + гк), (10.42)
где 5пр — мощность, потребляемая приборами и реле, В А; /2 — ток во вторичной обмотке, А; гпр — сопротивление проводов, Ом, гпр = (52ц - 8пр2,5)/2,5; гк — сопротивление контактов, принимается равным 0,1 Ом.
Необходимое минимальное сечение проводов Р = /р(угпр). Расчетная длина /р определяется с учетом схемы включения приборов. При схеме полной звезды /р = /, при схеме неполной звезды
/ = у]31, при одном трансформаторе тока /р = 21, где / — длина
провода (в один конец), соединяющего трансформатор тока и прибор.
Выбор и проверка трансформаторов напряжения. Трансформаторы напряжения выбирают по номинальному напряжению первичной цепи, типу, роду установки, классу точности и нагрузке, определяемой мощностью, которая потребляется катушками приборов и реле.
Условие проверки трансформатора напряжения на допустимую погрешность измерения:
где 5п — номинальная мощность вторичной обмотки, В ■ А; 82 — расчетная мощность подключенных приборов и реле, В • А.
Значения мощности, потребляемой приборами и реле, приводятся в справочниках.
Контрольные вопросы
1. Как и почему изменяется ток в цепи с момента возникновения короткого замыкания до установившегося значения?
2. Как и с какими допущениями определяют расчетный отключаемый ток короткого замыкания в промышленных распределительных сетях?
3. Как проверяют шины, кабели и электроаппаратуру РУ на термическую и динамическую устойчивости при коротком замыкании?
|
|
4. Какие способы ограничения токов короткого замыкания применяют в распределительных сетях?
5. Какие требования надо выполнять при выборе электрических аппаратов в РУ?
6. Каковы особенности расчета тока короткого замыкания в сетях напряжением до 1000 В и чем они обусловлены?
ГЛАВА 11