ВЫБОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ АППАРАТУРЫ

Выбор электрической аппаратуры осуществляется по условиям максимального рабочего режима с дальнейшей проверкой по режиму максимальных токов короткого замыкания.

Аппаратуру выбирают по следующим параметрам:

по напряжению U_{ап н} > U_{н сети};

по конструкции и роду установки;

по номинальному току I_{ап н} > I_{раб max};

по отключающей способности коммутационных аппаратов (выключателей, предохранителей, выключателей нагрузки и др.) [2, 4, 6].

Таким образом,

I_{ап откл} > I_{к max};

S_{ап откл} > S_{к max}.

По режиму короткого замыкания аппаратуру проверяют на динамическую и термическую стойкость.

Электродинамическая стойкость проверяется по максимально допустимым токам в амплитудных i_max или действующих значениях:

i_max > i⁽³⁾_y;

I_max > I^к_у.

Проверка термической стойкости аппарата осуществляется по следующему условию:

I_t²t > I_кэ²t_пр.

где I_t – ток термической стойкости аппарата, указанный в каталоге [6] для времени t; t_пр – приведенное (фиктивное) время к.з.

В сельских электрических сетях, питающихся от систем большой мощности, электрические аппараты на термическую стойкость проверяют по току трехфазного к.з., принимая приведенное время к.з., равным фактическому.

Электродинамическая и электротермическая стойкость трансформаторов тока задается коэффициентами динамической К_дин и термической К_т односекундной стойкости [6]. В соответствии с этим формулы принимают такой вид:

I_t²t = (К_тI_н1)² > I_уст²t_пр,

где I_уст – установившееся значение тока к.з.

Аппараты, защищаемые токоограничивающими предохранителями ПКТ: ПР, ПН, не проверяют на термическую и динамическую стойкость.

Измерительные трансформаторы дополнительно проверяют по классу точности с учетом фактической нагрузки вторичных цепей. При этом нагрузка вторичных цепей S₂ не должно превышать номинальную нагрузку S_2н измерительного трансформатора для заданного класса точности:

S_2н > S₂.

Проверяют трансформатор тока с наиболее нагруженной вторичной обмоткой. При проверке учитывают сопротивление всех приборов и реле, включенных в цепь измерения S_пр сопротивление контрольной проводки R_кn и сопротивление контактов R_koht обычно принимаемое равным 0,1 Ом:

S_2н > S₂ = ∑S_пр + I_н2²(R_кп + R_конт).

Задача 6.1

Выбрать аппаратуру (выключатели, разъединители, трансформаторы тока и предохранители) и проверить ее по режиму короткого замыкания для закрытой ТП (рис. 6.1), имеющей одну питающую и одну отходящую линию 10 кВ. На ТП установлены два трансформатора ТМ-400/10.

Максимальные рабочие токи питающей и отходящей линий равны со­ответственно 70 и 45 А. Максимальные значения токов к.з. на шинах 10 кВ подстанций: I_уст = 2,3 кА; i⁽³⁾_у = 3,5 кА. Отходящая линия оборудована максимальной токовой защитой с выдержкой времени 0,6 с, питающая линия – с выдержкой времени 1,2 с. На питающей и отходящей линиях установлены следующие измерительные приборы: амперметры ЭЗ0 и расчетные счетчики активной энергии САЗУ-И674.

Схема электрических соединений подстанции показана на рис. 6.1. По конструктивному соображению предварительно выбираем следующую аппаратуру: разъединители типа РВ-10; выключатели типа ВМП-10 или выключатели нагрузки ВН-11 с автоматическим приводом, трансформаторы тока ТПЛ-10 и предохранители ПКТ-10.

Выбор разъединителей

Для выбора разъединителей составим табл. 6.1, в которой сравниваются каталожные параметры разъединителей РВ-10/400 с расчетными данными схемы.

При проверке разъединителя на электротермическую стойкость приведенное время короткого замыкания определено как

t_np – t_a + t» – 1,3 + 0,2 – 1,4 с.

где t₃ = 1,2 с – выдержка времени максимальной токовой защиты; t_в = 0,2 с – время отключения масляного выключателя.

Рис. 6.1. Схема присоединения ТП 10/0,4 кВ

Таблица 6.1

Выбор разъединителя

Из таблицы выбора разъединителя (см. табл. 6.1) видно, что разъединитель РВ-10/400 полностью удовлетворяет расчетным условиям и может быть принят также в качестве разъединителей QS2….QS6 (см. рис. 6.1).

Выбор выключателя

Для сравнения расчетных данных с параметрами выключателей 6, 7 составим табл. 6.2.

Таблица 6.2

Выбор выключателя

Из табл. 6.2 видно, что для данных условий можно применить лишь масляный выключатель ВМП-10-630-20, так как выключатель нагрузки ВН-11 не проходит по отключающей способности:

I_отк = 0,4 кА < I⁽³⁾_уст = 2,3 кА.

Очевидно, что выбранный выключатель полностью удовлетворяет расчетным условиям при установке его на отходящей линии Q2.

Выбор трансформатора тока

Сравним параметры трансформаторов тока типа ТПЛ-10 на питающей ТА₁ и на отходящей ТА₂ линиях (табл. 6.3 и 6.4) с исходными данными.

Таблица 6.3

Выбор трансформатора тока для питающей линии

Расчетные ТА1	Параметры трансформатора тока ТПЛ-10-0,5/Р-80/5
Uн = 10 кВ	Uн = 10 кВ
Iраб max = 70 А	Iн1 = 80 А
i(3)у = 3,5 кА	= 250·2·80·10–3 = 28,2 кА
[I(3)уст]tпр = 2,32·1,4 = 7,4 кА2∙с	(КтIн1)2t = (90·80)2·1·10–6 = 51,8 кА2с

Таблица 6.4

Выбор трансформатора тока на отходящей линии

Проверяемые трансформаторы тока удовлетворяют условиям термической и динамической стойкости и приняты к установке. Выбранные трансформаторы тока имеют по два сердечника: класс 0,5 для питания счетчиков и измерительных приборов, класс Р – для питания реле.

Для проверки сердечника класса 0,5 по классу точности сравним его вторичную номинальную мощность (S_2н = 10 ВА) с действительной для одного из трансформаторов тока, так как число вторичных приборов на питающей и отходящей линиях одинаково. Ко вторичной обмотке трансформатора тока фазы А подключены амперметр типа ЭЗО, потребляющий 2 ВА, и токовая обмотка счетчика САЗУ-И674, потребляющая 1,4 ВА. Приняв сопротивления контактов R_конт = 0,1 Ом, определим допустимое сопротивление контрольной проводки (R_кп) по формуле

Ом. [2]

Принимаем длину соединительных проводов вторичной проводки равной l = 10 м. Тогда расчетное сечение медного провода вторичной проводки:

мм²,

где γ – удельная проводимость.

Принимаем ближайшее стандартное сечение контрольной проводки F = 2,5 мм².

Выбор предохранителя

Выбираем высоковольтный предохранитель типа ПКТ-10, предназначенный для защиты подстанций 10/0,4 кВ. Предохранители ПКТ-10 являются токоограничивающими, поэтому их не проверяют на электродинамическую и термическую стойкость. В качестве максимального рабочего принят номинальный ток трансформатора ТМ-400/10, равный 23,2 А [4–6, 11].

Характеристика выбранного предохранителя ПКТ-10 соответствует характеристике, полученной в результате расчета (табл. 6.5).

Номинальный ток плавкой вставки предохранителя ПКТ-10 для защиты силового трансформатора 10/0,4 кВ выбирают по следующему условию:

I_вст.н = 2I_н.тр-ра = 2·23,2 = 46,4 А.

Округляем до ближайшего стандартного значения: I_вст.н = 50 А.

Таблица 6.5

Выбор предохранителя

Расчетные данные	Параметры предохранителя ПКТ-10
Uн = 10 кВ	Uн = 10 кВ
Iраб max = 23,2 А	Iн = 50 А
I(3)уст = 2,3 кА	Iотк = 12 кА
МВ∙А	Sотк = 200 МВ∙А