Выбор выключателей нагрузки и предохранителей

В целях снижения стоимости распределительного устройства 6–10 кВ подстанции вместо силовых выключателей небольшой и средней мощности можно применять выключатели нагрузки, способные отключать рабочие токи линий, трансформаторов и других электроприемников. Для отключения токов короткого замыкания, превышающих допустимые значения для выключателей нагрузки, последние комплектуют кварцевыми предохранителями ПК. Такой комплект получил название ВКП. При проектировании необходимо учитывать, что при каждом отключении выключателя нагрузки происходит износ газогенерирующих дугогасящих вкладышей, ограничивающих число допускаемых отключений КЗ.

Аппараты ВКП можно применять для присоединения трансформаторов мощностью до 1600 кВА, батареи конденсаторов до 400 квар, электродвигателей 3–6 кВ мощностью 600–1500 кВт.

Рекомендуется установка выключателя нагрузки после предохранителя, считая по направлению тока от источника питания, что следует иметь в виду при вычерчивании однолинейной схемы соединений подстанции. Такая схема имеет следующее преимущество: если при отключении выключателя нагрузки возникнут неполадки (например, затяжка дуги вследствие износа вкладышей или случайное превышение тока над паспортными значениями), то предохранители практически мгновенно отключат данную линию и возникающая авария ограничится пределами только данной камеры и не распространится на все распредустройство. Такая установка предохранителей дает возможность безопасного осмотра и ревизии выключателя нагрузки при вынутых предохранителях.

Выбор выключателей нагрузки производится по тем же условиям, что и разъединителей. При выборе аппаратов ВКП в РУ 6–10 кВ необходимо учитывать недостаточную чувствительность предохранителей к перегрузкам. Поэтому применение аппаратов ВКП должно сопровождаться установкой соответствующих релейных защит от перегрузок в схеме блока линия-трансформатор.

В ОРУ 10–110 кВ рекомендуется применение стреляющих предохранителей. Мощность трансформаторов, защищаемых стреляющими предохранителями, ограничена значениями 4000–6300 кВА. В закрытых помещениях установка их не допускается.

Наибольшая отключающая мощность предохранителей ПК, ПКН (для наружной установки), ПКЭ (для экскаваторов) составляет 200 МВА; ПКУ (усиленный) на 6–10 кВ – 350 МВА, на 35 кВ – 500 МВА.

Номинальные токи плавких вставок предохранителей ПК следует выбирать так, чтобы не возникало ложное срабатывание предохранителя вследствие толчков тока при включении трансформатора на небольшую нагрузку, а также при включении электродвигателей или батарей конденсаторов. Для выполнения этого условия ток плавкой вставки выбирается в 1,4–2,5 раза больше номинального тока защищаемого электроприемника. С учетом этого выбор предохранителя следует производить на основе данных табл. 10.2.

При выборе предохранителей следует обратить особое внимание на то, что их можно применять лишь в сетях и электроустановках с напряжением, соответствующим номинальному напряжению предохранителя. Применение предохранителей с номинальным напряжением, отличным (большим или меньшим) от номинального напряжения сети, не допускается. Условия выбора предохранителей приведены в табл. 10.3 (I_{откл. н} – предельный (наибольший) ток отключения предохранителя, А).

Таблица 10.2 - Рекомендуемое соответствие токов плавкой вставки предохранителей ПК I_{пл. вст} и защищаемых электроприемников I_э

Таблица 10.3 – Условия выбора предохранителей выше 1 кВ

Выбор реакторов

Реакторы устанавливают: на сборных шинах подстанций или на отходящих линиях для ограничения тока (мощности) короткого замыкания; на шинах подстанций или питающих линиях для обеспечения необходимого значения остаточного напряжения на шинах подстанций; для ограничения пусковой мощности при пуске асинхронных или синхронных двигателей. Выбор реактора можно производить по заданному снижению тока короткого замыкания, по заданному значению остаточного напряжения.

Необходимую реактивность реактора (%) при заданном снижении тока короткого замыкания определяют по формуле

x_р.ном = 100I _р.ном (1/I_τ + 1/I_k) = 100S _р.ном (1/S_τ + 1/S_k), (10.5)

где I_ном (S_ном) – номинальный ток (номинальная проходная мощность) реактора; I_τ (S_τ) – ток (мощность) короткого замыкания, соответствующий действительному времени отключения и ограниченный реактором; I_к (S_к) – ток (мощность) короткого замыкания до реактора, до установки реактора.

Индуктивное сопротивление трехфазного реактора, Ом,

x= ω ∙ L_ном = 314 ∙ L_ном = 10x_р.номU_ном / √3I _р.ном = 10x_р.номU_ном² /S_р.ном (10.6)

где L_ном – индуктивность реактора, Гн; U_ном – номинальное напряжение, кВ; S_{р. ном} – проходная мощность реактора, кВА; I_{р. ном} – номинальный ток реактора, А.

Мощность одной фазы реактора, квар,

S_р.ном = 314 ∙ L_ном ∙I _р.ном² ∙ 10^-4. (10.7)

Падение напряжения в реакторе

∆U = β ∙ x_р.ном sinφ + β²/200 ∙ x_р.ном cosφ, (10.8)

где β = S_ном / S_р.ном = I _ном / I _р.ном [S_н (I_н) – мощность (ток) нагрузки].

Ток и мощность короткого замыкания за реактором:

I_τ = 100I_р.ном / x_c +x_р.ном ; S_τ = 100S_р.ном / x_c +x_р.ном (10.9)

где х_с – эквивалентное сопротивление сети (%), отнесенное к номинальной мощности реактора.

Остаточное напряжение на реакторе (%)

U_ост =100x_р.ном / x_c +x_р.ном =x_р.ном I_τ / I_р.ном . (10.10)

Эффективность применения реактора тем выше, чем ближе расположена подстанция промышленного предприятия к источнику питания системы. Если на предприятии имеются собственные генерирующие установки, связанные с шинами 10 кВ подстанции, то можно однозначно рекомендовать применение реакторов в межсекционной связи. В общем случае, однако, применение реакторов должно быть экономически обосновано, так как установка линейных, секционных или групповых реакторов должна обеспечивать экономию за счет применения более дешевых ячеек с выключателями и кабелей меньшего сечения.