И выключателей нагрузки
Параметры аппаратов | Условия выбора и проверки | |
Разъединители | Выключатели нагрузки | |
Номинальное напряжение, кВ | Uном ≥ Uном. у | Uном ≥ Uном. у |
Номинальный ток, А | Iном ≥ Iм | Iном ≥ Iм |
Предельный сквозной ток (амплитудное значение), кА | iпр.скв ≥ iу | iпр.скв ≥ iу |
Ток термической стой- кости, кА ; допустимое время его действия, с | I2терtтер ≥ Bк | I2терtтер ≥ Bк |
Номинальный ток отключения, кА | – | Iоткл.ном ≥ Iм |
Cборные шины РУ 10(6) кВ выбираются согласно [19] по допустимому длительному току нагрузки (по условию нагрева), проверяются на электродинамическую и термическую стойкость при КЗ. Сборные шины не проверяются по экономической плотности тока.
Условие выбора сечения шин по нагреву
Iдоп ≥ Iм,
где Iдоп – допустимый длительный ток на шины выбранного сечения с учётом поправки при расположении шин плашмя [19, п. 1.3.23] или температуре воздуха, отличной от принятой в таблицах (25 ºС).
В последнем случае допустимый ток определяется по формуле
Iдоп = Iдоп.ном ,
где Iдоп.ном – допустимый ток на шины по таблицам [19] или справочной литературы при температуре воздуха 25 ºС;
– действительная температура воздуха, ºС.
При проверке однополосных прямоугольных шин, расположенных в одной плоскости, на электродинамическую стойкость наибольшая сила F(3), Н, воздействующая на шины и вызывающая их изгиб, определяется по формуле
где l – расстояние между опорными изоляторами (длина пролета шин), м;
а – расстояние между осями шин, м;
Кф – коэффициент формы, учитывающий форму поперечного сечения и взаимное расположение проводников. Для прямоугольных шин Кф = 1, так как расстояние между шинами значительно больше периметра сечения шины;
iу – ударный ток трёхфазного КЗ, кА.
Шины проверяются на электродинамическую стойкость по условию
σдоп ≥ σрасч,
где σдоп – допустимое механическое напряжение в материале шин, МПа. Согласно [22, табл. 4.2] для шин из алюминиевого сплава марки АД31Т σдоп = 89 МПа, для алюминиевых шин марки А – 82 МПа.
σрасч – расчётное наибольшее механическое напряжение в материале шин от изгиба, МПа; определяется по формуле
,
где W – момент сопротивления шины, см3, относительно оси, перпендикулярной к направлению изгибающей силы F(3).
Момент сопротивления зависит от формы и расположения шин. При рас- положении в одной плоскости и размещении однополосных прямоугольных шин на опорных изоляторах большей стороной h (плашмя) момент сопротивления равен
W = ;
при размещении однополосных шин на изоляторах меньшей стороной b (на ребро) момент сопротивления равен
W = ,
где b и h размеры поперечного сечения шины, см.
При проверке термической стойкости шин выбранного стандартного се- чения S, мм2, должно быть выполнено условие
S ≥ Sтер.min = ,
где Sтер.min – минимально допустимое сечение шин по условию термической стойкости, мм2;
Bк – тепловой импульс тока КЗ, А2 .с;
Cт – коэффициент, зависящий от допустимой температуры нагрева при КЗ и материала шин. Значения коэффициента (функции) Cт, А.с1/2/мм2, для жёстких шин приведены в [22, табл. 3.16]. Для шин из алюминиевого сплава марки АД31Т при начальной температуре нагрева 70 ºС он равен 82, для медных шин Cт = 170.
Жёсткие шины в распределительных устройствах крепятся на опорных изоляторах. Опорные изоляторы выбираются по номинальному напряжению и проверяются на механическую нагрузку при КЗ. Условие проверки
Fдоп = 0,6Fразр ≥ Fрасч,
где Fдоп – допустимая нагрузка на головку изолятора, кН;
Fразр – минимальная разрушающая сила на изгиб данного типа изолятора, кН [16];
Fрасч – расчётная сила, действующая на изолятор, кН.
При горизонтальном или вертикальном расположении изоляторов всех фаз расчётная сила, кН,
где iу – ударный ток трёхфазного КЗ, кА.
Пример.Выбрать сечение прямоугольных шин в РУ 10 кВ и проверить их на электродинамическую и термическую стойкость к действию токов короткого замыкания, если расчётный ток нагрузки Iр = 1930 А, токи короткого замыкания: iу= 51 кА, Iп0 = = 20 кА. Шины расположены в РУ горизонтально, на изоляторах установлены плашмя. Расстояние между опорными изоляторами l =1 м, расстояние между фазами а = 0,35 м. Время отключения КЗ равно tоткл = tр.з + tоткл.в. = 0,45 + 0,15 = 0,6 с.
Р е ш е н и е
Выбираем в [19, табл. 1.3.31] по расчётному току алюминиевые прямоугольные однополосные шины размером 120 x 10 мм, сечением S = 1200 мм2, с допустимым током Iдоп = 2070 А.
Проверяем шины на электродинамическую стойкость к действию токов КЗ. Рас- чётная сила, воздействующая на шины при трёхфазном КЗ, равна
Н.
Определяем механическое напряжение в шинах
МПа
где = = 24 см3.
Так как σдоп = 82 МПа [22, табл. 4.2] больше σрасч = 5,4 МПа, то шины электродинамически устойчивы.
Определяем минимально допустимое сечение шин по условию термической стойко- сти
мм2.
Так как выбранное сечение шин S = 1200 мм2 больше Sтер.min = 190 мм2, то шины термически стойки.
По номинальному напряжению на шинах РУ выбираем опорные изоляторы типа ИО-10-3,75УЗ [16, с. 282] с Fразр = 3,75 кН. Проверяем их на механическую нагрузку при КЗ по условию Fдоп = 0,6Fразр ≥ Fрасч
Fдоп = 0,6Fразр = 0,6.3,75 = 2,25 ≥ Fрасч = 1,286 кН. Условие выполняется.
Кабели выбираются по напряжению, конструкции, экономической плот- ности тока и допустимому току, проверяются на термическую стойкость по условию
,
где Sтер.min – минимально допустимое сечение кабеля по условию термической стойкости, мм2;
Bк – тепловой импульс тока КЗ, А2 .с;
Cт – коэффициент, зависящий от допустимой температуры нагрева кабеля при КЗ и материала жил. Значения коэффициента (функции) Cт, А.с1/2/мм2, приведены в [22, табл. 3.17]. Для кабелей напряжением 10(6) кВ с алюминиевыми жилами Cт = 90.
Пример.Выбранный по расчётному току кабель марки ААБ-3x35-10 проверить по термической стойкости к токам короткого замыкания при Iп0 = I∞= 6,5 кА и времени отключения КЗ, равному tоткл = tр.з + tоткл.в. = 0,45 + 0,15 = 0,6 с.
Р е ш е н и е
Определяем минимально допустимое сечение кабеля по условию термической стойкости, пренебрегая постоянной времени апериодической составляющей тока КЗ
мм2.
Выбранный кабель сечением 35 мм2 не удовлетворяет условию термической стойкости. Принимаем время действия релейной защиты 0,3 с. Тогда Sтер.min = 6500 /90 = 48 мм2. Кабель сечением 50 мм2 является термически стойким.
Трансформаторы тока выбираются по: номинальному напряжению, номинальному первичному току, конструктивному выполнению и классу точности; проверяются на электродинамическую стойкость, термическую стойкость и вторичную нагрузку.
Класс точности трансформатора тока определяется в зависимости от класса точности измерительных приборов, с которыми он должен работать.
Условие проверки на электродинамическую стойкость:
kдин I1ном ≥ iу или iдин ≥ iу,
где kдин – кратность тока электродинамической стойкости трансформатора тока; приводится в каталогах и справочниках [16], [35] и др.;
I1ном – номинальный первичный ток трансформатора тока, кА;
iу – ударный ток трёхфазного КЗ по расчёту, кА;
iдин – ток электродинамической стойкости трансформатора тока, кА; приводится в каталогах и справочниках.
Условие проверки на термическую стойкость
(kтI1ном)2 tтер ≥ Bк или I2терtтер ≥ Bк,
где kт – кратность тока термической стойкости трансформатора тока; приводится в каталогах и справочниках [16], [35] и др.;
tтер – допустимое время термической стойкости трансформатора тока, с; приводится в каталогах и справочниках;
Bк – тепловой импульс тока КЗ, кА2 .с, по расчёту;
Iтер – ток термической стойкости, кА; даётся в каталогах и справочниках.
Так как класс точности трансформатора тока зависит от величины его нагрузки, то необходимо сравнить вторичную нагрузку Z2 и номинальную допустимую нагрузку Z2ном трансформатора тока в выбранном классе точности. Выбираемый трансформатор тока будет работать в заданном классе точности, если соблюдается условие Z2 ≤ Z2ном.
Индуктивное сопротивление токовых цепей невелико, поэтому Z2 ≈ r2. Вторичная нагрузка состоит из сопротивлений последовательно включённых приборов, соединительных проводов и переходного сопротивления контактов
r2 = rприб + rпров + rк .
Сопротивление приборов определяется по выражению
rприб = Sприб / I22ном,
где Sприб – суммарная мощность, потребляемая приборами, В.А; I2ном – номинальный ток вторичной обмотки трансформатора тока (I2ном = 5 А).
Сопротивление контактов принимается 0,05 Ом при двух–трёх приборах и 0,1 Ом при большем числе приборов. Сопротивление, Ом, соединительных проводов определяется исходя из обеспечения условия r2 ≤ Z2ном по следующему выражению
rпров = Z2ном – rприб – rк .
По найденному сопротивлению проводов определяется их сечение, мм2
Sпров = ρlрасч / rпров,
где ρ – удельное сопротивление материала провода, Ом.мм2/м (для медных проводов ρ = 0,0175, для алюминиевых проводов ρ = 0,0283);
lрасч – расчётная длина, м, соединительных проводов, зависящая от схемы соединения трансформаторов тока: при одном трансформаторе тока lрасч = 2l, где l – длина одного провода между трансформатором тока и измерительным прибором; при двух трансформаторах тока, соединённых по схеме неполной звезды, lрасч = l; при трёх трансформаторах тока, соединённых в звезду, lрасч = l. Длину соединительного провода от трансформатора тока до прибора (в один конец) можно приблизительно принять по [22, с. 301].
Пример.Выбрать трансформатор тока и проверить на действие токов КЗ, если расчётный ток Iм = 350 А, напряжение Uном. уст= 10 кВ, токи короткого замыкания: Iп0 = 10 кА, iy = 18 кА, время отключения КЗ tоткл = 2,2 с.
Р е ш е н и е
Выбираем трансформатор тока ТПЛ-10 [16, с 294]. Сравнительная таблица расчётных и номинальных данных выбранного трансформатора тока приведена ниже.
Таблица 3.3
Дата добавления: 2020-10-14; просмотров: 490;