Лекция 2. Выбор электрических коммутационных аппаратов

Выключатель является основным аппаратом в электрических установках, он служит для отключения и включения в цепи в любых режимах: длительная нагрузка, перегрузка, короткое замыкание, холостой ход, несинхронная работа. Наиболее тяжелой и ответственной операцией является отключение токов КЗ и включение на существующее короткое замыкание.

К выключателям высокого напряжения предъявляют следующие требования:

- надежное отключение любых токов (от десятков ампер до номинального тока отключения);

- быстрота действия, т.е. наименьшее время отключения;

- пригодность для быстродействующего автоматического повторного включения, т.е. быстрое включение выключателя сразу же после отключения;

- возможность пофазного (пополюсного) управления для выключателей 110 кВ и выше;

- легкость ревизии и осмотра контактов;

- взрыво- и пожаробезопасность;

- удобство транспортировки и эксплуатации.

Выбор выключателей производят по следующим параметрам:

напряжению U_ном > U_{сет. ном} ;

длительному току I_ном > I_{норм. расч} ;

Проверку выключателей следует производить на симметричный ток отключения I_{откл. ном} > I_п.τ. , I_п.τ – периодическая составляющая тока.

Затем проверяется возможность отключения апериодической составляющей тока КЗ

i_а.ном = √2∙β_норм∙I_{откл.ном} / 100 ≥ i_а.τ ,

где i_а.ном – номинальное допускаемое значение апериодической составляющей в отключаемом токе для времени τ; β_норм – нормированное допускаемое значение апериодической составляющей в отключаемом токе, % (рис. 4.33 Рожкова Л.Д. Электрооборудование электрических станций и подстанций.); i_а.τ – апериодическая составляющая тока КЗ в момент расхождения контактов; τ – наименьшее время от начала КЗ до момента расхождения дугогасительных контактов

τ = t_{з min} + t_с.в ,

где t_{з min}= 0,01 с – минимальное время действия релейной защиты; t_с.в. – собственное время отключения выключателя.

Если условие I_п.τ ≤ I_{откл. ном} соблюдается, а i_а.τ > i_а.ном, то допускается проверку по отключающей способности производить по полному току КЗ:

√2∙I_{откл.ном} (1+β_норм / 100) ≥ √2∙I_п.τ+ i_а.τ .

По включающей способности проверка производится по условию

i_вкл ≥ i_уд ; I_вкл ≥ I_п0 ,

где i_вкл ─ наибольший пик тока включения; i_уд ─ ударный ток КЗ в цепи выключателя; I_вкл ─ номинальный ток включения (действующее значение периодической составляющей); I_п0 ─ начальное значение периодической составляющей тока КЗ в цепи выключателя. Заводами-изготовителями соблюдается условие i_вкл = 1,8∙√2∙I_вкл , где k_уд = 1,8 ─ ударный коэффициент, нормированный для выключателей. Проверка по двум условиям необходима потому, что для конкретной системы k_уд может быть более 1,8.

На электродинамическую стойкость выключатель проверяется по предельным сквозным токам КЗ:

i_пр.скв ≥ i_уд ; I_пр.скв ≥ I_п0 ,

где i_пр.скв ─ наибольший пик (ток электродинамической стойкости) по каталогу; I_пр.скв ─ действующее значение периодической составляющей предельного сквозного тока КЗ (по каталогу).

На термическую стойкость выключатель проверяется по тепловому импульсу тока КЗ:

I²_тер t_тер ≥ В_к ,

где I_тер ─ ток термической стойкости по каталогу; t_тер ─ длительность протекания тока термической стойкости по каталогу, с; В_к ─ тепловой импульс тока КЗ по расчету. Если t_откл ≤ t_тер, то условие проверки:

I²_тер t_откл ≥ В_к .

В курсовом проекте следует отдавать предпочтение вакуумным выключателям для напряжений до 35 кВ, а для напряжений 110 кВ и выше – элегазовым выключателям

ВЫБОР РАЗЪЕДИНИТЕЛЕЙ

Разъединитель — это контактный коммутационный аппарат, предназначенный для отключения и включения электрической цепи без тока или с незначительным током, и который для обеспечения безопасности имеет между контактами в отключенном положении изоляционный промежуток.

При ремонтных работах разъединителем создается видимый разрыв между частями, оставшимися под напряжением, и аппара­тами, выведенными в ремонт.

Разъединители по числу полюсов могут быть одно- и трехполюсными, по роду установки — для внутренней и наружной устновки, по конструкции – рубящего, поворотного, катящегося, пантографического и подвесного типов. По способу установки раз­личают разъединители с вертикальным и горизонтальным расположением ножей.

Выбор разъединителей и отделителей производится:

по напряжению установки U_ном > U_{сет. ном} ;

длительному току I_ном > I_{норм. расч} ;

по конструкции, роду установки; по электродинамической стойкости

i_пр.скв ≥ i_уд ; I_пр.скв ≥ I_п0 ;

по термической стойкости

I²_тер t_тер ≥ В_к .