6.2.1 Выбор высоковольтных электрических аппаратов

6.2.2 Выбор выключателей

Выбор высоковольтных выключателей произведен на основе сравнения каталожных данных с соответствующими расчетными данными, для чего составим таблицу. Значения номинальных данных по каталогу должны быть больше или равны соответствующих параметров электрической сети:

Выбор высоковольтных выключателей произведен на основе сравнения каталожных данных с соответствующими расчетными данными, для чего составим таблицу 6.1

В расчетах учтено, что через выключатель Q7 протекает ток КЗ от энергосистемы и от двигателей.

Таблица 6.1

Выбор высоковольтных выключателей

Место установки выключателя	Тип выключателя	Условия выбора	Расчетные данные сети		Каталожные данные выключателя
Q1 – Q2	ВБЭ-110-1600 -20У1	Uc ≤ Uном Iрасч ≤ Iном Iк ≤ Iоткл iуд ≤ iдин Bк ≤ I∞2tп	110 кВ 131,2А 2,9 кА 7,38 кА 9,2 кА2с		110 кВ 1600 А 5 кА 52 кА 8112 кА2с
Q3 Q4	ВВ/TEL-10-25/1600	Uc ≤ Uном Iрасч ≤ Iном Iк ≤ Iоткл iуд ≤ iдин Bк ≤ I∞2tп	10 кВ 1443А 23,34 кА 59 кА 637,4 кА2с		10 кВ 1600 А 25 кА 80 кА 1875 кА2с
Q5 – Q8	BB/AST 10-16/630	Uc ≤ Uном Iрасч ≤ Iном Iк ≤ Iоткл iуд ≤ iдин Bк ≤ I∞2tп		10 кВ 390А 7,64 кА 19,45 кА 68,3кА2с	10 кВ 630 А 16 кА 24 кА 1728 кА2с
Q9	ВВ/TEL-10-25/1600	Uc ≤ Uном Iрасч ≤ Iном Iк ≤ Iоткл iуд ≤ iдин Bк ≤ I∞2tп		10 кВ 1443А 23,34 кА 59 кА 637,4 кА2с	10 кВ 1600 А 31,5 кА 60 кА 10443 кА2с

Выбор высоковольтных выключателей Q1-Q2, установленных со стороны высокого напряжения силовых питающих трансформаторов (рис.6.1) Параметры сети U_ном=110 кВ, I_расч= 1312А, =2,9 кА, i_уд=7,38 кА.

Выбираем вакуумный выключатель ВБЭ-110 с электромагнитным приводом. Параметры выключателя: U_ном=110 kB, Iном=1600 А, I_ОТКЛ=5 кА, Iдин=52 кА, ток термической стойкости 31,5 кА при времени действия 2 с, время отключения 0,07 с.

Расчет интеграла Джоуля при коротком замыкании (теплового импульса тока) В_к можно выполнить следующим образом:

_(6.1)

B_к,п, В_к,а – соответственно периодическая и апериодическая составляющие импульса тока;

I_∞ – действующее значение периодической составляющей тока короткого замыкания;

t_откл – время от начала короткого замыкания до его отключения,

t_откл = t_з + t_вык (6.2)

t_з – время действия релейной защиты, для МТЗ t_з=0,5-1,0 с, примем t_з=1,0 с;

t_вык – полное время отключения выключателя, t_вык = 0,07 с.

Т_а – постоянная времени затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания

(6.3)

x_Σ, r_Σ – суммарные индуктивные и активное сопротивление цепи КЗ.

В сетях, где активное сопротивление не учитывают из-за их несущественного влияния на полное сопротивление цепи КЗ, можно принять T_а = 0,05.

При тепловой импульс тока можно найти по упрощённой формуле

. (6.4)

Для выключателей Q1 – Q2: t_откл = t_з + t_вык = 1+0,07 = 1,07 с.

Отношение , Т_а – постоянная времени затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания до точки К2 равна Т_а = 0,05, т.к. активное сопротивление в расчётах не учитывалось. Отсюда тепловой импульс тока при КЗ для выключателей Q1-Q2,по формуле :

Интеграл Джоуля при коротком замыкании для выключателей Q1-Q2:

_(6.5)

Для выключателя ВБЭ-110: I_∞=20 кА; t_п=3с, тогда интеграл Джоуля

= 52² ·3 = 8112кА²с

то есть В_к<<

Выбор высоковольтных выключателей Q3,Q4,Q9 установленных в цепи ЗРУ-10 кВ. Параметры сети U_ном=10 кВ, I_расч= 1434 А, =23,34 кА, i_уд=59 кА.

Выбираем вакуумный выключатель типа ВВ/TEL-10-25/1600, предназначенный для эксплуатации в сетях трехфазного переменного тока частотой 50 Гц номинальным напряжением до 10 кВ с изолированной и компенсированной нейтралью в нормальных и аварийных режимах. Вакуумные выключатели серии BB/TEL — это коммутационные аппараты нового поколения, в основе принципа действия которых лежит гашение возникающей при размыкании контактов электрической дуги в глубоком вакууме, а фиксация контактов вакуумных дугогасительных камер (ВДК) в замкнутом положении осуществляется за счет остаточной индукции приводных электромагнитов ("магнитная защелка").

Конструктивно вакуумный выключатель BB/TEL представляет собой три полюса, размещенных на общем основании, со встроенными пофазными электромагнитными приводами "магнитной защелкой". Каждый из полюсов вакуумного выключателя BB/TEL заключен в полимерный корпус, который является основным несущим элементом выключателя. Все три полюса механически связаны между собой синхронизирующим валом, на котором установлен кулачок для коммутации контактов вспомогательных цепей. Платы со вспомогательными контактами расположены слева и справа от среднего полюса.

Конструкции выключателей BB/TEL позволила достичь следующих преимуществ по сравнению с другими коммутационными аппаратами:

-высокий механический и коммутационный ресурс;

-малые габариты и вес;

-небольшое потребление энергии по цепям управления;

-возможность управления по цепям постоянного, выпрямленного и переменного аперативного тока;

-простота встраивания в различные типы КРУ и КСО и удобство организации необходимых блокировок;

-отсутствие необходимости ремонта в течение всего срока службы;

-доступная цена.

Параметры выключателя: U_ном=10 кВ, I_ном=1600 А, I_откл=25 кА, i_дин=80 кА, ток термической стойкости 25 кА при времени действия 3 с, время отключения 0,07 с.

Расчет интеграла Джоуля при коротком замыкании (теплового импульса тока) В_к выполняем по формуле (2.30):

Интеграл Джоуля при коротком замыкании для выключателей Q3,Q4 (ВВ/TEL-10-25/1600: I_∞=25 кА; t_п=3с) находим по формуле (2.31):

= 25² ·3 = 1875 кА²с (6.6)

то есть В_к<

Выбор высоковольтных выключателей Q5-Q8, установленных в цепи ЗРУ-10 кВ (рис.6.1). Параметры сети U_ном=10 кВ, I_расч= 390 А, =7,64 кА, i_уд=19,45 кА.

Выбираем вакуумный выключатель типа BB/AST 10-16/630. Параметры выключателя: U_ном=10 кВ, I_ном=630 А, I_откл=16 кА, i_дин=10 кА, ток термической стойкости 52 кА при времени действия 3 с, время отключения 0,12 с.

Расчет интеграла Джоуля при коротком замыкании (теплового импульса тока) В_к можно выполнить следующим образом:

B_к,п, В_к,а – соответственно периодическая и апериодическая составляющие импульса тока;

I_∞ – действующее значение периодической составляющей тока короткого замыкания;

t_откл – время от начала короткого замыкания до его отключения,

t_откл = t_з + t_вык

t_з – время действия релейной защиты, для МТЗ t_з=0,5-1,0 с, примем t_з=1,0 с;

t_вык – полное время отключения выключателя, t_вык = 0,12 с.

Т_а – постоянная времени затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания

x_Σ, r_Σ – суммарные индуктивные и активное сопротивление цепи КЗ.

В сетях, где активное сопротивление не учитывают из-за их несущественного влияния на полное сопротивление цепи КЗ, можно принять T_а = 0,05.

При тепловой импульс тока можно найти по упрощённой формуле

.

Для выключателей Q5 – Q8: t_откл = t_з + t_вык = 1+0,12 = 1,12 с.

Отношение , Т_а – постоянная времени затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания до точки К2 равна

Т_а = 0,05, т.к. активное сопротивление в расчётах не учитывалось. Отсюда тепловой импульс тока при КЗ для выключателей Q5-Q8,по формуле:

Интеграл Джоуля при коротком замыкании для выключателей Q5-Q8:

Для выключателя BB/AST 10-16/630: I_∞=10 кА; t_п=3с, тогда интеграл Джоуля

= 24² ·3 = 1728 кА²с

то есть В_к<<

Результаты сравнения параметров сети и номинальных параметров выбранного выключателя представлены в табл. 6.1