3. Выбор различных видов электрических аппаратов

1. Выбор выключателей

Выключатели в зависимости от применяемых в них дугогасительной и изолирующей сред подразделяются на масляные, воздушные, элегазовые, ва­куумные и выключатели с магнитным гашением дуги.

В сетях 6.20 кВ применяются малообъемные масляные выключатели, выключатели с магнитным гашением дуги, вакуумные и элегазовые. В каче­стве генераторных выключателей мощных блоков и синхронных компенса­торов применяются так же воздушные выключатели.

На напряжении 35.220 кВ применяются малообъемные масляные вы­ключатели при предельных токах отключения 25.40 кА, а так же элегазовые и вакуумные выключатели. В сетях 110 и 220 кВ находят применение также воздушные выключатели с током отключения от 50 до 63 кА. В сетях 330 кВ и выше применяются воздушные и элегазовые выключатели. Основные ­

характеристики выключателей, выпускаемых отечественной промышленно­стью приведены в [5, 6, 11, 12]. При выборе выключателей, как и прочего оборудования, следует стремиться к однотипности, что упрощает эксплуата­цию.

Выключатели выбирают:

по номинальному напряжению

(3.1)

по номинальному току

(3.2)

по отключающей способности.

По ГОСТ 687-78Е отключающая способность выключателя характеризу­ется следующими параметрами:

а) номинальным током отключения в виде действующего значения периодической составляющей отключаемого тока;

б) допустимым относительным содержанием апериодической состав­ляющей в токе отключения , %;

в) нормированными параметрами переходного восстанавливающего на­пряжения (ПВН).

Номинальный ток отключения и отнесены к моменту прекраще­ния соприкосновения дугогасительных контактов выключателя . Время от начала короткого замыкания до прекращения соприкосновения дугогаси­тельных контактов определяют по выражению

(3.3)

где = 0,01 c - минимальное время действия релейной защиты; - соб­ственное время отключения выключателя (по каталогу) [5, 6, 11, 12].

Номинальный ток отключения задан в каталоге на выключатели [5, 6, 11, 12].

Допустимое относительное содержание апериодической составляющей (нормированная асимметрия номинального тока отключения) в отключаемом токе

(3.4)

где - номинальное допускаемое значение апериодической составляющей в отключаемом токе в момент размыкания дугогасительных контактов, для вре­мени .

Рис.3.1. Нормированное содержание апериодической составляющей.

задано ГОСТом в виде кривой , приведенной на рис. 3.1, или определяется по каталогам.

Если > 0,09с, то принимают = 0.

В первую очередь производится проверка на симметричный ток отключе­ния по условию

(3.5)

где - действующее значение периодической составляющей тока коротко­го замыкания для времени т, определяется расчетом.

Затем проверяется возможность отключения апериодической составляю­щей тока короткого замыкания в момент расхождения контактов по ус­ловию

(3.6)

Если условие - соблюдается, а , то допускается про­верку по отключающей способности производить по полному току короткого замыкания:

(3.6)

Отключающая способность выключателя определяется током отключения , который записывается в число его паспортных показателей. В каче­стве указывается наибольшая величина действующего значения пе­риодической составляющей тока, которую успешно отключает дугогасите- тельное устройство первогасящей фазы трехфазного выключателя при усло­вии, что восстанавливающееся на межконтактном промежутке напряжение соответствует нормированному его значению. Нормированные значения пе­реходного восстанавливавшегося напряжения (НПВН) в настоящее время оп­ределены ГОСТ 657-78 и приводятся, например, в [3, 5, 9, 11] в виде коорди­нат

точек, огибающих НПВН и допустимых значений скоростей восстанов­ления напряжения в зависимости от номинальных напряжений выключателей и соотношения между фактическим и номинальным токами отключения. Для правильного выбора выключателя, следовательно, нужно знать и сопостав­лять с паспортным значением не только расчетный ток короткого замыкания в месте его установки, но и соответствующее этому току восстанавливаю­щееся напряжение.

Процесс восстановления напряжения в сетях в случае отсутствия шунти­рующих дугогасительные промежутки выключателя сопротивлений обычно имеет колебательный характер, при их наличии, как правило, экспоненци­альный.

Для определения параметров восстанавливающегося напряжения необ­ходимо построить схему замещения электроэнергетической системы, в кото­рой выбираемый выключатель должен быть поставлен в наиболее тяжелые расчетные условия. Теория и методические подходы к определению пара­метров схемы замещения приведены, например в [3, 5 и 9]. Пример проверки выключателей по отключающей способности представлен в главе 6.

Проверка включающей способности производится по условию

(3.8)

где - ударный ток короткого замыкания в цепи выключателя; - на­чальное значение периодической составляющей тока короткого замыкания в цепи выключателя; - номинальный ток включения (действующее значе­ние периодической составляющей); - наибольший пик тока включения (по каталогу). Заводами изготовителями соблюдается условие

(3.9)

где =1,8 - ударный коэффициент, нормированный для выключателей. Проверка по двум условиям необходима потому, что для конкретной систе­мы может быть более 1,8.

Электродинамическая стойкость выключателя задана номинальным то­ком электродинамической стойкости в виде двух значений: действующего значения предельного сквозного тока короткого замыкания и ампли­тудного значения предельного сквозного тока короткого замыкания , оп­ределяемых по каталогам или справочникам.

Указанные токи связаны между собой соотношением

(3.10)

где =1,8 - ударный коэффициент, нормированный для выключателей.

Проверка на электродинамическую стойкость выполняется по условиям

(3.11)

(3.12)

где - начальное значение периодической составляющей тока короткого замыкания в цепи выключателя; - ударный ток короткого замыкания в той же цепи; , - нормативные токи, электродинамическая составляющая.

Необходимость проверки по двум условиям объясняется тем, что для конкретной системы расчетное значение может быть более 1,8, указанного ГОСТом для выключателей.

На термическую стойкость выключатель проверяется по тепловому им­пульсу тока короткого замыкания:

(3.13)

где - тепловой импульс по расчету; - предельный ток термической стойкости по каталогу; - длительность протекания тока термической стойкости по каталогу.

Приводы к высоковольтным выключателям выбирают по каталогу в соот­ветствии с типом выключателя. При этом необходимо учитывать, что приво­ды на оперативном постоянном токе требуют установки аккумуляторной ба­тареи или устройств, заменяющих ее. Номинальные данные выключателей приведены в [5, 6, 11, 12].