10.4. Выбор и проверка токоведущих частей, изоляторов и аппаратов

Токоведущие части (шины, кабели), изоляторы и аппараты всех видов (выключатели, разъединители, предохранители, изме­рительные трансформаторы тока) необходимо проверять на соот­ветствие их номинальных параметров расчетным в нормальном режиме и при коротких замыканиях.

Выбор и проверка шин. Шины выбирают по расчетному току, номинальному напряжению, условиям окружающей среды и про­веряют на термическую и динамическую устойчивости.

Минимальная площадь сечения шины по термической устой­чивости

Р -I \Г1С (¹⁰-³⁷)

где /_м — установившийся ток короткого замыкания, кА; (_пр — приведенное время короткого замыкания, с, в течение которого установившийся ток /„ выделяет то же количество теплоты, что и изменяющийся во времени ток короткого замыкания за действи­тельное время (см. подразд. 10.3); С — термический коэффициент, соответствующий разности значений теплоты, выделенной в про­воднике после и до короткого замыкания; для алюминиевых шин С = 88, для медных С= 171, для стальных С~ 60.

Динамическая устойчивость характеризуется допустимым ме­ханическим напряжением на изгиб, МПа, для данного металла шин. Как следует из формул (10.27) —(10.29),

а_р =1,76-Ю-/²/²/а Ж, (10.38)

где /_у — ударный ток короткого замыкания, кА; / — расстояние между опорными изоляторами, см; а — расстояние между осями шин смежных фаз, см; И⁷— момент сопротивления, см³.

Пример 10.2. Выбрать шины и проверить их на режим корот­кого замыкания при 1_Н= 510 А, /_к= 2 кА; /_у= 5,1 кА. Шины уста­новлены на изоляторах плашмя, расстояние между осями смеж­ных фаз а = 250 мм, расстояние между изоляторами / = 900 мм.

Решение. По расчетному току выбираем алюминиевые шины размерами 40 х 5 мм с /_лоп = 540 А.

Площадь термически устойчивого сечения находим по форму­ле (10.37), принимая ?_пр = 0,2 с:

&„ =2000^0^2/88 = 10,2 мм².

Момент сопротивления определяем по формуле (10.30): И⁷ = = 0,5-4²/6 = 1,33 см³.

Расчетное напряжение в металле шин находим по формуле

(10.38):

_oр= 1,76-10-³-5,1²-90²/25-1,33= 11,2 МПа;

Допустимое напряжение в алюминиевых шинах а_дои= 65 МПа. Таким образом, выбранные шины термически и динамически устойчивы:

.Р_т._у= 10,2 мм²< 5= 200 мм²; о_доп = 65 МПа > о_р = 11,2 МПа.

Выбор и проверка изоляторов. Изоляторы выбирают по номи­нальным напряжению и току, типу и роду установки и проверяют на разрушающее воздействие от ударного тока короткого замыка­ния.

При установке шины плашмя допустимое усилие на изолятор Р_доп= 0,6Р_р, где Р_р — разрушающее усилие. При установке шины на ребро Р_тп = 0,4/>_р.

Выбор и проверка кабелей. Кабели выбирают по расчетному току, номинальному напряжению, способу прокладки, условиям окружающей среды и проверяют на термическую устойчивость при коротком замыкании по формуле (10.37). Для кабелей с медными жилами С = 141, с алюминиевыми С = 85.

Пример 10.3. Кабель типа ААБ напряжением 10 кВ выбран по расчетному току, площадь сечения кабеля 50 мм². Проверить ка­бель на термическую устойчивость к току короткого замыкания, если /_м = 10 кА, (_пр = 0,5 с.

Решение. Площадь термически устойчивого сечения находим по ! формуле (10.37):

Р_т._у = 10000Д1/85 = 83,2 мм² > 8 = 50 мм². Площадь сечения выбранного кабеля не удовлетворяет усло­вию термической устойчивости при токе /„, поэтому надо или принять кабель с площадью сечения 70 мм², или уменьшить вре­мя действия защиты. Для (_пр = 0,2 с

Е_ту = 10000^072/85 = 52,6' мм² = 6" = 50 мм². Выбор и проверка реакторов. Реакторы выбирают по расчетно­му току линии и заданному допустимому току короткого замыка­ния. Выбор реактора состоит в определении его индуктивного со­противления Хр_%, которое необходимо включить в данную цепь, чтобы снизить ток короткого замыкания до заданного значения /клоп- Указанное сопротивление находят по формуле

Хр*= /н.р//_к.доп100, (10.39)

где /_нр — номинальный ток реактора по каталогу, близкий к току в цепи.

Пример 10.4. Выбрать реактор, чтобы в линии напряжени­ем 6 кВ с током /_н= 900 А снизить ток короткого замыкания до /_кдоп = = 19,3 кА (это соответствует пределу отключающей способности масляного выключателя типа ВМП-10К).

248

Решение. Выбираем реактор, имеющий номинальный ток /_нр = = 1 кА. Его сопротивление должно быть не меньше

х_р%= 1 100/19,3 = 5,2

%.

По каталогу находим, что требуемым параметрам удовлетворя­ет бетонный реактор типа РБА-6-1000 (С1_Н = 6 кВ, Хр = 6 %).

Выбор и проверка выключателей высокого напряжения и разъе­динителей. Выключатели выбирают по номинальным току и на­пряжению, конструктивному исполнению, роду установки и про­веряют на термическую и динамическую устойчивости и отклю­чающую способность в режиме короткого замыкания.

На термическую устойчивость выключатели проверяют по ус­ловию

/²Л > 1Х_Р,

где /,_н — номинальный ток термической устойчивости выключа­теля, задаваемый заводом-изготовителем, кА; (_н — номинальное расчетное время термической устойчивости, с.

Динамическую устойчивость выключателя проверяют сравне­нием расчетного ударного тока /_у с максимально допустимым то­ком короткого замыкания /_м, на который рассчитан выключатель.

Проверка выключателя на отключающую способность сводит­ся к проверке того, что расчетная мощность короткого замыка­ния 5к меньше отключающей способности выключателя 5*_отк, т.е. Л_к< о_отк-

Разъединители выбирают и проверяют так же, как и выключа­тели. Отличие лишь в том, что не выполняется проверка на от­ключающую способность.

Выбор и проверка предохранителей. Предохранители выбирают по конструктивному исполнению, роду установки, номинальным току и напряжению, а проверяют на отключающую способность, т. е. на выполнение условий

Значения /_отк и Л"_отк принимают по каталогу.

Выбор и проверка выключателей нагрузки. Выключатели на­грузки выбирают по номинальным току и напряжению и прове­ряют на термическую и динамическую устойчивости, а также отключающую способность в нормальном рабочем режиме.

Условия устойчивости к токам короткого замыкания вы­ключателя выполняются, если /_м > /_у; /_м > /_у; /_откл > /" = /_к; ^откл ^ > 8" = 8_К.

' Выбор и проверка трансформаторов тока. Трансформаторы тока выбирают по типу, роду установки, номинальным току и напряже­нию, нагрузке вторичной цепи, обеспечивающей погрешность в

пределах паспортного класса точности, и проверяют на термичес-1 кую и динамическую устойчивость к токам короткого замыкания. I Условие термической устойчивости трансформатора тока вы­полняется, если

К, >Л._>//_11Р//_Н, (10.40)

где К, — кратность термической устойчивости, приводимая в ка­талогах.

Условие динамической устойчивости выполняется, если

>1_У, (10.41)

где К_тн — коэффициент внутренней динамической устойчивости, приводимый в каталогах.

Выбор трансформаторов тока по нагрузке вторичной цепи для обеспечения его работы с требуемой точностью состоит в соблю­дении условия

^2н - ^2р>

где 8_2н — номинальная мощность вторичной обмотки трансформатора тока, В • А, приводимая в каталогах; 5_2р — расчетная мощность вто­ричной обмотки трансформатора тока в нормальном режиме, В А. Расчетную мощность вторичной обмотки находят по формуле

^2_Р - ^п_Р + Л²(г_Пр + г_к), (10.42)

где 5_пр — мощность, потребляемая приборами и реле, В А; /₂ — ток во вторичной обмотке, А; г_пр — сопротивление проводов, Ом, г_пр = (5₂ц - 8_пр2,5)/2,5; г_к — сопротивление контактов, принимает­ся равным 0,1 Ом.

Необходимое минимальное сечение проводов Р = /_р(уг_пр). Рас­четная длина /_р определяется с учетом схемы включения приборов. При схеме полной звезды /_р = /, при схеме неполной звезды

/ = у]31, при одном трансформаторе тока /_р = 21, где / — длина

провода (в один конец), соединяющего трансформатор тока и прибор.

Выбор и проверка трансформаторов напряжения. Трансформа­торы напряжения выбирают по номинальному напряжению пер­вичной цепи, типу, роду установки, классу точности и нагрузке, определяемой мощностью, которая потребляется катушками при­боров и реле.

Условие проверки трансформатора напряжения на допустимую погрешность измерения:

где 5_п — номинальная мощность вторичной обмотки, В ■ А; 8₂ — расчетная мощность подключенных приборов и реле, В • А.

250

Значения мощности, потребляемой приборами и реле, приво­дятся в справочниках.

Контрольные вопросы

1. Как и почему изменяется ток в цепи с момента возникновения короткого замыкания до установившегося значения?

2. Как и с какими допущениями определяют расчетный отключаемый ток короткого замыкания в промышленных распределительных сетях?

3. Как проверяют шины, кабели и электроаппаратуру РУ на терми­ческую и динамическую устойчивости при коротком замыкании?

4. Какие способы ограничения токов короткого замыкания применя­ют в распределительных сетях?

5. Какие требования надо выполнять при выборе электрических аппа­ратов в РУ?

6. Каковы особенности расчета тока короткого замыкания в сетях на­пряжением до 1000 В и чем они обусловлены?