Высоковольтное оборудование

Оборудование трансформаторных подстанций

Предыдущая | | Следующая >>

§ 128. ОБОРУДОВАНИЕ ТРАНСФОРМАТОРНЫХ ПОДСТАНЦИЙ

В состав оборудования трансформаторных подстанций входят: силовые трансформаторы, аппаратура защиты и коммутации, шинные устройства, измерительные трансформаторы и устройства автоматического контроля и управления.

Прием электрической энергии и дальнейшее распределение ее на подстанциях и в распределительных устройствах осуществляется посредством главных шин. Шины укрепляются с помощью крепеж­ных деталей на фарфоровых изоляторах. Шины для закрытых распределительных устройств (ЗРУ) 6—10 кв представляют собой голые, обычно алюминиевые (реже медные) полосы прямоугольного поперечного сечения. Для распознавания отдельных фаз (и защиты шин от коррозии) их окрашивают в различные цвета: фаза А — в желтый, фаза В — в зеленый, фаза С — в красный цвет.

Электрические линии присоединяют к главным шинам с по­мощью специальной аппаратуры (выключатели, разъединители и т. д.). Все электрические соединения подстанций и распределитель­ных устройств обычно изображают в виде однолинейных схем, на которых условными обозначениями показывают основные элементы установки (выключатели, предохранители и т. д.).

Измерительные трансформаторы применяют для включения из­мерительных приборов и обмоток реле защиты и управления.

К аппаратам защиты и коммутации, устанавливаемым на под­станциях, относятся выключатели мощности, выключатели нагруз­ки, разъединители, предохранители, разрядники и реакторы.

На рис. 168 изображена однолинейная схема трансформаторной подстанции небольшой мощности (не более 320 ква), а на! рис. 169 — однолинейная схема трансформаторной подстанции большой мощности.

Масляные выключатели мощности предназначены для включе­ния и выключения различных электроустройств высокого напряже­ния переменного тока (генераторов, двигателей, трансформаторов) при нормальной эксплуатации, а также и для отключения их при перегрузке или коротких замыканиях.

Масляные выключатели по своей конструкции делятся на две основные группы: баковые выключатели с большим объемом мас­ла, которое является дугогасящей и изолирующей средой, и горшковые выключатели с малым объемом масла, которое использует­ся для гашения дуги.

На рис. 170 показан схематиче­ский разрез бакового масляного вы­ключателя с большим объемом мас­ла и без специального устройства для гашения дуги. Выключатель состоит из металлического бака 2, заполненного маслом, и устройства для разрыва цепи тока. На стенке бака имеется указатель уровня мас­ла. Сверху бак закрыт металличе­ской крышкой 2, в которой имеется газоотводная трубка и закреплены проходные изоляторы 3 (втулки). Внутри втулок помещены токоведущие стержни 4, соединенные с не­подвижными контактами 5. Подвиж­ные контакты 6 укреплены на изоля­ционной планке 7, жестко связанной с вертикальной штангой 8. Штанга с подвижной контактной системой

под действием пружины 9, помещенной в верхней части выключа­теля, стремится разомкнуть контакты, но в нормальных условиях удерживается электромеханической защелкой 10.

При размыкании подвижных и неподвижных контактов между ними возникает электрическая дуга, так как накопленная в цепи электрическая энергия не может мгновенно исчезнуть и стремит­ся поддержать ток, проходящий через дугу, состоящую из раска­ленных газов. Под действием высокой температуры ближайшие слои масла испаряются и разлагаются на составные части, вслед­ствие чего дуга оказывается окруженной газовой средой (газовым пузырем) — водородом, который обладает высокой теплоемкостью и диэлектрической прочностью. Это облегчает гашение дуги.

После гашения дуги в масле остаются раскаленные газы, кото­рые поднимаются вверх через весь слой масла, охлаждаясь на сво­ем пути и собираясь под крышкой выключателя в специально остав­ленном незаполненном маслом буферном пространстве, сообщаю­щемся с воздухом через газоотводную трубку. Большая часть газов состоит из водорода, который с кислородом воздуха образует гре­мучую смесь.

Если водород, проходя через слой масла, недостаточно охлаж­дается, то гремучая смесь может взорваться, что поведет к разруше­нию выключателя, загоранию масла и может быть причиной пожаpa. Поэтому слой масла над контактами должен быть достаточно большим. Однако наполнение маслом выключателя сверх установ­ленной нормы также недопустимо, так как при этом уменьшается буферное пространство, что может, в свою очередь, вызвать взрыв выключателя расширяющимися газами.

Учитывая возможность взрывов при эксплуатации, масляные выключатели с большим объемом масла устанавливают в специ­альных взрывных камерах, представляющих собой железобетонное или кирпичное изолированное помещение.

Горшковые выключатели (рис. 171) с малым объемом масла безопасны в отношении взрывов и пожаров вследствие большой прочности цилиндров и малого объема масла. Поэтому они не требуют специальных изолированных помещений для своей уста­новки.

Контактами является подвижный стержень и неподвижный контакт розеточного типа, находящийся в нижней части горшка.

При включении подвижный стержень, проходя через центральное отверстие, отжимает две латунные заслонки, находящиеся под давлением пружины. При выключении латунные заслонки закрыва­ют отверстие, через которое проходит подвижный контакт.

При отключении между подвижным и неподвижным контакта­ми образуется дуга. Под влиянием высокой температуры дуга ок­ружена газовой средой, вследствие чего резко повышается давле­ние в нижней части горшка. Поэтому поток масла устремляется че­рез поперечный канал гасительной камеры в верхнюю часть горшка и гасит дугу.

Основными величинами, характеризующими масляный выклю­чатель, являются номинальное напряжение и ток, предельный от­ключаемый ток и предельная отключаемая мощность.

Выключатели нагрузки предназначены для выключения и отключения электрических цепей только в условиях нормального ре­жима работы.

Дугогасительным устройством выключателя нагрузки является пластмассовая разъемная камера с вкладышем из органического стекла, внутри которого перемещается подвижной нож дугогаси­тельной системы выключателя. В нижней части камеры находится неподвижный нож дугогасительной системы.

При отключении расходятся сначала рабочие контакты, а за­тем контакты дугогасительной системы, между которыми возника­ет дуга. Под действием высокой температуры из стенок вкладыша выделяются газы (в основном водород), создающие дутье, гасящее дугу.

Выключатели нагрузки снабжаются плавкими предохранителя­ми, защищающими цепь от перегрузок и коротких замыканий.

Для защиты силовых цепей до 35 кв устанавливают плавкие пре­дохранители ПК (с кварцевым заполнением). Такой предохрани­тель представляет собой фарфоровую трубку, внутри которой по­мещены плавкие вставки. Трубка засыпается кварцевым песком, способствующим гашению дуги, возникающей при перегорании предохранителя.

Разъединители применяют в установках высокого напряжения для тех. или иных отключений и переключений в находящейся под напряжением цепи. Например, после выключения масляного вы­ключателя его отключают от линии с помощью разъединителей для производства нужного ремонта.

По своему устройству разъединитель подобен рубильнику. Сле­дует иметь в виду, что выключение разъединителя под нагрузкой ни в коем случае недопустимо, так как на ножках разъединителя при отключении его под током появляется устойчивая дуга, кото­рая может послужить причиной тяжелых аварий.

В выключенном положении контакты разъединителя имеют расстояние, достаточное для того, чтобы не получилось пробоя.

Реакторы служат для ограничения токов коротких замыканий. Реактор представляет собой индуктивную катушку, не имеющую стального сердечника и состоящую из нескольких витков изолиро­ванной медной проволоки большого поперечного сечения. Реакторы имеют большое индуктивное и малое активное сопротивление.

В результате уменьшения величины токов короткого замыкания при помощи реакторов оказывается возможным устанавливать на станциях и подстанциях более дешевую и простую аппаратуру, рассчитанную на меньшие токи короткого замыкания, применять Кабели и шины меньшего сечения. Это значительно снижает стои­мость распределительного устройства и повышает надежность его работы.

Разрядник представляет собой аппарат, предназначенный для защиты электротехнических устройств от перенапряжений. Пере­напряжениями называются повышения напряжения сверх номи­нального, достигающие величин, опасных для целости изоляции.

Такое повышение напряжения создается электромагнитными процессами, связанными с грозовыми разрядами, или процессами, со­путствующими включениям, выключениям, коротким замыканиям между фазами и т. п.

Разрядник включают между проводом и землей; он служит для! соединения с землей провода, в котором возникло перенапряжение. Основной частью разрядника является искровой промежуток, в котором при перенапряжении возникает электрическая дуга. По окончании перенапряжения дуга гаснет, и разрядник вновь не проводит тока.

Последовательно с разрядниками включают сопротивления для уменьшения тока через разрядник и для гашения дуги при снижении напряжения до номинального.

Простейшим разрядников служат два электрода, выполненные в виде рогов, разделен­ные промежутком. Более совершенным является разрядник применением нелинейных сопротивлении (например, тиритовый).

В электроустановках промышленных предприятий широко используют резервирование элек­троснабжения путем переключения питания потребителей с поврежденного на исправно действующий ввод. Для этого предприятие должно быть обеспечено двумя вводами от двух независимых источников электроэнергии, т. е. применяют автоматическое включение резерва АВР на стороне низкого напряжения.

АВР может устанавливаться при наличии как двух, высоко­вольтных или низковольтных вводов, так и при одном высоко­вольтном и одном низковольтном вводе.

Принципиальная схема АВР изображена на рис. 172. При на­личии напряжения на первом вводе сработает реле напряжения Рн, включив своими нормально открытыми контактами катушку электромагнита привода контактора нормальной работы Кн. Одно­временно разомкнутся нормально закрытые контакты реле Рн в цепи катушки контактора аварийного питания Ка. Таким образом, контактор Кн будет включен, а Ка — выключен, и электроснабже­ние предприятия будет осуществляться от 1-го ввода.

При прекращении подачи энергии по первому вводу (или при значительном снижении напряжения) реле Рн отпускает свои кон­такты в исходное положение, в результате чего контактор Кн отключается, а Ка включается, так что нагрузка получает электроэнергию от второго ввода. При восстановлении напряже­ния на первом вводе АВР переключает нагрузку вновь на первый ввод.

Предыдущая |

Выбор высоковольтных электрических аппаратов

Все виды аппаратов (выключатели, разъединители, предохранители, измерительные трансформаторы для электроустановок) должны выбираться в соответствии с вычисленными максимальными расчетными величинами (токами, напряжениями, мощностями отключения) для нормального режима и короткого замыкания. Для их выбора сравнивают указанные расчетные значения с допускаемыми для высоковольтного оборудования; составляют таблицу сравнения указанных расчетных и допустимых значений. Для обеспечения надежной безаварийной работы расчетные значения должны быть меньше допустимых.

Выбор высоковольтных выключателей

Выключатели выбирают по номинальному напряжению Uном, номинальному току Iном, конструктивному выполнению, месту установки (наружная или внутренняя), току отключения Iоткл и проверяют на электродинамическую и термическую стойкость.

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

Таблица 2.3. Выбор высоковольтных выключателей

Место установки выключателя

Тип выключателя

Условия выбора

Расчетные данные сети

Каталожные данные выключателя

Q1 — Q2

ВВЭЛ-110-630-20У3

Uc ? Uном

Iрасч ? Iном

Iк ? Iоткл

iуд ? iдин

Bк ? I?2tп

110 кВ

210А

6,45 кА

16,4 кА

45 кА2с

110 кВ

630 А

20 кА

52 кА

1200 кА2с

Q3 — Q6

ВВД63-10

Uc ? Uном

Iрасч ? Iном

Iк ? Iоткл

iуд ? iдин

Bк ? I?2tп

10 кВ

2200А

12,37 кА

31,5 кА

169,1 кА2с

10 кВ

2500 А

40 кА

100 кА

2977 кА2с

Q7, Q8

ВБПС-10-20/1600-У3

Uc ? Uном

Iрасч ? Iном

Iк ? Iоткл

iуд ? iдин

Bк ? I?2tп

10 кВ

1026А

10,7 кА

18,7 кА

58,9 кА2с

10 кВ

1600 А

20 кА

51 кА

1200 кА2с

Q9 — Q16

ВБПС-10-20/1000-У3

Uc ? Uном

Iрасч ? Iном

Iк ? Iоткл

iуд ? iдин

Bк ? I?2tп

10 кВ

513 А

5,9 кА

15 кА

1,46 кА2с

10 кВ

1000 А

20 кА

51 кА

1200 кА2с

Выбор высоковольтных выключателей Q1-Q2, установленных со стороны высокого напряжения силовых питающих трансформаторов. Параметры сети Uном=110 кВ, Iрасч=110А, =6,45 кА, iуд=16,4 кА.

Выбираем выключатель типа ВВЭЛ-110-630-20У3.

Параметры выключателя: Uном=110 кВ, Iном=630 А, Iоткл=20кА, iдин=52 кА, ток термической стойкости 20 кА при времени действия 3 с, время отключения 0,12 с.

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

(2.48)

где Bк,п, Вк,а — соответственно периодическая и апериодическая составляющие импульса тока;

I? — действующее значение периодической составляющей тока короткого замыкания;

tоткл — время от начала короткого замыкания до его отключения,

tоткл = tз + tвык

tз — время действия релейной защиты, для МТЗ tз=0,5-1,0 с, примем tз=1,0 с;

tвык — полное время отключения выключателя, tвык = 0,12 с.

Та — постоянная времени затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания

(2.49)

где xУ, rУ — 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 Tа = 0,05.

При тепловой импульс тока можно найти по упрощённой формуле:

(2.50)

tоткл = 1+0,055 = 1,055 (с)

Отношение , Та — постоянная времени затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания до точки К2 равна Та = 0,05, т.к. активное сопротивление в расчётах не учитывалось. Отсюда тепловой импульс тока при КЗ для выключателей Q1-Q2 по формуле (2.50):

Интеграл Джоуля при коротком замыкании для выключателей Q1-Q2:

(2.51)

Для выключателя: I?=20 кА; tп=3с, тогда интеграл Джоуля

= 202 ·3 = 1200 (кА2с)

то есть Вк<<

Выбор высоковольтных выключателей Q3-Q6 (вводные на 10 кВ) установленных в цепи ЗРУ-10 кВ (рис. 2.1). Параметры сети Uном=10 кВ, Iрасч= 2200 А, =12,37 кА, iуд=31,5 кА.

Выбираем вакуумный выключатель типа ВВД63-10.

Выключатели серии ВВД63-10 с пружинно-моторным приводом и индукционно-динамическим устройством управления. Выключатели обладают быстродействием включения, высокой коммутационной износостойкостью при номинальных токах и токах короткого замыкания, пожаро- и взрывобезопасностью, сниженными эксплуатационными затратами, не загрязняют окружающую среду.

Параметры выключателя: Uном=10 кВ, Iном=2500 А, Iоткл=20 кА, iдин=51 кА, ток термической стойкости 20 кА при времени действия 3 с, время отключения 0,12 с.

tоткл = 1+0,055 = 1,055 (с)

Тепловой импульс тока при КЗ для выключателей находим по формуле (2.50):

Для выключателя: I?=20 кА; tп=3с, тогда интеграл Джоуля находим по формуле (2.51):

= 202 ·3 = 1200 (кА2с)

то есть Вк<<

Выбор высоковольтных выключателей Q7, Q8 (межсекционные) установленных в цепи ЗРУ-10 кВ (рис. 2.1). Параметры сети Uном=10 кВ, Iрасч= 1026 А, =10,7 кА, iуд= 18,7 кА.

Выбираем вакуумный выключатель типа ВБПС-10-20/1600-У3. Параметры выключателя: Uном=10 кВ, Iном=1600 А, Iоткл=20 кА, iдин=51 кА, ток термической стойкости 20 кА при времени действия 3 с, время отключения 0,12 с.

tоткл = 1+0,055 = 1,055 (с)

Тепловой импульс тока при КЗ для выключателей находим по формуле (2.50):

Для выключателя: I?=20 кА; tп=3с, тогда интеграл Джоуля найдем по формуле (2.51):

= 202 ·3 = 1200 (кА2с)

то есть Вк<<

Выбор высоковольтных выключателей Q9-Q16 (на двигатели) установленных в цепи ЗРУ-10 кВ (рис. 2.1). Параметры сети Uном=10 кВ, Iрасч= 513 А, = 5,9 кА, iуд=15 кА.

Выбираем вакуумный выключатель типа ВБПС-10-20/1000-У3. Параметры выключателя: Uном=10 кВ, Iном=1000 А, Iоткл=20 кА, iдин=51 кА, ток термической стойкости 20 кА при времени действия 3 с, время отключения 0,12 с.

tоткл = 1+0,055 = 1,055 (с)

Тепловой импульс тока при КЗ для выключателей находим по формуле (2.50):

Для выключателя: I?=20 кА; tп=3с, тогда интеграл Джоуля находим по формуле (2.51):

= 202 ·3 = 1200 (кА2с)

то есть Вк<<

Выбор шин и изоляторов

Шины распределительных устройств выбирают по номинальным параметрам, соответствующим нормальному режиму и условиям окружающей среды, и проверяют на режим короткого замыкания.

В качестве сборных шин выбираем медные шины прямоугольного сечения размером 140×6 мм. Из ПУЭ длительно допустимый ток при одной полосе на фазу составляет Iдоп = 2400 А. Условие выбора:

Iрасч ? Iдоп

2200 А ? 2400 (А)

При прохождении токов КЗ в шинах и других токоведущих частях возникают электродинамические усилия, которые создают изгибающие моменты и напряжения в металле. Критериями электродинамической стойкости или механической прочности шин являются максимальные напряжения, которые не должны превышать допустимых для данного материала значений. Проверим шины на электродинамическую стойкость к токам короткого замыкания.

Шину, закрепленную на изоляторах можно рассматривать как многопролетную балку.

Наибольшее напряжение в металле при изгибе:

(2.52)

где М — изгибающий момент, создаваемый ударным током КЗ, Нм;

W — момент сопротивления, м3.

Изгибающий момент для равномерно нагруженной многопролетной балки равен:

(2.53)

где F — сила взаимодействия между проводниками при протекании по ним ударного тока КЗ, Н;

— расстояние между опорными изоляторами,

Момент сопротивления при расположении шин плашмя:

(2.54)

где b, h — соответственно узкая и широкая стороны шины, м.

(м3)

Наибольшее электродинамическое усилие:

(2.55)

где — расстояние между токоведущими шинами, = 0,3 м;

(Н)

Тогда изгибающий момент для равномерно нагруженной многопролетной балки определим по формуле:

(Н·м)

Тогда наибольшее напряжение в металле при изгибе:

(МПа)

Допустимое напряжение при изгибе для медных шин 170 МПа.

у = 14,2МПа ? удоп = 170 (МПа)

Следовательно, выбранные шины удовлетворяют условиям электродинамической стойкости.

При расчёте электродинамической стойкости шин необходимо учитывать возможность появления резонанса между гармонически меняющимися электродинамическими усилиями и собственными механическими колебаниями шин. В случае, когда эти частоты равны или близки, даже при сравнительно небольших усилиях возможны разрушения опорных изоляторов вследствие явления резонанса. Частоту собственных колебаний многопролётных шин, расположенных в одной плоскости, определяют по формуле:

(2.56)

где — пролет шины, =1 м;

— модуль упругости материала шин, для меди =101010 Н/м2;

— масса единицы длины шины, = 0,43 кг/м;

— момент инерции сечения шин относительно оси изгиба.

(2.57)

(Гц)

Т. к. > 200 Гц, то явление резонанса не учитываем.

Таким образом, выбранные сборные шины удовлетворяют условиям электродинамической стойкости.

Для соблюдения условий термической стойкости шин необходимо, чтобы проходящий по ним ток КЗ не вызывал повышение температуры свыше предельно допустимой. Проверку шин на термическую стойкость производят по установившемуся току КЗ и приведённому времени действия этого тока. Проверим шины на термическую стойкость к токам КЗ.

Минимально допустимое сечение медных шин определим по формуле (2.46):

где — периодическая составляющая тока КЗ в точке КЗ;

— приведенное время КЗ.

где — время действия апериодической составляющей времени КЗ;

— время действия периодической составляющей времени КЗ.

Для времени отключения КЗ и в» = 1:

Отсюда термически стойкое сечение шин:

(мм2)

Выбранные шины удовлетворяют условиям термической стойкости, т.к. Fш Fт, или 10060 = 600 мм2 105мм2.

Опорные изоляторы выбирают по номинальному напряжению и току, а затем проверяют на механическую нагрузку при коротких замыканиях.

Для шин, имеющих частоту собственных колебаний fо > 200 Гц, расчетная сила, действующая на головку изолятора при КЗ:

(2.58)

где l — расстояние между изоляторами вдоль шин,

а — расстояние между осями шин соседних фаз,

kф — коэффициент формы проводника

iуд — ударный ток КЗ;

Допустимая нагрузка на головку изолятора:

(2.59)

Условие выбора:

Тогда

Выбираем опорный изолятор ИР-10/3,75

Выбор разъединителей

Разъединители выбирают по конструктивному исполнению и месту установки (наружная или внутренняя), по номинальному напряжению Uном, номинальному току Iном и проверяются на электродинамическую и термическую стойкость.

Разъединители внутренней установки предназначены:

— для отключения и включения под напряжением участков электрической цепи высокого напряжения при отсутствии нагрузочного тока и для изменения схемы соединения;

— для обеспечения безопасного производства работ на отключенном участке;

— для включения и отключения зарядных токов воздушных и кабельных линий, тока холостого хода трансформаторов и токов небольших нагрузок.

Выбор разъединителей производим на основе сравнения расчетных и каталожных данных, сведенных в таблицу 2.4.

Таблица 2.4. Выбор разъединителей

Место установки

Тип разъединителя

Условия выбора

Расчетные данные сети

Каталожные данные разъединителя

На стороне 110кВ

РДЗ-110/1000 НУХЛ1

Uc ? Uном

Iрасч ? Iном

iуд ? iдин

Bк ? It2t

110 кВ

210А

6,45кА

25,6 кА2с

110 кВ

1000А

80кА

2976 кА2с

Секционный разъединитель

10кВ

РВР-10/4000

Uc ? Uном

Iрасч ? Iном

iуд ? iдин

Bк ? It2t

10 кВ

2200А

16,4кА

300 кА2с

10 кВ

4000А

100кА

4976 кА2с

Интеграл Джоуля для разъединителей, устанавливаемых на линии 110 кВ рассчитываем по формуле (2.51):

I32t = 31,52·3 = 2976 (кА2·с)

Тепловой импульс тока при КЗ находим по формуле (2.50):

Bк = 6,452·0,805 =33 (кА2·с)

где — действующее значение периодической составляющей тока КЗ;

— приведенное время КЗ, = 0,805 с.

Интеграл Джоуля для секционного разъединителя 10 кВ по формуле (2.51):

I32t = 31,52·3 = 2976 (кА2·с)

Тепловой импульс тока при КЗ по формуле (2.50):

Bк = 16,42·0,805 =215 (кА2·с)

Выбор ограничителей перенапряжений

Ограничители типа ОПНп предназначены для защиты электрооборудования распределительных электрических сетей переменного тока с изолированной или компенсированной нейтралью от грозовых и коммутационных перенапряжений в соответствии с их вольт-амперными характеристиками и пропускной способностью.

Конструктивно ограничитель перенапряжения ОПНп представляет собой высоконелинейное сопротивление (варистор), заключенный в высокопрочный герметизированный корпус. При возникновении волн перенапряжения сопротивление варисторов изменятся на несколько порядков (от мегомов до десятков Ом) с соответствующим возрастанием тока от миллиампер при воздействии рабочего напряжения до тысяч ампер при воздействии волны перенапряжения. Этим объяснятся защитное действие ограничителя перенапряжения. Ограничители перенапряжений ОПНп (ОПН) применяются для защиты:

— электрооборудования подстанций открытого и закрытого типа;

— кабельных сетей;

— воздушных линий электропередач;

— генераторов, синхронных компенсаторов и электродвигателей сетей собственных нужд электростанций и промышленных предприятий;

— батарей статических конденсаторов и фазокомпенсирующих устройств;

— оборудования электроподвижного состава;

— контактной сети переменного и постоянного тока электрифицированных железных дорог;

— устройств электроснабжения электрифицированных железных дорог;

— электрооборудования специализированных промышленных предприятий (химической, нефтяной, газовой и др. промышленности).

Ограничители перенапряжений ОПНп предназначены для работы в сетях:

— общего назначения, работающих в режиме эффективного заземления нейтрали;

— распределительных, работающих в режиме с изолированной, компенсированной и резестивно заземленной нейтралью;

— генераторного напряжения;

— собственных нужд электростанций;

— распределительных промышленных предприятий, имеющих специфику производства.

В ЗРУ для защиты изоляции от коммутационных перенапряжений применим ограничители перенапряжений ОПНп — 10/12/10/1-III УХЛ1 и ОПНп -110/73/10/2-III УХЛ1. Конструктивно ограничители перенапряжения выполнены в виде блока последовательно соединенных оксидно-цинковых варисторов, заключенного в полимерную покрышку. Технические данные сведены в табл. 2.5. и 2.6.

Таблица 2.5. Технические данные ОПНп — 10/12/10/1-III УХЛ1

ОПНп — 10/12/10/1-III УХЛ1

Класс напряжения. сети, кВ

Наибольшее рабочее напряжение, кВ действ.

Остающееся напряжение, кВ амп, не более, при грозовом импульсе тока 8/20 мкс с амплитудой:

5000 А

35,8

10000 А

38,4

20000 А

44,5

150 А

29,0

500 А

30,9

Таблица 2.6. Технические данные ОПНп -110/73/10/2-III УХЛ1

ОПНп -110/73/10/2-III УХЛ1

Класс напряжения сети, кВ

Наибольшее рабочее напряжение, кВ действ.

Номинальный разрядный ток, кА

Выбор трансформаторов тока

Трансформаторы тока выбирают по номинальному току и напряжению, классу точности и допускаемой погрешности и проверяют на термическую и динамическую стойкость к токам к.з. Условия выбора и расчетные и каталожные данные сведены в таблицу 2.7.

Ток электродинамической стойкости при номинальном первичном токе выбираем по каталогу.

Трансформатор тока предназначен для передачи сигнала измерительной информации измерительным приборам и устройствам защиты и управления, для изолирования цепей вторичных соединений от высокого напряжения в комплектных устройствах внутренней и наружной установок переменного тока на класс напряжения до 10 кВ частоты 50 или 60 Гц.

В данной схеме электроснабжения наличие трансформаторов тока технологически необходимо:

— перед силовыми трансформаторами на стороне 110 кВ;

— после трансформаторов на стороне 10 кВ;

— перед двигателями.

Таблица 2.7. Выбор трансформаторов тока

Место установки

Тип трансформатора тока

Условия выбора

Расчетные данные

Каталожные данные

На стороне 110 кВ

ТОЛ-110 III

Uном ? Uсети

Iрас< IтрI

iуд? iдин

Bк ? I?2t

110 кВ

210 А

6,48 кА

25,6 кА2·с

110кВ

12 кА

936,36 кА2·с

После

трансформатора

на стороне 10,5 кВ

ТОЛ-10

Uном ? Uсети

Iрас< IтрI

iуд? iдин

Bк ? I?2t

10 кВ

2200 А

31,5 кА

1948 кА2·с

10кВ

2500 А

40 кА

10404 кА2·с

На линии,

питающей

двигатели

ТОЛ-10-I-1

Uном ? Uсети

Iрас< IтрI

iуд? iдин

Bк ? I?2t

10 кВ

513 А

15 кА

1,06 кА2·с

10 кВ

600 А

40 кА

1600 кА2·с

Номинальный вторичный ток всех трансформаторов тока 5А.

Номинальный класс точности — 0,2S; 0,5S; 0,2; 0,5; 10Р; 5Р.

Для трансформаторов тока ТОЛ-110 III, установленных на линии 110 кВ:

Тепловой импульс тока при КЗ находим по формуле (2.57):

Bк = 6,482·0,805=33 кА2·с

Интеграл Джоуля (I?=30,6 кА; tп=1с) рассчитывается по формуле (2.56):

= 31,52 ·1 = 936,36 кА2с

то есть Вк<

Для ТОЛ-СЭЩ-10, установленных на линии 10 кВ:

Тепловой импульс тока при КЗ находим по формуле (2.57):

Bк = 31,52 ·0,805=794 кА2·с

Интеграл Джоуля (I?=102 кА; tп=1с) рассчитываем по формуле (2.56):

= 1022 ·1 = 10404 кА2с

то есть Вк<

Для ТОЛ-СЭЩ-10, установленных на линии, питающей двигатели:

Тепловой импульс тока при КЗ находим по формуле (2.57):

Bк = 5,92·0,805=29 кА2·с

Интеграл Джоуля (I?=40 кА; tп=1с) рассчитываем по формуле (2.56):

= 402 ·1 = 1600 кА2с

то есть Вк<

Выбор трансформаторов напряжения

Трансформаторы напряжения (ТV) выбирают по номинальному первичному напряжению, классу точности, схеме соединения обмоток и конструктивному выполнению.

Условия выбора:

Uном Uном.сети;

Sном S2.

S2 — суммарная мощность, потребляемая катушками приборов и реле

Трансформаторы напряжения изготовляют для работы в классах точности 0,2; 0,5; 1; 3. ТV Класса точности 0,2 применяют для питания счётчиков электрической энергии, устанавливаемых на мощных генераторах и межсистемных линиях электропередачи; ТV класса 0,5 — для питания расчётных счётчиков других присоединений и измерительных приборов классов 1 и 1,5; ТV класса 1 — для подключения приборов класса 2,5 и ТV класса 3 — для релейной защиты.

Предполагая, что эта мощность не выйдет за пределы 200 Вт, выбираем трансформатор напряжения НАМИ-10 с классом точности 0,2, параметры которого занесены в таблицу 2.8.

Таблица 2.8. Выбор трансформаторов напряжения

Наименование параметра

НАМИ-10

Класс напряжения, кВ

Наибольшее рабочее напряжение, кВ

Номинальное напряжение на высокой стороне

Номинальное напряжение на низкой стороне

Номинальная мощность, ВА

Выбор предохранителей

Предохранители выбирают по конструктивному выполнению, номинальным напряжению и току, предельно отключаемому току.

Предохранители ПКН 001-10 У3 с кварцевым наполнителем являются токоограничивающими. Отключение тока короткого замыкания в предохранителях с кварцевым песком обеспечивается за счет интенсивной деионизации дуги, возникающей на месте пролегания плавкой вставки, в узких щелях между песчинками наполнителя.

Таблица 2.9. Выбор предохранителей

Параметры

Значение

Номинальное напряжение, кВ

Номинальный ток предохранителя, кА

Номинальный ток отключения, кА

31,5

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *