Выбор и проверка коммутационных аппаратов
Выбор и проверка выключателей
Выключатели выбирают по номинальному напряжению Uн, длительному номинальному току Iн, отключающей способности, динамической и термической устойчивости.
Uном Uсети ном, (6.1.1)
Iном Iнорм.расч, (6.1.2)
Iном.отк Iпрод.КЗ, (6.1.3)
Комплектное распределительное устройство серии ELTEMA предусматривает установку в них вакуумных выключателей серий VD4 фирмы «АББ» и ВВ/TEL фирмы «Таврида Электрик». Выключатели данных серий рассчитаны на номинальные токи от 630 до 4000 А. В качестве вводных и секционных выключателей приняты выключатели VD4 1231-40 с номинальным током 3150 А, что обеспечивает продолжительную работу выключателя с учетом допустимой перегрузки трансформатора. На отходящих линиях установлены выключатели ВВ/TEL на номинальные токи 630, 1000 и 1600 А в зависимости от расчетных нагрузок линий и возможных перегрузок (для ячеек № 4, 9, 12, 15, 16, 37, 49, 51, 74, 76, 79, 92, 93, 96, 104, 108, 109 - BB/TEL-10-20/630; для ячеек № 5, 27, 39, 46, 50, 56, 58, 67, 80, 81, 84, 91, 102 - BB/TEL-10-20/1000; для ячеек № 20, 28, 33, 38, 63 - BB/TEL-10-20/1600. Технические характеристики выключателей [11], [12] сведены в таблицу 6.1.
Таблица 6.1. Технические характеристики выключателей
Ток установившегося короткого замыкания на шинах, рассчитанный ранее, составляет Iпрод.КЗ = 28,32 кА, ударный ток равен iу = 73,91 кА.
Как видно из таблицы 6.1, условия, необходимые для выбора выключателя VD4 1231-40 выполняются:
Uном = 10 кВ ? Uсети ном = 10 кВ;
Iном = 3150 А ? Iном.расч = 2500 А;
Iном.отк = 40 кА ? Iпрод.КЗ = 28,32 кА.
Произведем проверку вводного выключателя на термическую и динамическую стойкость.
На термическую стойкость выключатели проверяются по условию [5, c.127]:
где Iтер = 40 кА - ток термической стойкости выключателя;
tтер = 3 с - время проверки на термическую стойкость выключателя;
Iпод.КЗ = 28,32 кА - расчетный установившийся ток к.з.;
Та.эк = 0,05 с - эквивалентная постоянная времени затухания апериодической составляющей тока к.з.;
tоткл - время действия тока короткого замыкания, с.
Время действия тока короткого определяется выражением:
Выключатель удовлетворяет условию термической стойкости.
На электродинамическую стойкость выключатели проверяются по условию [5, c. 127]:
iдин ? iуд, (6.1.7)
где iдин - ток электродинамической стойкости выключателя;
iуд - расчетный ударный ток при к.з.
Ток электродинамической стойкости для выключателя VD 1231-40 составляет iдин = 100 кА. Расчетный ударный ток при КЗ на шинах секции I-2 10 кВ ГПП-9 составляет iуд = 73,91 кА, что меньше, чем ток электродинамической стойкости,
iдин = 100 кА? iуд = 73,91 кА следовательно, условие выполнено.
При проверке отключающей способности выключателя по полному току КЗ должно соблюдаться следующее условие:
(6.1.8)
где iа.ном - номинальное допускаемое значение апериодической составляющей в отключаемом токе для времени ф, кА;
внорм - нормированное значение апериодической составляющей в токе отключения;
Iном.откл - номинальный ток отключения выключателя, кА;
iаф - значение апериодической составляющей тока КЗ в момент t = ф, кА.
Расчетное время ф, для которого требуется определить ток КЗ, соответствует времени размыкания цепи КЗ дугогасительными контактами выключателя и равно
Тогда по [13] внорм = 0,28. Найдем расчетное значение апериодической составляющей тока КЗ в цепи в момент ф по формуле
Подставим полученные значения в условие проверки:
Из последней формулы видно, что условие проверки выключателя на коммутационную способность выполнено.
Ток установившегося короткого замыкания за реактором, рассчитанный ранее, составляет Iпрод.КЗ = 7,558 кА, ударный ток равен iу = 20,02 кА.
Как видно из таблицы 6.1, условия, необходимые для выбора выключателя BB/TEL-10-20/630 У2 выполняются:
Uном = 10 кВ ? Uсети ном = 10 кВ;
Iном = 630 А ? Iном.расч = 272 А;
Iном.отк = 20 кА ? Iпрод.КЗ =7,558 кА.
Произведем проверку выключателя на отходящей линии на термическую и динамическую стойкость.
На термическую стойкость выключатели проверяются по условию [5, c.127]:
(6.1.11)
где Iтер = 20 кА - ток термической стойкости выключателя;
tтер = 3 с - время проверки на термическую стойкость выключателя;
Iпод.КЗ = 7,558 кА - расчетный установившийся ток к.з.;
Та.эк = 0,05 с - эквивалентная постоянная времени затухания апериодической составляющей тока к.з.;
tоткл - время действия тока короткого замыкания, с.
Время действия тока короткого определяется выражением:
(6.1.12)
где tр.з = 1,4 с - время действия релейной защиты;
tо = 0,03 с - время действия выключателя.
Проверим условие
Выключатель удовлетворяет условию термической стойкости.
На электродинамическую стойкость выключатели проверяются по условию [5, c. 127]:
iдин ? iуд, (6.1.14)
где iдин - ток электродинамической стойкости выключателя;
iуд - расчетный ударный ток при к.з.
Ток электродинамической стойкости для выключателя ВВ/ТЕL-10-20/630 У2 составляет iдин = 51 кА. Расчетный ударный ток при к.з. за реактором в кабельном отсеке ячейки № 4 ГПП-9 составляет iуд = 20,02 кА, что меньше, чем ток электродинамической стойкости,
iдин = 51 кА? iуд = 20,02 кА следовательно, условие выполнено.
При проверке отключающей способности выключателя по полному току КЗ должно соблюдаться следующее условие:
(6.1.15)
где iа.ном - номинальное допускаемое значение апериодической составляющей в отключаемом токе для времени ф, кА;
внорм - нормированное значение апериодической составляющей в токе отключения;
Iном.откл - номинальный ток отключения выключателя, кА;
iаф - значение апериодической составляющей тока КЗ в момент t = ф, кА.
Расчетное время ф, для которого требуется определить ток КЗ, соответствует времени размыкания цепи КЗ дугогасительными контактами выключателя и равно
Тогда по [13] внорм = 0,4. Найдем расчетное значение апериодической составляющей тока КЗ в цепи в момент ф по формуле
Подставим полученные значения в условие проверки:
Из последней формулы видно, что условие проверки выключателя на коммутационную способность выполнено.