Выбор высоковольтных электрических аппаратов

2.4.1 Выбор комплектного распределительного устройства 6, 3 кВ

В качестве распределительного устройства 6 кВ выбираем КРУ MCset 1: с выкатным выключателем до 17, 5 кВ.

MCset 1-2-3 - это сборное распределительное устройство для внутренней установки, обеспечивающее максимальную безопасность персонала.

Преимущества:

- Высокая степень защиты персонала: каждый отсек изолирован заземленными металлическими перегородками с защитной блокировкой.

- Низкая вероятность сбоев, минимальное обслуживание: мониторинг повышения температуры, индикация аварийной зоны.

- Безопасная эксплуатация: простота в использовании, защитная блокировка, предупреждающая несанкционированные действия.

Применение:

- Серия MCset1-2-3 применяется во всех областях распределения электроэнергии.

- Энергетика: подстанции ВН/СН и СН/СН, атомные электростанции.

- Инфраструктура: больницы, аэропорты

- Промышленность: нефтяная, порты, торговый флот, военно-морской флот.

2.4.2 Выбор высоковольтных выключателей

Согласно ПУЭ электрические аппараты выбирают по справочным данным, исходя из условий нормального режима работы электроустановки с учетом влияния окружающей среды. Выбирая электрические аппараты, необходимо стремиться к тому, чтобы на подстанциях, в распределительных устройствах использовалось новое и однотипное оборудование, что упрощает его эксплуатацию. Типы и число аппаратов определяют по главной схеме подстанции и распределительного устройства.

Электрические аппараты выбирают по роду установки (наружная или внутренняя), конструктивному исполнению, номинальному напряжению и номинальному току, сравнивая параметры, указанные в каталоге, с требующимися для проектируемой электроустановки. Значение номинальных параметров аппаратов должны быть больше или равны аналогичных параметров электрической сети.

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

Высоковольтные выключатели, как и другие аппараты, выбирают путём сравнения каталожных данных с соответствующими расчётными данными, для чего составляется расчетная таблица 2.7.

Значения номинальных данных по каталогу должны быть больше или равны соответствующих параметров электрической сети:

	(2.33)
	(2.34)
	(2.35)

Произведем выбор высоковольтных выключателей, на основе сравнения каталожных данных с соответствующими расчетными данными, для чего составим таблицу (табл.2.6).

Выключатель 35 кВ выбираем ВГБ-УЭТМ-35:

Табилца2.7

Технические характеристики

Выключатель 6 кВ выбираем ВВ/TEL-6:

Табилца2.8

Технические характеристики

Таблица 2.9

Выбор высоковольтных выключателей

Проверка выключателя 35 кВ, ВГБ-УЭТМ-35:

Параметры сети:

U_ном=35 кВ;

I_расч= 98 А;

=14, 0 кА;

i _уд=35, 7 кА.

Параметры выключателя:

U_ном=35 кВ,

I_ном=630 А,

I_откл=21 кА,

i _дин=51 кА,

ток термической стойкости 21 кА, время отключения выключателя 0, 05 с.

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

(2.36)

где В_{к, п}, В_{к, а} – соответственно периодическая и апериодическая составляющие импульса тока;

I_¥ - действующее значение периодической составляющей тока КЗ I_п=I_¥ =10, 2 кА (для точки К-2);

t_откл –полное время отключения выключателя, t_вык =0, 05 с;

Ta – постоянная времени затухания апериодической составляющей, Ta=0, 2 сек.

Отсюда рассчитывая по формуле (2.36), получаем:

Интеграл Джоуля для выбранного выключателя:

(2.37)

Следовательно, выключатель полностью удовлетворяет условиям сети.

Проверка выключателя 6 кВ, ВВ/TEL-6:

Параметры сети:

U_ном=6, 3 кВ;

I_расч= 543 А;

=10, 2 кА;

i _уд=25, 9 кА.

Параметры выключателя:

U_ном=6, 3 кВ,

I_ном=630 А,

I_откл=20 кА,

i _дин=51 кА,

ток термической стойкости 20 кА, время отключения 0, 05 с.

Рассчитывая по формуле (2.36), получаем:

Интеграл Джоуля для выбранного выключателя:

(2.37)

Следовательно, выключатель полностью удовлетворяет условиям сети.

2.4.3 Выбор шин и токопровода по току, термической и электродинамической стойкости.

В качестве сборных шин выбираем алюминивые шины прямоугольного сечения размером ШАТ 50х5 мм. Длительно допустимый ток при одной полосе на фазу составляет Iдоп=625 А. Условие выбора:

I_расч £ I_доп;

543 < 625 А.

Проверим шины на электродинамическую стойкость к токам короткого замыкания. Шину, закрепленную на изоляторах, можно рассматривать как многопролетную балку. Наибольшее напряжение в металле при изгибе:

(2.38)

где М- изгибающий момент, создаваемый ударным током КЗ, Н∙ м;

W- момент сопротивления, м³.

Изгибающий момент для равномерно нагруженной многопролетной балки:

(2.39)

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

l- расстояние между изоляторами, l=1.1 м.

Момент сопротивления шин при расположении шин плашмя:

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

(2.40)

где а- расстояние между токоведущими шинами, а=0.35 м.;

К_ф- коэффициент формы для шин, К_ф=1, 1.

Тогда наибольшее напряжение в металле шин:

Допустимое при изгибе напряжение для алюминиевых шин σ _доп = 70 Мпа.

Сравнивая полученное расчетное значение напряжения с допустимым, можно сделать вывод, что выбранные шины удовлетворяют условиям электродинамической стойкости:

21, 5 < < 70 Мпа.

Для проверки возможности возникновения механического резонанса в шинах определим частоту свободных колебаний шин:

где l- пролет шины, l=1.1 м.;

Е- модуль упругости материала шины, для меди Е=7, 2× 10¹⁰ Н/м²;

m- масса единицы длины шины, для выбранных шин m= 1, 8 кг/м;

J- момент инерции сечения шин относительно оси изгиба.

Т.к.. ƒ ₀> 200 Гц, явление резонанса не учитываем.

Можно сделать вывод, что выбранные сборные шины удовлетворяют условиям электродинамической стойкости.

Проверка шины на термическую стойкость. Минимально допустимое сечение алюминиевых шин:

(2.42)

где t_пр- приведенное время КЗ;

t_пр=t_пр.п + t_пр.а ,

где t_пр.п, t_пр.а- периодическая и апериодическая составляющие приведенного времени КЗ.

Для времени отключения КЗ t_откл=1.0 с. и β ˝ =1:

t_пр.п=0.9 с.

t_пр.а=0.005 β ˝ ²=0.005 с.

t_пр=0.9 + 0.005=0.905 с.

С- коэффициент, соответствующий разности выделенного тепла в проводнике после короткого замыкания и до него. Для алюминиевых шин С=95.

Тогда термически стойкое сечение шин:

Выбранные шины удовлетворяют условиям термической стойкости, поскольку сечение шин F_ш > F_T, или 250> 102 мм².

2.4.3 Выбор разъединителей

Выбор разъединителей производим на основе сравнения расчетных и каталожных данных, для чего составим таблицу (табл. 2.9).

Таблица 2.9

Выбор разъединителей

2.4.4 Выбор ограничителей перенапряжения

На стороне напряжения 35 кВ применим ограничители перенапряжений типа ОПНп-35 кВ, а на стороне напряжения 6, 3 кВ - ограничители перенапряжений типа ОПНп-6 кВ.

Ограничитель перенапряжений нелинейный (далее – ограничитель) типа ОПНп-35, ОПНп-6 предназначен для защиты электрооборудования сетей класса напряжения 35/6 кВ переменного тока частотой 50 Гц от коммутационных и грозовых перенапряжений.

Ограничитель предназначен для работы в районах с умеренным и холодным климатом и промышленной атмосферой при сильном загрязнении внешней среды на открытом воздухе. Предельное верхнее значение температуры окружающей среды – плюс 45°С, нижнее – минус 60°С. Высота установки ограничителей – не более 1000 м над уровнем моря

Ограничитель представляет собой защитный аппарат опорного или подвесного исполнения, содержащий последовательно соединенные оксидно-цинковые варисторы, заключенные в герметизированный полимерный корпус.

2.4.5 Выбор трансформаторов тока

Для выбора трансформаторов тока составим таблицу (табл. 2.10).

Таблица 2.10

Выбор трансформаторов тока.

Проверка трансформаторов тока 35 кВ, TB35-III-100/5, с тремя вторичными обмотками, класс точности обмоток 0, 2S, 0, 5, 10Р:

Параметры сети:

U_ном=35 кВ;

I_расч= 98 А;

=14, 0 кА;

i _уд=35, 7 кА.

Параметры трансформатора тока:

U_ном=35 кВ,

I_ном=100 А,

I_терм=20 кА, длительность протекания 3 с,

i _дин=20 кА,

Расчет интеграла Джоуля для трансформатора тока по формуле 2.37:

Следовательно, трансформатор тока полностью удовлетворяет условиям сети.

Проверка трансформаторов тока 6 кВ, ТОЛ-6-1 (600/5), с тремя вторичными обмотками, классы точности 0, 2S, 0, 5, 10Р:

Параметры сети:

U_ном=6, 3 кВ;

I_расч= 543 А;

=10, 2 кА;

i _уд=25, 9 кА.

Параметры трансформатора тока:

U_ном=35 кВ,

I_ном=100 А,

I_терм=41 кА, длительность протекания 3 с,

i _дин=41 кА,

Расчет интеграла Джоуля для трансформатора тока по формуле 2.37:

Следовательно, трансформатор тока полностью удовлетворяет условиям сети.

2.4.6 Выбор трансформаторов напряжения

Условие выбора:

U_ном ≥ U_{ном.сети}

S_ном ³ S_2.

Выберем трансформаторы напряжения типа ЗНОЛ-СЭЩ 6, – заземляемые, предназначены для установки в комплектные распределительные устройства (КРУ) внутренней и наружной установки, в камеры одностороннего обслуживания (КСО), являются комплектующими изделиями. Трансформаторы обеспечивают питание приборов учета электроэнергии, контрольно-измерительной аппаратуры, релейных (микропроцессорных) защит, и используются для измерения напряжения сети 6 кВ соответственно.

Табилца2.111

Технические характеристики