Выбор выключателей (Q)

Выбор и проверка коммутационных аппаратов в схемах энергоустановок

Выключатель является основным коммутационным аппаратом, предназначенным для коммутации (включение и отключение) цепи, в которой он установлен, во всех нормальных и аварийных режимах. Чтобы выключатель справился со своей функцией в цепи, где он установлен, необходимо чтобы его параметры определенным образом соотносились с расчетными величинами в данной цепи. Ниже в таблице приводится набор параметров, которыми характеризуется выключатель.

Номинальное напряжение	UнQ, кВ
Наибольшее рабочее напряжение	Umax, кВ
Номинальный ток	IнQ, кА
Номинальный ток отключения	Iно, кА
Допустимое относительное содержание апериодической составляющей в отключаемом токе	βн,%
Допустимая скорость восстанавливающегося напряжения	СВНдоп кВ/мкс
Наибольший пик предельного сквозного тока	iпс, кА
Действующее значение сквозного тока	Iпс, кА
Наибольший пик номинального тока включения	iнв, кА
Действующее значение номинального тока включения	Iнв, кА
Ток термической стойкости	Iтс, кА
Время термической стойкости	tтс, с
Время отключения	tво, с
Собственное время отключения	tсв, с

Рассмотрим соотношения параметров выключателя и расчетных величин в цепи, которые необходимо выдержать при его выборе.

1. Во включенном состоянии выключатель должен неограниченно долго выдерживать воздействие номинальных токов I_ном и напряжений U_ном, т.е.

U_ном≥U_уст и I_ном≥I_{раб.форс},

где I_{раб.форс} – рабочий форсированный ток в цепи выключателя (зависит от того, в цепи какого присоединения стоит выключатель), U_ус – напряжение установки, где применён выключатель

2. Выключатель должен соответствовать коммутационной способности в месте установки. Под коммутационной способностью выключателя понимают его способность отключать и включать электрические цепи при КЗ. Соответственно установлены понятия номинального тока отключения I_от.ном. и номинального тока включения I_{вк ном}.

Номинальный ток отключения. Тяжесть процесса отключения (в части, относящейся к току) определяется в основном действующим значением периодической составляющей отключаемого тока. Поэтому условились под номинальным током отключения понимать наибольшее допустимое действующее значение чисто симметричного тока или наибольшее допустимое значение периодической составляющей асимметричного тока к моменту τ размыкания дугогасительных контактов. Выключатель должен надежно отключать эти токи при: асимметрии — вплоть до номинального значения ; напряжении сети - вплоть до наибольшего рабочего напряжения U_раб.нб; номинальных параметрах восстанавливающегося напряжения; нормированных циклах операций включения и отключения.

Действующее значение периодической составляющей тока КЗ к некоторому моменту τ определяют по огибающим кривым, как показано на рис. 12.1.

Рис. 12.1 Кривая отключаемого тока КЗ: АА^’ и ВВ^’ – огибающие кривые; ЕЕ^’ – момент размыкания дугогасительных контактов.

Расчетное время τ размыкания дугогасительных контактов, с, определяют как сумму собственного времени отключения выключателя t_св и минимального времени срабатывания релейной защиты, принимаемого равным 0,01 с:

τ= t_св+0,01.

Собственное время отключения выключателя указывают заводы-изготовители. Его исчисляют от момента подачи команды на отключение до момента размыкания дугогасительных контактов.

Обычно номинальная асимметрия выражается в процентах:

Согласно ГОСТ номинальная асимметрия установлена как функция времени τ (рис. 12.2).

Рис. 12.2 Номинальная асимметрия отключаемого тока как функция расчетного времени τ

Кривая β_ном(τ) представляет собой экспоненту с показателем τ/Т_а Значение Т_а принято равным 0,045 с, что соответствует среднему значению в большинстве точек системы. При КЗ вблизи мощных электростанций Т_а > 0,045 с, что должно быть учтено при выборе выключателя. При τ > 70 мс значение β_ном следует считать равным нулю.

При выборе выключателя по номинальному току отключения должны быть соблюдены следующие условия:

;

,

где - номинальное значение апериодической составляющей тока отключения, I_пτ – действующее значение периодической составляющей тока КЗ на момент τ, i_аτ - значение апериодической составляющей тока КЗ на момент τ.

В левой части этих неравенств указаны номинальные параметры выключателя, в правой — соответствующие расчетные значения.

Если второе требование не выполнено, т. е. расчетное значение апериодической составляющей тока превышает номинальное значение, то в этом случае следует сопоставить условные значения полных токов отключения, а именно:

.

Номинальный ток включения. Под номинальным током включения понимают наибольший ток КЗ, который выключатель способен надежно включить. Заводы-изготовители определяют этот ток наибольшим действующим значением, которое установлено равным номинальному току отключения

I_вк.ном =I_от.ном,

и наибольшим мгновенным значением, которое установлено равным

i_вк.ном=2,55I_от.ном.

Отсюда следует, что выключатель, выбранный по номинальному току отключения, способен также включить цепь с номинальным током включения. Поэтому дополнительной проверки не требуется.

Нормированные циклы операций включения и отключения. Для выключателей, предназначенных для работы с АПВ, нормированы следующие циклы:

1) О - t_6т - ВО - 180 с - ВО;

2) О - 180 с - ВО - ВО,

где О — операция отключения КЗ; ВО — операция включения на КЗ и немедленно (без преднамеренной выдержки времени) следующая за ней операция отключения; t_бт — нормированная бестоковая пауза при АПВ, значение которой для разных типов выключателей может находиться в предел от 0,3 до 1,3 с.

Для выключателей, не предназначенных для работы с АПВ, установлен только второй цикл.

3. Проверка выключателя на электрдинамическую и термическую стойкости. Условия электродинамической стойкости выключателей могут быть записаны следующим образом:

I_пс≥I^″ и i_пс≥i_у⁽³⁾,

где i_пс и I_пс – амплитуда и действующее значение предельного сквозного тока, который выключатель выдерживает по условию механической прочности, а I^″ и i_у⁽³⁾ – действующее значениесверхпереходного тока и ударного тока при трёхфазном КЗ.

Условие термической стойкости выключателя может быть записано следующим образом:

I_тс² t_тс ≥B_к, где I_тс — номинальный ток термической стойкости выключателя, t_тс - номинальное время термической стойкости; В_к — расчетный тепловой импульс в цепи выключателя (методика расчета В_к рассматривалась в разделе 9).

Дата добавления: 2014-12-16