Назовите состав элегаза. Опишите свойства элегаза. Поясните принцип гашения дуги в элегазовых выключателях. Сделайте вывод о преимуществах элегазовых выключателей.

Ответы к вопросам по дисциплине

«Электрические подстанции»

для комплексной контрольной работы по специальности

2-37 02 33 «Электроснабжение на железнодорожном транспорте»

Укажите назначение электрических подстанций. Классифицируйте электрические подстанции. Охарактеризуйте область их применения. Составьте схему питания трансформаторных подстанций по двухцепной ЛЭП.

 

Электрическая подстанция – это электроустановка, которая предназначена для преобразования электроэнергии по величине напряжения, роду тока или частоте и для распределения электроэнергии между потребителями.

Классификация электрических подстанций:

Повышающие подстанции сооружаются рядом с электростанциями и служат для связи электростанций с энергосистемой и передачи электроэнергии потребителям высоким напряжением. Понижающие подстанции сооружаются в районах потребления электроэнергии (районные) или непосредственно у потребителей (местные). Они предназначены для понижения высокого первичного напряжения питающей сети в более низкое вторичное напряжение, которое служит для питания потребителей.

Схема питания трансформаторных подстанций по двухцепной ЛЭП:

 

 

 

Назовите системы тока, используемые в промышленности и на транспорте. Охарактеризуйте область их применения. Объясните, что такое режим работы электроустановки. Приведите основные номинальные параметры электроустановок.

 

В промышленности и на транспорте используются следующие системы тока: трехфазный переменный ток, однофазный переменный ток и постоянный ток.

Трехфазный переменный ток вырабатывается на электростанциях, далее используется для передачи электроэнергии потребителям. Трехфазные сети напряжением 380/220 В используют для питания осветительных электроустановок и электродвигателей небольшой мощности.

Система однофазного переменного тока напряжением 25 кВ нашла широкое применение в тяговых сетях электрифицированных железных дорог.

Систему постоянного токаприменяют в ряде отраслей народного хозяйства (в цветной металлургии и хими­ческой промышленности), в тяговых сетях электрифицированных железных дорог напряжением 3,3 кВ и для электроснабжения городского транспорта.

Длительное или кратковременное состояние, возникающее в электрической установке и характеризующееся определенными параметрами (напряжение, ток, мощность, частота и т. д.), назы­вается режимом работы. Режим, для которого спроектированы и изготовлены машины и аппараты, называется номинальным. Он характеризуется номинальными параметрами:

- номинальное напряжение, определяет уровень изо­ляции оборудования электроустановки (U_Н, кВ);

- номинальный ток (I_н, А);

- номинальная мощность определяется номинальными напряжени­ем и током, а также количеством фаз электрооборудования:

для постоянного тока — Р_н = I_н U_н, кВт;

для однофазного переменного тока — S_н = I_н U_н, кВА;

для трехфазного переменного тока — S_н = I_ном U_ном, кВА.

 

 

Дайте определение режима короткого замыкания. Поясните причины возникновения коротких замыканий. Классифицируйте виды коротких замыканий в трехфазных электрических сетях. Проанализируйте вероятность возникновения различных видов коротких замыканий.

Короткое замыкание – это аварийный режим, при котором токоведущие части фаз электроустановки соединяются между собой или с землей. При этом происходит резкое изменение ряда параметров (общее электрическое сопротивление элек­трической системы уменьшается, токи и углы между токами и напря­жениями увеличиваются, напряжения в отдельных частях системы снижаются). Токи КЗ могут в несколько раз превышать рабочие токи электроустановок. Наступление аварийного режима КЗ приводит к значительным электродинамическим (механическим) и термическим (тепловым) воз­действиям на токоведущие части и электрооборудование.

Причинами коротких замыканий обычно являются нарушение изоляции (механические повреждения, старение, набросы посторонних предметов на провода ЛЭП, прямые попадания молнии, перенапряжения, неудовлетворительный уход за оборудованием), неправильные действия персонала электроустановок и т.д.

В трехфазных сетях переменного тока различают пять основных видов коротких замыканий: однофазное K⁽¹⁾, двухфазное K⁽²⁾, двухфазное на землю K^(2,1), трехфазное K⁽³⁾ и трехфазное на зем­лю K^(3,1).

Если все виды КЗ принять за 100%,то вероятность возникновения различных видов коротких замыканий в сети составляет: однофазных — 65%; двухфазных — 10%; двухфазных на землю — 20%; трехфазных и трехфазных на землю — 5%.

 

 

Назовите режимы работы нейтрали. Охарактеризуйте нормальный режим работы в системе с изолированной нейтралью. Поясните особенности режима однофазного замыкания в системе с изолированной нейтралью. Сделайте вывод о возможности работы системы с изолированной нейтралью в режиме однофазного замыкания.

В электрических сетях применяются следующие режимы работы нейтрали:

- глухозаземленная нейтраль;

- эффективно заземленная нейтраль;

- изолированная нейтраль.

В нормальном режиме работы в системе с изолированной нейтралью фазные напряжения определяют уровень изоляции фаз и меньше линейных в раз. Каждая фаза обладает относительно земли емкостью, равномерно распределенной по длине линии. В нормальном режиме в каждой фазе протекает небольшой емкостный ток.

В случае замыкания одной фазы на землю напряжение в поврежденной фазе уменьшается до нуля, а в неповрежденных фазах - возрастает до линейного, т.е. увеличивается в раз. Ток замыкания складывается из емкостных токов и имеет небольшое значение. Для предупреждения персонала о возникновении замыкания на землю устанавливается релейное устройство звуковой сигнализации.

Линейные напряжения не изменились. Поэтому потребитель в таком режиме может работать. Но т.к. напряжения в неповрежденных фазах увеличились, длительная работа в таком режиме может привести к пробою изоляции этих фаз. Разрешается работать в режиме замыкания на землю в системе с изолированной нейтралью не более 2 часов. За это время должна быть выявлена и устранена причина замыкания.

5. Охарактеризуйте режим короткого замыкания. Рассчитайте ток короткого замыкания Iк, если: Х_*брасч = 0,5; U_ср = 10,5 кВ; S_б =100 МВА. Определите ударный ток короткого замыкания i_y. Сделайте вывод о необходимости расчета параметров режима короткого замыкания.

Короткое замыкание – это аварийный режим, при котором токоведущие части фаз электроустановки соединяются между собой или с землей. При этом происходит резкое изменение ряда параметров (общее электрическое сопротивление элек­трической системы уменьшается, токи и углы между токами и напря­жениями увеличиваются, напряжения в отдельных частях системы снижаются).

 

Решение:

1) Базисный ток: I_б = = = 5,5 кА.

2) Ток короткого замыкания: I_к = = = 11 кА.

3) Ударный ток короткого замыкания: i_у = 2,55 · І_к = 2,55 · 11= 28,05 кА.

 

Расчет параметров режима короткого замыкания необходим для выбора электрических аппаратов и токоведущих частей, чтобы в случае возникновения КЗ они не выходили из строя; проектирования и настройки устройств релейной защиты и автоматики; проектирования заземляющих устройств; анализа аварий в электроустановках и др.

Назовите, от чего зависит электродинамическое взаимодействие между токоведущими частями. Объясните влияния направления тока на взаимодействие проводников. Проанализируйте опасность электродинамического действия токов короткого замыкания. Выведите расчет силы взаимодействия между проводниками в режиме трехфазного короткого замыкания.

 

Электродинамическое взаимодействие между токоведущими частями зависит от величины протекающего по ним тока.

Одинаковое направление токов в параллельных проводниках вызывает их притяжение, противоположное – их отталкивание.

В режиме нормальной нагрузки механические силы взаимодействия незначительны, но при КЗ, т.к. ток возрастает, они могут достигать значений, опасных для электрических аппаратов и шин, вызывать их деформацию и даже разрушение. Наибольшие механические усилия между проводниками возникают, когда ток КЗ достигает ударного значения.

Сила взаимодействия между двумя проводниками при прохождении по ним токов i₁ и i₂:

F = , Н

где i₁ и i₂ – мгновенные значения токов в проводниках, кА;

l – длина проводников, м;

a – расстояние между осями проводников, м;

К_ф – коэффициент формы.

При трехфазном КЗ в наиболее тяжелых условиях находится средняя фаза. При этом i₁ = i₂ = i_у , К_ф=1. На эту фазу действует сила:

F = = , Н,

где – коэффициент, учитывающий несовпадение токов по фазе и неодинаковое значение ударных токов в разных фазах.

7. Назовите, что такое ударный ток короткого замыкания, когда он появляется. Поясните, какое действие оказывает ударный ток на электрооборудование. Определите ударный ток и тепловой импульс короткого замыкания, если: Iк =10 кА; t_откл = 1,2 с; Та = 0,05 с. Сделайте вывод о необходимости расчета параметров режима короткого замыкания.

Ударный ток КЗ – это максимальное значение тока КЗ, которое появляется через полпериода (0,01 с) после начала КЗ.

Этот ток производит наибольшее механическое воздействие на электрооборудование и аппараты, находящиеся в цепи КЗ.

 

Решение:

1) Ударный ток короткого замыкания:

i_у = 2,55 · І_к = 2,55 · 10 = 25,5 кА.

 

2) Тепловой импульс короткого замыкания:

В_к = = 10² (1,2 + 0,05) = 125 кА² с.

 

Расчет параметров режима короткого замыкания необходим для выбора электрических аппаратов и токоведущих частей, чтобы в случае возникновения КЗ они не выходили из строя; проектирования и настройки устройств релейной защиты и автоматики; проектирования заземляющих устройств; анализа аварий в электроустановках и др.

 

Назовите, от чего зависит термическое действие токов короткого замыкания. Опишите термическое действие тока нормального режима. Проанализируйте термическое действие тока короткого замыкания. Установите порядок проверки токоведущих частей на термическую стойкость по минимальному сечению.

Термическое действие токов КЗ зависит от величины тока, длительности его протекания, сопротивления проводника (закон Джоуля-Ленца).

При протекании по проводникам электрического тока проводники нагреваются. При нагреве проводника током нагрузки часть выделенной теплоты рассеивается в окружающую среду, температура нагрева токоведущих частей не превышает допустимых значений.

При протекании тока КЗ температура проводника значительно возрастает, т.к. токи при КЗ резко увеличиваются. Длительность КЗ мала, поэтому теплота, выделяющаяся в проводнике, не успевает передаться в окружающую среду и практически вся идет на нагрев проводника. Нагрев проводника при КЗ может достигать опасных значений, приводя к плавлению изоляции, к деформации и плавлению токоведущих частей ит.п.

Токоведущие части считаются термически стойкими, если температура их нагрева в процессе КЗ не превышает допустимых значений. При проверке токоведущих частей на термическую стойкость по минимальному сечению необходимо:

1) Определить тепловой импульс тока КЗ В_к = , кА² с.

2) Определить минимально допустимое сечение токоведущих частей в режиме КЗ q_min = /C, мм² (величина С зависит от материала проводника).

3) Проверить выполнение условия q_в q_min (q_в – стандартное сечение проверяемых токоведущих частей, мм²).

9. Охарактеризуйте шины распределительного устройства типа А-50х5. Рассчитайте минимально допустимое сечение токоведущих частей в режиме короткого замыкания если: Iк =12 кА; t_откл = 0,6 с; Та = 0,05 с, С = 90. Проверьте на термическую стойкость по минимальному сечению указанные шины. Сделайте вывод о возможности использования указанных шин при заданных условиях.

Шины типа А-50х5 – это алюминиевые жесткие шины прямоугольного сечения, размеры сечения 50х5 мм (250 мм²).

Решение:

1) Тепловой импульс тока КЗ

В_к = = 12² (0,6 + 0,05) = 93,6 кА² с.

2) Минимально допустимое сечение токоведущих частей в режиме КЗ

q_min = /C = /90 = 107,5 мм²

3) Условие термической стойкости токоведущих частей

q_в q_min, 250 мм² 107,5 мм².

 

Вывод: т.к. условие проверки на термическую стойкость выполняется, указанные шины пригодны для эксплуатации при заданных условиях.

Назовите методы ограничения токов короткого замыкания. Опишите их особенности. Обоснуйте необходимость применения мер по ограничению токов короткого замыкания. Проанализируйте пассивные методы ограничения токов короткого замыкания.

Методы ограничения токов КЗ можно разделить на активные и пассивные.

Активные связаны с применением специального оборудования (токоограничивающих реакторов), при использовании пассивных методов осуществляется соответствующее построение схем электростанций и сетей.

Рост мощностей генераторов электростанций приводит, с одной стороны, к повышению надежности электроснабжения, а с другой стороны, - к значительному повышению токов КЗ. Это затрудняет выбор токоведущих частей и оборудования, устойчивого при КЗ. Поэтому необходимо применять специальные меры по ограничению токов КЗ.

Пассивные методы ограничения токов КЗ сводятся к отказу от парал­лельной работы генераторов электростанций, понижающих транс­форматоров подстанций, линий питающей электросети и примене­нию трансформаторов с расщепленными обмотками. Однако при этом теряется преимущество совместной работы: надежность элект­роснабжения; снижение потерь электроэнергии и т.д. В настоящее время получило применение автоматическое деление системы при КЗ. С этой целью предусматривают автоматичес­кие устройства, срабатывающие при возникновении токов КЗ, и отключающих секционные выключатели со стороны источников питания или со стороны потребителей.

 

Перечислите методы ограничения токов короткого замыкания. Обоснуйте необходимость применения мер по ограничению токов короткого замыкания. Объясните, на чем основаны активные методы ограничения токов короткого замыкания. Составьте схемы включения реакторов.

 

Методы ограничения токов КЗ можно разделить на активные и пассивные.

Рост мощностей генераторов электростанций приводит, с одной стороны, к повышению надежности электроснабжения, а с другой стороны, - к значительному повышению токов КЗ. Это затрудняет выбор токоведущих частей и оборудования, устойчивого при КЗ. Поэтому необходимо применять специальные меры по ограничению токов КЗ.

Активные методы связаны с применением специального оборудования, токоограничивающих реакторов, которые представляют собой однофазную ин­дуктивную катушку без сердечника с по­стоянной большой индуктивностью. Ре­акторы включаются последовательно во все три фазы. Они характеризуются но­минальным напряжением U_ном, номи­нальным током I_ном и относительным ин­дуктивным сопротивлением в процентах Х_р%.

Реакторы могут включаться между секциями шин распредели­тельных устройств (секционные) и на отходящих от шин кабель­ных линиях (линейные). На воздушных линиях реакторы не уста­навливаются из-за большого индуктивного сопротивления линий. Включение реакторов в линии электросети наряду с уменьшением токов КЗ, обеспечивает необходимое остаточное на­пряжение при КЗ. Что обеспечивает бес­перебойную работу потребителей, питаю­щихся от шин по другим линиям.

Схемы включения секционного (а) и ли­нейного (б) реакторов.

 

Применяются сдвоенные реакторы (рис. в), которые имеют две катушки на фазу, имеющие третий вывод от средней точки обмотки. Средним выводом ре­актор LR присоединяется к источнику энергии G.

Укажите назначение силовых трансформаторов. Приведите основные номинальные параметры силовых трансформаторов. Классифицируйте силовые трансформаторы по количеству обмоток и фаз. Проанализируйте область их применения.

Силовые трансформаторы – это основное оборудование электрических подстанций. Они служат для преобразования электроэнергии по величине напряжения.

Основными номинальными параметрами силовых трансформаторов являются:

- номинальная мощность (S_н, кВА);

-номинальные напряжения обмоток (U_н, кВ);

- номинальные токи обмоток (I_н,А);

- напряжение КЗ (u_к, %);

- ток холостого хода (I_х.х, %);

- потери холостого хода и короткого замыкания (Р_х; Р_к, Вт).

По количеству фаз трансформаторы изготавливают однофазными и трехфазными; по количеству обмоток – двухобмоточными и трехобмоточными.

По экономическим показателям преимущественно применяются трехфазные трансформаторы. Однофазные трансформаторы применяются на тяговых подстанциях переменного тока; группы однофазных трансформаторов применяются также при больших мощностях и напряжениях 500 кВ и выше в целях уменьшения массы для транспортировки от места изготовления до места установки.

 

Укажите назначение измерительных трансформаторов напряжения. Перечислите их основные параметры. Объясните, как определяется коэффициент трансформации. Составьте схему подключение приборов и реле к сети через однофазный трансформатор напряжения.

Измерительные трансформаторы напряжения (ТН) применяют в уста­новках переменного тока напряжением 380 В и выше для питания обмоток напряжения измерительных приборов и реле защиты, рас­ширения пределов измерения приборов, изоляции их и реле от вы­сокого первичного напряжения.

К основным параметрам измерительных ТН относятся:

- напряжения первичной и вторичной обмоток (U_н1, U_н2, В);

- коэффициент трансформации (К_U);

- класс точности;

- номинальная мощность вторичной обмотки (S_2ном, ВА).

Коэффициент трансформации ТН:

где U_1ном и U_2ном – номинальные первичное и вторичное напряжения, В;

W₁ и W₂ - число витков первичной и вторичной обмоток трансформатора напряжения.

 

Схема подключения приборов и реле к сети через однофазный ТН:

 

Поясните, что такое класс точности измерительных трансформаторов напряжения. Перечислите классы точности трансформаторов напряжения. Охарактеризуйте область их применения. Проанализируйте, от чего зависит класс точности трансформатора напряжения.

Класс точности измерительных трансформаторов напряжения (ТН) – это погрешность в величине напряжения, выраженная в %:

.

Трансформаторы напряжения делятся на четыре класса точности: 0,2; 0,5; 1; 3.

 

Трансформаторы напряжения классов точности:

- 0,2 - применяют в качестве образцовых, а также для точных измерений в лаборатори­ях;

- 0,5 – применяют для подключения счетчиков денежного расчета;

- 1 и 3 – применяют для присоединения щитовых измерительных приборов.

Для подключения релейной защиты могут применяться ТН классов точности 0,5; 1 и 3 в зависимости от вида защиты.

Класс точности ТН зависит от величины нагрузки, подключенной ко вторичной обмотке. Для каждого класса точности устанавливается номинальная мощность вторичной обмотки трансформатора S_2ном, при которой его погрешность при номинальном первичном напряжении не превыша­ет значений, указанных выше. Сувеличением вторичной на­грузки трансформатора погрешность возрастает, и класс точности снижается.

Объясните назначение измерительных трансформаторов тока. Приведите их основные параметры. Составьте схему включения трансформатора тока и подключения к нему приборов. Выделите особенности включения трансформаторов тока.

Измерительные трансформаторы тока (ТТ) применяют в электроуста­новках переменного тока для питания токовых обмоток измерительных приборов и реле защиты, рас­ширения пределов измерения приборов, изоляции их и реле от вы­сокого первичного напряжения.

 

К основным параметрам измерительных ТТ относятся:

- напряжение первичной обмотки (U_н1, кВ);

- токи первичной и вторичной обмоток (I_н1, I_н2, А); I_н2 =5 А (1 А или 2,5 А);

- коэффициент трансформации (К_I);

- класс точности;

- номинальная мощность вторичной обмотки (S_2ном, ВА).

 

Схема включения трансформатора тока и подключения к нему приборов:

 

Первичная обмотка ТТ включается в цепь измеряемого тока последовательно, вторичная обмотка для обеспечения безопасности персонала заземляется. ТТ работает в режиме, близком к КЗ. Размыкание вторичной обмотки недопустимо.

 

Поясните, что такое класс точности трансформатора тока. Укажите классы точности трансформаторов тока. Охарактеризуйте область их применения. Сделайте вывод о влиянии нагрузки вторичной обмотки на класс точности.

Класс точности измерительных трансформаторов тока (ТТ) – это погрешность в величине тока, выраженная в %:

.

В зависимости от величины погрешности трансформаторы тока делятся на пять классов точности: 0,2; 0,5; 1; 3, 10.

Трансформаторы тока применяют:

- класса 0,2 - для точных лабораторных измерений;

- класса 0,5 –для подключения счетчиков денежного расчета и точных защит;

- класса 1 – для присоединения измерительных приборов технического учета и реле;

- класса 3 и 10 – для подключения релейных защит.

Класс точности ТТ зависит от величины нагрузки, подключенной ко вторичной обмотке. Для каждого класса точности устанавливается номинальная мощность вторичной обмотки трансформатора S_2ном, при которой его погрешность не превыша­ет значений, указанных выше. С увеличением вторичной на­грузки трансформатора погрешность возрастает, и класс точности снижается.

Укажите назначение изоляторов распределительных устройств. Определите требования, предъявляемые к изоляторам. Классифицируйте изоляторы по назначению и конструкции. Охарактеризуйте область их применения.

Изоляторы служат для крепления токоведущих частей и изоляции их от заземленных конструкций и других частей электроустановки, находящихся под иным потенциалом.

Требования определяются условиями эксплуатации. К ним относятся:

- электрическая прочность изоляторов при рабочих напряжениях, при атмосферных и коммутационных перенапряжениях;

- механическая прочность при нормальных режимах работы и КЗ;

- устойчивость к атмосферным воздействиям и загрязнениям внешней среды.

По назначению изоляторы различают линейные и аппаратные. Линейные служат для крепления проводов ВЛ к опорам ОРУ. Аппаратные – для крепления токоведущих частей РУ и аппаратов.

По конструкции аппаратные делятся на опорные, опорно-стержневые, опорно-штыревые, проходные и маслонаполненные вводы.

Опорные предназначены для внутренней установки, опорно-штыревые и опорно-стержневые – для наружной установки, проходные – для прокладки шин через стены, перекрытия, перегородки и т.д., маслонаполненные вводы применяются на напряжения 110 кВ и выше для трансформаторов и выключателей.

По конструкции линейные делятся на штыревые и подвесные. Подвесные бывают тарельчатые и стержневые.

 

Назовите назначение шин распределительных устройств. Укажите материал шин, форму сечения и окраску при переменном трехфазном токе. Определите требования к материалу шин. Проанализируйте область применения шин из различных материалов.

Шины – это жесткие неизолированные проводники, из которых выполняются сборные шины РУ, электрическое соединение между аппаратами и присоеди­нение их к сборным шинам.

В качестве матери­ала шин используются медь, алюминий и сталь. Форма сечения шин: прямоугольная, коробчатая, круглая и трубчатая. При рабочих токах более 2000 А прямоугольные шины собирают в пакет из 2 или 3 полос.

Окраска шин эмалевой краской несколько повышает теплоот­дачу в окружающую среду, что дает возможность увеличить допу­стимый ток нагрузки на шины. Для облегчения ориентировки пер­сонала в электроустановке применяют цветную окраску шин. Окраска шин при переменном трехфазном токе следующая:

фаза А — желтый цвет;

фаза В — зеленый;

фаза С — красный;

нулевая рабочая N — голубой.

Материал шин должен удовлетворять ряду требований: обеспе­чивать необходимую электрическую проводимость, механическую прочность, быть устойчивым к химическим воздействиям окружаю­щей среды, иметь небольшую массу и стоимость.

Мед­ные шины используются только в особых случаях и при соответ­ствующем технико-экономическом обосновании. Стальные шины могут использоваться в маломощных электроустановках при рабо­чих токах до 200-300 А. По соображениям экономического порядка применяют, как пра­вило, шины из алюминия и его сплавов с различными электричес­кими и механическими характеристиками.

 

Назовите условие выбора шин и проводов распределительных устройств. Сформулируйте условие проверки токоведущих частей на термическую стойкость токам короткого замыкания. Охарактеризуйте условие проверки жестких шин на динамическую стойкость токам короткого замыкания. Проанализируйте опасность коронного разряда для токоведущих частей.

Выбор шин и проводов РУ осуществляется по рабочим максимальным токам. При этом должно выполняться условие I_доп I_{раб.мах} (I_доп – длительно допустимый ток нагрузки токоведущих частей, А; I_{раб.мах} – максимальный рабочий ток выбираемого проводника, А).

Выбранные токоведущие части проверяют по режиму КЗ на термическую стойкость по условию: q q_min (q – выбранное сечение проводника, мм²; q_min – минимально допустимое сечение по режиму КЗ, мм²).

Жесткие шины также проверяют на динамическую стойкость токам КЗ по условию: _доп ≥ _расч ( _доп - допустимое механическое напряжение в материале шин, МПа; _расч - механическое напряжение, возникающее в шинах при КЗ, МПа).

В электроустановках напряжением 35 кВ и выше при выборе токоведущих частей необходимо учитывать явление коронного разряда, который возникает при частичном электрическом пробое воздуха у поверхности проводника. При коронном разряде происходит ионизация воздуха, снижающая его электрическую прочность, что облегчает перекрытие изоляторов и пробой между фазами. При коронных разрядах происходит образование озона и окислов азота. Озон окисляет металлические конструкции РУ, окислы азота образуют с водой азотную кислоту, которая разрушает изоляцию и металлы. Например, для РУ 110 кВ по условию отсутствия коронирования необходимо выбирать провода сечением 70 мм² и выше.

 

20. Охарактеризуйте провод типа АС-70. Рассчитайте минимально допустимое сечение токоведущих частей в режиме короткого замыкания если: I_к = 6 кА, t_откл = 0,5 с; Т_а = 0,05 с. Проверьте указанный провод на термическую стойкость по минимальному сечению. Сделайте вывод о возможности использования указанного провода при заданных условиях.

Провод типа АС-70 – это неизолированный многопроволочный сталеалюминевый провод сечением 70 мм², который применяется в открытых электроустановках.

 

Решение:

1) Тепловой импульс тока КЗ:

В_к = = 6² (0,5 + 0,05) = 19,8 кА² с.

2) Минимально допустимое сечение токоведущих частей в режиме КЗ

q_min = /C = /90 = 49,4 мм²

3) Условие термической стойкости токоведущих частей q_в q_min,

по результатам расчета 70 мм² 49,4 мм².

 

Вывод: т.к. условие проверки на термическую стойкость выполняется, указанные шины пригодны для эксплуатации при заданных условиях.

Назовите устройства защиты изоляции электрооборудования от перенапряжений. Приведите условное графическое обозначение ОПН. Охарактеризуйте конструкцию ОПН. Проанализируйте принцип действия ОПН.

Для защиты изоляции электрооборудования подстанций и электрических сетей от атмосферных и коммута­ционных перенапряжений применяют разрядники и ограничители перенапряжений нелинейные (ОПН).

Условное графическое обозначение ОПН:

ОПН - это разрядник без искровых промежутков. Основными элементами ОПН являются нелинейные резисторы – варисторы на основе оксида цинка. ОПН представляют собой аппарат опорного или подвесного исполнения. ОПН включает в себя колонку варисторов, заключенную в полимерную герметизированную покрышку. Пространство между колонкой варисторов и покрышкой заполнено полимерной композицией. Полимерная покрышка – это стеклопластиковую трубка с нанесенным на ее наружную поверхность защитным ребристым покрытием из кремнийорганической резины. ОПН должны иметь контактные выводы для присоединения к токоведущим и заземляющим проводам. Заземляющий вывод должен быть отмечен.

Принцип действия ОПН основан на том, что проводимость варисторов нелинейно зависит от приложенного напряжения. В нормальном режиме ОПН не пропускает ток, но как только на участке сети возникает перенапряжение, сопротивление ОПН резко снижается, чем и обуславливается эффект защиты от перенапряжения. После прохождения разряда через ОПН, его сопротивление опять возрастает.

Укажите назначение высоковольтных выключателей переменного тока. Опишите требования, предъявляемые к выключателям. Классифицируйте высоковольтные выключатели по числу фаз и месту установки. Приведите типы высоковольтных выключателей по роду дугогасящей среды.

Высоковольтные выключатели – основные аппараты для включения и отключения высоковольтных цепей при нормальном и аварийном режимах.

К выключателям предъявляются следующие требования:

· надежность в работе и безопасность в обслуживании;

· минимальное время отключения;

· малые габариты и масса;

· удобство и простота монтажа и эксплуатации;

· возможность после отключения автоматического повторного включения (АПВ);

· сравнительно невысокая стоимость.

 

По числу фаз выключатели подразделяют на однофазные, двухфазные и трехфазные.

 

По месту установки выключатели изготавливают для внутренней и наружной установки.

 

По роду дугогасящей среды выключатели подразделяют на:

· масляные;

· воздушные;

· вакуумные;

· электромагнитные;

· элегазовые.

 

 

23. Приведите условие термической стойкости коммутационных аппаратов РУ. Рассчитайте тепловой импульс тока короткого замыкания если: I_к = 10 кА; t_откл = 1,0 с; Т_а = 0,05 с. Проверьте на термическую стойкость выключатель типа ВБН-27,5, если: I_т = 20 кА; t_т= 4 с. Сделайте вывод о возможности использования указанного выключателя при заданных условиях.

Условие термической стойкости коммутационных аппаратов РУ:

t_т В_к,

где I_т – предельный ток термической стойкости по каталогу, кА;

t_т – время протекания тока термической стойкости по каталогу, с;

В_к – тепловой импульс тока КЗ, кА² с.

 

Решение:

1) Тепловой импульс тока КЗ:

В_к = = 10² (1,0 + 0,05) = 105 кА² с.

2) Параметры выключателя:

t_т = 20² 4 = 1600 кА² с.

3) Условие термической стойкости: t_т В_к.

По результатам расчета: 1600 кА² с 105 кА² с.

 

Вывод: т.к. условие термической стойкости выполняется, указанный выключатель пригоден для эксплуатации при заданных условиях.

 

24. Укажите назначение высоковольтных выключателей. Приведите условное графическое обозначение высоковольтных выключателей в электрических схемах. Проверьте на динамическую стойкость выключатель типа ВР1 – 10, если: I_к = 15 кА; i_дин = 52 кА. Сделайте вывод о возможности использования указанного выключателя при заданных условиях.

 

Высоковольтные выключатели – основные аппараты для включения и отключения высоковольтных цепей при нормальном и аварийном режимах.

Условное графическое обозначение высоковольтных выключателей в электрических схемах:

Решение:

1) Ударный ток короткого замыкания:

i_у = 2,55 · І_к = 2,55 · 15 = 38,25 кА.

 

2) Условие динамической стойкости выключателя: i_дин i_у.

По результатам расчета: 52 кА 38,25 кА² с.

 

Вывод: т.к. условие динамической стойкости выполняется, указанный выключатель пригоден для эксплуатации при заданных условиях.

Назовите, что такое номинальный реж