Практична робота № 5

Контрольна робота

 

Тема: Вибір високовольтних апаратів з врахуванням струмів короткого зами-

кання.

Мета: Навчитися вибирати високовольтні апарати.
Література:
1.Липкин Б. Ю. "Электроснабжение промышленных предприятий и установок" Москва,

Высшая школа, 1990
2. Князевский Б. А, Липкин Б. Ю. "Электроснабжение промышленных предприятий"

Москва, Высшая школа, 1979

Знати: Знати застосування та умови вибору.

Уміти:Практично вибирати високовольтні апарати з врахуванням струмів короткого замикання..

План роботи.
1. Інструктаж з правил техніки безпеки.

2. Ознайомлення з правилами та прийомами роботи.

3. Самостійне виконання розрахунків вибору високовольтних апаратів з врахуванням струмів

кроткого замикання.

- ознайомлення з теоретичними даними.
- отримання завдання на розрахунки.
- виконання розрахунків згідно завдання.

4. Складання звіту про виконану роботу.

 

Короткі теоретичні відомості.
В електричних установках можуть виникати різні види коротких, замикань які супро-воджуються різким збільшенням струму. Все електрообладнання, яке встановлюється в сис-темах електропостачання, повинно бути стійким до струмів короткого замикання та вибира-ється з врахуванням величини струмів короткого замикання.

Струмоведучі частини (шини, кабелі) та всі види апаратів (вимикачі, роз'єднувачі, за-побіжники, вимірювальні трансформатори, що використовуються для електроустановок) по-винні вибиратися по розрахованим максимальним величинам (струмів, напруг, потуж-ностей) для нормального режиму та режиму короткого замикання. Для їх вибору проводи-ться порівняння розрахованих величин з допустимими значення для струмоведучих частин та високовольтного обладнання. Складається порівняльна таблиця розрахованих та допусти-мих величин. При цьому для забезпечення безаварійної роботи розраховані величини повин-ні бути менше допустимих.

Ізолятори вибирають по номінальній напрузі та номінальному струму та перевіряють на механічне навантаження при струмах короткого замикання.
Кабелі вибирають по номінальним параметрам (номінальній напрузі та номінальному струму) та перевіряють на термічну стійкість при коротких замиканнях. Максимально допус-тимими короткочасними температурами нагрівання при коротких замиканнях вважаються:

- для силових кабелів до 10 кВ з мідними жилами та паперовою ізоляцією – 200° С;
- для силових кабелів до 10 кВ з алюмінієвими жилами – 200° С;
- для силових кабелів до 20 - 110 кВ з мідними жилами – 200° С.

Перевірка перерізу кабелю та термічну стійкість струмам короткого замикання виконується

за формулою
де: t_пр – приведений час t_пр = t_{пр п} + t_{пр а}; t_{пр п} – час періодичної складової струму короткого

замикання; t_{пр а} – час періодичної складової струму короткого замикання;

с – коефіцієнт, що відповідає різниці теплоти, що виділилася в провіднику до та після

короткого замикання. Для кабелів напругою 6 – 10 кВ з мідними жилами с = 141, для
кабелів напругою 6 – 10 кВ з алюмінієвими жилами с = 85.

Високовольтних вимикачів напругою більше 1000 В. Виконується по номінальній напрузі, номінальному струму, конструктивному виконанню, місцю встановлення, відключа-ємому струму та відключаємій потужності.
Умова стійкості до струмів короткого замикання перевіряється порівнянням величини відключаємого вимикачем струму І_відкл при заданій напрузі з діючим струмом короткого за-микання І_t для часу t, що дорівнює сумі часу спрацювання релейного захисту І_з та власного часу дії вимикача І_вим .

Практично приймається, що при часі відключення вимикачів, який дорівнює 0,1 се-кунди, величина струму І_t дорівнює початковому значенню періодичної складової струму короткого замикання. І". Відключаюча здатність вимикачів І_відкл або S_відк буде достатньою
якщо S_відкл > S" = S_к або І_відкл > І" = І_к . Якщо S_відкл < Sк, то слід точно перевірити відключає-му здатність вимикача для дійсного часу відключення.
Роз'єднувачі – апарати, не призначені для відключення струмів короткого замикання,

Тому на відключаючи здатність вони не перевіряються.
Високовольтні запобіжники вибір виконується по конструктивному виконанню, номінальній напрузі, номінальному струму, межовому відключаємому струму І_відкл, межовій відключаємій потужності S_відкл. Умови стійкості виконуються, якщо І_відкл > І" = І_к; S_відкл > S" = S_к; де І_відкл – найбільший струм, відключає мий запобіжником (по довідниках).

Трансформатори струму вибираються по номінальному струму, номінальній напру-зі, навантаженню первинної котушки, навантаженню вторинної котушки, класу точності, до-пустимої похибки. Трансформатори перевіряються на термічну та динамічну стійкість до струмів короткого замикання, а також на 10 % похибку в колах захисту.

Трансформатори струму вибираються по кратності електродинамічної k_дин та терміч-ної стійкості k_і

Електродинамічна стійкість виконується, якщо
або
де: k_дин – дається в каталогах на трансформатори струму;

І_ном1 – номінальний струм первинної обмотки трансформатора струму.

Кратність термічної стійкості k_t трансформатора струму відповідає 1 секунді та теж приводиться в каталогах. Умови термічної стійкості трансформатора струму виконуються, якщо
або

Номінальна потужність вторинної обмотки трансформатора струму S₂ повинна бути

не менша суми потужності, що споживаються приладами S_пр та потужності, що втрачається в проводах і перехідних контактах:
S₂ ≥ S_пр + І²₂ (r_пр + r_к)
де: r_пр – опір проводів,

r_к – опір контактів.
Опір всіх перехідних контактів приймається рівним 0,1 Ом, величина струму І₂ = 5А.

Таким чином, можливо визначити опір проводів, що з'єднують трансформатор струму та вимірювальний прилад.

r_пр = (S₂ – S_пр - I²₂ r_к) / І²₂

Схеми з'єднання трансформаторів струму наведені на малюнку 1

Малюнок 1. Схеми включення трансформатора струму.

При з'єднанні двох трансформаторів струму в неповну зірку переріз з'єднувальних про-водів (мм²) визначається за формулою

При з'єднання в повну зірку трьох трансформаторів струму переріз проводів (мм²) ви-значається за формулою

При встановленні одного трансформатора струму переріз (мм²)

Трансформатори напруги вибираються по номінальним параметрам (номінальний струм, номінальна потужність) класу точності, навантаженню, що визначається потужністю, яку споживають котушки електровимірювальних приладів, що підключених до даного транс-форматора. Номінальна потужність трансформатора напруги повинна бути рівною або біль-шою сумарної активної та реактивної потужності, яку споживають паралельні катушки при-ладів і реле:

де: Р_∑ = S_пр∙ cos φ_пр – сумарна активна потужність, яку споживають котушки приладів;
Q_∑ = Р_пр∙ tg φ – реактивна потужність.

Значення потужностей Р_пр , споживаємих паралельними котушками приладів, та їх cos φ даються в довідниках.

Малюнок 2. Схеми включення трансформаторів напруги: а) двох однофазних; б) трьох
однофазних; в) одного трифазного; г) одного п'яти фазного.

За вдання до практичної роботи № 5
Вибрати масляний вимикач, роз'єднувач та трансформатор струму в мережі при наступних вихідних даних.

№ п/п	Uном кВт	Sном кВА	Ік кА	і у кА	tпр секунд
			8,4	12,4	2,2
			5,8	12,6	2,0
			9,0	14,8	2,2
			2,6	5,9	1.8
			1,8	4,2	2,1
			1,5	3.3	2,2
			4,6	6,4	2,2
			5.4	7,8	2,0
				14,8	2.2
				16,6	2,0
			3, 2	5.4	2,1
				28,6	2,2
			6,2	11,7	1,8
			8.6	13,2	2.2
			4,2	6,3	2,2
			12,0	18,6	2,2
			14,0	19,2	1.8
			6,8	15,2	2,2
			8,9	10,4	1.9
			9,6	12,4	2,2
			3,2	6.3	2,0
			7,3	10,2
			13^	19.4	2.1
			7.6	11,.2
			15,2	18,5	1,9
			14.5	19,6	2.4
				29,5	2,3
			7,5	14,5	1,9
			8,2	16,0	2,0

 

 

Вимикач	Роз'єднувач	Трансформатор стуму
Розрахункові дані	Допустимі дані	Розрахунко-ві дані	Допустимі дані	Розрахунко-ві дані	Допустимі дані
Uном= 10 кВ		Uном= 10 кВ		Uном= 10 кВ
Імакс= 350 А		Імакс= 350 А		Імакс= 350 А
іу = 18 кА		іу = 18 кА		іу = 18 кА
Ікз = 10 кА		Ікз = 10 кА		Ікз = 10 кА
tпр = 2.2c		tпр = 2.2c		tпр = 2.2c
І2кз∙ tпр = 220 кА2∙ с		І2кз∙ tпр = 220 кА2∙ с		І2кз∙ tпр = 220 кА2∙ с
Sв = 173 МВА

Таблиця 1

Хід роботи (виконання розрахунків)

Наприклад: Вибрати вимикач, роз'єднувач і трансформатор струму для лінії 10 кВ при наступних даних: І_макс = 350 А, І_кз = 10 кА, і_у = 18 кА, t_пр = 2,2 с

Вибір вимикача: З таблиці 2 вибираємо найближчі дані більше заданих і записуємо в стовп-чик " Допустимі дані" таблиці 1.
1. Визначаємо термічну стійкість вимикача згідно завдання та допустимих даних
І²_кз∙ t_пр = 10² ∙ 2,2 = 220 кА²∙ с; І²_кз∙ t_пр = 20² ∙ 4 = 1600 кА²∙ с

220 кА²∙ с < 1600 кА²∙ с
2. Визначаємо потужність відключення згідно завдання та допустимих даних

S_в = 1,73 ∙ 10 ∙ 10 = 173 МВА S_в = 1,73 ∙ 10 ∙ 20 = 346 МВА
173 МВА < 346 МВА
По вирахуваним параметрам вибираємо вимикач ВМП – 10 - 20
Дані записуємо до таблиці 1 в стовпчик "Вимикач".
Вибір роз'єднувача:
1. Визначаємо термічну стійкість роз'єднувача згідно завдання та допустимих даних
І²_кз∙ t_пр = 10² ∙ 2,2 = 220 кА²∙ с; І²_кз∙ t_пр = 16² ∙ 4 = 1024 кА²∙ с
220 кА²∙ с < 1024 Ак²∙ с
По вирахуваним параметрам вибираємо роз'єднувач РВ – 10 / 400

Дані записуємо до таблиці 1 в стовпчик "Роз'єднувач".

Вибір трансформатора струму:
1. Визначаємо І_макс трансформатора струму за формулою
І_макс < і _макс = k_дин √2 ∙ І_ном
і _макс = k_дин √2 ∙ І_ном = 165 ∙ 1,41 ∙ 0,4 = 93,06 кА
Дані записуємо до таблиці 1 в стовпчик "Трансформатор струму" Допустимі дані.

2. Визначаємо термічну стійкість трансформатора струму згідно завдання та допустимих даних І²_кз∙ t_пр = 10² ∙ 2,2 = 220 кА²∙ с; (k_t ∙ І_ном)²∙ t_{тер. ст.} = (34 ∙ 0,4)² ∙ 3 = 544,88 кА²∙ с

220 кА²∙ с < 544,88 кА²∙ с
По вирахуваним параметрам вибираємо трансформатор струму ТПЛ – 10 – У3 – 400/5

Дані записуємо до таблиці 1 в стовпчик "Трансформатор струму"

 

 

Таблиця 1

Вимикач	Роз'єднувач	Трансформатор стуму
Розрахунко-ві дані	Допустимі дані	Розрахунко-ві дані	Допустимі дані	Розрахунко-ві дані	Допустимі дані
Uном= 10 кВ	Uном= 10 Кв	Uном= 10 кВ	Uном= 10 кВ	Uном= 10 кВ	Uном= 10 кВ
Імакс= 350 А	Іном= 630 А	Імакс= 350 А	Іном= 400 А	Імакс= 350 А	Іном= 400 А
іу = 18 кА	імакс = 52 кА	іу = 18 кА	імакс = 41 кА	іу = 18 кА	імакс = 93,6 кА
Ікз = 10 кА	Ікз = 20 кА	Ікз = 10 кА	Ікз = 16 кА	Ікз = 10 кА
tпр = 2.2c	tпр = 4c	tпр = 2.2c	tпр = 4 с	tпр = 2.2c
І2кз∙ tпр = 220 кА2∙ с	І2кз∙ tпр = 1600 кА2∙ с	І2кз∙ tпр = 220 кА2∙ с	І2кз∙ tпр = 1024 кА2∙ с	І2кз∙ tпр = 220 кА2∙ с	(kt ∙ Іном)2∙ ∙tтер. ст. = 544,88 кА2 с
Sв = 173 МВА	Sв = 346 МВА
ВМП – 10 - 20	РВ – 10 – 400	ТПЛ – 10 – У3 – 400/5

 

 

 

 

Контрольні запитання:

1. Умови вибору трансформаторів напруги.

2. Як перевіряється на термічну дію переріз високовольтного кабелю?

3. Як вибрати вимикач?