Проверка токоведущих устройств на термическую и динамическую стойкость

Кабели и шины выбирают по номинальным параметрам (току и напряжению) и проверяют на термическую и динамическую стойкость при КЗ. Поскольку процесс КЗ кратковременный, то можно считать, что все тепло, выделяемое в проводнике кабеля, идет на его нагрев. Температура нагрева кабеля определяется его удельным сопротивлени­ем, теплоемкостью, рабочей температурой. Температура нагрева кабе­ля в нормальном рабочем режиме

где t _о - температура окружающей среды (почвы); t _ДОП - допустимая температура при нормальном режиме, принимаемая равной 60 °С; I_ДОП — допустимый ток для выбранного сечения.

Максимально допустимые кратковременные превышения темпера­туры при КЗ для силовых кабелей принимаются: с бумажной пропи­танной изоляцией до 10 кВ с медными и алюминиевыми жилами — 200 °С; то же на напряжении 20—35 кВ с медными жилами — 175 °С.

Проверка сечения кабеля на термическую стойкость к токам КЗ проводится по выражению

где В_к — тепловой импульс; С = А_КОН - А _нач - коэффициент, соответ­ствующий разности выделенного тепла в проводнике после короткого замыкания и до него. Для кабелей напряжением 6—10 кВ с бумажной изоляцией и медными жилами С = 141, с алюминиевыми жилами С = 85; для кабелей с поливинилхлоридной или резиновой изоляцией с медными жилами С = 123, с алюминиевыми жилами С = 15.

Приведенное время t_п, соответствующее сумме приведенного вре­мени для периодической и апериодической слагаемых тока, может определяться по кривым, связывающим действительное время отклю­чения t_Д = t _откл токоведущих частей и b " = I " /I_¥ — отношение началь­ного сверхпереходного тока к установившемуся току в месте КЗ. Учи­тывая особенности сетей электроснабжения 6УР—4УР, заключающиеся в возможности принять I " = I_¥, b " = 1, считают t _д = t_п = t _откл.

При КЗ по токоведущим частям проходят токи переходного режима, вызывая сложные динамические усилия в шинных конструкциях и ап­паратах электрических установок. Усилия, действующие на жесткие шины и изоляторы, рассчитываются по наибольшему мгновенному зна­чению тока трехфазного КЗ i_y. При этом определяется максимальное усилие F на шинную конструкцию без учета механических колебаний, но с учетом расстояния l между изоляторами шинной конструкции и расстояния между фазами а.

Наибольшее электродинамическое усилие на единицу длины, кг/см,

где а — расстояние между проводами, см.

Изгибающий момент (при числе пролетов больше двух), кг • см,

где l — расстояние между опорными изоляторами, см.

Сила, действующая на опорный изолятор, кг.

Допускаемые нагрузки на опорные изоляторы: типа ОА — 225 кг; типа ОБ - 450 кг.

Напряженге, возникающее в металле, кг/см²

где W — момент сопротивления, см³.

Для шин, установленных на ребро, момент, см³,

где b, h — размеры шины.

Для шин, установленных плашмя, момент, см³ (b — меньший раз­мер)

Допускаемые напряжения, кг/ см²: для меди МТ — 1400, для алюми­ния AT - 700, для алюминия АТТ - 900, для стали - 1600.

В многополосных шинах кроме усилия между фазами возникает усилие между полосами, расчет в этом случае усложняется.

Электродинамические усилия в токоведущих частях выключате­лей, разъединителей и других аппаратов сложны и трудно поддаются расчету, поэтому заводы-изготовители указывают допустимый через аппарат предельный сквозной ток КЗ (амплитудное значение) I _{ном.дин}, который не должен быть меньше найденного в расчете ударного тока i_y при трехфазном КЗ.

Вопросы для самопроверки

1. Рассмотрите принципы выбора аппаратов по номинальным параметрам совместно с техническими условиями энергосистем и требованиями потребителей.

2. Свяжите выбор высоковольтных выключателей с номинальными
параметрами, задаваемыми заводами-изготовителями, и расчетными
величинами возможных режимов электрических сетей предприятия,
включая режим КЗ.

3. Нужна ли проверка аппаратов на термическую стойкость? Если да,
то, в каких аппаратах?

4. Как влияет проверка кабелей на термическую стойкость на выбор
сечения к трансформаторам ЗУР и на сечения распределительных сетей
10 кВ?

5. Оцените величину и необходимость подпитки со стороны АД и СД
при определении величины токов КЗ.

6. Выберите разъединители и выключатели нагрузки для нескольких
ГПП, приведенных на рис. 1.2, ограничивая КЗ трансформатором район­ной подстанции.

7. Сравните область и особенности выбора предохранителей в сетях
выше 1 кВ с защитой, выполненной на коммутационных аппаратах.

8. Какое сопротивление реактора, установленного за трансформато­ром 63 MB • А, следует принять, чтобы токи КЗ снизить до уровня токов
КЗ за трансформатором 40 MB • А?

9. Определите максимальное количество приборов, которые могут
быть присоединены к выбранному трансформатору тока.

10. Выберите трансформатор напряжения для одной из секций РУ
(рис. 1.3).

11. Для расстояний между шинами и между изоляторами, приняты­
ми заводами-изготовителями для стандартных ячеек КРУ, проверьте
токоведущие устройства на динамическую стойкость.