Определение электрических нагрузок

ВВЕДЕНИЕ

Развитие агропромышленного комплекса базируется на современных технологиях, широко использующих электрическую энер­гию. В связи с этим возросли требования к надежности электрос­набжения, к качеству электрической энергии, к ее экономному и рациональному расходованию.

При подготовке инженеров-электриков для АПКважное значение уделяется курсовому и дипломному проектированию. Большая часть дипломных проектов по специаль­ности 110302 "Электрификация и автоматизация с/х" посвящена вопросам разработки систем электроснабжения. Кроме того предус­мотрена курсовая работа по этой слециальности.

Учебное пособие ставит целью расширить объем, улучшить каче­ство усвоения и конкретизировать теоретический материал, а также систематизировать и доступно изложить основные вопросы необходи­мые студенту для успешного выполнения курсового и дипломного проекта по электроснабжению предприятий АПК. Пособие может оказать помощь студентам при изучении теоретических дисциплин, имеющих разделы по электроснабжению релейной защите, а также руководителям и консультантам курсового и дипломного проектирования.

В основу пособия заложены применительно к предприятиям АПК материалы литературных источников многолетняя практика эксплуатации систем электроснабжения предприятий АПК и конспекты лекций по курсу «Автоматизация технологических процессов», который читается автором в ТГСХА а также руководства дипломным проектированием по специальности 110302. В пособии рассмотрен пример.выполнения про­екта электроснабжения предприятия АПК.

 

ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Курсовое и особенно дипломное проектирование по электроснаб­жению предприятий АПК является важ­нейшим и наиболее эффективным видом учебного процесса в вузе, формирующим из студентов будущих инженеров-электриков.

Хотя цели, объем и глубина проработки вопросов при курсовом и дипломном проектировании различны,оба вида проектирования имеют много общего с методической точки зрения. Курсовое проек­тирование является логической ступенькой, подводящей студента к дипломному проектированию.

ДИПЛОМНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ является завершающим этапом обуче­ний студента в вузе. Цель дипломного проектирования:

- систематизировать, закрепить и расширить теоретические и практические знания по специальности и привить студенту умение применять эти знания при решении конкретных научных, технических, экономических, производственных и экологических задач;

- развить навыки самостоятельной работы и овладеть методикой исследования и экспериментирования в процессе проектирования проблем и вопросов;

. - выяснить подготовленность студента к самостоятельной рабо­те в условиях современного производства.

Тема дипломного проекта закрепляется за студентом приказом ректора перед направлением студента на преддипломную практику. Руководители дипломных проектов назначаются из числа профессоров, доцентов, наиболее опытных преподавателей и научных сотрудников вуза или высококвалифицированных специалистов других учреждений и предприятий.

Руководитель дипломного проекта выдает задание на проектиро­вание, оказывает помощь студенту в разработке календарного гра­фика работы, рекомендует студенту необходимую литературу, кон­сультирует студента и проверяет выполнение работы.

По разделам безопасности жизнедеятельности и экономике, ко­торые являются составными частями дипломного проекта, назна­чаются дополнительно консультанты. Консультанты дают рекомен­дации по выполнению соответствующей части проекта и подписывают ее.

Дипломный проект является самостоятельной творческой работой студента, поэтому за все принятые конкретные решения, за правильноеть исходных данных и результаты расчета отвечает дипломник-автор проекта.

Темы дипломных проектов и отдельные разработки должны быть реальными и применимы к практическому использованию. Целесообраз­но выполнение проектов с научно-исследовательским уклоном. Обяза­тельным в дипломных проектах является использование современной вычислительной техники. Проект должен отвечать требованиям ГОСТ.правилам устройства электроустановок. требованиям охраны труда и техники безопасности.

Общие требования к дипломному проекту, к оформлению расчетно-пояснительной записки и графической части подробно изложены в [1..2

Объемпояснительной записки дипломного проекта составляет 90 - 110 страниц рукописного текста (или 70-90 страниц ма­шинописного). Графический материал включает 9 листов чертежей формата А1 (594x841 мм) и выполняется карандашом или черной тушью или 3 комплектов формата А4 при защите работы в мультимедийном виде.

Дипломный проект может быть выполнен комплексным. В этом случае два или несколько студентов работают над одной общей бо­лее крупной темой. Пояснительная записка комплексного дипломного проекта состоит из нескольких частей,.оформляемых отдельно. Общая часть выполняется одна на всех исполнителей, а специальная часть оформляется в виде отдельной пояснительной записки для каждого исполнителя. Графическая часть проекта выполняется общей для всех исполнителей.

Дипломный проект должен быть выполнен в сроки согласно учеб­ному плану. Законченный дипломный проект с подписями студента, руководителя, консультантов и нормоконтролера, передается заве­дующему кафедрой (руководителю направления). К проекту прилагает­ся письменный отзыв руководителя о дипломнике, отзыв рецензента, после чего дипломный проект выносится на защиту перед Государст­венной аттестационной комиссией (ГАК).

При КУРСОВОМ ПРОЕКТИРОВАНИИ студент впервые самостоятельно проектирует электрическую часть конкретного предприятия АПК. При этом ему приходится использо­вать для решения тех или иных вопросов комплекс знаний, получен­ных из различных учебных курсов, на производственной практике.а также в процессе выполнения типовых расчетов, домашних заданий, лабораторных работ, В процессе проектирования студент усваивает методику проектирования, учится работать с технической литературой, каталогами, ГОСТ, прейскурантами, справочниками, материалами проектных организаций и т.п.

Тема курсового проекта (работы) по сравнению с дипломным проектом охватывает боле узкий круг вопросов в пределах учеб­ной программы данной дисциплины. Курсовой проект (работа) посвящен обычно решению какой-то одной задачи. Задание на проектирование составляется руководителем проекта (работы) и выдается студент посла утверждения тем на заседании кафедры. Задание содержит название темы, развернутое ее содержание, количество и содержание чертежей.

Обычно курсовой проект содержит 25 - 40 страниц рукописного текста и до трех листов чертежей формата А1, курсовая работа -15 - 20 страниц текста с графиками и рисунками и не более одного листа чертежей формата А1.

Расчетно-пояснительная записка к курсовому проекту включает в себя титульный лист, задание с исходными данными на проектиро­вание, аннотацию, оглавление, введение, основное содержание про­екта, выводы, список использованных источников.

Требования к оформлению расчетно-пояснительной записки и графической части курсового проекта (работы) остаются те же, что и для дипломного проекта.

По завершении курсового проекта (работы) студент представ­ляет подписанные им пояснительную записку и чертежи руководи­телю для проверки и рецензирования. Руководитель решает вопрос о допуске студента к защите. Для защиты курсового проекта (работы) назначается комиссия из 2 - 3 преподавателей. После ответов на вопросы членов комиссии выносится решение об оценке проекта.

 

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ (РАБОТУ)

Задание на курсовую работу представлено в табличной форме. Номер варианта выполнения работы согласно порядкового номера списочного состава группы. Допускается выбор типа предприятия произвести в соответствии с темой дипломного проектирования.

 

 

Основные положения

Расчету электрических нагрузок, как правило, предшествует описание краткой характеристики объекта, его технологической схе­мы, расчет и выбор технологического оборудования, которые приво­дятся в общей (технологической) части проекта.

Расчет электрических нагрузок является первым этапом проек­тирования любой системы электроснабжения. Правильное их определение служит основой рационального построения и эксплуатации систем электроснабжения предприятий АПК. Электрические нагрузки определяют для выбора и проверки силовых трансформаторов, коммутационных аппаратов, сечений шин, проводов и кабелей, а также для выбора устройств защиты и компенсирующих устройств. От правильного расчета электрических нагрузок зависят капитальные затраты и эксплуатационные расходы в системе элект­роснабжения [3.4].

При расчете электрических нагрузок величины, относящиеся к одному электроприемнику, обозначают строчными буквами (p.q.s).а относящиеся к группе электроприемников - заглавными буквами ( P,Q,S ).

Мощность электроприемников повторно-кратковременного режима приводится к номинальной мощности продолжительного режима

 

где ПВ - паспортная продолжительность включения в относительных единицах.

Номинальная активная мощность группы потребителей определя­ется как арифметическая сумма номинальных (паспортных) активных мощностей отдельных электроприемниковР_ном, приведенных к ПВ=1 (кроме резервных):

 

Номинальная реактивная мощность группы электроприемников оп­ределяется как алгебраическая сумма реактивных мощностей отдель­ных потребителей с учетом знака в зависимости от того, потреб­ляется она из сети (знак плюс) или отдается в сеть (знак минус). Электроприемнику, находящиеся в резерве, также не учитывают.

В качестве расчетной нагрузки принимается максимальная наг­рузка (Рм) за интервал времени 30 мин (получасовой максимум). Ве­личина расчетного тока группы электроприемников определяется из выражения:

 

где cosφ - значение коэффициента мощности группы электроприем-никое за период расчетного максимума активной мощ­ности (30 мин).

2.2. Методы расчета электрических нагрузок

В практике проектирования систем электроснабжения применяют различные методы определения электрических нагрузок, которые мож­но разделить на основные и вспомогательные. К основным методам относятся следующие.

 

2.2.1. Метод коэффициента спроса

 

Метод является приближенным, им пользуются на стадии проект­ного задания для определения расчетной (максимальной; мощности цеха, предприятия. Для определения расчетной мощности по этому методу необходимо знать суммарную установленную мощность потреби­телей Рном, коэффициенты мощности cosφ и спроса Кс дан­ной группы потребителей, которые приводятся в справочниках в за­висимости от характера нагрузки [3,5].

 

Расчетная мощность по этому методу:

 

;

;

где tg - значение, соответствующее средневзвешенномуcosφданной группы приемников.

 

2.2.2. Метод упорядоченных диаграмм

 

Метод являемся в настоящее время основным при разработке технических и рабочих проектов электроснабжения [6]. Расчетнаямаксимальная мощность по этому методу определяется:

 

где Км - коэффициент максимума;

Ки - коэффициент использования активной мощности;

Рном - сумма номинальных мощностей электроприемников, за исключением резервных.

Значения коэффициента использования Ки приводятся в спра­вочниках. Коэффициент максимума Км определяется в зависимости от эффективного числа электроприемников и величины коэффи­циента использования Ки по табл.2.1, либо по диаграмме

Км =𝙛(n _э, Ки) [3,5.6)

Эффективным (приведенным) числом электроприемников n, называют такое число однородных по режиму работы электропри­емников одинаковой мощности, которые дают ту же величину расчет­ного максимума Рм, что и группа электроприемникоз, различных по мощности и режиму работы

 

где Рном - номинальная активная мощность единичного электроприем­ника.

В соответствии с практикой проектирования систем электро-снабжения принято ряд допущений [3,6]:.

 

1. При числе электроприемников в группе четыре и более счи­тать при условии, что

 

Пэ	Ки=0,1	Ки=0,15	Ки=0,2	Ки=0,3	Ки=0,4	Ки=0,5	Ки=0,6	Ки=0,7	Ки=0,8	Ки=0,9
	3,43	3,11	2,64	2,14	1,87	1,65	1,46	1,29	1,14	1,05
	3,23	2,87	2,42		1,74	1,57	1,41	1,26	1,12	1,04
	3,04	2,64	2,24	1,88	1,66	1,51	1,37	1,23	1,1	1,04
	2,88	2,48	2,1	1,8	1,58	1,45	1,33	1,21	1,09	1,04
	2,72	2,31	1,99	1,72	1,52	1,4	1,3	1,2	1,08	1,04
	2,56	2,2	1,9	1,65	1,47	1,37	1,28	1,18	1,08	1,03
	2,42	2,1	1,84	1,6	1,43	1,34	1,26	1,16	1,07	1,03
	2,24	1,96	1,75	1,52	1,36	1,28	1,23	1,15	1,07	1,03
	1,99	1,77	1,61	1,41	1,28	1,29	1,18	1,12	1,07	1,03
	1,84	1,65	1,5	1,34	1,24	1,2	1,15	1,11	1,06	1,03
	1,71	1,55	1,4	1,28	1,21	1,17	1,14	1,1	1,06	1,03
	1,62	1,46	1,34	1,24	1,19	1,16	1,13	1,1	1,05	1,03
	1,5	1,37	1,27	1,19	1,15	1,13	1,12	1,09	1,05	1,02
	1,4	1,3	1,23	1,16	1,14	1,11	1,1	1,08	1,04	1,02
	1,32	1,25	1,19	1,14	1,12	1,11	1,09	1,07	1,03	1,02
	1,25	1,2	1,15	1,11	1,1	1,1	1,08	1,06	1,03	1,02
	1,21	1,17	1,12	1,1	1,08	1,08	1,08	1,05	1,02	1,02

 

Таблица 2.1

Коэффициент максимума Км в зависимости от величины коэффициента использования Ки и эффективного (приведенного) числа электроприемниковn_э

При определении m допускается исключать мелкие электроприемники, суммарная мощность которых не превышает 5% номинальной мощности всей группы.

2. При m>3 и Ku 0,2 эффективное число электроприемников можно определить по более простой формуле:

где р_ном номинальная мощность одного наибольшего электроприем­ника группы.

Когда найденное по этой формуле число окажется больше следует принимать .

3. При числе электроприемников в группе большем трех, но при эффективном их числе меньшем четырех (т. е. n>3 и n э <4), мак­симальная нагрузка может быть принята как для группы электропри­емников с , но не менее суммы номинальных мощностей трех наибольших электроприемников. Для электроприемников длительного режима работы практически с. постоянным графиком нагрузки коэффициент максимума Км прини­мается равным единице [3.6]. Расчетная максимальная мощность для этих потребителей

 

 

К таким потребителям можно отнести электродвигатели насосных агрегатов для полива культурных растений, перекачивании фекальных вод, компрессорных станций для приготовлении кислорода и т.п.

Расчетную реактивную мощность по этому методу принимают:

 

При

При

 

Если в группе электроприемников предприятия имеются электро­приемники, работающие с опережающим коэффициентом мощности, нап­ример, синхронные двигатели, то их реактивные мощности Qc при­нимаются со знаком минус и вычитаются из общей реактивной, мощ­ности. По полученным значениям Рм и Ом можно подсчитать полную мощность

 

 

Примеры расчета токов короткого замыкания

Пример 1. Для схемы электроснабжения, приведенной на рисунке 6.5.а, вычислить токи при коротких замыканиях в точках К-1 и К-2. Расчет выполнить в относительных единицах. Исходные данные для расчета:

система с низменным напряжением на шинах 115 кВ. МВ^.А;

воздушная линия WL 1 длиной L - 50 км выполнена проводом АС 120 (Х₀= 0.4 Ом/КМ, r₀= 0,25 Ом/км);

трансформатор T1 (Sном 6.3 МВ*А. 110/11 кВ, Uк= 10,5%).

Схема замещения приведена на рис. 6.5,6.

Решение.

1.Примем за базисную мощность S_б= 100 МВ^.А, а за базисные напряжения на каждой ступени трансформации - средние номинальные напряжения, т. е.

 

 

Находим базисные токи:

 

_а)

_б)

_в)

г)

 

 

Рис. 6.5. Расчетная схема электроснабжения (а) и схемы замещения (б. в,г)

 

2. Определяем сопротивления отдельных элементов сети, приве­денные к базисным условиям, в относительных единицах:

для системы

 

для линии WL 1

 

 

для трансформатора T1

3. Рассчитываем ток КЗ в точке K-l.

Результирующее индуктивное сопротивление до точки К-1 (рис, 6.б,р)

Отношение результирующих активного и индуктивного сопротивле­ний до точки К-1 составляет

поэтому в расчете надо учитывать активное сопротивление.

Полное эквивалентное сопротивление схемы замещения до точки К-1 в относительных единицах

Периодическая составляющая тока КЗ:

Ударный коэффициент находим по отношению

 

Это соответствует ударному коэффициенту Куд = 1,32 (рис. 6.3).

Ударный ток в точке К-1

 

Мощность короткого замыкания

4. Ток КЗ в точке К-2 рассчитываем аналогично. Результирующее индуктивное сопротивление до точки

К-2 (рис, 6.5. г)

Поскольку отношение результирующих активного и индуктивного сопротивлений до точки К-2

то в расчете не учитываем активное сопротивление. Ток короткого Замыкания в точке К-2:

Ударный коэффициент находим, как и ранее, по отношению X/r

Это соответствует ударному коэффициенту Куд =1.85 Ударный ток КЗ в точке К-2

Мощность трехфазного КЗ в точке К-2

Пример 2. Определить ток и мощность трехфазного корот­кого замыкания на шинах турбогенераторов (рис. 6.6,а). Параметры турбогенераторов: Shom 15 MB-А,

Uном = 6.3 кВ, Х^ * 0.125. Турбогенераторы снабжены АРВ.

Рис. 6.6. Расчетная схема сети (а) и схема замещения (б) к

примеру 2

Решение с помощью расчетных кривых. Расчетная схема замещения приведена на рис., 6.6, б. Принимаем за расчетную базисную мощность суммарную мощность обоих генераторов

Расчетное сопротивление одного турбогенератора, приведенное к базисной мощности

Эквивалентное сопротивление схемы замещения до точки К

Определяем расчетное сопротивление до точки К

По расчетным кривым (рис. 6.4) при расчетном сопротивлении X_*расч =0,125 и заданном моменте времени t=0 находим крат­ность тока КЗ I_*=8.

Периодическая составляющая тока КЗ в начальный момент времени

Суммарный номинальный ток источников питания Iном.Σ опреде­лится из выражения:

Откуда

Ударный ток КЗ

Мощность трехфазного КЗ

7. ВЫБОР И ПРОВЕРКА ТОКОВЕДУЩИХ ЧАСТЕЙ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

 

7.1. Общие положения

 

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. Значения номинальных параметров аппаратов должны быть больше или равны аналогичных параметров электрической сети. Выбор отдельных аппаратов и токоведущих частей имеет некоторые особенности.

 

7.2. Выбор шин и изоляторов

 

Сборные шины открытых распределительных устройств (ОРУ) выс­шего напряжения выполняют гибкими и тем же проводом, что и питаю­щую линию. Ошиновка закрытых и комплектных РУ-10кВ - жесткая.

В качестве проводников для сборных шин и ответвлений от них применяют многопроволочные алюминиевые и сталеалюминиевые провода (гибкая ошиновка), а также жесткие шины из алюминия и его сплавов. Сборные шины выбирают по допустимому нагреву.

т.е.

где Iм - максимальный ток цепи, для которой предназначается ши­на, с учетом

возможной перегрузки в послеаварийном ре­жиме;

Iдоп - длительно допустимый ток по условию нагрева.

 

Выбранные сечения шин должны быть проверены на термическую и электродинамическую стойкость. Проверке на термическую стойкость при токах КЗ подлежат кабельные линии, сборные шины, шинопроводы.

Для соблюдения условий термической стойкости у шин необходимо, чтобы проходящий по ним ток КЗ не вы­зывал повышения температуры свыше предельно допустимой. Про­верку шин на термическую стойкость производят по установившемуся току КЗ и приведенному времени действия этого тока.

Известны два способа проверки шин на термическую стойкость: аналитический и графоаналитический.

При аналитическом способе проверки минимальное термически ус­тойчивое сечение шины или проводника должно отвечать условию [3. 6. 13]:

где Вк - расчетный тепловой импульс тока.

С - термический коэффициент (функция), зависит от материала шин и равна 92(95)

Для практических расчетов считают, что тепловой импульс тока

где I_∞ - действующее значение установившегося тока КЗ;

t_nр - приведенное (фиктивное) время действия тока КЗ.

Под приведенным временем понимают время t_пр- в течение кото­рого установившийся ток КзI_∞ выделяет то же количество теплоты что и изменяющийся во времени ток КЗ за действительное время t. Приведенное время складывается из времени действия периодической и апериодической составляющих тока КЗ

Периодическую составляющую времени Tпр.п определяют по кривым зависимости [6.12] (рис. 7.1). Здесь β" для данного генератора

где I” действующее значение периодической составляющей тока КЗ в начальный период (начальный сверхпереходный ток КЗ).

Если ЭДС источника неизменна, что имеет место при питании от сети неограниченной мощности, то считают, что

В этом случае β"=1

Приведенное время апериодической составляющей

Термический коэффициент С аналитически можно, определить из выражения

 

где Ак, Ан - тепловые функции или значения среднеквадратичных импульсов

тока, соответствующих конечной и начальной температуре

шины или проводников при КЗ, А²- с/мм²; определяются по кривым

Ө(А) в зависимос­ти от материала шин.

Для алюминиевых шин при номинальных условиях приняты темпе­ратура начальная 70° С. конечная - допустимая - 200° С. В этом случае, термический коэффициент С-95 [3].

 

Таким образом, для алюминиевых шин минимальное термически стойкое сечение аналитически можно определить из выражения:

При графоаналитическом методе расчета необходимо, чтобы

Где Өк.р - температура нагрева шины током КЗ;

Өк.доп - Допустимая температура нагрева, зависящая от материала шин.

Температуру нагрева шины током КЗ определяют по кривым в за­висимости от начальной температуры, материала шины и теплового импульса.

При прохождении токов ДЗ в шинах и других токоведущих частях возникают электродинамические усилия, которые создают изгибающие моменты и напряжения в. металле. Критериями электродина­мической стойкости или механической прочности шии являются максимальные напряжения, которые не должны превышать допустимых для данного материала значений:

Где δ_р,δ_доп- соответственно расчетное и допустимое напряже­ния материала шин на

изгиб.

расчетное напряжение, Па

где М - максимальный изгибающий момент. Н-м;

W - момент сопротивления сечения шины относительно оси, пер­пендикулярной

направлению действия силы, м³

При расположении шин на ребро

при расположении плашмя

здесь b и. h соответственно ширина (узкая сторона) и высоте большая сторона) сечения шины, м.

Расчет шин и аппаратов на электродинамическую стойкость про­водят по максимальному значению тока трехфазного КЗ. То есть по ударному току.

Выражение для изгибающего момента М, создаваемого ударным током КЗ, можно получить, если рассматривать шину как равномерно нагруженную многопролетную балку

Где L - расстояние между изоляторами, м

ξ - коэффициент, равный 10 для крайних пролетов и 12 для ос­тальных

пролетов [10]

F - сила взаимодействия между проводниками при протекании по ним

ударного тока КЗ. Н.

При трехфазном КЗ и расположении фаз в одной плоскости наи­большие усилия от действия тока КЗ испытывает средняя фаза:

 

 

где а - расстояние между осями шин соседних фаз. м;

Кф - коэффициент формы сечения шины.

 

Коэффициент формы Кф учитывает неравномерность распределении тока по сечению шины. Для трубчатых шин и проводников круглого сечения Кф=1, для шин прямоугольного сечения Кф определяют по кривым в зависимости от расположения шин и расстояния между ними

Наибольшее допустимое при изгибе напряжение бдоп не должно превышать 140 МПа для меди (марки МТ) и 70 МЛа для алюминия (мар­ки AT) [6, 12].При расчете электродинамической стойкости шин необходимо учи­тывать возможность появления резонансамежду гармонически меняющимися электродинамическими усилиями и собственными механически­ми колебаниями шин. В случае, когда эти частоты равны или близки, даже при сравнительно небольших усилиях возможно разрушение опор­ных изоляторов вследствие явления резонанса. Частоту собственных колебаний многопролетных шин, расположенных в одной плоскости, определяют по выражению [10]:

где L- пролет шины, м;

Е - модуль упругости материала шины, Па;

J - момент инерции поперечного сечения шины, м

m - масса одного метра шины, кг/м =V*9

Момент инерции Jопределяется относительно оси сечения,

перпендикулярной плоскости колебаний.

При расположении шин на ребро

при расположении плашмя

где b и h - соответственно ширина и высота сечения шины, м.

Модуль упругости Е составляет для меди 11,8 • 10¹⁰Па, для алюминия 7 - 10 ¹⁰ Па.

Наиболее опасными по условию возникновения резонанса являют­ся частоты собственных колебаний, близкие к 50 и 100 Гц. При этом значения электродинамических усилий, действующих на шины. увеличиваются в десятки раз.

При частоте собственных колебаний шин менее 200 Гц для ис­ключения возможности возникновения резонанса изменяют расстояние между опорными изоляторами. Если же частота собственных колебаний более 200 Гц. то явление резонанса не учитывают.

Выбор изоляторов производят по конструкции (назначению), номинальному напряжению и допустимой механической нагрузке. Проходные изоляторы дополнительно выбирают по номиналь­ному току. При выборе проходных и опорных изоляторов по допустимой механической нагрузке должно соблюдаться условие:

где Fp - наибольшее расчетное усилие на изолятор при макси­мальном трехфазном

ударном токе КЗ;

Fpaзp - минимальная разрушающая нагрузка изолятора, определя­ется по

справочникам [3,13];

0,6 - коэффициент запаса прочности.

Сила, действующая на опорный изолятор средней фазы

где i_уд - ударный ток КЗ,А

Кф - коэффициент формы проводника;

- расстояние между изоляторами вдоль шины, м;

α - расстояние между осями шин соседних фаз, м.

При выборе проходных изоляторов наибольшее расчетное усилие [3,14]

При расположении шин на опорных изоляторах на ребро и нап­равлении силы перпендикулярно оси изолятора расчетное усилие уве­личивается

где Н - расстояние от основания изолятора до горизонтальной оси шины, м;

Низ - высота изолятора.

 

7.3- Выбор высоковольтных выключателей

 

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

Высоковольтные выключатели, как и другие аппараты, выбирают путем сравнения каталожных, данных с соответствующими расчетными данными, для чего составляется расчетная таблица. Форма таблицы и пример выбора приведены в разделе 10 настоящего пособия. Значения номинальных параметров выключателя по каталогу должны быть больше или равны соответствующих параметров электрической сети:

При этом

Где

Электродинамическая стойкость выключателя определяется по величине ударного тока КЗ сети в месте его установки

где i_пр.скв, I _пр.скв соответственно амплитудное и действующее значения предельного сквозного тока КЗ по каталогу, кА;

 

I по - начальное действующее значение периодичес­кой составляющейтокаКЗ

в цепи выключателя.

На термическую стойкость высоковольтные выключатели прове­ряют по условию

где I _t - ток термической стойкости выключателя в течение вре­мени t, которое указывается в каталоге.

Тепловой импульс тока Вк при удаленном КЗ можно определить следующим образом.

Где t_отк- время от начала КЗ до его отключения;

t_з - время действия релейной защиты, для МТЗ t_з =(0,5-1.0) c;

t_вык- полное время отключения выключателя с приводом;

T_{α -} постоянная времени затухания апериодической состав­ляющей тока КЗ;

X_Σ, R_{Σ -} соответственно суммарное индуктивное и активное сопротивления цепи до точки КЗ. Обычно Та находится в пределах (0.005 - 0.2) с.

При t_окл/T_α (1 - 2) тепловой импульс тока можно найти по упрощенной формуле

Приведенное время КЗ Тпр. определяется аналогично, как и при расчете шин, методика расчета изложена в разделе 7.2.

При выборе типа выключателя учитывают следующие обстоятель­ства[12].

При номинальном напряжении 10 кВ и редких коммутациях целесообразно применять маломасляные выключатели. При частых ком­мутациях рекомендуется применять вакуумные и элегазовые выключа­тели, кот