Особенности выбора аппаратов напряжением свыше 1000 В

а) Выключатели, кроме выбора по условиям (8.1), (8.2) и проверки на термическую и динамическую стойкость по (8.4) и (8.5), должны выбираться по допустимому току и мощности отключения:

                                                    

где I _н.о, S _н.о – номинальные токи и мощность отключения выключателя по каталогам (17; 18);  – трехфазный ток КЗ в период t отключения выключателя.

При наличии АПВ номинальная мощность отключения

                                                 

где коэффициент уменьшения S _н.о при наличии АПВ к _АПВ= 1 для воздушных выключателей и к _АПВ= 0,7 – для масляных выключателей.

б) Разъединители и отделители выбирают по номинальному напряжению (8.1), номинальному току (8.2) и проверяют на стойкость при токах КЗ (8.4), (8.5). Короткозамыкатели выбирают по тем же параметрам, за исключением выбора по длительному номинальному току.

в) Выключатели нагрузки выбирают по тем же условиям, что и разъединители, а также по токам включения и отключения при рабочем режиме:

                                                                 

Если предохранители установлены до выключателя, проверку на динамическую и термическую устойчивость можно не выполнять. Предохранитель выбирается по номинальным напряжению и току и по предельным отключаемым току и мощности.

 Выбор изоляторов и шин

Сечение шин выбирают по нагреву длительным током нагрузки и проверяют на термическую и динамическую устойчивость токам КЗ. Прямоугольные шины по току нагрузки выбирают по формуле

                                    

где I _доп – табличное значение допустимого тока для одной полосы в установке шины на ребро при Θ_{о с}=35°С и Θ_доп=70°С (18);

К ₁=0,95 – поправочный коэффициент при расположении шины плашмя; К ₂ – поправочный коэффициент для многополосных шин. (18); К ₃ – поправочный коэффициент на отклонение температуры окружающей среды (18).

При проверке шин на динамическую стойкость должно соблюдаться условие

                                                        

где σ_доп – допустимое напряжение материала шин (82,3·10⁶ Па – алюминий А0, А1; 91·10⁶ Па – алюминиевый сплав АД31Т; (171,5-205,8)·10⁶ Па –– медь МГТ; (190,7-322,4)·10⁶ – сталь Ст3сп).

Расчетное напряжение в однополосной шине, Па:

                                                         

где наибольшая статическая сила, действующая на среднюю фазу, H:

                                     

l – длина пролета между изоляторами, м; а – расстояние между осями шин, м;  – ударный ток трехфазного КЗ, А; ξ=10 для крайних пролетов и ξ=12 для остальных пролетов.

Момент сопротивления сечения шины относительно оси, перпендикулярной к силе F ⁽³⁾, при установке шин на ребро, м³:

                                                     

При установке шин плашмя

                                                     

где b и h – соответственно толщина и ширина шины, м.

Минимальное сечение шин по условию термической стойкости, мм²:

                                                

где α – термический коэффициент, принимаемый в зависимости от материала шины и допустимой температуры ее нагрева; α =6 – для меди (Θ_доп=300°C); α =11 для алюминия (Θ_доп=200°С) и α =15 для стали (Θ_доп=400°C); I _∞ – в килоамперах; t _ф – в секундах.

Изоляторы выбирают по роду установки, номинальному напряжению и допустимой механической нагрузке. Проходные изоляторы дополнительно выбирают по номинальному току и проверяют на динамическую и термическую стойкость.

Максимальное усилие на головку изолятора, Н:

                                        

где F _разр – разрушающее усилие на изгиб по каталогу.

Для опорных изоляторов расчетное усилие

                              

для проходных изоляторов

                              

где коэффициент K _h=0,8, при расположении шин на ребро и K _h=1 при расположении шин плашмя.

Минимальное сечение шины проходного изолятора по нагреву токами КЗ определяется по (6.12).

ЗАДАЧИ

Определить относительные сопротивления, приведен­ные к базисным условиям, элементов схемы электроснабжения, а также токи и мощность трехфазного КЗ в точке  к. Среднегеометрическое расстояние между проводами воздушных ЛЭП D_cp = 1500 мм.

Рис.45 Расчётная схема электроснабжения;

Решение.

Выбираем базисные величины: S_б=100МВА; U_б = 6,3 кВ.

Составляем схему замещения

Рис.46 схема замещения

Определяем и приводим сопротивления элементов схемы к базисной мощности Источник питания (система):

Трансформаторы

Реакторы:

Воздушные линии электропередачи:

Гибкий кабель:

Синхронный двигатель:

Так как    то пренебречь активным сопротивлением нельзя. Определяем полное сопротивление ветви системы

Определяем суммарное относительное сопротивление ветви синхронного двигателя

Определяем возможность объединения источников питания системы и синхронного двигателя

Следовательно, объединять источники питания недопустимо. Так как

пренебрегать синхронным двигателем как источником питания нельзя

Определяем суммарное относительное сопротивление ветви системы до точки к. з. к:

Определяем расчетное сопротивление ветви синхронного двигателя

Определяем токи к. з. от системы в точке к

Ударный ток i_y и действующее значение тока к.з. за пер­вый период /_у находим с учетом активного сопротивления ЛЭП б кВ.

определяем мощность к. з. от питающей системы

По кривым затухания и (Ьопмулам при _расчдп =0,27 определяем токи и мощность к. з., вызываемые синхронным двигателем.

Определяем ударный ток и действующее значение тока к. з. за первый период без учета активного сопротивления при к_у = 1,8

Ответ:

Задача 1

Определить токи и мощности к. з. в точках короткого замыкания k₁, k₂, k₃.  Параметры элементов схемы приведены на рисунке; ЛЭП 10,5 кВD_cp=1500 мм.

 

Задача 2.

Питание карьера осуществляется от двух энергопоездов. Мощность генераторов каждого энергопоезда равна S_ном1 = 5 MB-А; S _ном2 = 3,2 MB-А. На карьере постоянно работают два экскаватора ЭКГ-5A. Определить токи к.з. в точках k₁ иk_г (сопро­тивлением гибких кабелей, по которым питаются экскаваторы, можно пренебречь). Выбрать высоковольтный выключатель и разъединитель для точки k₁. Среднегеометрическое расстояние между про­водами ЛЭП 6 кВD_cр = 1500 мм. Влияние асинхронных двигате­лей на величину тока к. з. учесть только для точки к₁.

Задача 3.

Карьер питается от ГСП па которой установлено два трансформатора Т-1 и Т-2 с номинальной мощностью 7,5 MB-А каждый. От ГСП со стороны 35 кВ через трансформатор Т-3 питается экскаватор ЭШ-14/75. К шинам 6,3 кВ ГСП подклю­чена участковая подстанция, на которой установлен трансформа­тор Т-4 мощностью 1MB-А. Среднее расстояние между проводами ЛЭП 35 кВD_cp = 3500 мм и 3000 мм; ЛЭП 6 кВD_cp = 2000 мм.

Определить:

1) токи и мощности трехфазного к.з. на шинах ВН подстанции (точка к₁)

2) токи и мощности трехфазного к.з. на выводах НН трансформатора участковой подстанции (точка к₂)

3) токи и мощности трехфазного к.з. на выводах НН транс­форматора Т-3 (точка к₃);

4) выбрать высоковольтный выключатель и разъединитель для точек k₂ и k₃.

5)определить, для каких точек можно пренебречь влиянием синхронного двигателя экскаватора ЭШ-14/75 на величину токов и мощности к.з.

Контрольные вопросы

1. Какая система является системой неограниченной мощности?

2. Почему при расчётах токов КЗ мощность системы принимается неограниченной?

3. Опишите поэтапно изменение параметров режима при трёхфазном КЗ в системе с неограниченной мощностью.

4. Почему ток КЗ не может измениться мгновенно?

5. От чего зависит величина тока КЗ?

6. Из каких составляющих состоит величина полного мгновенного тока КЗ? Начертите график изменения полного тока КЗ и его составляющих.

7. В какой фазе определяется расчётное значение тока КЗ?

8. Когда начальное значение апериодического тока КЗ будет максимальным?

9. Какой момент при возникновении короткого замыкания наиболее опасен?

10. К чему приводит внезапное КЗ на зажимах генератора?

11. Какие изменения происходят в цепи при внезапном КЗ на зажимах генератора?

12. В каком случае ток КЗ больше: если генератор работает с АРВ или без АРВ? Почему?

 

Практическое занятие 9 Оборудование понизительных подстанций шахт. 

Цель: Изучить размещение, устройство и оборудования понизительных подстанций шахт.