Электрическая дуга. Отключение однофазной цепи переменного тока (стр. 3 )

0.5 - 0.05 IНОМ – ±1.5%; 0.2 IНОМ – ±0.75%; 1.0-1.2 IНОМ – ±0.5%;

0.5S - 0.01 IНОМ – ±1.5%; 0.05 IНОМ – ±0.75%; 0.2-1.2 IНОМ – ±0.5%;

Выбор ТТ

По напряжению: Uн ТТ ≥ Uн с. По току: Iн ТТ ≥ Iраб мах (Iут реж)/1,2; т. к. допустима перегрузка по току на 20%. По климатическому исполнению и категории размещения (роду установки) (см. аппараты). По конструкции: По вторичной нагрузке: Z2ном ≥ Z2. где Z2 ≈ r2 = rприб + rпров+ rк. в требуемом классе точности.

Например ТШЛ-10: 0.5 1.0 3.0 10Р

1.2 2.4 3.0 1.2

6. Проверка на стойкость к действию токов КЗ:

•  На динамическую стойкость kдин√2I1ном ≥ iуд; или iдин ≥ iуд;

•  На термическую стойкость I2Т*ТТ ≥ Вк; или (kТI1ном)2 tтер ≥ Вк.

Измерительные трансформаторы напряжения

Классификация ТН:

по числу фаз – однофазные и трехфазные;

по числу обмоток в фазе – 2-х обмоточные и 3-х обмоточные;

по виду изоляции – масляные и литые.

Каскадные ТН

Обмотка ВН равномерна распределяется по нескольким магнитопроводам, благодаря чему облегчается ее изоляция. НКФ-110 имеет двухстержневой магнитопровод, на каждом стержне которого расположена обмотка ВН, рассчитанная на Uф/2. НКФ-220 состоят из двух блоков (один над другим, т. е. имеют два магнитопровода и четыре ступени каскадной обмотки ВН с изоляцией на Uф/4). НКФ -330 и НКФ-500 – 3 и 4 блока, т. е. 6 и 8 ступеней обмотки ВН, класс точности у них 1 и3.

Выбор ТН

По напряжению: Uн ТТ ≥ Uн с. По роду установки. По климатическому исполнению и категории размещения (роду установки) (см. аппараты). По конструкции. По вторичной нагрузке: S2ном ≥ S2∑ в требуемом классе точности.

где S2∑ = √ P2 ∑ приб + Q2 ∑ приб

11. КОНСТРУКЦИИ ПРОВОДНИКОВ И ТОКОПРОВОДОВ

Проводники

Конструкции проводников – прямоугольные, составные, корытные, трубчатые, многопроволочные, комплектные.

Действие токов на проводники и аппараты.

Токи на проводники и аппараты оказывают двойное действие: механическое (электродинамическое) и тепловое (термическое).

Электродинамическое действие токов.

Из выражения Лапласа - Био и Савара электродинамическая сила может быть определена:

, Н (направление силы: по правилу буравчика и левой руки).

Наибольшая сила возникает при протекании ударного тока КЗ. В 3-х фазной установке при горизонтальном расположении проводников наибольшая сила действует на средний проводник:

Кф = 1, при аф ≥ 2(h + в).

Электродинамическая стойкость жестких шин (исключение - комплектные токопроводы и шины КРУ) определяется расчетом механических напряжений в материале проводника при КЗ.

Критерием электродинамической стойкости служит выполнение условия: σдоп ≥ σрасч .

Для определения σрасч выполняется механический расчет.

, [МПа], где Миз – изгибающий момент [Н·м], Wc = bh2/6, при ;

Wc = b2h/6, при [см3]. Согласно ПУЭ σдоп ≤0.7σразр.

В жестких конструкциях шин при протекании токов КЗ возникают колебания с частотой 50 и 100 Гц. Частота собственных колебаний f0 определяется:

Для алюминиевых шин - и медных - , где j – момент инерции поперечного сечения относительно оси, перпендикулярной направлению изгибающей силы, см3; q – поперечное сечение шины, см2.

Частота собственных колебаний должна быть: f0 > 200 Гц.

Тепловое действие токов на проводники аппараты.

Нагрев токоведущих частей при длительном протекании тока

Если через проводник, имеющий температуру окружающей среды θ0, проходит ток, то температура проводника постепенно повышается, так как энергия потерь при протекании тока переходит в тепло. Скорость нарастания температуры зависит от соотношения между количеством выделяющегося тепла и интенсивностью его отвода, а также теплоемкости проводника. Уравнение теплового баланса за время неустановившегося теплового процесса можно записать [1, с. 95]

dQ = dQ1 + dQ2 (1)

где dQ – энергия, выделяемая током в проводнике в течение времени dt; dQ1 – энергия, идущая на нагрев проводника; dQ2 – энергия, отводимая с поверхности проводника за счет теплоотдачи в течение времени dt.

Выражению (1) соответствует уравнение

I2Rаdt = Cd θ + kF(θ – θ 0)dt, (2)

где I – действующее значение тока, проходящего по проводнику, А; Ra – активное сопротивление проводника при переменном токе, Ом; С – теплоемкость проводника, Вт∙с/0С; (θ – θ0) – превышение температуры проводника θ над температурой окружающей среды θ0 , град; k – коэффициент теплоотдачи, учитывающий все виды теплообмена, Вт/(м2 ∙ 0С); F – поверхность охлаждения проводника, м2.

Для условий нормального режима температура проводника изменяется в небольших пределах, поэтому можно принять, что Ra, С, к не зависят от температуры.

(3)

Решением дифференциального уравнения нагрева проводника (2) будет

,

 

где - постоянная времени нагрева токоведущего проводника, с.

Из уравнения (3) следует, что нагрев токоведущего проводника происходит по экспоненциальной кривой (рис.1а).

Если в уравнение нагрева (4.3) подставить значение t = ∞, то получим величину установившегося перегрева

(4)

где θН – установившаяся температура поверхности проводника.

Постоянная нагрева Т характеризует скорость изменения температуры шин и аппаратов при их нагреве. Хотя из уравнения (3) видно, что установившийся режим наступает через неограниченно длительное время (t = ∞), на практике время достижения установившейся температуры принимают равным 3-4 Т, так как при этом температура нагрева превышает 98% от θН.

Постоянную времени нагрева для простых токоведущих частей можно вычислить, а для машин и аппаратов она определяется путем тепловых испытаний и последующих графических построений (рис.4.1). Постоянная времени нагрева определяется как подкасательная ОТ, постоянная по кривой нагрева, а сама касательная ОВ к кривой (от начала координат) характеризует подъем температуры проводника при отсутствии теплоотдачи с его поверхности.

Величина постоянной времени нагрева для электрического оборудования колеблется от нескольких минут (у шин) до нескольких часов (у мощных трансформаторов и генераторов). Установившуюся температуру нагрева проводника θН в условиях длительного режима можно найти по выражению (5), полученному из выражений (3) и (4):

 

(5)

где Iут. реж – ток нагрузки, А; IДОП – допустимое значение длительного тока для данного проводника, А; θОТ – расчетная (табличная) температура окружающей среды, для неизолированных проводников принята равной 250С; θН. ДОП – допустимая температура нагрева проводников в длительном режиме [2, табл. 1.12].

Допустимая температура нагрева неизолированных проводников в нормальном режиме θН. ДОП определяется нагревом контактных соединений. Контактные соединения обычно не позволяют повысить температуру нагрева проводников выше 700, так как при более высокой температуре повышается интенсивность окисления их поверхностей, в результате чего значительно возрастает электрическое сопротивление в месте соединения проводников. Увеличение электрического сопротивления контактных соединений ведет к дальнейшему росту температуры последних, и может наступить лавинообразный процесс нарастания температуры, который приведет к повреждению контактов.