11 Лекция. Выбор электрооборудования напряжением выше 1000 В

Содержание лекции:

- выбор высоковольтного оборудования.

Цель лекции:

- изучить области применения и назначения высоковольтного оборудования.

Выбор высоковольтных выключателей (ячеек).

Все высоковольтные потребители подстанций (цеховые трансформаторы, высоковольтные двигатели, батареи конденсаторов), подсоединяют посредством высоковольтных ячеек. Рекомендуется использовать комплектные ячейки КРУ и КСО. Такое решение позволяет суще­ственно повысить производительность монтажных работ, сократить стоимость подстанций, повысить надежность электроснабжения и безопасность обслуживания. Выбор конкретной ячейки комплектного распределительного устройства зависит от токов рабочего режима и короткого замыкания в соответствующем присоединении, предопределяющих выбор выключателя или другого коммутационного аппарата.

Условия выбора и проверки силовых выключателей

(29)

Выбор разъединителей, отделителей, короткозамыкателей.

Разъединители применяют для отключения и включения цепей без тока и для создания видимого разрыва цепи в воздухе. Разъединители выпускают с одним и двумя заземляющими ножами РНДЗ-1-220У/2000, РЛНД-2-220/1000.

Короткозамыкатели и отделители - это специальные разъединители, име­ющие автоматически действующие приводы. При выборе короткозамыкателей необходимо учитывать режим нейтрали сети. Для короткозамыкателей выбор по номинальному току не требуется.

Условия выбора и проверки разъединителей и отделителей

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

(30)

Условия выбора и проверки короткозамыкателей

(31)

Выбор выключателей нагрузки и предохранителей.

В целях снижения стоимости распределительного устройства 6-10 кВ подстанции вместо силовых выключателей небольшой и средней мощности можно применять выключатели нагрузки, способные отключать рабочие токи линий, трансформаторов и других электроприемников. Для отключения токов короткого замыкания, превышающих допустимые значения для выключате­лей нагрузки, последние комплектуют кварцевыми предохранителями ПК (комплект получил название ВКП).

Выбор выключателей нагрузки производится по тем же условиям, что и разъединителей. При выборе аппаратов ВКП в РУ 6-10 кВ необходимо учитывать недостаточную чувствительность предохранителей к перегрузкам. Поэтому применение аппаратов ВКП должно сопровождаться установкой соответствующих релейных защит от перегрузок в схеме блока «линия-трансформатор».

(32)

В ОРУ 10-110 кВ рекомендуется применение стреляющих предохранителей. Мощность трансформаторов, защищаемых стреляющими предохранителями, ограничена значениями 4000-6300 кВА. В закрытых помещениях установка их не допускается.

Наибольшая отключающая мощность предохранителей ПК, ПКН (для наружной установки), ПКЭ (для экскаваторов) составляет 200 МВА; ПКУ (усиленный) на 6-10 кВ – 350 МВА, на 35 кВ – 500 МВА.

Условия выбора предохранителей

(33)

Выбор и проверка шин.

Сечение шин выбирают по длительно допустимому току. Сборные шины по экономической плотности не выбираются. Проверяют на электродинамическую и термическую стойкость к токам КЗ.

.

(34)

При расположении на ребро Красп=1; ; .

Под действием изгибающего момента в материале конструкции создается изгибание у. Для однополосных шин , Па,  для  двухполосных шин - ,

где W – момент сопротивления сечения шины, см3;

L – длина пролета между изоляторами, см;

.

(35)

W определяется в зависимости от расположения шин:



а)  б)

Рисунок 24 – Эскизы расположения шин

Широкими сторонами друг к другу 

.

  (36)

Узкими сторонами друг к другу 

.

(37)

Для круглых шин        

.

(38)

Выбор и проверка изоляторов.

Опорные изоляторы выбирают и проверяют на разрушающее воздействие от ударного тока КЗ. Наихудшим видом нагрузки для изоляторов является тот, который создает наибольший изгибающий момент. Проходные и линейные изоляторы выбирают и проверяют на электродинамическое и термическое воздействие тока КЗ. При выборе и проверке изоляторов следует учитывать способ установки шины на головке изолятора (см. рисунок 24).

При установке шины плашмя (см. рисунок 24, а) допустимо усилие на изолятор

(39)

где 0,6 – коэффициент запаса.

При установке шины на головке изоляторе на ребро (см. рисунок 24,б) должно быть введено дополнительное снижение нагрузки

.

(40)

При этом .

Условия выбора и проверки изоляторов

(41)

Выбор и проверка трансформаторов тока и напряжения.

Для контроля за режимом работы электроприемников, а также для производства денежного расчета с энергоснабжающей организацией на подстанциях используют контрольно-измерительные приборы, присоединяемые к цепям высокого напряжения через измерительные ТТ и  ТН.

ТТ выбирают по номинальному напряжению, номинальному току и проверяют по электродинамической и термической стойкости к току короткого замыкания.

Особенностью выбора ТТ является выбор по классу точности и проверка на допустимую нагрузку вторичной цепи ТТ для  присоединения счетчиков, по которым ведутся денежные расчеты (коммерческие должны иметь класс точности не менее 0,5 («Альфа», класс точности 0,2). Для технического учета допускается применение трансформаторов тока класса точности 1, для включения указывающих электроизмерительных приборов - не ниже 3, для релейной защиты  – класса 10 (Р).

Чтобы погрешность ТТ не превысила допустимую для данного класса точности, вторичная нагрузка Z2р  не должна превышать номинальную Z2 ном, задаваемую в каталогах.

Индуктивное сопротивление токовых цепей невелико, поэтому принимают Z2р= r2р.

Вторичная нагрузка состоит из сопротивления приборов rприб., соединительных проводов rпров, и переходного сопротивления контактов rк

.

(42)

Для определения сопротивления приборов, питающихся от ТТ, необходимо составить таблицу – перечень электроизмерительных приборов, устанавливаемых в данном присоединении.

Суммарное сопротивление приборов рассчитывают  по суммарной мощности

, Ом

(43)

где Ѕ2 – суммарная мощность, потребляемая приборами, ВА;

Ι2 ном. – номинальный ток вторичной обмотки трансформатора, А.

В РУ U = 6-10 кВ применяются ТТ с Ι2 ном = 5 А, в РУ U =110ч220 кВ  – Ι2 ном =1А;  5А. Сопротивление контактов rк= 0,05 Ом (при 2-3 приборах);  rк= 0,1 - при большем числе приборов.

Сопротивление проводов rпров определяют по их сечению и длине

, Ом

(44)

где l – длина линий, м;

с – удельная проводимость, ;  для сCu= 57 (0,0175 мкОм м); для сAl = 32 .

Для алюминиевых проводов Fmin= 4 мм2; для медных – Fmin =2,5 мм2.

Расчетная длина провода lр зависит от схемы соединения ТТ и расстояния l от ТТ до приборов: - при включении  ТТ в неполную звезду; 2l – при включении всех приборов в одну фазу; l – при включении ТТ в полную звезду.

При этом l ориентировочно можно принять для U=6-10 кВ при установке приборов в шкафах КРУ – l=4ч6 м и на щите управления – l=30ч40 м; для РУ 35 кВ – l = 45-60 м;  для РУ 110-220 кВ – l = 65ч80 м.

Если при принятом сечении провода Z2 ном ТТ окажется больше Zном  для заданного класса точности, то необходимо определить требуемое сечение проводов с учетом допустимого сопротивления вторичной цепи

,

(45)

.

(46)

Полученное сечение округляют до большего стандартного сечения контрольных кабелей: 2,5; 4; 6; 10 мм2. 

Условия выбора трансформатора тока

(47)

Дополнительно могут быть заданы:

– краткость тока динамической стойкости ТТ;  – краткость тока термической стойкости;  Ι1 ном – номинальный ток первичной обмотки ТТ.

Трансформаторы напряжения ТН, предназначенные для питания катушек напряжения измерительных приборов и реле, устанавливают на каждой секции сборных шин. Их выбирают по форме исполнения, конструкции и схеме соединения обмоток, номинальному напряжению; (Uс. ном – номинальное напряжение сети, к которой присоединяется ТН; U1ном  - номинальное напряжение первичной обмотки трансформатора, кВ); классу точности; вторичной нагрузке , где Ѕ2расч. - расчетная мощность, потребляемая вторичной цепью, ВА; Ѕ2ном. - номинальная мощность вторичной цепи ТН, обеспечивающая его работу в заданном классе точности, ВА.

В выбранном классе точности, если нагрузка (вторичная) превышает номинальную мощность, часть приборов подключают к дополнительно установленному трансформатору напряжения. Вторичная нагрузка ТН - это мощность приборов и реле, подключенных к ТН. Для упрощения расчетов расчетную нагрузку можно не разделять по фазам, тогда

.

(48)

При определении вторичной нагрузки rпров. не учитывается, т. к. оно мало. Однако ПУЭ требует оценить потерю напряжения, которая в проводах от трансформаторов к счетчикам не должна превышать 0,5%, а в проводах к щитовым измерительным приборам – 3%. Сечение провода, выбранное по механической прочности, отвечает, как правило, требованиям потерь напряжения.

Для однофазных ТН, соединенных в звезду, в качестве Ѕ2 ном необходимо взять суммарную мощность всех трех фаз, а для соединенных по схеме неполного открытого треугольника – удвоенную мощность одного трансформатора.

Выбор типа ТН определяется его назначением. Если от ТН получают питание расчетные счетчики, то целесообразно использовать на U = 6,10,35 кВ два однофазных трансформатора типа НОМ или НОЛ, соединенных по схеме открытого неполного треугольника. Два однофазных ТН обладают большей мощностью, чем один трехфазный, а по стоимости на U =6-10 кВ они примерно равноценны. Если одновременно с измерением необходимо производить контроль изоляции в сетях U=6-10 кВ, то устанавливают трехфазные трехобмоточные пятистержневые ТН серии НТМК или группу трех однофазных трансформаторов серии 3НОМ или 3НОУТ, если мощность НТМК недостаточна.

При использовании  трех однофазных трансформаторов, соединенных в звезду, нейтральная точка обмотки ВН должна быть заземлена для правильной работы приборов контроля состояния изоляции. Для U=110 кВ и выше применяют каскадные трансформаторы НКФ.

Условия выбора трансформатора напряжения

(49)

Проверку по электродинамической и термической стойкости аппаратов и ошиновки цепей трансформаторов напряжения при условии расположения их в отдельной камере производить не нужно.