8.7. 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

229

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 КЗпроводится по выражению

где В_к – тепловой импульс; С = А_кон - А_нач – коэффициент, соответ-

ствующий 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 = 75.

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 '' = I''/I_ - отношение начального сверхпереходного тока к установившемуся току в месте КЗ. Учитывая особенности сетей электроснабжения 6УР-4УР, заключающиеся в возможности принять I''/I_, '' =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_у. 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 / - расстояние между опорными изоляторами, см.

230

Сила, действующая на опорный изолятор, кг,

F = fl.

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

Напряжение, 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 (Ь - 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 пара­ метрам 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?

231

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 район­ ной 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 трансформато­ ром 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.

ГЛАВА ДЕВЯТАЯ

ПУСК И САМОЗАПУСК ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ