Яндекс.Метрика



Все об электростанциях


 


Нормирование коммутационной способности выключателей



Выбор выключателей


Под коммутационной способностью выключателя понимают eго способность отключать и включать электрические цепи при КЗ. Соответственно установлены понятия номинального тока отключения Iот.ном и номинального тока включения Iвк.ном.

Номинальный ток отключения

Тяжесть процесса отключения (в части, относящейся к току) определяется в основном действующим значением периодической составляющей отключаемого тока. Поэтому условились под номинальным током отключения понимать наибольшее допустимое действующее значение чисто симметричного тока или наибольшее допустимое значение периодической составляющей асимметричного тока к моменту τ размыкания дугогасительных контактов. Выключатель должен надежно отключать эти токи при: асимметрии β=i/(√2 Iпτ) - вплоть до номинального значения βном=iaτном/(√2 Iот.ном); напряжении сети - вплоть до наибольшего рабочего напряжения Uраб.нб; номинальных параметрах восстанавливающегося напряжения; нормированных циклах операций включения и отключения.

Действующее значение периодической составляющей тока КЗ к некоторому моменту τ определяют по огибающим кривым, как показано на рис.1.


Осциллограмма отключаемого тока КЗ

Рис.1. Осциллограмма отключаемого тока КЗ:
АА' и ВВ' - огибающие кривые;
ЕЕ' - момент размыкания дугогасительных контактов


Расчетное время τ размыкания дугогасительных контактов (в секундах), определяют как сумму собственного времени отключения выключателя tот.сб и минимального времени срабатывания релейной защиты, принимаемого равным 0.01 с:

τ=tот.сб+0,01 (1)

Собственное время отключения выключателя указывают заводы-изготовители. Его исчисляют от момента подачи команды на отключение до момента размыкания дугогасительных контактов.

Обычно номинальная асимметрия выражается в процентах:

βном=iaτном100/(√2 Iот.ном)


Номинальная асимметрия отключаемого тока как функция расчетного времени τ

Рис.2. Номинальная асимметрия отключаемого тока
как функция расчетного времени τ


Согласно ГОСТ 687-78 номинальная асимметрия установлена как функция времени τ (рис.2). Кривая βном(τ) представляет собой экспоненту с показателем τ/Та. Значение принято равным 0,045с, что соответствует среднему значению - в большинстве точек системы. При КЗ вблизи мощных электростанций Та>0,045с, что должно быть учтено при выборе выключателя. При τ>70мс значение βном следует считать равным нулю.

При выборе выключателя по номинальному току отключения должны быть соблюдены следующие условия:

(2)

где iaτном=√2 Iот.номβном/100 - номинальное значение апериодической составляющей тока отключения.

В левой части этих неравенств указаны номинальные параметры выключателя, в правой - соответствующие расчетные значения.

Если второе требование не выполнено, т.е. расчетное значение апериодической составляющей тока превышает номинальное значение, то в этом случае следует сопоставить условные значения полных токов отключения, а именно:

√2 Iот.ном(1+βном/100)≥√2 Iпτ(1+β/100), (3)

откуда

Из последнего выражения следует, что выключатель способен отключать ток КЗ при значении i, превышающем номинальное значение, при условии, что номинальный ток отключения превышает расчетный ток Iпτ в отношении


Номинальный ток включения

Под номинальным током включения понимают наибольший ток КЗ, который выключатель способен надежно включить. Заводы-изготовители определяют этот ток наибольшим действующим значением, которое установлено равным номинальному току отключения

Iвк.ном=Iот.ном,

и наибольшим мгновенным значением, которое установлено равным

iвк.ном=2,55 Iот.ном. (4)

Отсюда следует, что выключатель, выбранный по номинальному току отключения, способен также включить цепь с номинальным током включения. Поэтому дополнительной проверки не требуется.






Нормированные циклы операций включения и отключения


Для выключателей, предназначенных для работы с АПВ, нормированы следующие циклы:

1) О - tбт - ВО - 180 с - ВО;

2) О - 180 с - ВО - ВО,

где О - операция отключения КЗ; ВО - операция включения на КЗ и немедленно (без преднамеренной выдержки времени) следующая за ней операция отключения; tбт - нормированная бестоковая пауза при АПВ, значение которой для разных типов выключателей может находиться в пределах от 0,3 до 1,3 с.

Для выключателей, не предназначенных для работы с АПВ, установлен только второй цикл.



Проверка выключателя на электродинамическую и термическую стойкость


Условия электродинамической стойкости электрических аппаратов могут быть записаны следующим образом:

Iдин.ном≥Iп0;

iдин.ном≥iуд.

Для выключателей номинальные токи электродинамической стойкости установлены равными

(5)

Отсюда следует, что выключатель, выбранный по номинальному току отключения, отвечает условию электродинамической стойкости.

Условие термической стойкости выключателя может быть записано следующим образом:

I2тер.номtтер.ном≥B (6)

где Iтер.ном - номинальный ток термической стойкости выключателя, установленный равным Iот.ном; tтер.ном - номинальное время термической стойкости (3-4с); В - интеграл Джоуля с пределами интегрирования от нуля до tот.