Вибір і перевірка високовольтного устаткування

Електричні апарати, ізолятори та струмоведучі частини працюють в умовах експлуатації у трьох основних режимах: довготривалому, перевантаження і в режимі короткого замикання.

У довготривалому режимі надійна робота забезпечується правильним вибором їх за номінальною напругою і номінальним струмом.

У режимі перевантаження нормальна робота забезпечується за рахунок запасу міцності.

У режимі короткого замикання надійність обладнання забезпечується вибором відповідних параметрів за умовами термічної та динамічної стійкості.

Крім того обладнання повинно відповідати іншим умовам експлуатації – зовнішнє, або внутрішнє встановлення, висота над рівнем моря, температура зовнішнього середовища, вологість тощо.

Вибору і перевірці підлягають:

— високовольтні вимикачі (вимикачі навантаження);

— трансформатори струму;

— трансформатори напруги;

— високовольтні кабелі.

2.6.1 Вибір і перевірка високовольтних вимикачів

Вимикачі на напругу вище 1000 В вибираються за номінальним струмом, напругою, вимикальній здатності, конструктивним виконанням і перевіряються на електродинамічну і термічну стійкість. На ГПП звичайно використовуються малооб'ємні масляні вимикачі. При виборі рекомендується робити порівняльну таблицю (див. табл. 2.4). Величини параметрів вимикачів приймаються з каталогів [2].

Таблиця 2.4 – Каталожні дані високовольтного вимикача та умови перевірки

Вибір та перевірка параметрів	Розрахункові дані	Каталожні дані	Умови вибору та перевірки
Познач.	Од. вим.	Велич.	Познач.	Од. вим.	Велич.
Напруга	Uн.у	кВ		Uн.а	кВ		Uн.у Uн.а
Довготривалий струм	Ін.у	А		Iн.а	А		Ін.у < Iн.а
Струм вимикання		кА		Ін.в	кА		< Ін.в
Потужність вимикання		МВА		Sн.в	МВА		< Sн.в
Ударний струм к.з.	iу	кА		Ідин	кА		іу < Iдин
Струм термічної стійкості	Ітс	кА2∙ с		Ітс.н	кА2∙ с		Ітс < Iтс.н

Розрахунковий струм термічної стійкості, кА

, (2.68)

де – струм усталеного короткого замикання;

t_зв – зведений час дії струму к.з.;

t_н – каталожна величина часу термічної стійкості.

Зведений час знаходиться за графіком [2] в залежності від дійсного часу (t_д) дії струму к.з, для = 1 (для віддалених від генераторів підстанцій).

Дійсний час знаходиться як сума часу спрацьовування релейного захисту (t_рз) і власного часу спрацьовування вимикача (t_в) [2], с

. (2.69)

Згідно з таблицею 2.4 перевіряються вимоги до високовольтного вимикача.

2.6.2 Вибір і перевірка трансформаторів струму

Трансформатори струму вибираються за номінальною напругою і конструктивним виконанням. Струм первинної обмотки за умовами роботи лічильників не повинен бути більше ніж чотири розрахункових струми на боці ВН. Вибраний тип перевіряється на навантаження вторинної обмотки, динамічну і термічну стійкість. При виборі рекомендується користуватися порівняльною таблицею (див. табл. 2.5). Величини параметрів приймаються з каталогів [2].

Розрахунковий струм термічної стійкості, кА² с

. (2.70)

Каталожний струм термічної стійкості, кА² с

, (2.71)

де I_тс.ном – каталожний струм термічної стійкості;

t_тс.ном – каталожний час термічної стійкості.

Якщо термічна або динамічна стійкість задана через коефіцієнт стійкості, тоді струм виражається

. (2.72)

Розрахункова потужність вторинної обмотки трансформатора струму – це сума потужностей вимірювальних приладів (S_прил), ВА:

амперметр 0, 1 ВА х 2 шт.;

лічильник активної енергії 2, 5 ВА;

лічильник реактивної енергії 2, 5 ВА:

Всього: 5, 2 ВА.

Таблиця 2.5 – Каталожні дані трансформаторів струму та умови перевірки.

Вибір та перевірка параметрів	Розрахункові дані	Каталожні дані	Умови вибору та перевірки
Познач.	Од. вим.	Велич.	Познач.	Од. вим.	Велич.
Напруга	Uн.у	кВ		Uн.а	кВ		Uн.у Uн.а
Струм первинної обмотки	Ір 1	А		Ін.а	А		Ір 1 < Iн.а
Навантаження на вторинну обмотку	S 2	ВА		S 2 н	ВА		S 2 < S 2 н
Ударний струм к.з.	іу	кА		Ідин	кА		іу < Ідин
Струм термічної стійкості		кА2 с		(Iдоп)2 tн	кА2 с		< (Iдоп)2 tн

Переріз провідників для алюмінію не менше 2, 5 мм², тоді навантаження на вторинну обмотку, ВА

, (2.73)

де I_{ном 2} – номінальний струм вторинної обмотки трансформатора струму;

l_пр – довжина провідників (2 – 3 м);

R_конт – опір контактів (0, 1 Ом).

2.6.3 Трансформатори напруги вибираються за напругою первинної обмотки, класом точності та схеми з'єднання обмоток, а також на можливість контролю ізоляції в мережі з ізольованою нейтраллю. Перевіряються на навантаження вторинної обмотки у вибраному класі похибки.

Для вибраного трансформатора напруги навантаження на вторинну обмотку

Вольтметр 2 ВА х 2 шт.;

Лічильник активної енергії 1, 5 ВА;

Лічильник реактивної енергії 3 ВА;

Реле напруги РН-54 10 ВА х 2 шт.;

Всього: 28, 5 ВА

Навантаження не більше можливого в класі точності 0, 5.

2.6.4 Перевірка кабелю на термічну стійкість

Високовольтний кабель розрахований таким чином, що він витримує значні динамічні зусилля і не потребує перевірки на динамічну стійкість.

Переріз термічної стійкості визначається з виразу, мм²

, (2.74)

де с – показник термічної стійкості, для алюмінію с = 83.

Якщо виконується умова

F_тс ≤ F_каб (2.75)

то кабель термічно стійкий.

В іншому разі зменшується час дії релейного захисту (приймається струмова відсічка з t_рз = 0) і знову розраховується F_тс. Якщо і при цьому умова не виконується, тоді лінія редагується, перераховується нова величина і перевіряється умова (2.75).