Выбор высоковольтных выключателей
Выключатели предназначены для коммутации цепей при аварийных режимах, а также нечастых (6-30 раз в сутки) оперативных включений и отключений электрических цепей.
Высоковольтные выключатели выбираются исходя из условий:
UНОМ ≥ UС (5.1)
IНОМ ≥ IР.МАКС (5.2)
где Uном - номинальное напряжение выключателя, В;
Uс - номинальное напряжение сети, В;
IР.МАКС - максимальный расчетный ток защищаемой цепи, А;
IНОМ - номинальный ток выключателя, А.
После выбора все высоковольтные выключатели должны быть проверены по условиям:
IНОМ.ОТКЛ ≥ IПО (5.3)
IВКЛЮЧ ≥ IПО (5.4)
iПР.СКВ ≥ iУД (5.5)
iДИН ≥ iУД (5.6)
iА.НОМ ≥ iА.τ (5.7)
ВК ≤ I2ТЕР · tОТКЛ (5.8)
где IНОМ.ОТКЛ - номинальный ток отключения выключателя, кА;
IВКЛЮЧ - ток включения выключателя, А;
iПР.СКВ - сквозной ток, А;
iДИН - ток электродинамической стойкости, А;
iА.НОМ - номинальное значение апериодической составляющей тока КЗ:
(5.9)
здесь βНОМ - нормированное содержание апериодической составляющей в отключаемом токе КЗ, %
iА.τ - значение апериодической составляющей тока КЗ в момент времени:
(5.10)
здесь τ – время расхождения дугогасящих контатктов, с:
τ = tРЗ + tСВ (5.11)
где tCB - собственное время отключения выключателя, с;
tP3 =0,01 с - минимальное время действия релейной защиты, с;
Вк - тепловой импульс тока, кА2 · с:
(5.12)
здесь IПС - действующее значение периодической составляющей тока КЗ от генератора (синхронного компенсатора), А.
IПО.г - начальное действующее значение периодической составляющей тока КЗ от эквивалентного источника энергии (системы), А;
QК.г - относительный интеграл от периодической составляющей тока в месте КЗ, обусловленный действием генератора(синхронного компенсатора);
|
|
ВК.г - относительный интеграл Джоуля;
ТА.ЭК - эквивалентная постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ, с;
ТА.г - эквивалентная постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ от генератора(синхронного компенсатора), с;
IТЕР - ток термической стойкости, А.
В случае удаленного КЗ тепловой импульс может определяться по упрощенной формуле:
(5.13)
где tОТКЛ - время отключения выключателя, с:
(5.14)
здесь tP3 - время действия релейной защиты с учетом ступени селективности, с;
tОТКЛ - полное время отключения выключателя, с.
Определение максимальных рабочих токов для выбора выключателей
1. Сторона ВН (220 кВ).
Максимальный ток секционного выключателя:
(5.15)
Максимальный ток выключателя питающей линии:
(5.16)
Максимальный ток выключателя отходящей линии:
(5.17)
Максимальный ток цепи выключателя трансформатора:
(5.18)
Подставив все известные значения, найдем величины максимальных токов:
2. Сторона СН (110 кВ).
Максимальный ток секционного выключателя и трансформатора:
(5.19)
Максимальный ток цепи выключателя отходящей линии:
(5.20)
Подставляем числовые значения:
2. Сторона НН (6 кВ).
Максимальный ток секционного выключателя и выключателя трансформатора:
(5.21)
Максимальный ток цепи выключателя отходящей линии:
(5.22)
Подставляем числовые значения:
По найденному значению максимального тока и известного значения номинального напряжения определим марку выключателя для высоковольтного секционного выключателя на стороне ВН:
|
|
UНОМ = 220 кВ;
IР.МАКС.С.В = 360 А,
Выбираем выключатель марки ВГБУ-220-40/2000 У1 [3,стр.52]:
В - выключатель;
Г- элегазовый;
Б - условное обозначение конструктивного исполнения (баковый);
У- условное обозначение типа привода;
220 - номинальное напряжение, кВ;
40 - номинальный ток отключения, кА;
2000 - номинальный ток, А;
У1 - климатическое исполнение (умеренный климат).
Аналогично выбираем выключатели на стороне среднего напряжения:
UНОМ = 110 кВ;
IР.МАКС.С.В = 500 А;
IМАКС.ОТХ = 90 А
Выбираем выключатель марки ВГБУ-110-40/2000 У [3,стр.52]:
В - выключатель;
Г- элегазовый;
Б - условное обозначение конструктивного исполнения (баковый);
У- условное обозначение типа привода;
110 - номинальное напряжение, кВ;
40 - номинальный ток отключения, кА;
2000 - номинальный ток, А;
У - климатическое исполнение (умеренный климат).
Для стороны низшего напряжения выбираем выключатели «Таврида-электрик» марки BB/TEL-10-20/1000 У2 (для отходящей линии)
UНОМ = 6 кВ;
IР.МАКС.С.В = 1760 А;
IМАКС.ОТХ = 290 А
ВВ – вакуумый выключатель;
TEL – производитель концерн «Таврида-электрик»;
10 – номинальное напряжение, кВ;
20 - номинальный ток отключения, кА;
1000 - номинальный ток, А;
У2 - климатическое исполнение.
Для секционного выключателя и выключателей на вводе в РУ 6кВ выбираем выкуумные выключатели марки BB/TEL-10-20/2000 У2 с номинальным током – 2000А.
Выбранные выключатели представлены в таблице №5.1:
Таблица 5.1 – Выбор выключателей
| UНОМ, кВ | Место установки | Выбранный выключатель |
| Секции шин | ВГБУ-220-40/2000 У1 | |
| Питающие линии | ВГБУ-220-40/2000 У1 | |
| Отходящие линии | ВГБУ-220-40/2000 У1 | |
| Цепь автотрансформатора | ВГБУ-220-40/2000 У1 | |
| Секции шин | ВГБУ-110-40/2000 У1 | |
| Отходящие линии | ВГБУ-110-40/2000 У1 | |
| Цепь автотрансформатора | ВГБУ-110-40/2000 У1 | |
| Секции шин | BB/TEL-10-20/2000 У2 | |
| Цепь автотрансформатора | BB/TEL-10-20/2000 У2 | |
| Отходящие линии | BB/TEL-10-20/1000 У2 |
|
|
После выбора марки выключателя необходимо проверить его по всем требуемым условиям. Прежде определим все необходимые для проверки величины:
τ = 0,5 + 0,03 = 0,53с
Проверка для секционного высоковольтного выключателя ВГБУ-220- 40/2000 У1 приведена в таблице №5.2:
Таблица №5.2. - Проверка выключателя ВГБУ-220- 40/2000 У1
| Паспортные данные | Условия выбора и проверки | Расчетные значения |
| UНОМ =220кВ | UНОМ ≥ UС | UС =220кВ |
| IНОМ =2000А | IНОМ ≥ IР.МАКС | IР.МАКС =370А |
| IНОМ.ОТКЛ =40кА | IНОМ.ОТКЛ ≥ IПО | IПО =4,04кА |
| IВКЛЮЧ = 40кА | IВКЛЮЧ ≥ IПО | IПО =4,04кА |
| iПР.СКВ =102кА | iПР.СКВ ≥ iУД | iУД = 10,12кА |
| iДИН = 102кА | iДИН ≥ iУД | iУД = 10,12кА |
| iА.НОМ = 25,46кА | iА.НОМ ≥ iА.τ | iУД = 10,12кА |
| ВК = 0,29кА | ВК ≤ I2ТЕР · tОТКЛ | 
|
Данный выключатель полностью удовлетворяет всем условиям проверки.
Аналогично производим проверку выключателей на стороне среднего и низшего напряжений.
Условия выбора и проверки всех остальных выбранных высоковольтных выключателей находятся в таблице №5.3, таблице №5.4 и таблице №5.5.
Таблица №5.3 - Проверка выключателя ВГБУ-110- 40/2000 У1
| Паспортные данные | Условия выбора и проверки | Расчетные значения |
| UНОМ =110кВ | UНОМ ≥ UС | UС =110кВ |
| IНОМ =2000А | IНОМ ≥ IР.МАКС | IР.МАКС =500А |
| IНОМ.ОТКЛ =40кА | IНОМ.ОТКЛ ≥ IПО | IПО =2,95кА |
| IВКЛЮЧ = 40кА | IВКЛЮЧ ≥ IПО | IПО =2,95кА |
| iПР.СКВ =102кА | iПР.СКВ ≥ iУД | iУД = 4,13кА |
| iДИН = 102кА | iДИН ≥ iУД | iУД = 4,13кА |
| iА.НОМ = 25,46кА | iА.НОМ ≥ iА.τ | iУД = 4,13кА |
| ВК = 0,054кА | ВК ≤ I2ТЕР · tОТКЛ | 
|
Таблица №5.4 - Проверка выключателя BB/TEL-10-20/2000 У2
| Паспортные данные | Условия выбора и проверки | Расчетные значения |
| UНОМ =10кВ | UНОМ ≥ UС | UС =6кВ |
| IНОМ =2000А | IНОМ ≥ IР.МАКС | IР.МАКС =1760А |
| IНОМ.ОТКЛ =40кА | IНОМ.ОТКЛ ≥ IПО | IПО =15,6кА |
| IВКЛЮЧ = 40кА | IВКЛЮЧ ≥ IПО | IПО =15,6кА |
| iПР.СКВ =102кА | iПР.СКВ ≥ iУД | iУД = 21,84кА |
| iДИН = 102кА | iДИН ≥ iУД | iУД = 21,84кА |
| iА.НОМ = 25,46кА | iА.НОМ ≥ iА.τ | iУД = 21,84кА |
| ВК = 4,51кА | ВК ≤ I2ТЕР · tОТКЛ | 
|
Таблица №5.5 - Проверка выключателя BB/TEL-10-20/1000 У2
| Паспортные данные | Условия выбора и проверки | Расчетные значения |
| UНОМ =10кВ | UНОМ ≥ UС | UС =6кВ |
| IНОМ =1000А | IНОМ ≥ IР.МАКС | IР.МАКС =290А |
| IНОМ.ОТКЛ =40кА | IНОМ.ОТКЛ ≥ IПО | IПО =15,6кА |
| IВКЛЮЧ = 40кА | IВКЛЮЧ ≥ IПО | IПО =15,6кА |
| iПР.СКВ =102кА | iПР.СКВ ≥ iУД | iУД = 21,84кА |
| iДИН = 102кА | iДИН ≥ iУД | iУД = 21,84кА |
| iА.НОМ = 25,46кА | iА.НОМ ≥ iА.τ | iУД = 21,84кА |
| ВК = 4,51кА | ВК ≤ I2ТЕР · tОТКЛ |
|
Выключатели успешно прошли проверку по всем требуемым условиям.