Выбор электрических аппаратов для проектируемой ТЭЦ

Глава 5. Выбор электрических аппаратов.

5.1. Выбор выключателей и разъединителей.

Выключатель является основным аппаратом в электрических установках, он служит для отключения и включения в цепи в любых режимах: длительная нагрузка, перегрузка, короткое замыкание, холостой ход, несинхронная работа. Наиболее тяжелой и ответственной операцией является отключение токов КЗ и включение на существующее короткое замыкание.

К выключателям высокого напряжения предъявляются следующие требования:

1.  Надежное отключение любых токов (от десятков ампер до номинального тока отключения);

2.  Быстрота действия, т.е. наименьшее время отключения;

3.  Пригодность для быстродействующего автоматического повторного включения, т.е. быстрое включение выключателя сразу же после отключения;

4.  Возможность пофазного (пополюсного) управления для выключателей 110 кВ и выше;

5.  Легкость ревизии и осмотра контактов;

6.  Взрыво- и пожаробезопасность;

7.  Удобство транспортировки и эксплуатации.

Основными конструктивными частями выключателей являются: контактная система с дугогасительным устройством, токоведущие части, корпус, изоляционная конструкция и приводной механизм.

По конструктивным особенностям и способу гашения дуги различают следующие типы выключателей: масляные баковые (масляные многообъемные), маломасляные, воздушные, элегазовые, электромагнитные, автогазовые, вакуумные выключатели.

По роду установки различают выключатели для внутренней, наружной установки и для КРУ.

В данном проекте планировалось применить элегазовые выключатели на  всех напряжениях из-за их преимуществ перед маломасляными. Однако, хотя на напряжении 110 кВ существует достаточно большой выбор элегазовых выключателей, применение данного типа выключателя невозможно по следующим причинам. На шинах ГРУ ток короткого замыкания достигает почти 90 кА, тогда как элегазовые выключатели рассчитаны на невысокий уровень токов КЗ – до 50 кА. Также, максимальный ток шин (боле 6 кА) сильно превышает длительно допустимый ток ячеек КРУ с элегазовыми выключателями (3150 кА). Таким образом, применение ячеек КРУ с элегазовым оборудованием на ГРУ 6 кВ представляется невозможным на данном этапе развития элегазовой коммутационной аппаратуры. На электростанции желательно применение одного типа выключателя. Поэтому приходится отказаться от установки элегазовых выключателей как на ГРУ 6 кВ, так и на ОРУ 110 кВ.

Для проектируемой ТЭЦ предполагается установка маломасляных выключателей на всех напряжениях. Причем предполагается установка выключателей на генераторном напряжении 6 кВ – внутри  помещения (тяжелые выключатели); на напряжении 6 кВ (собственные нужды) и 16 кВ (питание местной нагрузки) – в КРУ, на ОРУ 110 кВ – наружной  установки.

Маломасляные выключатели (горшковые) получили широкое распространение в закрытых и открытых распределительных устройствах всех напряжений, а также в КРУ. Масло в этих выключателях в основном служит дугогасящей средой и только частично изоляцией между разомкнутыми контактами. Изоляция токоведущих частей друг от друга и от заземленных конструкций осуществляется фарфором или другими твердыми изолирующими материалами. Контакты выключателей для внутренней установки находятся в стальном бачке (горшке).

Достоинствами маломасляных выключателей являются:

-  небольшое количество масла, относительно малая масса;

-  более удобный, чем у баковых выключателей доступ к дугогасительным контактам;

-  возможность создания серии выключателей на разное напряжение с применением унифицированных узлов.

Недостатки маломасляных выключателей:

-  взрыво- и пожаробезопасность, хотя и значительно меньшая, чем у баковых выключателей;

-  невозможность осуществления быстродействующего АПВ;

-   необходимость периодического контроля, доливки, относительно частой замены масла в дугогасительных бачках;

-  трудность установки встроенных трансформаторов тока;

-  относительно малая отключающая способность.

Также для проектируемой ТЭЦ необходимо произвести выбор разъединителей, которые предназначены для отключения и включения электрической цепи без тока или с незначительным током, который для обеспечения безопасности имеет между контактами в отключенном положении изоляционный промежуток. При ремонтных работах разъединителем создается видимый разрыв между частями, оставшимися под напряжением, и аппаратами, выведенными в ремонт.

Выключатели должны выбираться по условиям:

                                                                      (5.1)

Проверку выключателей следует производить по условиям:

                                                       (5.2)

где

 - значение периодической составляющей тока к.з. для времени , кА. Находится с использованием метода типовых кривых.

 - номинальное допускаемое значение апериодической составляющей в отключаемом токе для времени , кА.

 - нормированное значение содержания апериодической составляющей в отключаемом токе, %.

 - апериодическая составляющая тока к.з. в момент расхождения контактов , кА:

                                                                    (5.3)

 - наименьшее время от начала к.з. до момента расхождения дугогасительных контактов, с:

 - собственное время выключателя, с.

- минимальное время работы релейной защиты, с.

в тех случаях, когда

следует проверять условие:

     (5.4)

где

 - значение периодической составляющей тока к.з. в момент времени ноль, кА.

 - значение постоянной времени затухания апериодической составляющей тока к.з., с.