Термическое действие токов КЗ

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 6Следующая ⇒

При протекании тока КЗ температура проводников и токоведущих частей электрических аппаратов повышается. Поскольку ток КЗ значительно превышает ток рабочего режима, нагрев может достигать опасных значений, превышающих наибольшие допустимые температуры. Критерием термической стойкости проводников является допустимая температура его нагрева токами КЗ.

Степень термического воздействия тока КЗ на проводники и электрические аппараты производят с помощью интеграла Джоуля: ,

где i_к – ток КЗ в произвольный момент времени t, A; t_к– расчетная продолжительность КЗ, с.

Термически эквивалентный ток КЗI_тер – неизменный по амплитуде (синусоидальный) ток, который за время, равное расчетной продолжительности КЗ, оказывает на проводник или электрический аппарат такое же термическое воздействие, как и реальный ток КЗ за это же время. Этот ток связан с интегралом Джоуля соотношением: .

Определение температуры нагрева проводников к моменту отключения КЗ производят с использованием кривых зависимости температуры нагрева проводников θ от величиныА (постоянная интегрирования).

Порядок определения температуры нагрева проводника, заключается в следующем:

– исходя из начальной температуры проводника θ _н по кривой находят значение величиныА_н при этой температуре;

– определяют значение интеграла Джоуля В_кпри расчетных условиях КЗ;

– находят значение величины А_к, соответствующее конечной температуре нагрева проводника: , причем для сталеалюминевых проводов S– площадь поперечного сечения алюминиевой части провода;

– по найденному значению величины А_кс помощью кривой определяют температуру нагрева проводника к моменту отключения КЗθ _к_..

Электродинамическое действие токов КЗ

Два проводника с токами i₁ и i₂ испытывают механическое воздействие между собой. Оно выражается в притяжении проводников друг к другу или в отталкивании друг от друга. Указанное явление объясняется взаимодействием магнитных полей, возникающих вокруг проводников с токами.

Если проводники расположены параллельно на расстоянии адруг от друга, причем расстояние l, на котором они идут параллельно друг другу, значительно больше расстояния между проводниками а, то магнитная индукция B₁, созданная током i₁ в тех точках, где расположен второй проводник: , где μ – относительная магнитная проницаемость воздуха; μ ₀– магнитная проницаемость вакуума, Гн/м.

Между проводниками действует сила: .

При расположении фаз в одной плоскости проводники крайних и средней фаз находятся в различных условиях. Для определения наибольшей силы, действующей на ту или иную фазу рассматриваемой системы, необходимо сравнить силы, действующие на крайние и среднюю фазы. В наиболее тяжелых условиях находится средняя фаза, которая и должна являться расчетной при проверке на электродинамическую стойкость трехфазных систем.

Силы взаимодействия между проводниками фаз трехфазной системы определяются уравнениями:

;

При удаленных КЗ отношение токов двухфазного и трехфазного замыканий составит:

поэтому сила взаимодействия между проводниками при двухфазном КЗ меньше сил, действующих на проводники при трехфазном КЗ. Таким образом, расчетным видом КЗ при проверке проводников и электрических аппаратов на электродинамическую стойкость является трехфазное КЗ.

Взаимодействие проводников при рабочих токах, как правило, незначительно. При КЗ наибольшие электродинамические усилия F определяются значением ударного тока КЗ.

При проверке аппаратов на термическую и электродинамическую стойкость составляется таблица для сравнения паспортных данных с расчетными значениями возможного процеса КЗ.

Пример выбора выключателя 10 кВ

Паспортные данные	Расчетные данные	Условие проверки
U_н = 10 кВ	U_р_max = 10 кВ	U_н³ U_р_max
I_н = 200 А	I_р_max = 5, 8 А	I_н³ I_р_max
i_max = 20 кА	i_уд = 8, 09 кА	i_max³ i_уд
I_тс = 5 кА	I_к= 5, 64 кА
t_тс =10 с	t_к = 2 с
Тепловой импульс: I_тс²´ t_тс = 250 кА²× с	I_тс²´ t_к = 64 кА²× с	I_тс²´ t_тс³ I_к²´ t_к
I_откл = 10 кА	I_к= 5, 64 кА	I_откл³ I_к
S_откл = 100 МВА	S_к= 63, 5 МВА	S_откл³ S_к

Показатели качества электроэнергии.

Формирование принципов регулирования режимов основывается на определенных требованиях к качеству электрической энергии. Такие требования сформулированы в межгосударственном стандарте ГОСТ 13109-97.

Качество электроэнергии характеризуется качеством частоты напряжения переменного тока и качеством напряжения.

Для оценки качества частоты установлен один показатель – отклонение частоты, под которым понимают медленные плавные изменения частоты (менее одного процента в секунду) относительно ее номинального значения: Δ f = f – f_ном

Причина появления отклонения частоты заключается в нарушении баланса генерируемой и потребляемой активной мощности в электроэнергетической системе. Стандартом установлено нормально допустимое и предельно допустимое значения отклонения частоты соответственно δ f_норм = ±0, 2 Гц иδ f_пред = ±0, 4 Гц.

Качество напряжения оценивают несколькими показателями, большинство из которых также характеризуется допустимыми значениями.

Показатель качества напряжения	Нормы качества напряжения
нормальные	предельные
Установившееся отклонение напряжения δ U_y, %	±5	±10
Размах изменения напряжения δ U_t,	–	В зависимости от частоты повторения
Коэффициент искажения синусоидальности напряжения k_U, %, при U_ном, кВ, 0, 38 6-20 110-330
Коэффициент n-й гармонической составляющей напряжения k_U₍_n₎, %	В зависимости от напряжения и номера гармоники	1, 5k_U₍_n_)норм
Коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности k₂_U, %
Коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности k₀_U, %
Длительность провала напряжения при напряжении до 20 кВ включительно, Δ t_п, с	–

Отклонение напряжения: .

Колебания напряжения оцениваются размахом изменения напряжения: ,

где U_i, U_i₊₁ – значения следующих один за другим экстремумов огибающей амплитудных значений напряжения.

Несинусоидальность напряжения характеризуется отличием формы кривой напряжения от синусоидальной. Она количественно оценивается коэффициентом искажения синусоидальности кривой напряжения: ,

где U₍_n₎_i – действующее значение напряжения n-й гармоники для i-гo наблюдения.

Несимметрия напряжений характеризуется различием значений напряжения в разных фазах. Она обусловлена неравномерным присоединением однофазных электроприемников по фазам.Несимметрия напряжений количественно характеризуется коэффициентаминесимметрии напряжений по обратной и нулевойпоследовательности

; ,

где U₂₍₁₎_i – действующее междуфазное значение напряжения обратной последовательности основной частоты трехфазной системы напряжений в i-м наблюдении; U₀₍₁₎_i – действующее значение напряжения нулевой последовательности основной частоты; U_ном – номинальное междуфазное напряжение.

Регулирование напряжения

Возможность регулирования и изменения напряжения определяется устройствами РПН (регулирование под нагрузкой) и ПБВ (переключение без возбуждения). Трансформаторы с ПБВ 10/0, 4 кВв настоящее время изготовляют с основным и четырьмя дополнительными ответвлениями.

Характеристики регулируемых трансформаторов задаются в виде максимального числа положительных и отрицательных по отношению к основному выводу обмотки ВН регулировочных ответвлений с указанием шага коэффициента трансформации Δ k_Т в виде ±n× Δ k_т. Например, для РПН: ±6× 1, 5%, ±8× 1, 5%, ±10× 1, 5%, ± 9× 1, 78%, ±12× 1%; для ПБВ: ±2× 2, 5%.

Изменение коэффициента трансформации достигается изменением числа отпаек (витков) на одной из обмоток. Для трансформаторов с регулированием напряжения, в частности РПН, коэффициент трансформации должен соответствовать реальному положению переключателя для его n-го ответвления:

Управление коэффициентами трансформации трансформаторов осуществляется с целью обеспечения и регулирования заданных режимов напряжения. Если трансформаторы выполнены без РПН (что имеет место обычно в сетях 6 - 20 кВ и на ряде электростанций), то регулирование их коэффициентовтрансформации, как правило, осуществляется посезонно. При наличии на трансформаторах РПН регулирование производится при необходимости ежесуточно, в зависимости от изменения нагрузки.

⇐ Предыдущая 1 234 5 6 Следующая ⇒