Электрооборудование нефтяной и газовой промышленности

Значение силы тока к. з. для такого случая:

е * К

где /н — номинальный ток, A; Uu— среднее номинальное на­ пряжение, В; ек и е*к — напряжения к. з. трансформатора со­ ответственно в вольтах и в долях от номинального; zT— сопро­ тивление трансформатора, приведенное ко вторичной обмотке,

Ом.

Расчет токов к. з. в сетях напряжением ниже 1 000 В имеет некоторые особенности. В этом случае необходимо учитывать не только индуктивные, но и активные сопротивления линий, питающих, присоединений, небольших участков шин, трансфор­ маторов тока, рубильников, предохранителей и других аппа­ ратов.

Элементы сети напряжением выше 1 000 В мало влияют на значение тока к. з. за трансформатором, поэтому их можно за­ менить системой бесконечной мощности и определять ток к. з. по формуле

где z — полное сопротивление трансформатора и элементов це­ пи к. з. на стороне низшего напряжения.

Из-за относительно большого значения активного сопротив­ ления цепи короткого замыкания апериодическая слагающая тока к. з. в сетях с напряжением ниже 1 000 В затухает быстрее, чем в сетях с напряжением выше 1000 В, и ударный коэффици­ ент /Су для первых значительно меньше.

При к. з. на шинах напряжением до 1 000 В подстанций, питаемых трансформаторами мощностью 5Н= 630—1 000 кВ*А, можно принимать /Су =1,3, при SH^400 кВ-А /Су=1,2, а при к. з. в удаленных точках сети /Су~1. Значения индуктивных и активных сопротивлений элементов цепи к. з. в сетях напряже­ нием до 1 000 В есть в справочных таблицах.

Сети напряжением 0,4 кВ работают с заземленной ней­ тралью, поэтому кроме трехфазных и двухфазных к. з. важ­ ное значение имеют однофазные к. з. на землю.

0 ,4

где UH.ф — номинальное фазовое напряжение, равное

У з

= 0,23 кВ; zn— сопротивление короткозамкнутой петли прово­

дов «фаза—нуль», Ом; — zi1*— одна треть полного сопротив- 3

41

Токи к. з. можно снизить, применяя токоограничители, в ка­ честве которых могут быть использованы быстродействующие предохранители ПНБ-5 с засыпкой кварцевым песком. Они от­ ключают цепь за несколько миллисекунд, так что ток к. з. не успевает достичь своего наибольшего значения.

Термические и электродинамические действия тока к. з.

При протекании тока к. з. через проводники последние ин­ тенсивно нагреваются.

Начальная амплитуда тока к. з., имеющая очень большое значение, вызывает большие механические усилия в проводни­ ках и крепящих их конструкциях. Правильно выбранные про­ вода и аппараты должны обладать достаточной стойкостью против термического и динамического действия тока к. з.

Ввиду небольшой продолжительности нагрева током к. з. для токоведущих частей допускают при этом нагреве макси­ мальные температуры, намного превышающие длительную тем­ пературу, устанавливаемую для работы при нагрузке рабочим током (§4). В частности, наибольшая допустимая температура для медных шин 300; для алюминиевых шин и голых проводов при тяжении менее 9,81 Н/мм2 200; для остальных шин, не имеющих непосредственного соединения с аппаратами, 400, для кабелей до 10 кВ с бумажной пропитанной изоляцией 200° С.

При определении температуры нагрева током к. з. из-за кратковременности протекания тока принимают, что все выде­ ленное им тепло идет на повышение температуры проводника — оно не успевает передаваться окружающей среде.

Исходя из этого, можно написать

(1.46)

где О1— температура проводника в момент /, °С; р0 — удельное сопротивление при 0°С, Ом*мм2/м; а — температурный коэф­ фициент сопротивления; / и q — длина и площадь поперечного сечения проводника, м и мм2 соответственно; уу— плотность ма­ териала проводника, г/см3; Со — массовая теплоемкость при 0°С, Дж/(г*°С); (3 — температурный коэффициент изменения тепло­ емкости.

После упрощения выражение (1.46) принимает вид

t ^

(1.47)

43

Вычисление интеграла левой части выражения (1.47) затруд­ нено, так как изменение тока к. з. во времени не может быть выражено простой функцией. Ток неустановившегося режима заменяется током с постоянным действующим значением — установившимся током к. з. /«. Но при этом берется не действи­ тельное время протекания тока к. з. t, а приведенное время tn- Последнее определяется из расчета, что в течение приведен­ ного времени установившийся ток к. з. должен выделить такое же количество тепла, какое выделяет фактический изменяю­ щийся ток к. з. за действительное время t, т. е.

Рис. 1.18. Кривые для определения tu n

Рас. 1.19. Кривые для определения температуры нагрева токоведущих частей током к. э.

Приведенное время находят как сумму

с1-49)

где #вч а н а — слагающие приведенного времени, соответст­

вующие периодической и апериодической слагающим тока к. з. Значение iu n может быть найдено по кривым рис. 1.18. На

v

оси абсцисс отложены значения = — и для разных значений

/ж

действительного времени t построены кривые, по которым для данного рГ на оси ординат находят слагающую приведенного времени

44

другими линиями напряжения Uu включающее коммутацион­ ные, защитные и измерительные аппараты и приборы со связы­ вающими шинами и кабелями;

2) главные понижающие трансформаторы с их вспомога­ тельной аппаратурой;

Рис. 2.1. Принципиальная и структурная схемы понижающей трансформатор­ ной подстанции.

I — распределительное устройство высшего напряжения; // — главные трансформаторы; 111 — распределительное устройство низшего напряжения; IV — устройства питания соб­ ственных нужд

3) распределительное устройство низшего напряжения для приема на сборные шины энергии от главных трансформаторов и распределения ее между линиями напряжения U2, включаю­ щее коммутационные, защитные и измерительные аппараты и приборы с их шинами и кабелями;

4)устройства питания потребителей собственных нужд

подстанции — трансформатор собственных нужд с резервом,

47

источники постоянного тока, их коммутационная и измеритель­ ная аппаратура, шины, кабели.

На распределительных пунктах (РП), служащих для рас­ пределения энергии на напряжении C/L без его трансформации,

пряжений 6— 10 кВ используются также сухие трансформаторы с воздушным охлаждением, предназначенные для внутренней установки.

Для силовых трехфазных трансформаторов мощностью от Ш кВ*А в настоящее время принята шкала с шагом 1,6, т. е. номинальные мощности (в кВ*А) составляют 10'10®, 16*10®, 10®, 40* 10®, 63' 10®, где п изменяется от 0 до 3. Таким ©б-

т

хода Рх.х и короткого замыкания Рк.3 (кВт); 6) ток холостого хода трансформатора /х.х в процентах от номинального.

Номинальная (паспортная) мощность представляет собой мощность, на которую может быть нагружен трансформатор непрерывно в течение всего своего срока службы при нормальных температурных условиях охлаждающей

среды.

максимальной нагрузки 1тах к номинальному току трансфор­ матора /ю могут быть найдены по диаграммам нагрузочной способности для масляных (рис. 2.5, а) и сухих (рис. 2.5, б) трансформаторов. Кривые построены для различных значений коэффициента заполнения суточного графика /СнЭтот коэф­ фициент равен отношению площади, ограниченной суточным графиком нагрузки, к площади прямоугольника, сторонами

50