книги / Тяговые подстанции городского электрического транспорта

позволяет в цепи вторичной обмотки при классе точности 0,5 иметь сопротивление 0,4 ом.

Защита от замыкания на землю осуществляется применени­ ем специальных трансформаторов земляной защиты.

Тр а н с ф о р м а т о р

зе м л я н о й з а щ и т ы пред­

мотке трансформатора.

Определение чувствительности земляной защиты производит­ ся по номограммам (рис. 49-5). Номограмма связывает три величины: напряжение на зажимах вторичной обмотки транс­ форматора, равное произведению тока срабатывания реле на

гДО -о,з |Cl

-о

Рис. 49-5. Номограмма для определения чувствительности земляной защиты с трансформатором ТЗ

Кроме описанных выше стационарных трансформаторов то­ ка, в эксплуатации для измерения переменного тока в цепях до 1000 в применяются разъемные трансформаторы. Эти трансфор­ маторы имеют разъемный магнитопровод и являются перенос­ ными. Первичной обмоткой у них служит провод или шина, в ко­ торой измеряется ток.

Переносные трансформаторы тока снабжены амперметром и изоляционными рукоятками и называются токоизмерительны­ ми клещами.

§ 50. Трансформаторы напряжения

Трансформаторы напряжения, как и трансформаторы тока, в установках высокого напряжения служат для питания изме­ рительных приборов, счетчиков электрической энергии, реле защиты и т. и.

По своему устройству трансформаторы напряжения подобны силовым трансформаторам, однако для снижения погрешности при измерении режим работы трансформаторов напряжения при номинальной нагрузке приближается к режиму холостого хода.

Трансформаторы напряжения можно классифицировать сле­ дующим образом: по роду установки —для внутренних и откры­ тых установок; по способу охлаждения — с воздушным и масля­

трех- и пятистержневые).

Трехфазные пятистержневые трансформаторы напряжения служат дополнительно к своему обычному назначению еще и для питания реле напряжения, контролирующего однофазное корот­ кое замыкание на стороне высокого напряжения при изолиро­ ванной нейтрали. При замыкании, например, фазы А на землю векторная диаграмма напряжений искажается (см. рис. 14-2,г). Векторы фазового напряжения UB и Uc приобретают вид U^

и Uс При этом они увеличиваются на У 3, угол сдвига между ними уменьшается от 120 до 60°. Эти несимметричные напряже­ ния по методу симметричных составляющих могут быть разло­ жены на системы прямой и нулевой последовательности. В соот­ ветствии с этим магнитные потоки прямой последовательности в фазах сдвинуты на 120° и замыкаются в сердечнике. Магнит­ ные потоки нулевой последовательности во всех трех стержнях будут направлены одинаково и замыкаются через воздух. Вслед­ ствие большого магнитного сопротивления потокам нулевой последовательности токи нулевой последовательности настолько велики, что представляют опасность для обмотки.

Уменьшение магнитного сопротивления потоку нулевой по­ следовательности, а следовательно, и уменьшение результирую­ щих токов в фазах может быть достигнуто путем применения

двух дополнительных стержней (рис. 50-1). Дополнительная обмотка в пятистержневом трансформаторе соединяется в разом­ кнутый треугольник. На зажимах этой обмотки (аи Х\) при за­ мыкании одной из фаз на землю потоками нулевой последова­ тельности наводится э. д. с., равная 100 в.

Схемы соединения трансформаторов напряжения изображе­ ны на рис. 50-2. Один однофазный трансформатор (рис. 50-2, а) позволяет измерить лишь напряжение мёжду двумя фазами, поэтому им пользуются сравнительно редко. Два однофазных трансформатора, соединенных в открытый (неполный) треуголь­

предохранители (см. рис. 50-2,а), либо с добавлением разъеди­ нителей (см. рис. 50-2,6). Когда мощность предохранителей потокам короткого замыкания недостаточна, применяют токоогра­ ничивающие сопротивления (см. рис. 50-2,в). Эти сопротивления практически не оказывают влияния на .точность измерений, на снижают ток к. з.

Со стороны низкого напряжения трансформаторы защи­ щаются предохранителями. Однако счетчики учета элект­ роэнергии при денежном расчете присоединяются до пре­ дохранителей.

Для защиты персонала и приборов от высокого напряжения в случае пробоя между обмотками высокого и низкого напряже­ ний последние заземляются.

К о э ф ф и ц и е н т т р а н с ф о р м а ц и и т р а н с ф о р м а ­ т о р а напряжения указывается на заводском щитке и равен

Г л а в а X I I I

ВЫБОР ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ, ИЗОЛЯТОРОВ, ШИН И КАБЕЛЕЙ ПРИ НАПРЯЖЕНИИ 6-10 кв

§ 51. Общие условия выбора

Правильно выбранные аппараты в установке должны иметь достаточно большой и примерно одинаковый срок амортизации, а также обеспечить надежную работу в нормальном и аварий­ ных режимах.

Эти условия выполнимы лишь в том случае, если все аппа­ раты проверены по роду установки (открытая или внутренняя), по напряжению, по длительному рабочему току и, наконец, по аварийному режиму установки, связанному с токами к. з.

Аппараты распределительных устройств открытых установок находятся в более тяжелых условиях эксплуатации, чем аппа­ раты внутренних установок. Под влиянием атмосферных осад­ ков, пыли, продуктов сгорания из дымовых труб, а иногда и под влиянием реагентов — отбросов химических заводов — изоляция этих аппаратов находится в худших условиях, чем изоляция аппаратов внутренних установок. Вследствие этого аппараты для открытых установок выпускаются с усиленной изоляцией. Обычно эти аппараты снабжаются изоляторами на одну ступень выше, поэтому аппараты, предназначенные только для внутрен­ них установок, не могут быть установлены на открытой пло­ щадке.

Выбор аппаратов по напряжению производится в соответ­ ствии с номинальным напряжением аппарата L/ап.ном, приводи­ мым на его заводском щитке, и максимальным рабочим напря­ жением.

Номинальным напряжением электрического аппарата назы­ вается междуфазовое напряжение установки, для работы в- ко­ торой он предназначен.

М а к с и м а л ь н о е н а п р я ж е н и е а п п а р а т а может быть на 10—15% выше номинального и при этом напряжении аппараты могут длительно работать.

Выбор аппаратов по напряжению производится по условию

Выбор аппаратов по номинальному току производится так, чтобы максимальный длительный ток нагрузки не превышал номинального тока аппарата:

(51-2)

Номинальным током аппарата называется такой наиболь­ ший длительный ток, при котором аппарат может работать дли­ тельное время при расчетных (стандартных) условиях охлаж­ дения.-

Стандартной температурой охлаждения является температу­ ра +35° С. Если температура воздуха отличается от стандарт­ ной, то рабочий ток аппарата может быть больше или меньше стандартного:

(51-3)

где Фср —температура воздуха, °С.

Аппараты, выбранные по условиям номинального напряже­ ния и тока, проверяются на динамическую и термическую устой­ чивости.

По условиям динамической устойчивости аппараты должны

где /ап/— предельный ток термической устойчивости, который в течение времени t нагревает аппарат до макси­ мально допустимой температуры;

—расчетный установившийся ток к. з.;

—фиктивное время к. з.

При выборе аппаратов следует руководствоваться и некото­ рыми общими правилами. Нельзя допускать на одной подстан­ ции и даже в системе подстанций одного предприятия большое разнообразие типов. Это усложняет и удорожает эксплуатацию. При выборе аппаратов необходимо предусмотреть, будет ли подстанция работать на ручном управлении или автоматически. Автоматические подстанции требуют более совершенного и на­ дежного оборудования. Наконец, при выборе оборудования необ­ ходимо учитывать перспективу развития на ближайшие 10 лет. Это не значит, что на подстанции устанавливается оборудова­ ние, которое потребуется много позднее, но то оборудование, которое нужно для пускового периода, должно по возможности удовлетворять требованиям увеличения мощности на перспек­ тиву.

§52. Выбор выключателей, разъединителей

ипредохранителей

Выбор высоковольтных выключателей производится по сле­ дующим показателям: 1) род установки; 2) напряжение; 3) но­ минальный длительный ток; 4) номинальный ток отключения или мощность отключения; 5) динамическая устойчивость вы­ ключателя при включении на короткое замыкание; 6) термиче­ ская устойчивость выключателя при токе к. з.

По номинальному току отключения выключатели выбирают­ ся путем сравнения расчетных данных с каталогом. При поль­ зовании каталогом следует помнить, что один и тот же выклю­ чатель имеет различные предельные токи отключения в зависи­ мости от напряжения. Однако принимать ток отключения более предельного тока выключателя, указанного в каталоге, нельзя при любом напряжении установки.

Расчетный ток отключения находят для момента расхожде­ ния контактов выключателя. Время от начала короткого замы­ кания до начала расхождения контакта складывается из соб­ ственного времени выключателя (/с.в ) и собственного времени действия максимального реле мгновенного действия (/с.р).

Для небыстродействующего выключателя типа ВМГ соб­ ственное время можно принимать равным 0,15 сек, собственное время максимального реле — 0,05 сек. Таким образом, расчет­ ный ток короткого замыкания находят по формуле для расчет­ ного времени отключения, равного 0,2 сек.

Выбранный выключатель по току отключения должен удов­

Выбор выключателя по динамической устойчивости при включении на ток короткого замыкания производится путем

Выбор выключателей нагрузки с предохранителями прово­ дится аналогичным образом, но с учетом того, что предельный ток отключения предохранителя выбирается по току сверхпере­ ходного режима:

Следует отметить, что наиболее тяжелый режим для выключателя нагрузки — режим включения на ток к. з., поэтому удар­ ный ток к. з. в этом случае необходимо определять по возмож­ ности точнее.

Выбор разъединителей производится по условиям:.!) род установки; 2) конструктивное выполнение (однополюсный, трех­ полюсный); 3) напряжение; 4) номинальный длительный ток. Выбранные разъединители проверяются по динамической и тер­ мической устойчивости.

Пример 52-1. Выбрать высоковольтный выключатель и разъединитель для кабеля ввода тяговой подстанции. Напряжение на шинах подстанции 10 кв, рабочий ток 250 а, выдержка времени защиты ^ з а щ = 0,7 сек, *Выкл=0,2 сер,

Апериодическую слагающую находим по формуле (26-7) /ф.а=0,05 сек. Полное фиктивное время /ф= 0,8+0,05=0,85 сек.

Полученные данные установки и данные каталога для выключателей ти­ па ВМГ-133 и ВГ-10М вносим в табл. 52-1.

Из сравнения данных каталога с расчетными видно, что маломасляный выключатель типа ВМГ-133 удовлетворяет всем условиям. Воздушный же газогенерирующий выключатель типа ВГ-ЮМ по условиям динамической устойчивости при включении на короткое замыкание не может быть принят.

Выбор разъединителя производится аналогично выбору вы­ ключателя. Сравнение данных трехполюсного разъединителя типа РВ-10/400 по каталогу с расчетными данными (см. табл. 52-1) показывает, что данный тип разъединителя удовлет­ воряет всем условиям.

Высоковольтные кварцевые предохранители выбираются по следующим условиям: 1) по номинальному напряжению; 2) по номинальному току; 3) по току отключения короткого замы­ кания.

Номинальный ток плавкой вставки предохранителя должен быть выбран так, чтобы вставка не расплавлялась в форсиро­ ванном режиме и при переходных процессах, т. е. при колебани­ ях нагрузки, и при включениях силового трансформатора, когда намагничивающий ток достигает 8—10-кратной величины. Выбор плавкой вставки для защиты силовых трансформаторов произ­ водится по справочникам в соответствии с их номинальной мощ­ ностью.

По току отключения плавкая вставка кварцевого предохра­ нителя должна удовлетворять условию (52-6) или (52-7).

§ 53. Выбор реакторов

Реакторы представляют собой индуктивное сопротивление, включаемое в рассечку фаз высокого напряжения. При корот­ ком замыкании реакторы ограничивают ток к. з. и поддержива­

но, при наличии в сети электродвигателей остаточное напряже­ ние желательно иметь не менее 60—70% от номинального.

Применение реакторов позволяет установить на тяговых под­ станциях более легкое или типовое оборудование. В первую оче­ редь это относится к выключателям, а также к кабелям и транс­ форматорам тока.

Потери мощности в реакторе значительные (0,2—0,3%),-по­ этому целесообразность применения реактора должна быть определена из сравнения стоимости реактора и разницы в стои­ мости оборудования (с реактором и без реактора), с учетом по­ терь энергии в реакторе.