Выбор электрических аппаратов

Электрическое оборудование надежно и долговечно выполняет свое функциональное назначение, если оно правильно выбрано применительно к конкретным условиям эксплуатации. Правила устройства электроустановок (ПУЭ) разделяют все электроустановки на две группы: электроустановки напряжением до 1кВ и электроустановки напряжением выше 1 кВ. Такое разделение обусловлено различием конструкции и условиями их эксплуатации. Для низковольтных электроустановок применяются следующие номинальные напряжения (в числителе указаны линейные напряжения, в знаменателе – фазные):

0,22/0,127; 0,38/0,22; 0,66/0,38 кВ,

а для высоковольтных (линейные напряжения):

3, 6, 10, 20, 35, 110, 150, 220, 330, 500, 750 и 1 150 кВ.

Высоковольтные электрические аппараты (напряжение свыше 1000 В) выбирают по условиям длительного режима работы и проверяют по условиям КЗ. Для большинства электрических аппаратов производится:

1) выбор по напряжению;

2) выбор по нагреву при длительных токах;

3) проверка на электродинамическую стойкость;

4) проверка на термическую стойкость;

5) выбор по форме исполнения.

Продолжительным (длительным) режимом работы электротехнического устройства называется режим, продолжающийся не менее, чем это необходимо для достижения установившейся температуры его частей при неизменной температуре окружающей среды. Продолжительный режим подразделяется на нормальный, ремонтный и послеаварийный.

В нормальном режиме участвуют в работе все элементы любой электроустановки без вынужденных отключений и без перегрузок. В зависимости от изменения нагрузки (потребности в электроэнергии подключенных потребителей) ток, протекающий через электроустановку (ток нагрузки), может изменяться. Однако при выборе аппаратов, токоведущих частей и другого электротехнического оборудования следует исходить из наибольшего тока нормального режима I_норм.

Ремонтный режим – это режим работы электроустановки в случае плановых, профилактических и капитальных ремонтов. Характерной особенностью данного режима является то, что часть элементов электроустановки отключена, а на оставшиеся в работе элементы ложится повышенная нагрузка I_рем.max.

Послеаварийным называется режим, при котором часть элементов электроустановки вследствие аварии вышла из строя, а продолжающие работать элементы несут повышенную нагрузку I_пав.max.

Таким образом, при выборе электрооборудования по условиям продолжительного режима следует исходить из максимальных значений расчетных токов I_рас: I_норм – наибольшего тока нормального режима; Imax– наибольшего тока ремонтного и послеаварийного режимов (режимов с перегрузками и утяжеленных режимов), причем I_max ³ I_норм.

Основными параметрами электрических аппаратов, которые должны соответствовать условиям длительного режима, являются номинальное напряжение U_ном и ток I_ном.

Номинальное напряжение – напряжение, на которое рассчитан электрический аппарат (либо другое электротехническое оборудование) для работы в номинальном режиме. Для трехфазных цепей U_ном – номи­нальное линейное напряжение трехфазной сети.

Номинальный ток – это ток (действующее значение), протекающий через электрический аппарат в номинальном режиме, при заданных напряжении, частоте и других параметрах.

Номинальным режимом электротехнического оборудования называется режим, для эксплуатации в котором оно предназначено заводом-изготовителем. Рекомендуется также учитывать род установки электрооборудования, которое по этому признаку подразделяется на оборудование для закрытых (ЗРУ) и открытых (ОРУ) распределительных устройств.

Род установки электротехнического оборудования дается в маркировке. Из экономических соображений принято применять ЗРУ до 35 кВ включительно, а также для агрессивных сред до 220 кВ. Распределительные устройства 110 кВ и выше, как правило, открытого типа. Для ОРУ необходимо использовать оборудование, предназначенное для наружной установки.

При выборе аппаратов по номинальному напряжению U_ном должно выполняться условие

U_ном ³ U_уст, (3.1)

где U_уст – номинальное напряжение электротехнического оборудования (установки), для которого выбирается электрический аппарат. Напряжение U_уст можно трактовать и как линейное напряжение участка сети, где предусмотрена установка аппарата. Номинальный ток электрического аппарата должен быть не ниже тока продолжительного режима оборудования, для которого он предназначен, а сам аппарат не должен отключаться при предусмотренных эксплуатационных (технологических) перегрузках.

Таким образом, расчетный ток I_рас продолжительного режима цепи, для которой предусмотрен электрический аппарат должен удовлетворять условию

I_рас £ I_норм, (3.2)

где I_ном – длительный номинальный ток электрического аппарата.

Величина I_рас определяется из наиболее тяжелых (неблагоприятных) условий эксплуатации и ее можно трактовать как рабочий максимальный ток цепи, где предусмотрена установка аппарата, т.е. I_рас = I_рм = I_max. Например, в том случае, если система электроснабжения включает две параллельных линии, то при выходе из строя одной из них I_рас определится из условия, что оставшаяся линия должна обеспечить надежное электроснабжение всех приемников, т.е.

I_рас =2· I_раб =2· I_норм,

где I_раб – длительный рабочий ток одной линии, в нормальном режиме.

Вынужденный (утяжеленный) режим эксплуатации может также возникать и в цепях трансформаторов – для подстанций с двумя трансформаторами при отключении одного из низ (авария, ремонт) и работе оставшегося трансформатора с допустимой эксплуатационной перегрузкой. Как правило, эта возможная перегрузка составляет 50 %, т.е. I_рас =1,5· I_раб, где I_раб – длительный рабочий ток, протекающий через один трансформатор при нормальной работе подстанции с двумя действующими трансформаторами.

Указанная перегрузка трансформатора на 50 % принята для приближенных расчетов. При более точном определении возможной перегрузки трансформатора необходимо учитывать целый ряд факторов (среднегодовую температуру, первоначальную нагрузку трансформатора, длительные перегрузки, вид системы охлаждения и т. д.).

Для цепей секционных и многосоединительных выключателей, а также сборных шин с учетом ремонтных условий ток Iрас принимается равным длительному рабочему току самого генератора или трансформатора, подключенного к этим шинам.