Протекающие по токоведущим частям элементов электрических сетей токи вызывают термические и динамические процессы, то есть нагрев элементов и механические воздействия.
В рабочих режимах работы действия этих процессов невелики, а в аварийных режимах коротких замыканий они могут привести к недопустимому перегреву или разрушению этого элемента. Для противостояния указанным действиям наибольших токов короткого замыкания эти элементы электрических сетей должны проверяться на термическую и динамическую стойкость. Проверка коммутационных и защитно-коммутационных электрических аппаратов проводится по условиям:
- на термическую стойкость Iтс2.t > Iк2.tп, (5.13)
- на динамическую стойкость iск > iу, (5.14)
где Iтс,t – паспортные значения тока термической стойкости и времени его действия;
Iк, tп – расчетные значения тока КЗ и времени его действия, которое рассчитывается по выражению tп = tсз+ tо (tсз – время срабатывания защиты, tо – собственное время отключения защитного аппарата);
iск – паспортное значение сквозного тока КЗ для проверяемого аппарата;
iу- значение ударного тока КЗ.
В соответствии с ПУЭ, проверке на действие токов КЗ в сети до 1000 В подлежат электрические аппараты, установленные в РУ-10/0.4 кВ.
Произведём выбор автоматического выключателя на отходящую линию в РУНН трансформаторной подстанции. Произведем выбор автоматов по Iн для U=0,4 кВ по формуле (5.10):
,
Принимаем автомат серии ВА с номинальным током 250 А, с уставкой полупроводникового расцепителя 250 А. Проверим выбранный аппарат на термическую и динамическую стойкость.
Для проверки электрического аппарата на действия токов КЗ необходимо рассчитать ток короткого замыкания в точке К1 (рисунок 5.3.).
Рисунок 5.3. - Схема короткого замыкания в сети напряжением 0,4 кВ
По расчётным кривым для нахождения токов к.з. [2] принимаем ток к.з. со стороны энергосистемы I кзВН = 3,5 А.
Сопротивление питающей энергосистемы, приведённое к напряжению 0,4 кВ, определяем по формуле (5.15):
(5.15)
где U с.ВН – напряжение энергосистемы со стороны ВН трансформатора;
U н.т..ВН и U н.т..НН – соответственно номинальные напряжения обмоток НН и ВН понижающего трансформатора.
Активное и индуктивное сопротивления трансформатора берём из таблицы 1 [2]: r т = 9,4 мОм, x т = 27,2 мОм.
Ток к.з. в точке К1 определяем по формуле (5.16):
, (5.16)
где U ср.НН – среднее номинальное линейное напряжение сети НН, В (для сети 0,4 кВ равно 400 В);
x Σ и r Σ – соответственно результирующее активное и индуктивное сопротивления цепи к.з.
Проверяем на термическую стойкость по формуле (5.17):
Iтс2.t > Iк2.tп, (5.17)
где I тс = 120кА, t = 10с, I к = 7,4кА, tп = t сз+ t о =1+0,005 = 1,005с, 1202·10 > 7,32·1,005, где значения t сз и t о берём по табличным значениям [2]. Условие выполняется, значит, аппарат обладает термической стойкостью.
Для проверки на динамическую стойкость нужно рассчитать ударный ток к.з. на месте установки автомата. Ударный ток к.з. находится по выражению (5.14):
, (5.18)
где k у – ударный коэффициент.
Значение k у определяется в зависимости от отношения результирующих сопротивлений. Отношение результирующих сопротивлений от шин 0,4 кВ x Σ / r Σ = 2,98 / 9,4 = 3,17. С учётом этого находим k у = 1,36 [2]. Тогда ударный ток по формуле (5.14) будет равен:
Паспортное значение сквозного тока КЗ для проверяемого аппарата ВА37-54 i ск = 50кА. Условие iск > iу выполняется, значит, автоматический выключатель обладает динамической стойкостью.
