Ток динамической стойкости гост

Пример проверки шин и изоляторов на электродинамическую стойкость по ГОСТ

В данном примере рассматривается расчет проверки шин и изоляторов на электродинамическую стойкость при коротких замыканиях в сети 10 кВ согласно ГОСТ Р 52736-2007.

Требуется проверить на электродинамическую стойкость шинную конструкцию (шины и изоляторы) на напряжение 10 кВ.

1. Ударный ток трехфазного КЗ на шинах 10 кВ — iуд = 180 кА;

2. Изоляторы применяются типа ИОР, обладающие высокой жесткостью, то есть неподвижны при КЗ.

3. Шины выполнены из алюминиевого сплава марки АД31Т1 сечением 8х60 мм (выбраны ранее), расположены горизонтально в одной плоскости и имеют шесть пролетов.

4. Длина пролета — l = 1,0 м;

5. Расстояние между осями проводников — а= 0,6 м (см.рис. 2а ГОСТ Р 52736-2007);

6. Толщина шины — b = 8мм = 0,008 м;

7. Высота шины — h = 60 мм = 0,06 м;

8. Погонная масса шины определяется по таблице 1 ГОСТ 15176-89 для алюминиевой шины с размерами 8х60 мм — m = 1,292 кг/м;

9. Модуль упругости шин – Е = 7*1010 Па (см. таблицу 3 ГОСТ Р 52736-2007);

10. Допустимое напряжение материала – σдоп. = 137 МПа (см. таблицу 3 ГОСТ Р 52736-2007);

1. Определяем момент инерции J и момент сопротивления W по расчетным формулам согласно таблицы 4:

2. Определяем частоту собственных колебаний шины по формуле 22 [Л1, с.12]:

где: r1 = 4,73 – параметр основной частоты собственных колебаний шины, определяется по таблице 2 [Л1, с. 5]. В данном примере шины и изоляторы остаются неподвижными при КЗ, исходя из этого расчетный номер схемы №3.

3. Определяем коэффициент динамической нагрузки η при трехфазном КЗ в зависимости от отношения f1/fсинх = 315/50 = 6,3 при этом fсинх = 50 Гц. Согласно рисунка 5 коэффициент динамической нагрузки η = 1.

4. Определяем коэффициент формы Кф = 0,95 по кривой, где отношение b/h = 0,10, согласно рисунка 1.

5. Определяем коэффициент Красп = 1 по таблице 1, когда шины расположены в одной плоскости, см. рис.2а.

6. Определяем коэффициент λ = 12, согласно таблицы 2 [Л1, с.5].

7. Определяем максимальную силу, действующую на шинную конструкцию при трехфазном КЗ по формуле 2 [Л1, с.4].

• l = 1,0 м – длина пролета, м;
• а = 0,6 м — расстояние между осями проводников (фазами), м;
• iуд. = 180*10 3 А – ударный ток трехфазного КЗ, А;
• Кф = 0,95 – коэффициент формы;
• Красп. = 1,0 – коэффициент, зависящий от взаимного расположения проводников.

8. Определяем максимальное напряжение в шинах при трехфазном КЗ по формуле 18 [Л1, с.11]:

• l = 1,0 м – длина пролета, м;
• η = 1,0 – коэффициент динамической нагрузки;
• λ = 12 – коэффициент, зависящий от условия закрепления шин;
• W = 4,8*10 -6 м3 – момент сопротивления поперечного сечения шины.

Сравниваем полученное максимальное напряжение в шинах σмах. = 154 МПа с допустимым напряжением материала σдоп. = 137 МПа из таблицы 3. Как видно из результатов расчетов σмах. = 154 МПа > σдоп. = 137 МПа – условие электродинамической стойкости не выполняться .

Поэтому для снижения напряжения в материале шин необходимо уменьшить длину пролета.

9. Определяем наибольшую допустимую длину пролета, м:

Принимаем длину пролета l = 0,9 м.

10. Определяем максимальное напряжение в шинах при трехфазном КЗ, с учетом длины пролета l = 0,9 м.

Условие электродинамической стойкости выполняется: σмах. = 125 МПа

где: Fразр. = 20000 Н — минимальная механическая разрушающая сила на изгиб, принимается по каталогу на изолятор.

Выбранные шины и изоляторы удовлетворяют условию электродинамической стойкости, с длиной пролета l = 0,9 м.

1. ГОСТ Р 52736-2008 – Методы расчета электродинамического и термического действия тока короткого замыкания.

Источник

Невский трансформаторный завод «Волхов»

Технический портал компании

Категории

• 10 кВ
• 20 кВ
• 35 кВ
• 6 кВ

Термическая и электродинамическая стойкость трансформаторов тока

Стойкость трансформаторов тока к токам короткого замыкания определяется следующими параметрами:

• током термической стойкости I_т, кА или кратностью тока термической стойкости К_т
• током электродинамической стойкости I_д, кА или кратностью тока электродинамической стойкости, К_д
• временем протекания тока короткого замыкания, t_к (1 или 3 с)

Ток термической стойкости

Ток термической стойкости I_т – наибольшее действующее значение тока короткого замыкания за промежуток времени, которое трансформатор тока выдерживает в течение этого промежутка времени без нагрева токоведущих частей до температур, превышающих допустимые при токах короткого замыкания, и без повреждений, препятствующих его дальнейшей исправной работе.

Кратность тока термической стойкости K_т – отношение тока термической стойкости к действующему значению номинального первичного тока I_ном.

Формула пересчета кратности тока термической стойкости через ток термической стойкости и номинальный первичный ток трансформатора?

Формулы пересчета трехсекундного тока термической стойкости через ток односекундной термической стойкости и обратно:

Допустимый односекундный ток термической стойкости трансформаторов ООО «НТЗ «Волхов» в зависимости от номинального первичного тока приведен ниже

Максимально допустимый ток термической стойкости может быть ограничен особенностями конструкции трансформатора, подробная информация указана в технических характеристиках на конкретное типоисполнение.

Ток электродинамической стойкости

Ток электродинамической стойкости I_д – наибольшее амплитудное значение тока короткого замыкания за все время его протекания, которое трансформатор тока выдерживает без повреждений, препятствующих его дальнейшей исправной работе.

Кратность тока электродинамической стойкости K_д – отношение тока электродинамической стойкости к амплитудному значению номинального первичного тока

?Формула пересчета кратности тока электродинамической стойкости через ток электродинамической стойкости и номинальный первичный ток трансформатора

Между значениями I_д и I_т должно соблюдаться соотношение

\[ I_д\geq1,8\cdot\sqrt 2\cdot I_т \]

Соответствие токов КЗ трансформаторов

Таблица соответствия токов термической стойкости, токов электродинамической стойкости для изделий ООО «НТЗ «Волхов» приведена ниже

Особенности расчета трансформаторов с повышенным током термической стойкости

Увеличение значения односекундного тока термической стойкости (особенно на трансформаторах тока со значениями номинального первичного тока от 5 до 200 А) приводит к увеличению сечения первичной обмотки, что ведет за собой увеличение габаритных размеров трансформаторов или ограничение таких параметров, как:

• количество вторичных обмоток
• номинальная предельная кратность вторичных обмоток для защиты
• номинальная мощность вторичных обмоток для защиты

Источник

ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКАЯ И ТЕРМИЧЕСКАЯ СТОЙКОСТЬ

Дата добавления: 2015-07-23 ; просмотров: 9674 ; Нарушение авторских прав

Требования к ВВ выдерживать без повреждений воздействие токов КЗ, характеризуются понятиями электродинамической и термической стойкости ДУ.

Ток электродинамической стойкости I_д определяет максимально возможные механические (электродинамические) усилия, возникающие вследствие протекания тока по токоведущим и контактным системам ДУ, способные не только деформировать токоведущие и контактные системы ДУ, но и вызвать вибрацию контактов, что, в конечном счете, приведет к свариванию последних. Так как I_д = К_д I_{о. ном}, где К_д = 2,5 — коэффициент электродинамической стойкости, то последний действителен (в соответствии с ГОСТ 52565-06) для сетей с сos φ 2, 3 с.

1.6. НОМИНАЛЬНЫЕ ЦИКЛЫ ОПЕРАЦИЙ.
КОММУТАЦИОННЫЙ РЕСУРС

В подавляющем большинстве случаев КЗ на линиях, не связанные с повреждением изоляции, могут быть ликвидированы путем прерывания тока на время, не превышающее 0,3 с, необходимое для деионизации открытой дуги КЗ. При этом снова появляется возможность включения установки под рабочее напряжение. Отсюда вытекает необходимость выполнения ДУ определенной последовательности операций, связанных с отключением поврежденного участка сети и последующим включением его в работу. Это так называемые циклы автоматического повторного включения (АПВ):

O – t_бт – ВО – 180 с – ВО,

где t_бт – нормированная бестоковая пауза. При быстродействующем АПВ это значение принимается равным 0,3 с — цикл 1 (быстродействующее АПВ) или 180 с — цикл 2. Для ВВ менее 220 кВ, предназначенных для работы при АПВ, кроме циклов 1, 2, нормируется цикл О – t_бт – ВО — 20 с — ВО.

Механическая работоспособность определяется приводами ВВ. Они оснащаются приводами независимого (косвенного) действия, совершающими операции В и О за счет энергии, предварительно накопленной до совершения операции, – пневматическими, пружинными или гидравлическими приводами.

Так как пополнение запасенной энергии в приводах требует некоторого времени (от десятков секунд до нескольких минут), то для ВВ, предназначенных для работы при АПВ, минимальный запас энергии в приводе должен обеспечить выполнение цикла О — ВО с нормируемыми характеристиками работы механизма выключателя. Пополнение запасенной энергии в приводах путем взвода пружины или подкачки масла в гидравлической системе также требует некоторого времени (от десятков секунд до нескольких минут), поэтому первые операции О — t_бт — ВО цикла АПВ (О — t_бт — ВО — 3 мин — ВО) ВВ должен выполнить без пополнения запаса энергии с нормируемыми характеристиками работы механизма ВВ.

Включение и отключение ВВ обычно производится с помощью пусковых электромагнитов, воздействующих на удерживающее устройство привода (защелка) или на пусковой пневматический или гидравлический клапан включения (отключения). Диапазон нормируемых напряжений для работы цепей электромагнитов при питании постоянным током следующий: для включающих электромагнитов — от 80 -110 % номинального напряжения, для отключающих электромагнитов — 70 -110 %.

Электродвигатели приводов, используемые для взвода пружин или приведения в действие индивидуального компрессора или насоса, должны нормально работать в диапазоне от 85 до 110 % номинального напряжения при питании постоянным током и в диапазоне от 80 до 110 % номинального напряжения при питании переменным током.

Механический ресурсустанавливается на уровне 2000 циклов «включение – отключение» (ВО) для ВВ нормального исполнения и 10 000 циклов ВО для ВВ с повышенной механической стойкостью.

Коммутационный ресурс был ранее установлен (до 2006 г.) как гарантированное количество отключений токов КЗ в зависимости от значения номинального тока отключения (60 — 100% I_{о. ном}) и типа выключателя (газовый, масляный). В частности, для масляных (маломасляных) выключателей при I_{о. ном} : 20; 25-31,5; 40, 50, 63 кА коммутационный ресурс был установлен так: N_к = 10, 7, 6, 6, 6 отключений, соответственно. Хотя реально в эксплуатации, при токах I_{о. ном} > 31,5 кА коммутационный ресурс для ВМ и ВММ значительно ниже.

В ГОСТ Р 20556-2006 нормируют коммутационный ресурс только для газовых (элегазовых) и вакуумных выключателей для 100 % I_{о. ном} с указанием необходимости увеличения этих нормативов в 1,7 раза при 60 % I_{о. ном} (см. табл. П.1.6 в Приложении 1). Типичная характеристика по коммутационному ресурсу для вакуумного ВВ типа VD4 (12/10 кВ,
I_{о. ном} = 40 кА) приведена на рис. 1.10.

Отсутствие связи характеристик N_к (I_{о. ном}) со временем горения дуги на дугогасительных контактах ДУ вызывает сомнение в корректности такого представления коммутационного ресурса. Поэтому регистрация и контроль реального времени дуги отключения при коммутации КЗ, критических токов — важные факторы при оценке реального коммутационного ресурса ДУ.

Рис. 1.10. Зависимость коммутационного ресурса от тока короткого замыкания

Источник



Стойкость трансформатора тока к механическим и тепловым воздействиям

Стойкость трансформатора тока к механическим и тепловым воздействиям характеризуется током электродинамической стойкости и током термической стойкости.

Ток электродинамической стойкости

Ток электродинамической стойкости I_Д равен наибольшей амплитуде тока короткого замыкания за все время его протекания, которую трансформатор тока выдерживает без повреждений, препятствующих его дальнейшей исправной работе.

Ток I _Д характеризует способность трансформатора тока противостоять механическим (электродинамическим) воздействиям тока короткого замыкания.

Электродинамическая стойкость может характеризоваться также кратностью K_Д, представляющей собой отношение тока электродинамической стойкости к амплитуде номинального первичного тока.

Требования электродинамической стойкости не распространяются на шинные, встроенные и разъемные трансформаторы тока .

Ток термической стойкости

Ток термической стойкости I_tт равен наибольшему действующему значению тока короткого замыкания за промежуток t_т, которое трансформатор тока выдерживает в течение всего промежутка времени без нагрева токоведущих частей до температур, превышающих допустимые при токах короткого замыкания (см. ниже), и без повреждений, препятствующих его дальнейшей работе.

Термическая стойкость характеризует способность трансформатора тока противостоять тепловым воздействиям тока короткого замыкания.

Для суждения о термической стойкости трансформатора тока необходимо знать не только значения тока, проходящего через трансформатор, но и его длительность или, иначе говоря, знать общее количество выделенной теплоты, которое пропорционально произведению квадрата тока I_tT и длительности его t_T. Это время, в свою очередь, зависит от параметров сети, в которой установлен трансформатор тока, и изменяется от одной до нескольких секунд.

Термическая стойкость может характеризоваться кратностью К_Т тока термической стойкости, представляющей собой отношение тока термической стойкости к действующему значению номинального первичного тока.

В соответствии с ГОСТ 7746—78 для отечественных трансформаторов тока установлены следующие токи термической стойкости:

• односекундный I_1Т или двухсекундный I_2Т (или кратность их K_1Т и K_2Т по отношению к номинальному первичному току) для трансформаторов тока на номинальные напряжения 330 кВ и выше;
• односекундный I_1Т или трехсекундный I_3Т (или кратность их K_1Т и K_3Т по отношению к номинальному первичному току) для трансформаторов тока на номинальные напряжения до 220 кВ включительно.

Между токами электродинамической и термической стойкости должны быть следующие соотношения:

для трансформаторов тока на номинальные напряжения 330 кВ и выше

для трансформаторов тока на номинальные напряжения до 220 кВ

Температурные режимы

Температура токоведущих частей трансформаторов тока при токе термической стойкости не должна превышать:

• 200 °C для токоведущих частей из алюминия;
• 250 °C для токоведущих частей из меди и ее сплавов, соприкасающихся с органической изоляцией или маслом;
• 300 °С для токоведущих частей из меди и ее сплавов, не соприкасающихся с органической изоляцией или маслом.

При определении указанных значений температуры следует исходить из начальных ее значений, соответствующих длительной работе трансформатора тока при номинальном токе.

Значения токов электродинамической и термической стойкости трансформаторов тока государственным стандартом не нормируются. Однако они должны соответствовать электродинамической и термической стойкости других аппаратов высокого напряжения, устанавливаемых в одной цепи с трансформатором тока. В табл. 1-2 приведены данные динамической и термической стойкости отечественных трансформаторов тока.

Таблица 1-2. Данные электродинамической и термической стойкости некоторых типов отечественных трансформаторов тока

Примечание. Электродинамическая и термическая стойкость зависит от механической прочности изоляционных и токоведущих частей, а также от поперечного сечения последних.

Источник