高压断路器是根据其主要技术参数来选择的,即根据额定电压、额定电流、装置种类、构造形式、开断电流(或断流容量)、热稳定和动稳定等。下面叙述具体选择的方法。
1.按额定电压选择
断路器的额定电压应不小于其所在电网的额定电压,即
式中 Ue——断路器的额定电压;
Uw——断路器所在电网的额定电压。
2.按额定电流选择
断路器的额定电流应不小于它所在线路的最大长期工作电流,即
式中 Ie——断路器的额定电流;
Ig·zd——最大长期工作电流,要计及过负荷及线路最大输送能力,按表6-1计算。
当断路器实际使用的环境温度θ不同于计算环境温度时,其允许电流不等于额定电流,应按式(6-3)修正。
3.按装置种类选择
装置种类是指断路器装设的场所。装在屋内的选用屋内型,装在屋外的选用屋外型。当屋外配电装置处于严重污秽地区或积雪覆冰严重地区,应采用高一级电压的断路器。
4.按构造形式选择
高压断路器的构造形式很多,但各有不同的特点(参看第二章)。农村变电站过去常采用少油断路器和多油断路器。随着农村模式变电站的建立,新型的SF6断路器、真空断路器已被农村变电站采用。
5.按额定开断电流选择
断路器除满足正常工作条件外,还要求它能可靠地切断最大短路电流。一般用额定开断电流来表示断路器开断短路电流的能力。按额定开断电流选择断路器时,必须满足这样的条件,就是在给定的电网电压下,高压断路器的开断电流不应小于高压断路器的灭弧触头开始分离电路内的短路电流有效值,即
式中 Iekd——断路器的额定开断电流,kA;
Idt——断路器灭弧触头开始分开瞬间的短路电流有效值,kA。
为了确定上述短路电流Idt,应正确选择短路点和短路类型以及断路器触头开断时的计算时间。短路点的选定已在前面讲过,即考虑断路器两侧的短路情况,从中选用通过断路器的最大短路电流作为计算电流。
最严重的短路类型一般是三相短路,特别是在中性点不接地的系统中更是如此。在中性点接地的系统中,单相短路电流在不利条件下可能超过三相短路电流。然而,在单相短路时,断路器的最大开断电流可以超过三相短路电流时额定开断电流的15%,因而单相短路,只有在其电流比三相短路电流大15%以上时才作为选用的计算条件。
断路器的开断计算时间,是从短路瞬间开始到断路器灭弧触头分离的时间,其中包括继电保护动作的时间tb和断路器固有分闸时间tg之和,即
继电保护动作时间应考虑快速保护所能达到的最小时间,这样计算开断电流才具有最大值。固有分闸时间是随断路器的类型不同而有差异。对于快速动作的断路器其固有分闸时间不大于0.04s,对于非快速动作的断路器为0.1~0.15s。(www.xing528.com)
计算短路电流Idt可分为以下几种情况:
(1)当tkd<0.1s时,Idt取短路电流的全电流,即
式中 tkd——断路器的开断计算时间,s;
Iz——断路器开断瞬间短路电流周期分量有效值,可近似取Iz=I″,kA;
Ta——短路电流非周期分量的衰减时间常数,X∑和r∑为短路点至电源端各主要元件的等效总电抗和等效总电阻。
(2)当tkd>0.2s时,对Ta较小的电力网(Ta≈0.05s),由于短路电流非周期分量衰减接近为零,故Idt按短路开始时的次暂态电流值计算,即
(3)当tkd>0.2s时,对Ta更小的电力网终端变电站,Idt可取I0.2,即
式中 I0.2——短路时间为0.2s的短路电流周期分量有效值,利用短路运算曲线法求出。
(4)对由无穷大电源供电的农村电力网,则有
如果断路器装设在低于其额定电压的电网中时,开断电流相应提高,可按式(6-33)换算,即
式中 Ikd——对应于电网电压U下的断路器极限开断电流,kA。
6.校验短路时的热稳定
断路器的热稳定由制造厂给出的t内的热稳定电流Ir表示。即在给定的t内,电流Ir通过高压断路器时,其各部分的发热温度不会超过最大短时允许发热温度。所以,制造厂规定的短时允许发热量应大于短路期内发出的热量,用式子表示为
式中 t——断路器的热稳定时间,s;
Ir——断路器在t内的热稳定电流,kA。
7.校验短路时动稳定
高压断路器的极限通过允许电流,若大于三相短路时通过断路器的冲击电流,动稳定便满足要求,即
式中 ij——断路器的极限通过电流的幅值,kA;
ich——三相短路冲击电流,kA。
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