Испытание автоматических выключателей

Испытание автоматических выключателей

Автоматический выключатель – это аппарат отсечки по сверхтоку и току перегрузки, защищающий электроустановку при возникновении замыкания накоротко, либо при длительном увеличении перегрузочного тока на линии и в цепи аппарата.

Про замыкание накоротко (другое название: короткое замыкание или КЗ) сказано и написано много, но про причины, вызывающие КЗ стоит написать отдельно. Дело в том, что состояние изоляции электроприборов и проводки электроустановки напрямую влияет на вероятность возникновения КЗ. Изоляция, в свою очередь, подвержена термическому воздействию извне, говоря по-простому изоляция разрушается при нагреве до определенной температуры, а при перегреве она просто расплавляется, разрушая защитный барьер между проводниками тока и электроустановкой. Минусовые температуры также ведут к разрушению изоляции проводников и оборудования.

Таким образом, перегрузочный ток проводников в электроустановке ведет к постепенному разрушению изоляции и возникновению КЗ, способного вызвать пожар.

Автоматический выключатель С16

Основное отличие автоматического выключателя от обычного выключателя состоит в том, что у первого имеются вместе или по отдельности активные элементы отсечки, которых нет у второго:

• мгновенная отсечка (или электромагнитный расцепитель), срабатывает практически мгновенно (t≤0,1 c) при появлении сверхтока/ударного тока верхней кратности отсечки (например, при отсечке 3*Iном≤Iотсечки≤5*Iном, мгновенное срабатывание произойдет при кратности 5*In);
• термическая отсечка (или тепловой расцепитель), срабатывает тем быстрее, чем больше перегрузочный ток;

Максимальное значение отсечки по перегрузочному току составляет 2,55*Iноминала. То есть, для прибора с Iном = 16А, уставка отработает при I =16*2,55=40,8А.

Термическая отсечка начинает работать только при величине тока 1,13*In, до этого значения срабатывание данного типа защиты (уставки) не происходит!

При увеличении тока до 1,45*In, термическая отсечка сработает при:

• для Iном≤63А – 1 час.
• для Iном>63А – 2 часа.

Мгновенная отсечка (электромагнитная), для большинства случаев, соответствует обозначению B*/C*/D* Iном:

B* – времятоковая зависимость с номиналом токовой отсечки 3*Iном≤Iотсечки≤5*Iном.
C* – времятоковая зависимость с номиналом токовой отсечки 5*Iном≤Iотсечки≤10*Iном.
D* – времятоковая зависимость с номиналом токовой отсечки 10*Iном≤Iотсечки≤20*Iном.

Причем при нижней кратности электромагнитной отсечки время срабатывания будет отличаться от минимального (t≤0,1 c):

B*нижняя кратность тока = 3*Iном:

• для Iном≤32А – 0,1с<t<45c.
• для Iном>32А – 0,1с<t<120c.

C*нижняя кратность тока = 5*Iном.

• для Iном≤32А – 0,1с<t<15c.
• для Iном>32А – 0,1с<t<30c.

D*нижняя кратность тока = 10*Iном.

• для Iном≤32А – 0,1с<t<4c.
• для Iном>32А – 0,1с<t<8c.

Автоматический выключатель D20

Например, для номинала аппарата D20, отсечка по току в диапазоне от 200-400А, при этом при значении Iотсечки=400А он сработает практически мгновенно (t≤0,1 c); при значении Iотсечки=200А, он сработает за 4 секунды.

Ниже представлен график времятоковой зависимости для аппаратов с термической и мгновенной отсечкой В/С/D:

Испытание или прогрузка аппаратов отсечки по сверхтоку и току перегрузки (автоматы) проводится при помощи прибора РТ-2048-06 (или прогрузочный прибор), который позволяет создавать ток отсечки 50-6 000А и прогружать аппараты отсечки по току с Iном=25-400А.

Прогрузка однополюсного автоматического выключателя С16

Для испытания мгновенной отсечки прогрузочный прибор создает импульсное замыкание накоротко в цепи проверяемого аппарата отсечки по току, в результате которого тот должен сработать. Если он не сработал или сработал слишком быстро такой аппарат отсечки по току бракуют.

Для проверки термической отсечки прогрузочный прибор создает длительное КЗ по максимальной отсечке 2,55*Iноминала. Прибор срабатывает за время:

• для Iном≤35А – 1-60 сек.
• для Iном>35А – 1-120 сек.

Если отключения цепи аппарата отсечки по току не произошло в указанных временных рамках или произошло быстрее 1с такой прибор бракуют.

Испытаниям подвергаются (ПУЭ):

• все секционные аппараты отсечки по току;
• все вводных аппараты отсечки по току;
• все аппараты отсечки по току цепей аварийного освещения;
• все аппараты отсечки по току пожарной сигнализации;
• ≥2% аппаратов отсечки по току распределительных и групповых сетей.

Если при проверке 2% аппаратов распределительных и групповых сетей были обнаружены неработоспособные единицы, процентное соотношение аппаратов для проверки в данных сетях увеличивают в 2 раза; иными словами, при нахождении вышедшего из строя аппарата, количество выборочно проверяемых аппаратов отсечки по току увеличивают в 2 раза и так далее по установленному алгоритму. Безопасность — цель проверки!

Периодичность испытаний аппаратов отсечки по току:

• для аппаратов отсечки по току, которые находятся в эксплуатации испытания проводятся 1 раз/3 года.

В результате испытания автоматического выключателя составляется Протокол проверки срабатывания электромагнитных и тепловых расцепителей автоматических выключателей, в котором дается однозначная оценка работоспособности и безопасности аппарата отсечки по сверхтоку и току перегрузки.

Таким образом производится проверка автоматических выключателей напряжением до 1000 В.

Более подробную информацию по испытанию автоматических выключателей Вы можете получить по телефону: +7 (812) 748-26-28.

Модульный автоматический выключатель (MCB) — все, что вы хотели знать, но стеснялись спросить. Глава 2.

2.1. Характеристики срабатывания и диаграммы импульсного срабатывания.
2.2. Способы чтения диаграммы импульсного срабатывания.
2.3. Различия между характеристиками срабатывания.
2.4. Стандарты для характеристик срабатывания.

Когда мы говорим о характеристиках срабатывания или, лучше сказать, их визуальном представлении, речь идет о кривых времени срабатывания как функции коэффициента (кратности) номинального тока. На рисунке 13 для визуализации используется характеристика В. Посмотрим сначала на характеристики биметаллической пластины. Зона отключения ограничена двумя кривыми – условного тока не расцепления и условного тока расцепления. Область слева от тока не расцепления называется безопасной зоной не расцепления. В этой области не должно происходить срабатывание автоматического выключателя. Справа от кривой отключающего тока находится зона безопасного расцепления. В этой области автоматический выключатель должен прерывать всякий ток. Вы видите две отмеченные точки – это выбранные значения отключающего и не отключающего тока. Они используются в качестве опорных точек для защиты от перегрузок. В соответствии со стандартами МЭК, ток в 1,45 раза превосходящий In и подаваемый на протяжении не менее 60 мин. Должен вызвать отключение автоматического выключателя, а токи от 1,13 до 1,45 In, длительностью менее 60 мин. и токи менее 1,13 In любой продолжительности не должны вызывать срабатывание.

Давайте рассмотрим пример возникновения аварийной ситуации (рис. 14).

Вследствие непредвиденной нагрузки, сила тока стала в 3,1 раза выше In. Когда сработает автоматический выключатель?

Чтобы выяснить это, необходимо провести линию через точку тройного значения In. Вначале мы достигаем точки пересечения с кривой условного не отключающего тока на отметке 2,1с. Это означает, что не должно происходить срабатывание автоматического выключателя в течение первых 2,1с в условиях перегрузки. В следующей точке происходит пересечение с кривой условного отключающего тока на отметке 40 с. Это означает ,что должно происходить срабатывание автоматического выключателя в течение первых 40с в условиях перегрузки. Другими словами, срабатывание автоматического выключателя не должно происходить в течение первых 2,1с и срабатывание должно произойти не позднее 40 с в условиях перегрузки.

Как мы видим, тепловой расцепитель дает хорошую защиту от перегрузок. Однако в случае более высоких токов перегрузки, возникающих при коротком замыкании, чувствительность биметалла снижается. Как упоминалось ранее, только электромагнитые расцепители обеспечивают хорошую защиту от короткого замыкания. Точка отключения электромагнитных устройств зависит только от величины, но не от продолжительности тока короткого замыкания. Этим объясняется ортогональность кривой характеристик срабатывания. Вернемся к нашему примеру. Что произойдет в случае подачи тока перегрузки 3,1 In?

Точка пересечения с кривой условного не отключающего тока находится на отметке 0,01с, а точка пересечения с кривой условно отключающего тока по прежнему на отметке 40с. Таким образом, при коротком замыкании, при помощи электромагнитного расцепителя, цепь можно разомкнуть в 400 раз быстрее, чем при помощи обычного теплового расцепителя. Если ток короткого замыкания в 6 и более раз превосходит In, в соответствии со стандартом он будет отключен за время менее 0,1с.

Теперь сравним характеристики выключателя с характеристиками обычного провода. В показанном на картинке случае видно, что тепловой расцепитель может защищать от токов перегрузки до 5 In. Но если ток перегрузки будет выше, тепловой расцепитель не сможет обеспечить достаточную защиту. Но имея оба расцепителя, автоматический выключатель обеспечивает защиту при любых неполадках.

В МЭК имеется два основных стандарта для автоматических выключателей. АББ предлагает характеристики B, C, В в соответствии МЭК 50345 и характеристики K и Z в соответствии с МЭК 50030-2 (рис. 15). Характеристики B, C и D имеют одинаковую тепловую характеристику срабатывания, но отличаются по магнитным характеристикам. По стандарту МЭК 50345 срабатывание не должно происходить при значении тока не более 1,13 In. Время срабатывания должно быть более 60 минут при токе от 1,13 до 1,45 In и менее 60 минут, если номинальный ток превышает номинальное значение более, чем в 1,45 раза. Зона электромагнитного срабатывания для характеристики В находится в диапазоне от 3 до 5 In. Для С зона срабатывания лежит в диапазоне между 5 и 10 In, а для D, соответственно, в интервале 10 -20 In.

Что же касается характеристик K и Z, в соответствии с МЭК 50030-2, у производителя автоматических выключателей значительно больше свободы при определении кривой. Без срабатывания – ток до 1,05 от номинального значения, время срабатывания более 2х часов – от 1,05 до 1,2 In; время срабатывания менее 60 мин – в 1,2 раза выше In; время срабатывания менее 2х минут – в 1,5 раза, время срабатывания менее 2х секунд – в 6 раз. Также как и с описанными ранее характеристиками B,C и D, отличия имеются только в электромагнитных характеристиках срабатывания. Диапазон мгновенного срабатывания находится между 2 и 3 In для характеристики Z и между 10 и 14 In для характеристики K.

На одном рисунке (рис. 15) приведено пять характеристик срабатывания. Видно, что К и Z обеспечивают лучшую защиту от сверхтока, благодаря тому, что эти кривые лучше спозиционированы. В частности это интересно в случае характеристики K. Она сочетает в себе стабильность при пиковых токах с хорошей защитой кабелей, благодаря низкому выбранному току.

Теперь мы можем сравнить основные отличия и преимущества различных характеристик срабатывания. Начнем с характеристик срабатывания B и Z. Во- первых диапазон магнитного срабатывания у характеристики Z находится ниже, чем для В. Точнее, кривая условного тока нерасцепления для В совпадает с кривой условного нерасцепления Z.

Следующее, что мы заметим, это то, что токи для Z ниже, чем для В. Эти два свойства приводять к тому, что для Z, по сравнению с В когут использоваться кабели на 67% длиннее, без изменения русловий срабатывания и без увеличения поперечного сечения. АББ обеспечивает характеристику Z для токов начиная с 0,5А, в то время, как характеристика B доступна с 6А.

Рассмотрим области применения этих двух характеристик. Характеристику В можно рассматривать как стандартную характеристику. Она используется в частном и коммерческом строительстве, а также в других случаях, когда нет особых требований по условиям эксплуатации.

Z ориентирована на специальные применения, когда требуется наиболее быстрое отключение и отсутствуют пусковые токи. К специальным применениям можно отнести:

• цепи управления с высоким сопротивлением и отсутствием пиковых токов;
• цепи трансформаторов напряжения;
• измерительные цепи с датчиками;
• защита полупроводников для специальных задач.

Теперь сравним характеристики С, D и K. Интересно рассмотреть поведение трех характеристик срабатывания при пусковом токе:

Характеристика С с 5-ти кратным номинальным током чувствительна к пусковым токам.

Характеристика D с 20-ти кратным номинальным током имеет большую устойчивость к пусковым токам. Однако отключающий ток в 20 раз превосходящий номинальный может вызвать проблемы, связанные с несрабатыванием из-за большого сопротивления контура к.з. Кроме того, чувствительность теплового расцепителя не достаточно высока, чтобы сработать вместо электромагнитного расцепителя при 20-ти кратном номинальном токе. По этим причинам требуются кабели с бОльшим поперечным сечением.

Характеристика К решает эту проблему и обеспечивает безопасность эксплуатации даже при пусковых токах. Благодаря пониженному верхнему порогу электромагнитного срабатывания при 14-ти кратном номинальном токе обеспечивается быстрое срабатывание при аварии. В то же время обеспечивается хорошая защита от перегрузок благодаря низкому значению тока срабатывания – 1,2 In.

Как мы увидели, три характеристики отличаются по своим свойствам и областям применения. Характеристика С, как и В, предназначены от перегрузок по току в стандартных применениях. С другой стороны, К и D используются для защиты от повышенных токов в цепях с большими пусковыми токами, таких как:

• электродвигатели,
• зарядные устройства,
• сварочные трансформаторы.

С момента разработки характеристики К на заводе АББ STOZ KONTAKT в 1928 году, она показала свою надежность для применения в условиях, описанных выше.

Рассмотрим импульсное срабатывание (рис. 16). Выбирая автоматический выключатель, следует учитывать импульсы тока менее 10мс, которые вызваны коммутацией конденсаторов и индуктивностей.

Для анализа поведения на коротких промежутках времени мы используем кривую импульсного срабатывания. Показанная зависимость коэффициент безопасности как функции длительности импульса основана на математической модели.

Чтобы узнать, при каких значениях тока сработает автоматический выключатель, следует, прежде всего оценить продолжительность пикового тока. Затем, мы используем диаграмму, чтобы определить соответствующий коэффициент безопасности.

Проиллюстрируем небольшим примером: мы используем автоматический выключатель S201 B16, производства ABB, предполагая, что длительность импульса составит 600 мкс (0,6мс).

Ток удержания равен произведению коэффициента безопасности, электромагнитного тока нерасцепления и номинального тока автоматического выключателя:

По графику получаем импульсный коэффициент 4,2. При не отключающем токе в 3 In и номинальном токе 16А, ток удержания будет 201,6А.

Теория и методика прогрузки автоматических выключателей

Заключительный этап электромонтажа требует, согласно нормативным техническим документам, проведения определенных испытаний и измерений, среди которых — испытание работоспособности коммутационных аппаратов защиты. Показания последних должны соответствовать номинальным данным.

Главное предназначение аппаратов защиты — не допустить возникновение в электрических цепях коротких замыканий. В связи с этим необходимо проводить электромонтаж строго по проекту.

Так что же представляют собой номинальные данные аппаратов защиты?

Основными характеристиками (данными) для автоматических выключателей являются следующие:

1. Номинальный ток, то есть допустимая величина тока при условии работы сети в нормальном режиме.

2. Ток срабатывания защиты. Это характеристика величины тока при коротком замыкании или перегрузке в электрической линии.

3. Время срабатывания защиты. В этом случае речь идёт об уставке по времени при перегрузке или коротком замыкании.

Прогрузка автоматических выключателей подразумевает под собой измерение ключевых характеристик автоматических выключателей.

Обязанность по проведению измерений основных данных автоматических выключателей ложится на плечи персонала электролаборатории. Устройство для прогрузки автоматов различных типов позволяет применять их для проверки вольтамперных характеристик автоматических выключателей. Так, в соответствии с руководством ПУЭ п. 3.1.8 защита электрических сетей от коротких замыканий (КЗ) обеспечивает требования селективности и минимальное время отключения. В требованиях ПУЭ п. 1.7.79 и п. 7.3.139 представлены значения отношений минимального расчетного тока КЗ к Iноминальному току плавкой вставки или расцепителя, которые обеспечивают надежное отключение поврежденной электрической сети.

В системе TN максимальное время автоматического защитного отключения не должно быть больше 2 и 4 десятых секунд соответственно для 380 и 220В (ПЭУ п. 1.7.79 табл. 1.7.1).

Для автоматического отключения сети в электроустановках до 1000 Вольт с глухозаземлённой нейтралью, проводимость защитных нулевых проводников выбирается с учетом максимального короткого замыкания и должна быть такой, чтобы при возникновении аварийной ситуации возникал ток превышающий в 4 раза Iноминального плавкой вставки и в 6 раз I расцепителя автоматического выключателя с обратнозависимой характеристикой (ПЭУ п. 7.3.139).

Автоматические выключатели с электромагнитным расцепителем (без временной выдержки), при защите сетей, используют кратность тока КЗ согласно требований ПЭУ п.1.7.79.

Для вновь смонтированных электроустановок или после их реконструкции используется методика прогрузки автоматов и испытаний на основании ПУЭ 1.8.37 п.п. 3.1, 3.2. Так, у выключателей с Iноминальным 400 Ампер и выше, проводится проверка сопротивления изоляции, которое должно быть не меньше 1Мом (ПУЭ 1.8.37 п. 3.1). Кроме того, проводится проверка действия расцепителя с мгновенным действием (электромагнитным расцепителем), и должно обеспечивать срабатывание выключателя при токе не более 1,1 номинального тока отключения, рекомендуемого заводом-изготовителем.

Если электроустановка смонтирована в соответствии с главами 7.1 и 7.2 раздела 6 ПУЭ, тогда проверяют все секционные и вводные выключатели, автоматы цепей автоматического пожаротушения и пожарной сигнализации, автоматы аварийного освещения, а так же не менее 2% выключателей групповых и распределительных сетей. В других электроустановках проверка аналогичная, но не 1% выключателей. В случае обнаружения автоматических выключателей с не соответствием характеристик требованиям завода изготовителя, проводится проверка всех автоматов.

Для электроустановок находящихся в эксплуатации, периодичность прогрузки автоматов осуществляется каждые три года. Проверка действий расцепителей автоматов проводится согласно ПТЭЭП.

Как производится прогрузка автоматических выключателей?

Устройство прогрузки (проверки) автоматических выключателей

Для того, чтобы проверить первичным током автоматические выключатели, требуются специальные прогрузочные устройства. На сегодняшний день выбор таких устройств очень широк, легко найти подходящее для любого типа и номинального тока.

Это устройство с такой схемой:

Предложенная схема устройства для прогрузки автоматических выключателей состоит из:

лабораторного автотрансформатора (ЛАТР)

ключа управления (КУ)

нагрузочного трансформатора (НТ)

амперметра с различными пределами измерения (шунт)

трансформатора тока (ТТ)

соединительных проводов, которые соединяют испытуемый аппарат с выводами «регулируемый ток»

Обратите внимание: на схеме не обозначен секундомер, который тоже являются важной частью устройства.

Подобное устройство даёт возможность во вторичной обмотке нагрузочного трансформатора наводить требуемый ток.

Методика прогрузки (проверки) автоматических выключателей

Какова методика прогрузки автоматического выключателя? Рассмотрим её на примере автомата российского производства IEK ВА47-29 с номинальным током 6 (А) и защитной характеристикой «С».

Предложенный автоматический выключатель обладает двумя защитами:

тепловой (с выдержкой времени)

Необходимо проверить обе защиты: и тепловую, и электромагнитную. защиту. Для того, чтобы сделать это, нужно заглянуть в паспорт автоматического выключателя и найти там график времятоковых характеристик срабатывания.

Выглядит график следующим образом:

В этом графике отражен полный спектр характеристик срабатывания испытуемого нами аппарата. Ось Х демонстрирует кратность тока, другими словами, отношение к номинальному току тока прогрузки. Ось У отражает выдержку времени срабатывания автомата.

Для данного автоматического выключателя зона срабатывания электромагнитной защиты находится в диапазоне 5-10 кратности по отношению к номинальному току. Иначе говоря, в этом конкретном случае электромагнитная защита будет срабатывать за время не больше 0,01-0,02 секунды при токе в 30-60 (А).

Проверим электромагнитную защиту восьмикратным током 48 (А). При таких показателях тока автомат должен успеть отключиться за время, не превышающее 0,01 секунды: обратите внимание на желтую линию, изображенную на графике.

Зона срабатывания тепловой защиты ограничивается двумя кривыми. Эти кривые демонстрируют различное температурное состояние аппарата — горячее или холодное.

Для проверки тепловой защиты используем 3-кратный ток 18 (А). При заданных условиях, если всё в норме, автомат должен будет отключиться в интервал времени от 3 до 80 секунд, что показано на нашем графике красной линией.

Автоматический выключатель неисправен, при условии, что хотя бы одна из двух вышеназванных защит при проверке не отключит его в отведенные временные рамки. В таком случае автоматический выключатель нельзя допускать к дальнейшей эксплуатации.

Протокол прогрузки (проверки) автоматических выключателей

Все данные по выдержке времени и наводимому току, которые были получены по итогам проведения проверки автоматического выключателя первичным током, то есть проверки срабатывания электромагнитной и тепловой защиты, необходимо тщательно занести в протокол. Стандартная форма протокола выглядит следующим образом:

Периодичность прогрузки автоматических выключателей

Итак, нами была подробно рассмотрена прогрузка автоматических выключателей, однако мы ничего не сказали о том, как часто необходимо проводить такую проверку. Что касается периодичности проведения прогрузок автоматических выключателей, то её определяют нормы заводов-изготовителей.

ВВЕДЕНИЕ

В Методических указаниях рассматриваются вопросы защиты от коротких замыканий сети постоянного тока электростанций и подстанций. Указания предназначены для обеспечения персонала электростанций и наладочных организаций, занимающегося эксплуатацией и наладкой системы постоянного тока, методикой расчетной проверки соответствия аппаратов защиты условиям надежной работы.

1. СОСТАВ НАГРУЗКИ СИСТЕМЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА И ЕЕ ОСОБЕННОСТИ

1.1. Основная нагрузка системы постоянного тока:

— устройства управления, сигн ализации, блокировки и релейной защиты;

— приводы выключателей (электродвигательные или электромагнитные);

— электродвигатели аварийных маслонасосов системы смазки агрегатов;

— электродвигатели аварийных маслонасосов системы уплотнения вала генераторов;

— электродвигатели аварийных маслонасосов системы регулирования турбин;

— преобразовательный агрегат для аварийного питания устройств связи.

1.2. Перечисленные потребители не допускают перерыва питания, обычно они отключены и включаются в аварийных режимах.

1.3. Нагрузка системы постоянного тока может быть разделена на три вида:

— постоянная — соответствует току, потребляемому с шин постоянного тока в нормальном режиме и остающемуся неизменным в течение всего аварийного режима;

— временная — соответствует току потребителей, подключаемых к аккумуляторной батарее при исчезновении переменного тока и характеризует установившийся аварийный режим;

— кратковременная — длительностью не более 5 с; она характеризуется потребляемым от аккумуляторной батареи (АБ) током в переходном аварийном режиме.

Классификация потребителей постоянного тока по характеру приложения нагрузки:

Устройства управления, блокировки, сигнализации и релейной защиты. Постоянно включенная часть аварийного освещения

Аварийное освещение. Электро двигатели аварийных маслонасосов систем смазки, уплотнения и регулирования. Преобразовательный агрегат связи

Пуск электродвигателей, включение и отключение приводов выключателей

1.4. В соответствии с Нормами технологического проектирования (НТП) для тепловых электростанций, входящих в энергосистему, длительность исчезновения переменного тока допускается не более 30 мин, а для изолированных ТЭС — 1 ч.

В течение этого времени — в установившемся авар ийном режиме — нагрузка равна сумме постоянной и временной нагрузок.

1.5. Постоянная нагрузка может быть определена по схемам питания потребителей постоянного тока или непосредственным измерением. Ее значение, как правило, невелико — 20 — 40 А, она не оказывает большого влияния на работу системы постоянного тока в аварийном режиме.

1.6. Наибольшая нагрузка переходного аварийного режима (толчковая) может иметь место в начальный период переходного процесса или через некоторое время в зависимости от моментов включения приводов масляных выключателей и пусков маслонасосов.

1.7. Пусковые токи электродвигателей резервных маслонасосов и токи, потребляемые приводами выключателей, могут быть определены на основании данных заводов-изготовителей или непосредственным измерением.

1.8. Наиболее удобной формой анализа работы потребителей системы постоянного тока электростанции является построение графика нагрузок I _нагр = f(t) для аварийного получасового или часового режимов. Примеры построения таких графиков приведены на рис. 1, 2.

1. Постоянная нагрузка

2. Аварийное освещение

3. Приводы выключателей

4. Преобразовательный агрегат связи

5. Электродвигатели аварийных маслонасосов уплотнения

6. Электродвигатели аварийных маслонасосов смазки

Суммарный график нагрузок

Рис. 1. График нагрузок аварийного получасового режима для ТЭС с поперечным связями

Примечани я: 1. Расчетные графики нагрузок постоянного тока приведены для ТЭС с поперечными связями. 2. Разброс моментов включения аварийных насосов разных турбоагрегатов отражен на графиках 5 и 6. На суммарном графике условно принято включение сначала маслонасосов уплотнения, а затем насосов смазки. Принимаемый порядок их включения не влияет на значение расчетных токов. 3. В конце аварийного режима (t = 30 мин) показан толчковый ток любого выключателя главной схемы, так как в этом случае принимается включение выключателей по одному. Условно принято включение выключателя У-220 с наибольшим током потребления привода (ШПЭ-44). 4. Рассмотрен случай питания аварийных нагрузок трех агрегатов (3×60 мВт или 2×60 + 1×100 мВт).

1. Постоянная нагрузка

2. Аварийное освещение

3. Приводы выключателей

4. Преобразовательный агрегат связи

5. Электродвигатели аварийных маслонасосов уплотнения генераторов

6. Электродвигатели аварийных маслонасосов смазки

Суммарный график нагрузок

Рис. 2. График нагрузок аварийного получасового режима для ТЭС с блоками мощностью 150 — 200 МВт

Примечани е. Время включения насосов уплотнения (30 с) и смазки (1 мин) принято условно. В общем случае моменты включения указанных насосов для 1-го и 2-го блоков не совпадают, что учтено в суммарном графике нагрузок.

2. НАГРУЗКИ ПЕРЕХОДНОГО АВАРИЙНОГО РЕЖИМА

2.1. Время возникновения наибольшей толчковой нагрузки зависит от распределения моментов включения приводов масляных выключателей и пуска маслонасосов.

2.2. Суммарный ток, потребляемый приводами выключателей, достигает максимального значения при переключениях на резервный источник питания СН (АВР).

2.3. Возможны следующие режимы работы АВР:

— мгновенное переключение питания с рабочего на резервное по импульсу от отключающихся выключателей рабочего питания;

— переключение на резервное питание с выдержкой времени 2 — 2,5 с по импульсу от пускового органа минимального напряжения.

2.4. Учет пусковых токов отдельных потребителей постоянного тока выполняется по-разному в зависимости от типа электростанции и мощности устанавливаемых основных агрегатов.

2.5. Для ТЭС с поперечными связями в тепловой части и агрегатами 60 и 100 МВт в начальный момент аварийного процесса и толчковом токе участвуют: постоянная нагрузка, нагрузка от аварийного освещения, нагрузка от приводов выключателей и пусковой ток преобразовательного агрегата оперативной связи, включающегося мгновенно.

Электродвигатели аварийных маслонасосов уплотнения генераторов и смазки пускаются позже за счет работы в начале выбега агрегата главного маслонасоса на валу (пуск первого насоса принимается через 30 с, второго — через 1 — 2 мин после начала аварийного режима).

2.6. При расчетах следует исключить возможность сов падения пусковых режимов всех маслонасосов. Максимальную толчковую нагрузку следует принимать в переходном режиме как сумму установившихся токов, аварийных маслонасосов и пускового тока одного наиболее крупного насоса (см. рис. 1).

2.7. На ТЭЦ с поперечными связями в тепловой части мощностью до 200 МВт устанавливается одна аккумуляторная батарея, а при мощности более 200 МВт — две одинаковой емкости, которые вместе должны обеспечить питание маслонасосов смазки турбин и водородного уплотнения генераторов всех агрегатов электростанции, а также преобразовательного агрегата связи и всех нагрузок аварийного освещения.

На ТЭС с блочными тепловыми схемами для каждых двух блоков, обслуживаемых с одного блочного щита, предусматривается, как правило, одна аккумуляторная батарея.

Для блоков мощностью 300 МВт и выше в тех случаях, когда установка одной батареи на два блока невозможна по условиям выбора коммутационной аппаратуры постоянного тока, допускается установка отдельной батареи для каждого блока. В зависимости от типа и мощности блоков последовательность включения отдельных нагрузок постоянного тока в аварийном переходном режиме различна.

2.8. Для ТЭС с блоками 200 МВт и менее в нормальном режиме в системах смазки и уплотнений давление создается за счет работы главного маслонасоса на валу турбины, включение аварийных маслонасосов происходит аналогично указанному выше для ТЭЦ: можно считать, что маслонасос смазки включается через 1 — 2 мин, маслонасос уплотнения — через 30 с после начала выбега агрегата.

Значение и момент появления максимальных расчетных толчковых токов зависят от типа применяемых выключателей. При использовании воздушного выключателя в цепи резервного трансформатора СН расчетный ток для двух блоков будет максимальным в тот момент, когда аккумуляторная батарея уже несет нагрузку установившегося режима одного блока и принимает толчковую нагрузку переходного режима второго блока при пуске наиболее мощного маслонасоса. При использовании в схеме резервного трансформатора СН на стороне высокого напряжения масляного выключателя наибольшая расчетная толчковая нагрузка возникнет при АВР первого блока. В этом случае определяющим может также явиться время окончания аварийного разряда аккумуляторной батареи, когда значительные толчковые токи воспринимаются разряженной батареей. Этот режим должен проверяться с учетом включения в конце аварийного режима выключателей по одному.

2.9. Для электростанций с блоками 300 МВт и выше в аварийных режимах характерны значительные суммарные толчковые нагрузки, так как при исчезновении переменного тока на АБ почти одновременно накладываются нагрузки приводов при включении выключателей, электр одвигателей маслонасосов смазки и регулирования (для турбин ЛМЗ), маслонасосов уплотнения вала генераторов, агрегата связи и аварийного освещения.

График нагрузок аварийного режима для ТЭС с блоками мощностью 150 — 200 МВт приведен на рис. 2.

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗНАЧЕНИЙ СОПРОТИВЛЕНИЙ ЭЛЕМЕНТОВ СЕТИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

3.1. Сопротивление проводов, кабелей и шин может быть рассчитано, если известны их длина и сечение по формуле

где R — сопротивление, Ом;

ρ — удельное сопротивление, Ом · мм 2 /м;

S — сечение, мм 2 .

Для меди ρ = 0,0172 Ом · мм 2 /м.

Для алюминия ρ = 0,0283 Ом · мм 2 /м.

Для коммутационных и защитных аппаратов сопротивление переходных контактов R _пк составляет:

R _пк = 1 · 10 -3 Ом.

Для элементного коммутатора сопротивление R _эк составляет:

R _эк = 5 · 10 -3 Ом.

3.2. Сопротивление элементов сети постоянного тока можно измерить обычными методами: с помощью моста или методом амперметра-вольтметра. Для измерения сопротивления отходящей тупиковой линии она должна быть выведена из работы. На противоположном конце кабеля устанав ливается закоротка, затем производится измерение. Недостатком этого метода является необходимость вывода линии из работы. Примерно 80 % общего числа присоединений щитов постоянного тока составляют «кольца» оперативного тока, вывод из работы которых связан с большими трудностями, а при работе основного оборудования практически невозможен.

Используя особенность «колец» оперативного тока, заключающуюся в том, что оба источника питания расположены на сравнительно небольшом расстоянии один от другого (не более 30 м), их сопротивление может быть измерено под нагрузкой. Для этого «кольцо» переводится в режим одностороннего питания. Со стороны отключенного источника питания к «кольцу» через рубильник подключается резистор сопротивлением 100 — 200 Ом и номинальным током 1 — 2 А последовательно с амперметром.

Затем производят измерение падения напряжения на одном полюсе «кольца» при замкнутом рубильнике от протекания по нему дополнительного тока ΔI и разомкнутом рубильнике. Сопротивление цепи, «кольца» при этом определяется по формуле

(3.2)

где U ₂ , U ₁ — падение напряжения на полюсе соответственно при протекании по нему дополнительного тока и без него;

ΔI — дополнительный ток.

Схема измерения приведена на рис. 3.

Рис. 3. Принципиальная схема измерения сопротивлений «колец» постоянного тока

4. РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ В СЕТИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

4.1. Ток короткого замыкания в сети постоянного тока, питающейся от аккумуляторной батареи СК, определяется по формуле

где I _кз — ток короткого замыкания, А;

E _расч — расчетная ЭДС одного элемента , В;

n — количество элементов батареи;

R _АБ — внутреннее сопротивление аккумуляторной батареи, Ом;

R _ц — сопротивление цепи короткого замыкания.

4.2. В формуле (4.1) E _расч , R _АБ — фиктивные расчетные величины, нелинейно зависящие от тока, протекающего через АБ. В свою очередь этот ток зависит от сопротивления цепи короткого замыкания. Для упрощения расчетов кривая нелинейной зависимости тока в АБ от сопротивления, на которое она замкнута, заменяется двумя прямолинейными участками, пересекающимися в точке, соответствующей граничному сопротивлению.

Значение этого сопротивления зависит от номера батареи и количества включенных в работу элементов в соответствии с выражением 4.2:

где R _гр — граничное сопротивление, Ом;

N — номер аккумуляторной батареи.

4.3. В том случае, если R _ц < R _гр , принимается E _расч = 1,73 В

Если же R _ц > R _гр , то принимается E _расч = 1,93 В

4.4. Значения сопротивлений, вычисленные по формулам (4.2), (4.3), (4.4) для наиболее часто применяемых на электростанциях аккумуляторных батарей, приведены в табл. 1.