Проверка выбранных изоляционных расстояний по длине пути утечки.
Для выключателей на номинальное напряжение 220 кВ степени загрязнения II и категории исполнения Б по ГОСТ 9920 – 89 удельная длина пути утечки составляет[4]:
Расчетное значение данной величины определяется формулой:
, (3.10)
где Lут – длина пути утечки по поверхности изолятора, см;
Uнаиб. раб. – наибольшее рабочее напряжение, кВ.
Стандартная длина пути утечки изолятора наружной установки на номинальное напряжение 220 кВ:
Отношение длины пути утечки внешней изоляции к наибольшему рабочему напряжению:
>
Условие выполняется, следовательно, выбранный изолятор обеспечивает надежную работу при длительном воздействии на него рабочего напряжения.
4. Расчёт токоведущей системы
В качестве исходных параметров для расчёта токовых характеристик взяты номинальный ток выключателя Iном = 3150 А и номинальный ток отключения Iон = 40 кА
Определим ток отключения[1]:
, (4.1)
Рисунок 4.1-Апериодическая составляющая тока
Время принимают равным минимальному значению собственного времени отключения выключателя tо.с.,мин с добавлением минимального времени действия релейной защиты 10 мс:
По графику %.
1)Ток отключения в момент размыкания контактов:
Учитывая, что , получаем:
2)Эффективное значение тока КЗ за один период промышленной частоты [1]:
(4.2)
3)Ударный ток короткого замыкания[1]:
(4.3)
4)Ток термической стойкости
Значение тока термической стойкости за время его протекания должно быть не менее величины номинального тока отключения
≥ ;
Время протекания тока для выключателей на Uном = 220 кВ принимается равным tт = 1 или 3 с
Примем значение времени термической стойкости равным tт = 3 с
5)Ток динамической стойкости
6)Ток включения
Для наибольшего гарантированного изготовителем значения тока КЗ, которое выключатель может включить без повреждений обязательно соотношение
5. Расчёт розеточного контакта выключателя
Рисунок 5.1-Розеточный контакт
(dср=7,8см; L=5 см; m=24; n=2)
5.1. Расчёт контактного нажатия по номинальному току
Расчёт контактного нажатия по номинальному току могут быть определены по следующим формулам [5]:
, (5.1)
где - температура медного контакта;
- температура контактной площадки;
, (5.2)
где λ0 – коэффициент теплопроводности материала при температуре = 0 °С;
βт – температурный коэффициент теплопроводности, .
Из справочных данных для меди[5]:
λ0 = 388 ,
βт =1,8·10-4 ,
(5.3)
,
где - температура плавления меди;
.
Величина силы контактного нажатия на одну точку касания розеточного контакта при протекании номинального тока:
5.2. Расчёт сил в розеточном контакте при протекании тока короткого замыкания
Определим фактическую силу, действующую на ламель по формулам [1]:
, (5.4)
где -сила контактного нажатия действующая на одну точку касания розеточного контакта, Н;
– сила отталкивания, действующая на одну точку касания розеточного контакта, Н;
– сила электродинамического взаимодействия, действующая на одну точку касания розеточного контакта, Н.
где .
Таблица 5.1- Результаты расчета электродинамической силы
№ламели | αi, град | cos(ai) | а1/i, см | Q1/I ,Н |
82.5 | 0.13 | 1.014 | 27.6 | |
0.25 | 1.950 | 13.7 | ||
0.37 | 2.886 | |||
0.5 | 3.900 | |||
0.6 | 4.680 | |||
0.707 | 5.515 | 5.8 | ||
0.78 | 6.084 | 5.6 | ||
0.866 | 6.755 | 5.4 | ||
0.92 | 7.176 | 5.4 | ||
0.965 | 7.527 | 5.3 | ||
0.99 | 7.722 | 5.3 | ||
7.800 | 5.3 |
, (5.6)
Q=102Н
Тогда сила электродинамического взаимодействия, действующая на одну точку касания розеточного контакта равна:
Сила отталкивания, действующая на одну точку касания розеточного контакта, определяется следующим уравнением [2]:
, (5.7)
где Fк – площадь поперечного сечения контакта (ламели), м2;
Fпл – площадь поперечного сечения контактной площадки, м2;
;
Площадь поперечного сечения контактной площадки определяется по формуле [3]:
, (5.8)
Приняв первоначально , определим площадь поперечного сечения контактной площадки:
Расчет по формулам (5.7), (5.8):
Второе приближение:
Расчет по формулам (5.7), (5.8):
,
Третье приближение:
Расчет по формулам (5.7), (5.8):
Принимаем силу