Оборудование распределительных устройств выше 1000В
В состав оборудования распределительных устройств входят выключатели, разъединители, предохранители, измерительные трансформаторы тока и напряжения, разрядники, реакторы, система сборных шин, силовые кабели и т.д.
Все оборудование распределительных устройств выше 1000 В выбирается из расчета: длительной работы с номинальными токами, кратковременных перегрузок, токов коротких замыканий и значительных повышений напряжения, связанных с атмосферными или внутренними перенапряжениями (например, при замыкании на землю фазы через дугу, включение длинных холостых линий и др.).
Токоведущие части в нормальном режиме, когда устанавливается тепловое равновесие (т. е. когда тепло, выделяемое токоведущей частью при протекании номинального тока, равно количеству тепла, отдаваемого проводником в окружающую среду), не должны нагреваться выше предельно допустимых по нормам температур: 70° С - для голых (неизолированных) шин и 75° С - для подвижных и неподвижных соединений на шинах и аппаратах.
Длительное превышение температуры токоведущих частей сверх допустимого нормами запрещается. Такой режим влечет за собой увеличение переходного сопротивления в соединениях токоведущих частей оборудования, что в свою очередь ведет к дальнейшему повышению температуры контактного соединения с последующим увеличением переходного сопротивления в нем и т. д.
В результате такого процесса контактное соединение токоведущей части разрушается и возникает открытая дуга, которая приводит, как правило, к короткому замыканию и аварийному выходу из работы оборудования.
Протекание токов короткого замыкания через шины или аппараты сопровождается:
а) дополнительным выделением тепла через токоведущие части, по которым протекают токи короткого замыкания (так называемые термические действия токов короткого замыкания),
б) значительными механическими силами притяжения или отталкивания между проводниками соседних фаз или даже одной и той же фазы, например у реактора (так называемые электродинамические воздействия между токоведущими частями).
Аппараты распределительных устройств должны быть термически устойчивы. Это значит, что при возможных величинах и продолжительностях токов короткого замыкания возникающее кратковременное повышение температуры токоведущих частей не должно вызывать повреждения оборудования.
Кратковременные повышения температуры ограничены: для медных шин 300° С, для алюминиевых шин 200° С, для кабелей с медными жилами 250° С и т. д. После отключения короткого замыкания релейной защитой проводники охлаждаются до температуры, соответствующей установившемуся режиму.
Аппараты и шины распределительных устройств должны быть динамически устойчивы к токам короткого замыкания. Это значит, что они должны выдерживать динамические усилия, вызванные прохождением через них наибольшего (ударного) тока короткого замыкания, соответствующего начальному моменту возникновения тока короткого замыкания, возможного в данном распределительном устройстве.
Таким образом, аппараты для распределительных устройств должны быть так выбраны, а шины так рассчитаны, чтобы их термическая и динамическая устойчивость к воздействию токов короткого замыкания была больше или соответствовала таким максимальным величинам тока короткого замыкания, которые возможны в данном распределительном устройстве.
Для ограничения величины токов короткого замыкания применяют реакторы. Реактор представляет собой катушку без стального сердечника, обладающую значительным индуктивным сопротивлением и малым активным сопротивлением.
Из-за этого потеря мощности в реакторе составляет обычно не более 0,2-0,3% его пропускной мощности. Поэтому в нормальных условиях реактор не оказывает почти никакого влияния на протекание через него активной мощности (потеря напряжения в нем незначительна).
При коротких замыканиях реактор ограничивает величину тока короткого замыкания в цепи за счет своего значительного индуктивного сопротивления. Кроме того, реактор при коротких замыканиях за ним обеспечивает поддержание напряжения на шинах в связи с большим падением напряжения в нем, что обеспечивает другим потребителям возможность продолжать бесперебойную работу.
Реактор, установленный на присоединении, позволяет выбирать аппараты, установленные за реактором (трансформаторы тока, разъединители, выключатели), и, что особенно существенно, аппараты и кабели распределительной сети за линией, рассчитанные на меньшие термические и динамические действия токов короткого замыкания, что значительно упрощает конструкцию и снижает стоимость электрического оборудования распределительных устройств.
Класс изоляции электрооборудования должен быть не ниже номинального напряжения сети. Защитный уровень устройств защиты от перенапряжений должен быть согласован с уровнем изоляции электрооборудования.
При расположении распределительных устройств в местностях, где воздух содержит вещества, разрушительно действующие на оборудование или снижающие уровень изоляции, должны быть приняты меры, обеспечивающие надежную работу установки.
Изоляция электрических аппаратов должна обеспечить надежную их работу три номинальном напряжении, на которое рассчитаны данные аппараты, а также при максимальном длительном напряжении, допустимом в эксплуатации, и при возможных перенапряжениях.
Электрические аппараты распределительных устройств (высоковольтные выключатели, разъединители и т. д.) изготовляются на номинальные напряжения, которые соответствуют принятым номинальным напряжениям электрических сетей.
Устанавливать аппараты, рассчитанные на меньшие номинальные напряжения, в сетях с большим номинальным, напряжением недопустимо, так как при перенапряжениях они могут быть перекрыты, что приведет к аварийному выходу из работы оборудования. Поэтому номинальное напряжение оборудования должно соответствовать номинальному напряжению сети, к которой это оборудование присоединяется.
Оборудование, рассчитанное для работы в закрытых распределительных устройствах, без специальных мероприятий нельзя применять в открытых установках, так как это оборудование не обеспечивает для этих условий необходимую степень надежности.
В связи с тем, что при выборе уровня изоляции определяющую роль, как правило, играет атмосферное перенапряжение, уровень или класс изоляции данного номинального напряжения принято характеризоватьимпульсным испытательным напряжением.
На линиях ограничение импульсных напряжений в условиях эксплуатации должно обеспечиваться защитными устройствами (трос и разрядники). Защиту изоляции электрооборудования, установленного на подстанции, от волн импульсного напряжения, набегающих с линии на шины подстанции, должны осуществлять вентильные разрядники.
Характеристики этих разрядников должны также согласовываться с уровнем изоляции электрооборудования, чтобы при перенапряжениях разрядники срабатывали и отводили заряды в землю при импульсных напряжениях, меньших, чем те, которые могут привести к повреждениям изоляции оборудования распределительных устройств (координация изоляции).