Условия работы проводников и аппаратов

1. Условия работы проводников и аппаратов

Лекция 1
1

2.

ПС-1
ПС 110/6(10) кВ
T1
T2
Q1
Схема ЭЭС
ТП - 1
6(10)/0,4
T1
Q2
РУ НН 1
ТП - 2
6(10)/0,4
T2
T1
Q3
РУ НН 2
ТП - 3
6(10)/0,4
T2
T1
Q4
ТП - 4
6(10)/0,4
T2
T1
РУ НН 3
Q5
T2
РУ НН 4
Принципиальная схема РС от ПС глубокого ввода 110 кВ до РУНН ТП-РП и ВРУ 0,4 кВ
2

3.

ПС-1
ПС Глубокого ввода
110/6(10) кВ
T1
T2
Q1
Схема ЭЭС
ТП - 1
6(10)/0,4
T1
Q2
РУ НН 1
ТП - 2
6(10)/0,4
T2
T1
Q3
РУ НН 2
ТП - 3
6(10)/0,4
T2
T1
Q4
РУ НН 3
ТП - 4
6(10)/0,4
T2
T1
Q5
T2
РУ НН 4
3

4.

ПС-1
ПС Глубокого ввода
110/6(10) кВ
T1
T2
Q1
Схема ЭЭС
ТП - 1
6(10)/0,4
T1
Q2
РУ НН 1
ТП - 2
6(10)/0,4
T2
T1
Q3
РУ НН 2
ТП - 3
6(10)/0,4
T2
T1
Q4
РУ НН 3
ТП - 4
6(10)/0,4
T2
T1
Q5
T2
РУ НН 4
4

5.

ПС-1
ПС Глубокого ввода
110/6(10) кВ
T1
T2
Q1
Схема ЭЭС
ТП - 1
6(10)/0,4
T1
Q2
РУ НН 1
ТП - 2
6(10)/0,4
T2
T1
Q3
РУ НН 2
ТП - 3
6(10)/0,4
T2
T1
Q4
РУ НН 3
ТП - 4
6(10)/0,4
T2
T1
Q5
T2
РУ НН 4
5

6.

ПС-1
ПС Глубокого ввода
110/6(10) кВ
T1
T2
Q1
Схема ЭЭС
ТП - 1
6(10)/0,4
T1
Q2
РУ НН 1
ТП - 2
6(10)/0,4
T2
T1
Q3
РУ НН 2
ТП - 3
6(10)/0,4
T2
T1
Q4
РУ НН 3
ТП - 4
6(10)/0,4
T2
T1
Q5
T2
РУ НН 4
6

7.

ПС-1
ПС Глубокого ввода
110/6(10) кВ
T1
T2
Q1
Схема ЭЭС
ТП - 1
6(10)/0,4
T1
Q2
РУ НН 1
ТП - 2
6(10)/0,4
T2
T1
Q3
РУ НН 2
ТП - 3
6(10)/0,4
T2
T1
Q4
РУ НН 3
ТП - 4
6(10)/0,4
T2
T1
Q5
T2
РУ НН 4
7

8.

ПС-1
ПС Глубокого ввода
110/6(10) кВ
T1
T2
Q1
Схема ЭЭС
ТП - 1
6(10)/0,4
T1
Q2
РУ НН 1
ТП - 2
6(10)/0,4
T2
T1
Q3
РУ НН 2
ТП - 3
6(10)/0,4
T2
T1
Q4
РУ НН 3
ТП - 4
6(10)/0,4
T2
T1
Q5
T2
РУ НН 4
8

9.

• Термическое
воздействие
• Электродинамическое
воздействие
ПС-1
ПС Глубокого ввода
110/6(10) кВ
T1
T2
Q1
Схема ЭЭС
ТП - 1
6(10)/0,4
T1
Q2
РУ НН 1
ТП - 2
6(10)/0,4
T2
T1
Q3
РУ НН 2
ТП - 3
6(10)/0,4
T2
T1
Q4
РУ НН 3
ТП - 4
6(10)/0,4
T2
T1
Q5
T2
РУ НН 4
9

10. Термическое воздействие токов на различные части электроустановок

• Нагрев длительно протекающими токами
• Время протекания токов неограниченно
• Температура токоведущих частей не должна превышать 75-90 0С
• Нагрев токами короткого замыкания
• Время протекания токов не превышает 1-10 секунд
• Температура токоведущих частей недолжна превышать 120-400 0С
10

11. Нагрев проводников длительно протекающими токами

Длительно протекающими, называются такие токи, которые характерны для
нормального режима работы электроустановки, включая допустимые
перегрузки.
I
R
Однородный проводник, с сопротивлением R, по которому длительно протекает ток I
По закону Джоуля-Ленца, количество тепла, выделяемое в проводнике за
промежуток времени , определяется формулой:
(1)
(2)
Количество теплоты, расходуемое на
нагрев проводника
(3)
Количество теплоты, расходуемое на
нагрев окружающей среды
(4)
11

12. Нагрев проводников длительно протекающими токами

(1)
соответственно
(2)
Решив это дифференциальное уравнение первого порядка относительно
превышения температуры проводника над температурой окружающей
среды, мы получим следующее выражение, показывающее её
зависимость от силы тока.
(3)
Значение A можно определить, решив уравнение для начального
момента времени t = 0
при длительном протекании тока по проводнику
превышение температуры достигает своего
установившегося значения
(4)
12

13. Нагрев проводников длительно протекающими токами

• При длительном
протекании тока по
проводнику
превышение
температуры достигает
своего установившегося
значения за время 4 t. В
дальнейшем изменение
теплоты происходит
только из-за нагрева
окружающей среды.
(1)
Характеристика изменения превышения
температуры проводника над температурой
окружающей среды
(2)
13

14. Нагрев проводников длительно протекающими токами

• Проверка токоведущих частей по
допустимому току из условия нагрева
(1)
- рабочий утяжеленный ток электроустановки, А;
- допустимый ток выбранного сечения с учетом поправки
при расположении плоских шин плашмя (см. ПУЭ п. 1.3.23)
или температуре охлаждающей среды, отличной от
номинальной (25 0С).
(2)
14

15. Нагрев проводников при коротком замыкании

• Длительность существования токов к.з. складывается из двух
составляющих времени: времени срабатывания релейной защиты
(tрз=0,01 сек) и собственного времени отключения силового
выключателя (tсв=0,15 сек).
x экв
Eэкв
(1)
• То есть, даже при срабатывании резервных защит, время
существования короткого замыкания меньше 1-10 сек. Процессы
нагрева проводников можно считать адиабатическими – все тепло,
выделяющееся в проводнике, идет на нагрев самого проводника:
(2)
(3)
15

16. Нагрев проводников при коротком замыкании

x экв
Eэкв
(1)
16

17. Электродинамическое действие токов короткого замыкания

i1
i1
F
F
i2
l
a
F
a
i2
l
F
kф – коэффициент формы (для каждой геометрической формы
вычисляется отдельно, для круглого сечения kф =1),
k - коэффициент размерности (2*10-7, если F[Н]; 2*10-7, если F[кгс]).
17

18. Электродинамические взаимодействия в трехфазных установках

ia
(1)
Fab
ib
Fac
(2)
Fba
Fbc
ic
Fca
(3)
Fcb
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
(9)
18

19. Электродинамические взаимодействия в трехфазных установках

ia
Fab
Fac
ib
0
t
Fba
ic
Fbc
Fcb
Fca
(1)
(2)
(3)
Электродинамические
взаимодействия в
момент времени ⅟4 Т
19

20. Электродинамические взаимодействия в трехфазных установках

ia
Fab
Fac
Fbс
ib
0
t
Fba
ic
Fca
Fcb
(1)
(2)
(3)
Электродинамические
взаимодействия в
момент времени ⁷⁄12 Т
20

21. Электродинамические взаимодействия в трехфазных установках

ia
ib
0
Fac
Fbc
Fab
Fba
Fca
Fcb
t
ic
(1)
(2)
(3)
Электродинамические
взаимодействия в
момент времени 11⁄12 Т
21

22. Электродинамические взаимодействия в трехфазных установках

ia
Fab
ia
Fac
ib
ic
Fab
ib
Fac
Fbс
ib
Fca
ic
Fac
Fbc
Fab
Fba
Fba
Fba Fbc
Fcb
ic
Fca
F
f
l
ia
Fcb
- удельная сила, Н/м
(1)
f a f ab f ac
Fca Fcb
(2)
f b f ab f bc
(3)
f c f ac f bc
(4)
22

23. Электродинамические взаимодействия в трехфазных установках

ia
Fab
ia
Fac
ib
ic
ib
ia
Fac
Fbс
ib
Fca
ic
ic
Fcb
1
2,04 10 ia ib
a
8
f ac 2,04 10 8 ia ic
Fac
Fbc
Fab
Fba
Fba
Fba Fbc
Fcb
Fca
f ab
Fab
1
2a
f ab
Fca Fcb
1
2,04 10 I sin( t ) sin( t 120 )
a
8
2
m
f ac 2,04 10 8 I m2 sin( t ) sin( t 120 )
2 ,04 10 8 2
sin( t 120 )
fa
I m sin( t ) sin( t 120 )
a
2
(1)
(2)
(3)
23

24. Электродинамические взаимодействия в трехфазных установках

ia
Fab
Fac
ib
ic
ia
Fab
ib
Fba Fbc
Fcb
Fca
ia
Fac
Fbс
ib
Fca
ic
Fac
Fbc
Fab
Fba
Fba
ic
Fcb
Fca Fcb
2 ,04 10 8 2
sin( t 120 )
fa
I m sin( t ) sin( t 120 )
a
2
Максимальное усилие достигается при
f amax f cmax 2,04 10 8 0,81I m2
1
a
t 15
(1)
2
(2)
24

25. Электродинамические взаимодействия в трехфазных установках

ia
Fab
ia
Fac
ib
ic
Fab
ib
ia
Fac
Fbс
ib
Fca
ic
Fac
Fbc
Fab
Fba
Fba
Fba Fbc
Fcb
ic
Fca
Fcb
f
f
max
a
f
max
b
max
c
Fca Fcb
1
2,04 10 0,81I
a
2,04 10
8
8
2
m
3 21
Im
2
a
(1)
(2)
25

26. Потери в проводниках

• Мощность Р, теряемая в проводнике при прохождении по
нему электрического тока, равна
(1)
• При постоянном токе R соответствует электрическому
сопротивлению
(2)
• При переменном токе потери получаются большими, чем
при постоянном токе. Это возрастание потерь происходит
за счет поверхностного эффекта и эффекта близости
26

27. Поверхностный эффект

• Поверхностный эффект.
эффект
• Эффект близости.
27

28. Потери в проводниках при переменном токе

• Глубина проникновения
поля можно рассчитать по
формуле
(1)
где γ - удельная проводимость металла
проводника,
ω - частота сети,
μ – магнитная проницаемость проводника.
Для алюминия Z0 = 12,3 мм
Для меди Z0 = 9,4 мм
28