Srovinių dalių ir įrenginių parinkimas

Srovinių dalių ir įrenginių parinkimas

Elektros energijos tiekimo tinklo (elektros perdavimo linijos su transformatorinėmis pastotėmis ir skirstyklomis) elementai - šynos, kabeliai, laidai, visų rūšių komutaciniai įrenginiai tokie kaip jungtuvai, skyrikliai, galios skyrikliai, įžeminimo įrenginiai, viršįtampių ribotuvai, matavimo ir galios transformatoriai  - turi atitikti aplinkos sąlygas. Bendros aplinkos sąlygos:

atmosferinis slėgis (500 Pa),

apšalo sienelės storis (10 mm),

vėjo greitis (30 m/s),

aplinkos temperatūra (nuo – 35 iki + 50 C),

santykinis drėgnumas (100 lauko sąlygoms),

aukštis virš jūros lygio (iki 300 m).

Įrenginių vardinės charakteristikos tokie kaip srovė, įtampa, galia, atjungiamas galingumas turi atitikti darbo ir avarinių režimų maksimalius dydžius. Tai gali būti paskaičiuotų maksimalių trumpųjų jungimų srovių elektrodinaminio ir terminio poveikio, vardinės žaibo pilnos impulso ir komutacinio impulso bangų amplitudės parametrai.

Elektrodinaminis trumpo jungimo srovių veikimas

Trifazio trumpo jungimo jėga, veikianti vidurinės fazės šyną (šynos išdėstytos vienoje plokštumoje), nustatoma remiantis šia formule [3]:

Čia: l ir a – atitinkamai atstumai tarp izoliatorių išilgai šynos ir tarp srovinių dalių fazių ašių [cm], - koeficientas, kuris įvertina srovių fazės nesutapimą trumpo jungimo metu.

Tolygios apkrovos šyną veikiantis momentas:

Didžiausias metalo įtempimas lenkiant šyną:

Horizontaliai ir vertikaliai sumontuotoms šynoms:

ir

Čia: i_sm – smūgio srovė [kA], W – atsparumo momentas [cm³], b ir h – stačiakampės šynos briaunos plotis ir šynos aukštis [cm].

Trumpojo jungimo srovių terminis veikimas

Trumpojo jungimo metu elektros tinklo srovinės dalys gali įkaisti virš leistinų temperatūrų. Todėl projektuojant elektros tinklus yra svarbu įvertinti trumpojo jungimo veikimo laiką t, kuris susideda iš apsaugos t_aps ir atjungimo įrenginio veikimo laikų t_j:

t = t_aps + t_j

Parenkant srovines dalis pagal trumpojo jungimo sroves, surandamas ekvivalentinis laikas t_ekv., per kurį nusistovėjusi trumpojo jungimo srovė I_∞ , (kai t = ∞) išskiria šilumos kiekį, lygų realiam šilumos kiekiui per laiką t. Pagal šią srovę tikrinamas įrenginių terminis atsparumas.

t_ekv. = t_pt + t_at

čia: t_pt ir t_at – periodinės ir aperiodinės trumpojo jungimo srovės laiko dedamosios, kurios surandamos iš kreivių.

Žinant I_∞ ir t_ekv. surandamas laidininko įšilimas ir sprendžiama apie jo atitikimą šioms trumpo jungimo sąlygoms.

Šynų ir izoliatorių parinkimas

Skirstyklų šynos gali būti pagamintos iš vario arba aliuminio ir jo lydinių. Dažniausiai naudojama iš vieno arba kelių juostų pagamintas stačiakampio formos profilis.

Atvirosiose skirstyklose šynos ir būtinos jungtys prie įrenginių gali būti vamzdinės arba iš lanksčių laidų. Tarp kabamųjų girliandų ar strypinių izoliatorių su atitinkama lanko apsauga naudojamos šynos iš aliuminio/plieno laidų. Laidų pynė naudojama aukštosioms įtampoms ir didelėms srovėms.

Skirstymo įrenginių šynos parenkamos pagal vardinius parametrus, atitinkančius darbo režimą bei aplinkos sąlygas ir patikrinamos trumpo jungimo režimui.

Šynos parenkamos pagal tokias pagrindines sąlygas [14]:

Vardinę įtampą

Vardinę srovę

Aplinkos sąlygas (lauko, vidaus)

Naudojamą laidininkų medžiagą (varis, aliuminis, plienas)

Formą, profilį (plokščios, apvalios, iš kelių plokščių ar apvalių elementų ir t.t.)

Mechaninį atsparumą

Šiluminį atsparumą.

Didžiausi metalo įtempimai negali viršyti 70 % atsparumo ribos tempiant (aliuminio σ = 700 kg/cm², kai t = 200°C). Skirstymo įrenginių šynos pagal ekonominį tankį neparenkamos.

Izoliatoriai parenkami pagal tokias pagrindines sąlygas ir patikrinami pagal mechaninį stiprumą trumpojo jungimo režimui:

Vardinę įtampą

Aplinkos sąlygas (lauko, vidaus)

Mažiausią nuotėkio srovės kelio ilgį

Tipą, paskirtį (atraminis, strypinis, kabamasis, pervadinis, aparatinis ir t.t.)

Medžiagą (porcelianinis, stiklinis, silikoninis, lietos dervos, kompozitinis ir t.t.)

Statinį atsparumą

Dinaminį atsparumą

Tvirtinimo armatūrą.

Paskaičiuotų įtempimų dydis negali viršyti 60 % parinkto tipo izoliatoriaus atsparumo ribos.

Kabelių parinkimas

Parinktas laidų, kabelių ir šynų skerspjūvis turi būti toks, kad laidų temperatūra neviršytų pasirinkto tipo laidams ir jų klojimo būdui leistinos temperatūros. Tinkamą imtuvų darbą užtikrina reikiamas juos maitinančios įtampos dydis, kuris taip pat priklauso nuo linijos laidų skerspjūvio.

Šie veiksniai lemia elektros tiekimo linijų laidų skerspjūvio skaičiavimą, remiantis dviem pagrindiniais kriterijais: ilgalaike leistina srove, kuri lemia laidininkų įšilimą, ir įtampos kritimu.

Laidų, kabelių ir šynų skerspjūviui skaičiuoti taikomi tokie pagrindiniai skaičiavimo metodai:

pagal įšilimo sąlygas, tai yra didžiausią ilgalaikę leistinąją apkrovos srovę;

pagal įtampos kritimą;

pagal ekonominį srovės tankį.

Vidutinės ir aukštos įtampos kabeliai parenkami pagal tokias pagrindines sąlygas:

Vardinė įtampa

Neutralės režimas

Didžiausia ilgalaikė darbinė įtampa

Vardinė žaibo impulso atsparumo įtampa

Leistinoji trumpojo jungimo terminė srovė gysloje

Leistinoji trumpojo jungimo šiluminė srovė ekrane

Klojimo būdas (žemėje, atvirame ore, patalpoje)

Kabelio ilgis

Gyslos medžiaga

Izoliacija

Išilginis ir skersinis drėgmės barjeras

Didžiausia gyslos laidininko temperatūra (esant nuolatinei apkrovai ir trumpajam jungimui)

Kabelio skerspjūvis (gali būti nurodyta perduodamoji galia arba ilgalaikė darbinė srovė)

Kabelių ekrano vielų skerspjūvis

Minimalus kabelio lenkimo spindulys, klojant ir paklojus kabelį

Maksimali kabelio traukimo už jo gyslos jėga

Didžiausias trasos nuolydis

Grunto charakteristika

Standartas, kurį turi atitikti kabelis

Sertifikatas atitinkantis gamybos technologiją

Bandymų protokolai patvirtinantys kabelio tinkamumą.

Patikimą ilgalaikį laidų, kabelių ir šynų darbą lemia ilgalaikės leistinosios jų įšilimo temperatūros, kurios priklauso nuo izoliacijos. Ilgalaikė srovė, kuriai esant nusistovi leidžiama įšilimo temperatūra, vadinama ilgalaike leistinąją pagal įšilimą srove I_l, kurios nurodomos atitinkamam laido skerspjūviui [2].

Renkant laidų skerspjūvį pagal įšilimą, tai yra pagal leistinąją ilgalaikę srovę, tereikia palyginti skaičiuojamąją srovę su lentelėse pateikiama pasirinktų rūšių laidų srove, atsižvelgiant į jų klojimo būdą ir kitas sąlygas: I_SK ≤  I_l.

Optimalus elektros energijos imtuvų darbas galimas tik esant normaliai įtampai, kuri turi būti lygi imtuvų vardinei įtampai jų prijungimo taške. Įtampos kritimas arba įtampos nuokrypis – tai maitinimo šaltinio įtampos U₁ ir įtampos imtuvo prijungimo taške U₂ skirtumas:

ΔU U₁ - U₂ arba ± ΔU U₁ - U₂ U_n

Įtampos nukrypimas keičia techninius – ekonominius imtuvų rodiklius, dėl galios ir energijos nuostolių pasikeitimo keičiasi ir paties tinklo rodikliai.

Galios transformatorių parinkimas

Transformatorių paskirtis yra perduoti sistemos elektros energiją iš vienos įtampos į kitą sistemos įtampą. Transformatoriai yra skirstomi į galios transformatorius, autotransformatorius ir reguliavimo transformatorius (busterius). Kiekviena galios transformatoriaus apvija jungiama lygiagriačiai į atskiras sistemas, kurios yra elektrikai nepriklausomos. Energijos perdavimas iš vienos apvijos į kitą vyksta indukciniu būdu.

Autotransformatoriaus pirminė ir antrinė apvijos sujungtos nuosekliai elektriškai. Elektros energijos perdavimas iš vienos sistemos į kitą atliekamas iš dalies per nuosekliai sujungtus laidininkus, dalis indukciniu būdu.

Reguliavimo transformatorių apvijos yra elektriškai nepriklausomos. Viena apvija jungiama nuosekliai su sistema, norint reguliuoti sistemos įtampą. Kita apvija prijungiama lygiagrečiai sistemai ir papildoma galia perduodama grynai indukciniu būdu.

Galios transformatoriai parenkami pagal tokius pagrindinius parametrus:

Vardinė galia, MVA

Varinė aukštoji, vidutinė, žemoji įtampos, kV

Jungimo grupė

Įtampos reguliavimas (automatinis neatjungiant apkrovos ir atjungiant apkrovą)

Perjungimų ciklų skaitiklis

Atšakų padėties indikatorius (varžinis, selsininis, išėjimas mA prijungti prie valdymo sistemos)

Su alyvos išsiplėtimo baku arba be, transformatoriams su sausa izoliacija

Aušinimo sistema (natūrali alyvos, su apipūtimu, be apipūtimo, su papildomu vandens aušinimo kontūru, kitos)

Aušinimo variklių įtampa, kV

Trumpojo jungimo įtampa (A-Ž, A-V, V-Ž), %

Tuščiosios eigos nuostoliai, kW

Trumpo jungimo nuostoliai, kW

Eksploatavimo laikas, metais

Triukšmo lygis, dB

Atstumas tarp atraminių bėgių

Dujinė relė

Termometrai

Įvadinių izoliatorių tipas

Alyvos markė

Alyvos aukščiausia temperatūra

Apvijų aukščiausia temperatūra

Nudažymo būdas ir spalva

Bako apsaugos laipsnis

Apsauginis vožtuvas (be apsauginio vožtuvo)

Prijungimo gnybtai

Parenkant transformatorių reikia įvertinti ir galios nuostolius [14].

Galios transformatoriai dirba lygiagrečiai, jei yra sujungti lygiagrečiai bent dviejose pusėse. Norint išvengti pavojingų pereinamųjų srovių, turi būti išlaikytos tokios sąlygos [12,14]:

Transformatorių paskirtis (galios transformatorius, autotransformatorius, reguliuojantis ir t.t.)

Atitikti apvijų jungimo grupės, tai yra vektorių grupės turi turėti tuos pačius fazių kampo numerius. Turi būti sujungti tos pačios paskirties apvijų kontaktai tiek aukštosios tiek žemosios įtampų pusėse.

Turi atitikti apvijų vardinės įtampos, tai yra transformacijos koeficientai turi būti kaip galima panašesni.

Turi būti vienodos trumpojo jungimo įtampos U_K (didžiausias leistinas nukrypimas 10 %). Jei skirtumas yra didesnis, tai prieš transformatorių su mažesne trumpojo jungimo įtampa gali būti prijungtas reaktorius.

Vardinis transformacijos koeficientas turi būti mažesnis nei 3 : 1.

Reaktorių parinkimas

Reaktoriai naudojami perdavimo ir skirstomajame tinkle apriboti trumpojo jungimo sroves, užtverti nustatyto dažnio sroves, kompensuoti talpinę galią ir t.t.

Srovę ribojantys reaktoriai – tai reaktyviosios varžos (ritė be šerdies), naudojamos trumpojo jungimo srovių apribojimui. Jie naudojami tada, kai norima sumažinti tinklo trumpojo jungimo galią iki dydžio atitinkančio įrenginio atsparumą arba jungtuvo atjungiamąją galią.

Reaktorius parenkamas pagal tinklo vardinę ir leidžiamąją trumpo jungimo srovę. Reaktoriaus skaičiuojama varža:

Čia: I_V, U_V – reaktoriaus vardinės srovė ir įtampa, I_K – trumpojo jungimo srovė, X_xb – schemos santykinė bazinė varža iki reaktoriaus įrengimo vietos.

Pagal X_SK parenkamas reaktorius ir patikrinamas pagal duotojo objekto šynų liekamąją įtampą:

Reaktoriai parenkami pagal tokias pagrindines sąlygas:

Vardinę įtampą

Didžiausią tinklo įtampą

Vardinę srovę

Didžiausią srovę

Vardinį dažnį

Trijų fazių jungimo grupę

Vardinę reaktyviąją galią

Vardinį induktyvumą

Aušinimo sistemą

Vardinius nuostolius

Eksploatavimo sąlygas (lauko, vidaus)

Ritės apvijų izoliavimo būdą (pvz.: impregnuota epoksidine derva)

Ritės formą (pvz.: cilindrinė)

Montavimo būdą (horizontalus, vertikalus ir kt.)

Izoliacija (sausoji, alyvinė)

Atraminių izoliatorių tipą (C tipo su antimagnetinėmis kepurėmis)

Apvijų suveržimą reaktoriaus naudojimo laiku

Slopinimo elementų tipą tarp izoliatorių ir ritės (nerūdijančio plieno ir kt.)

Aukštos įtampos įrenginių (jungtuvų ir skyriklių) parinkimas

Parenkant jungtuvus ir skyriklius pagal terminį veikimą:

Čia: I_t – leidžiama srovė.

Terminis atsparumas tikrinamas remiantis šia formule:

Pagal vardines įtampą ir srovę, konstruktyvinį išpildymą ir eksploatacijos vietą, atjungiamą srovę ir galingumą.

Jungtuvai (102 psl.) ir skyrikliai (111-112 psl.) parenkami pagal tokius reikalavimus [14]:

Aukštos įtampos saugiklių parinkimas

Aukštos įtampos saugikliai parenkami pagal vardines įtampą ir srovę, konstruktyvinį išpildymą ir maksimalią atjungimo srovę.

Saugiklio maksimali atjungimo srovė turi būti didesnė už pradinę trumpo jungimo srovę (I^“).

Matavimo transformatoriai

Matavimo transformatoriai naudojami transformuoti aukštas įtampas ir sroves į reikšmes, kurias su mažais vidiniais nuostoliais galima saugiai matuoti. Per srovės transformatoriaus pirminę apviją teka apkrovos srovė, o įtampos transformatoriaus pirminė apvija yra prijungta prie tinklo įtampos. Srovės transformatoriaus normalus darbas yra esant beveik trumpojo jungimo režimui, o įtampos transformatoriaus – tuščiajai eigai.

Srovės transformatoriai parenkami pagal vardines pirminės ir antrinės ričių įtampą bei srovę, tikslumo klasę ir elektrodinaminį atsparumą.

Įtampos transformatoriai parenkami pagal vardinę įtampą, konstrukcinį išpildymą, tikslumo klasę ir prie šio transformatoriaus prijungtą apkrovimą.