Правила устройства электроустановок в вопросах и ответах. Пособие для изучения и подготовки к проверке знаний
Расчет токов короткого замыкания для проверки электрических аппаратов и проводников по условиям короткого замыкания
Вопрос. Какие условия принимаются при составлении расчетной схемы электроустановок напряжением до и выше 1 кВ и расчете токов КЗ с целью проверки электрических аппаратов и проводников по условиям КЗ и определения степени воздействия электродинамических сил на несущие конструкции?
Ответ. Принимаются следующие условия:
учету подлежат все источники, влияющие на ток КЗ – синхронные генераторы и компенсаторы, синхронные и асинхронные электродвигатели. Влияние асинхронных электродвигателей допустимо не учитывать при мощности электродвигателей до 100 кВт в единице, если они отделены от расчетной точки КЗ токоограничивающим реактором или силовым трансформатором, а также при любой мощности электродвигателей, если они отделены от расчетной точки КЗ двумя плечами сдвоенного реактора или двумя и более ступенями трансформации;
все источники, введенные в расчетную схему, работают одновременно, а к моменту возникновения КЗ имеют номинальную нагрузку и номинальное напряжение на выводах;
все синхронные машины имеют автоматическое регулирование напряжения и устройства для форсировки возбуждения;
электродвижущие силы всех источников во время КЗ совпадают по фазе;
расчетное напряжение каждой ступени трансформации выбирается из следующего ряда: 0,23; 0,4; 0,525; 0,69; 1,0; 3,15; 6,3; 10,5; 13,8; 15,75; 18; 20; 24; 27; 37; 115; 154; 230; 340; 515; 770; 1175 кВ;
КЗ происходит в такой момент времени, при котором ударный ток КЗ оказывается наибольшим;
если вблии расчетной точки КЗ имеются конденсаторные батареи, то они должны быть учтены при определении ударного тока КЗ (1.4.13).
Вопрос. Какие сопротивления принимаются в качестве расчетных при расчете периодической составляющей тока КЗ для любого момента времени в электроустановках напряжением выше 1 кВ?
Ответ. Принимаются индуктивные сопротивления электрических машин, силовых трансформаторов и автотрансформаторов, токоограничивающих реакторов, воздушных и кабельных линий, а также токопроводов. В тех случаях, когда в расчетную схему входят ВЛ с проводами малых сечений или стальными проводами, а также протяженные КЛ с кабелями малых сечений, учитываются и их активные сопротивления, если при этом суммарное эквивалентное активное сопротивление расчетной схемы относительно точки КЗ составляет больше 30 % суммарного эквивалентного индуктивного сопротивления (1.4.14).
Вопрос. Какие сопротивления учитываются при расчете токов КЗ в электроустановках напряжением до 1 кВ?
Ответ. Учитываются как индуктивные, так и активные сопротивления всех элементов цепи, а также переходные сопротивления контактных соединений. Допустимо пренебрегать сопротивлениями одного вида (активными или индуктивными), если при этом полное сопротивление цепи уменьшается не более чем на 10 %. В необходимых случаях учитывается влияние на ток КЗ увеличения активного сопротивления кабелей вследствие их нагрева током КЗ (1.4.15).
Вопрос. Из какого условия при расчете токов КЗ допускается исходить при питании электрической сети напряжением до 1 кВ через понижающий трансформатор?
Ответ. Допускается исходить из условия, что напряжение, подведенное к обмотке высшего напряжения трансформатора, неизменно и равно номинальному напряжению питающей сети (1.4.16).
Проверка электрических аппаратов, изоляторов, проводников и несущих конструкций на электродинамическую стойкость при коротких замыканиях
Вопрос. Как проверяются на действие тока КЗ элементы цепи, защищенные плавкими предохранителями или автоматическими выключателями с токоограничивающим действием?
Ответ. Проверяются на электродинамическую стойкость по наибольшему мгновенному значению тока КЗ (исключение – кабели, а также электрические аппараты и проводники, защищенные предохранителями с плавкими вставками на номинальный ток до 60 А) (1.4.17).
Вопрос. Какая величина определяется при проверке электрических аппаратов и проводников на электродинамическую стойкость при КЗ?
Ответ. Определяется значение величины, характеризующей их электродинамическую стойкость, и обеспечивается условие, при котором электродинамические силы при КЗ и вызываемые ими механические нагрузки на электрические аппараты и проводники не превышают нормированных значений. Для электрических аппаратов нормируется предельный сквозной ток (наибольший пик и начальное действующее значение периодической составляющей) или ток электродинамической стойкости либо электродинамические усилия на головки изоляторов, а для электрических проводников – допустимые механические напряжения, зависящие от материала проводников (1.4.18).
Вопрос. Какие величины являются расчетными при проверке гибких проводников ВЛ и гибких шин РУ на электродинамическую стойкость при КЗ?
Ответ. Расчетными являются максимальное тяжение в проводниках и максимальное отклонение (смещение) проводников. Последнее не должно превышать значений, при которых сближение проводников разных фаз опасно в отношении пробоя (1.4.18).
Вопрос. Как определяются механические напряжения при применении шин составных профилей (многополосные, из двух швеллеров и т. д.)?
Ответ. Определяются как арифметическая сумма напряжений от сил взаимодействия, возникающих между проводниками разных фаз и между составными элементами проводников каждой фазы. Наибольше механические напряжения в материале жестких шин любого профиля и любой конструкции принимаются не более 0,7 временного сопротивления разрыву, нормируемого для материала шин (1.4.19).
Проверка электрических аппаратов и проводников на термическую стойкость при коротких замыканиях
Вопрос. Как производится проверка коммутационных электрических аппаратов на термическую стойкость при КЗ?
Ответ. Производится путем сравнения значения интеграла Джоуля, найденного при расчетных условиях КЗ, с его допустимым значением, которое зависит от указанного в технической документации изготовителя нормируемого тока термической стойкости и от соотношения между расчетной продолжительностью КЗ и предельно допустимым (нормируемым) временем воздействия нормированного тока термической стойкости (1.4.20).
Вопрос. При каких условиях обеспечивается термическая стойкость кабелей и проводников при КЗ?
Ответ. Обеспечивается, если температура их нагрева к моменту отключения КЗ не превышает следующих предельных по условию термической стойкости значений, °С:
(1.4.21).
Вопрос. Как производится проверка кабелей на термическую стойкость в тех случаях, когда для этих кабелей известны значения односекундного тока термической стойкости (допустимого односекундного тока КЗ) Iтер.доп1?
Ответ. Производится путем сравнения интеграла Джоуля Вк с квадратом односекундного тока термической стойкости. Термическая стойкость кабеля обеспечивается, если выполняется условие:
Значения односекундного тока термической стойкости приведены в таблицах настоящей главы Правил (1.4.22).
Вопрос. Как рассматриваются расщепленные провода ВЛ при проверке на термическую стойкость при КЗ?
Ответ. Рассматриваются как провод суммарного сечения (1.4.24).
Проверка электрических аппаратов на коммутационную способность при коротких замыканиях
Вопрос. Исходя из каких нормированных показателей проверяются коммутационные электрические аппараты для отключения цепей при КЗ?
Ответ. Проверяются исходя из нормированных значений тока отключения, процентного содержания его апериодической составляющей, параметров восстановления напряжения, тока включения (начального действующего значения его периодической составляющей и его наибольшего пика), а также допустимых циклов коммутационных операций (1.4.25).
Вопрос. Как проверяются выключатели напряжением выше 1 кВ?
Ответ. Проверяются на коммутационную способность при КЗ:
на отключающую способность при КЗ с учетом процентного содержания апериодической составляющей и параметров восстанавливающегося напряжения (для выключателей напряжением 110 кВ и выше);
на включающую способность при КЗ. При этом выключатели, установленные на стороне генераторного напряжения, необходимо проверять также на несинхронное включение в условиях противофазы (1.4.26).
Вопрос. Проверяются ли предохранители на отключающую способность при КЗ?
Ответ. Проверяются. При этом в качестве расчетного тока принимается ожидаемое начальное действующее значение периодической составляющей тока КЗ, то есть ее значение без учета токоограничивающего действия предохранителей (1.4.27).
Вопрос. Как проверяются на коммутационную способность при КЗ выключатели нагрузки и короткозамыкатели?
Ответ. Проверяются по предельно допустимому току при включении на КЗ (1.4.28).
Вопрос. Требуют ли проверки на коммутационную способность при КЗ отделители и разъединители?
Ответ. Эти коммутационные аппараты проверки не требуют (1.4.29).
Вопрос. Как проверяются на коммутационную способность при КЗ коммутационные электрические аппараты напряжением до 1 кВ (автоматические выключатели, предохранители и др.)?
Ответ. Проверяются в соответствии с расчетными условиями КЗ на отключающую и включающую способность (1.4.30).
Проверка кабелей на невозгораемость при коротких замыканиях
Вопрос. Какая точка в качестве расчетной принимается при проверке кабелей на невозгораемость при КЗ?
Ответ. Принимается точка, находящаяся:
для одиночных кабелей, имеющих одинаковое сечение по длине, – в начале кабеля;
для одиночных кабелей со ступенчатым сечением по длине – в начале каждого участка нового сечения;
для двух и более параллельно включенных кабелей одной кабельной линии – в начале каждого кабеля (1.4.31).
Глава 1.5. УЧЕТ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
Общие требования
Вопрос. С какой целью осуществляется учет активной электроэнергии?
Ответ. Осуществляется для определения количества электроэнергии:
выработанной генераторами электростанций;
потребленной на собственные, хозяйственные и другие (раздельно) нужды электростанций и подстанций;
отпущенной или переданной потребителям по линиям, отходящим от шин электростанции непосредственно к потребителям;
переданной в другие энергосистемы и электрические сети или полученной от них;
переданной по экспорту и полученной по импорту;
отпущенной или переданной потребителям из электрической сети.
При этом учет активной электроэнергии осуществляется для обеспечения возможности:
определения поступления (отдачи) электроэнергии в электрические сети разных классов напряжений;
составления балансов электроэнергии на электростанциях, подстанциях и в электрических сетях, в том числе по РУ разных классов напряжения;
контроля за соблюдением заданных режимов потребления электроэнергии (1.5.6).
Вопрос. С какой целью производится учет реактивной электроэнергии?
Ответ. Производится для контроля перетоков реактивной электроэнергии по межсистемным линиям электропередачи, определения количества реактивной электроэнергии, полученной от энергоснабжающей организации или переданной ей (1.5.7).
Организация коммерческого (расчетного) учета электроэнергии
Вопрос. Где устанавливаются счетчики для расчета энергоснабжающей организации (продавца) с потребителем (покупателем) электроэнергии?
Ответ. Устанавливаются по границам раздела сети (по балансовой принадлежности) энергоснабжающей организации и потребителя (1.5.8).
Вопрос. Где устанавливают коммерческие (расчетные) счетчики активной электроэнергии на электростанциях?
Ответ. Устанавливают:
на каждом генераторе для учета всей выработанной генератором электроэнергии;
на всех линиях, отходящих от шин генераторного напряжения, – по одному счетчику, а на линиях, по которым возможна реверсивная работа, – по одному реверсивному счетчику;
на межсистемных линиях электропередачи – по одному счетчику одинакового класса на каждой стороне линии, а на линиях, по которым возможна реверсивная работа, – по одному реверсивному счетчику одинакового класса точности на каждой стороне линии;
на линиях всех классов напряжений, отходящих от шин электростанций;
на присоединениях всех трансформаторов и линий, питающих шины собственных нужд (СН) напряжением выше 1 кВ. При этом счетчики устанавливаются на стороне высшего напряжения. Если трансформаторы СН электростанции питаются от шин напряжением 35 кВ и выше или ответвлением от блоков на напряжении выше 10 кВ, допускается установка счетчиков на стороне низшего напряжения трансформаторов;
на линиях хозяйственных и производственных нужд организаций и посторонних потребителей, присоединенных к РУ СН электростанций;
на каждом обходном выключателе для присоединений, имеющих коммерческий учет, – по одному реверсивному счетчику (1.5.9).
Вопрос. Где устанавливаются коммерческие (расчетные) счетчики активной электроэнергии на подстанциях?
Ответ. Устанавливаются:
на линиях всех классов напряжений, отходящих от шин подстанции;
на межсистемных линиях электропередачи – по одному счетчику одинакового класса точности на каждой стороне линии, а на линиях, по которым возможна реверсивная работа, – по одному реверсивному счетчику одинакового класса точности на каждой стороне линии;
на линиях хозяйственных и производственных нужд, перечень которых определяется нормативными документами;
на каждом обходном выключателе для присоединений, имеющих коммерческий учет, – по одному реверсивному счетчику;
на стороне среднего и низшего напряжений силовых трансформаторов, если на стороне высшего напряжения отсутствуют измерительные ТТ;
на трансформаторах СН, если электроэнергия, отпущенная на СН, не учитывается другими счетчикам; при этом счетчики рекомендуется устанавливать со стороны низшего напряжения.
Для каждой трансформаторной группы устанавливают отдельные коммерческие счетчики электроэнергии (1.5.11).
Вопрос. В каких случаях допускается установка счетчиков на стороне низшего напряжения трансформаторов?
Ответ. Допускается в случаях, когда ТТ, выбранные по условиям тока КЗ или по характеристикам средств РЗиА, не обеспечивают требуемой точности учета электроэнергии, а также когда у имеющихся встроенных ТТ отсутствует обмотка класса точности 0,5.
Если установка дополнительных ТТ со стороны низшего напряжения силовых трансформаторов для включения коммерческих счетчиков невозможна (КРУ, КРУН, ячейки КСО), допускается организация учета на отходящих линиях 6-10 кВ (1.5.12).
Вопрос. В каких случаях допускается устанавливать коммерческие счетчики не на питающем, а на приемном конце линии?
Ответ. Допускается устанавливать, когда ТТ на электростанциях и подстанциях, выбранные по условиям тока КЗ или по характеристикам дифференциальной защиты шин, не обеспечивают требуемой точности учета электроэнергии (1.5.13).
Вопрос. Где устанавливают коммерческие счетчики реактивной электроэнергии?
Ответ. Устанавливают на присоединениях:
потребителей, рассчитывающихся за активную электроэнергию с учетом реактивной электроэнергии и мощности – на тех же элементах схемы, на которых установлены коммерческие счетчики активной электроэнергии;
источников реактивной мощности, если по ним производится расчет за реактивную электроэнергию, выданную в сеть энергосистемы, или осуществляется контроль заданного режима работы.
На присоединениях, по которым возможно как потребление реактивной электроэнергии, так и ее выдача в сеть, устанавливают реверсивные счетчики (1.5.14).
Организация технического учета электроэнергии
Вопрос. С какой целью устанавливают счетчики технического учета на электростанциях?
Ответ. На всех электростанциях мощностью более 10 МВт устанавливают счетчики технического учета, чтобы обеспечивать возможность вычисления балансов электроэнергии по классам напряжения и по электростанции в целом, а также в системе СН. При этом установка счетчиков активной электроэнергии производится в цепях электродвигателей, питающихся от шин РУ СН напряжением выше 1 кВ, а также в цепях всех трансформаторов, питающихся от этих шин (1.5.15).
Вопрос. С какой целью устанавливают счетчики активной электроэнергии технического учета на подстанциях напряжением 35 кВ и выше?
Ответ. Устанавливаются, чтобы обеспечить возможность вычисления баланса электроэнергии по РУ всех классов напряжения и по подстанции в целом, а также, чтобы обеспечивать контроль режимов электропотребления и возможность определения электропотребления подразделений и предприятий (1.5.16).
Вопрос. С какой целью устанавливаются счетчики реактивной электроэнергии на электростанциях и подстанциях?
Ответ. Устанавливаются для учета поступившей и отпущенной электроэнергии (1.5.17).
Требования к счетчикам электроэнергии
Вопрос. С помощью каких счетчиков производится учет (измерение) активной и реактивной электроэнергии трехфазного тока?
Ответ. Производится с помощью трехфазных счетчиков. В электроустановках напряжением 35 кВ и выше применяют трехфазные трехэлементные счетчики, которые должны включаться в каждую фазу присоединения (1.5.19).
Вопрос. Какие должны быть классы точности у коммерческих счетчиков активной и реактивной электроэнергии?
Ответ. Классы точности коммерческих счетчиков активной электроэнергии для различных объектов учета приведены в табл. 1.5.1.
Таблица 1.5.1
Классы точности коммерческих счетчиков активной электроэнергии
Класс точности коммерческих счетчиков реактивной электроэнергии может выбираться на одну ступень ниже соответствующего класса точности коммерческих счетчиков активной электроэнергии (1.5.21).
Вопрос. Какими могут быть классы точности счетчиков технического учета активной и реактивной электроэнергии?
Ответ. Классы точности счетчиков технического учета активной электроэнергии для различных объектов учета приведены в табл. 1.5.2.
Таблица 1.5.2
Классы точности счетчиков технического учета активной электроэнергии
Класс точности счетчиков технического учета реактивной электроэнергии может выбираться на одну ступень ниже соответствующего класса точности счетчиков технического учета активной электроэнергии (1.5.22).
Учет электроэнергии с применением измерительных трансформаторов
Вопрос. Какие классы точности ТТ и ТН применяются для присоединения коммерческих счетчиков?
Ответ. Применяются: для присоединения коммерческих счетчиков класса точности 0,2 – как правило, не ниже 0,2 (0,2S); для счетчиков классов точности 0,5 и 1 – не ниже 0,5 (0,5S) и для счетчиков класса точности 2 – не ниже 1 (1.5.23).
Вопрос. Какие классы точности ТТ допускается использовать при установке счетчиков технического учета электроэнергии на присоединениях 35 кВ и ниже?
Ответ. Допускается использование ТТ класса точности 1, а также встроенных ТТ класса точности ниже 1 (1.5.24).
Вопрос. Какие ТТ допускается применять при установке индукционных счетчиков?
Ответ. Допускается применение ТТ с завышенным коэффициентом трансформации (по условиям электродинамической и термической стойкости или защиты шин), если при максимальной нагрузке присоединения ток во вторичной обмотке ТТ будет составлять не менее 40 % номинального тока счетчика, а при минимальной рабочей нагрузке – не менее 5 % (1.5.25).
Вопрос. Каковы требования настоящих Правил по включению счетчиков с измерительными ТТ?
Ответ. Подключение токовых обмоток коммерческих счетчиков к вторичным обмоткам ТТ производится, как правило, отдельно от цепей защиты и электроизмерительных приборов.
На линиях электропередачи 35 кВ и выше допускается включение счетчиков совместно с электроизмерительными приборами. При этом последние присоединяются через измерительные преобразователи или промежуточные ТТ.
Использование промежуточных ТТ для включения коммерческих счетчиков не допускается (1.5.26).
Вопрос. Какими выбираются сечение, длина проводов и кабелей в цепях напряжения коммерческих счетчиков?
Ответ. Выбираются такими, чтобы падение напряжения в этих цепях составляло не более:
0,25 % номинального напряжения при соединении счетчика с ТН класса точности 0,2;
0,5 % номинального напряжения при соединении счетчика с ТН класса точности 0,5;
1,0 % номинального напряжения при соединении счетчика с ТН класса точности 1.
Падение напряжения в линиях соединения ТН со счетчиками технического учета принимается не более 1,5 % номинального напряжения (1.5.28).
Вопрос. Какие требования предъявляются к цепям учета электроэнергии?
Ответ. Цепи учета выводят на отдельные сборки зажимов, которые обеспечивают возможность закорачивания вторичных цепей ТТ, отключение токовых цепей счетчиков и цепей напряжения в каждой фазе счетчиков при их замене или проверке, а также включение эталонного счетчика без отсоединения проводов и кабелей. Допускается установка специализированных испытательных блоков, выполняющих те же функции (1.5.31).
Вопрос. Какая защита от несанкционированного доступа к счетчикам обеспечивается на подстанциях?
Ответ. Защита обеспечивается конструкцией решеток и дверей камер, в которых установлены предохранители на стороне высшего напряжения ТН, используемых для подключения коммерческих счетчиков. На рукоятках приводов разъединителей этих ТН устанавливаются приспособления для защиты от несанкционированного доступа (1.5.34).