Выбор гибких и жестких шин

Выбор токопроводов на стороне 220 кВ и 35 кВ

В РУ 35 кВ и выше применяются гибкие шины, выполненные проводами АС, обладающие малым удельным сопротивлением и хорошей механической прочностью.

1) При проектировании жестких и гибких шин выбор сечений производят по допустимым значениям тока для стандартных сечений. Основным параметром для выбора сечения является величина рабочего тока.

2) Выбранное сечение необходимо проверить по нагреву в аварийном режиме, когда одна из цепей отключена:

I_{дл доп}> I_ав, (5.26)

где I_{дл доп}–длительно допустимый ток для выбранного сечения линии, A.

I_ав – аварийный ток, A.

Аварийный ток определяется по формуле:

I_ав=2· I_раб; (5.27)

3) По условиям короны:

1,07∙Е ≤ 0,9∙Е₀;(5.28)

где Е – напряженность электрического поля около поверхности провода, кВ/см;

Е₀ – начальная критическая напряженность электрического поля, кВ/см;

Е₀ = ,(5.29)

где m – коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности провода (для многопроволочных проводов m=0,82);

r₀ – радиус провода, см;

Напряженность электрического поля около поверхности нерасщепленного провода:

Е = ;(5.30)

где U – линейное напряжение, кВ;

D_ср – среднегеометрическое расстояние между проводами фаз, см;

При горизонтальном расположении фаз:

D_ср = 1,26∙D,(5.31)

где D – расстояние между проводами фаз (для U=220 кВ – D=1800 мм,U=35 кВ – D=400 мм), см; [8],

Напряженность электрического поля около поверхности расщепленного провода:

Е = ,(5.32)

где k – коэффициент, учитывающий количество проводов n в фазе;

r_эк – эквивалентный радиус проводов, см;

4) Выбранные провода должны быть проверены по ветровым нагрузкам и нагрузкам по гололеду в соответствии с ПУЭ.

F_э ≥ F_min^мех;(5.33)

Минимальное сечение по условию механической прочности для III района по гололеду и проводов из сталеалюминия:

F_min^мех= 50 мм².

q_min=

5) На термическое и электродинамическое действия токов короткого замыкания проверяют гибкие шины РУ при I⁽³⁾_по> 20 кA.

Если какое-либо из условий проверки не выполняется, следует увеличить сечение провода.

Выберем сечение проводов для гибкой ошиновки РУВН:

1) Выбор сечения по допустимому току:

Рабочий ток в цепи трансформатора на РУВН:

I_раб = 118 А принимаем провод АС 240/32;

2) Проверка выбранного сечения на нагрев провода:

Ток послеаварийного режима:

I_ав = 2·I_раб = 236 А,

I _{дл доп} = 605 А,

605 А > 236 А.

3) Проверка выбранного сечения по условию короны:

1,07∙Е ≤ 0,9∙Е₀;

Е₀ = = 29,82 кВ/см;

Е = = = 13,5 кВ/см;

1,07∙13,5= 14,45 кВ/см 0,9 ∙29,82= 26,84 кВ/см.

4) Проверка выбранного сечения по механическим нагрузкам:

F ≥ F_min^мех,

240 мм² > 50 мм²

q_min= мм²

q≥q_min - условие выполняется

5) Проверка по термическому и электродинамическому действию токов короткого замыкания:

Гибкие провода, по которым возможно протекание тока короткого замыкания меньше 20 кА термическую и электродинамическую стойкость не проверяются.

Все условия выполняются. Окончательно принимаем к установке гибкие шины из сталеалюминевых проводов АС 240.

Выберем сечение проводов для гибкой ошиновки РУСН:

1) Выбор сечения по допустимому току:

I_раб = 462 А, принимаем провод АС 300/32;

2) Проверка выбранного сечения на нагрев провода:

Ток послеаварийного режима:

I_ав = 2 I_раб = 924 А,

I _{дл доп} = 1000 А

1000 А > 924 А.

3) Проверка выбранного сечения по условию короны:

1,07∙Е ≤ 0,9∙Е₀;

Е₀ = = 28,82 кВ/см;

Е = = = 4,19 кВ/см;

1,07∙4,19= 4,49 кВ/см 0,9 ∙28,82= 25,34 кВ/см.

4) Проверка выбранного сечения по механическим нагрузкам:

F ≥ F_min^мех,

300 мм² > 50 мм².

q_min= =83 мм²

q≥q_min - условие выполняется

5) Проверка по термическому и электродинамическому действию токов короткого замыкания:

Все условия выполняются. Окончательно принимаем к установке гибкие шины, с расщепленными надвое жилами, из алюминиевых проводов АС 240.

Выбор жестких шин на стороне 10 кВ

Для общей ошиновки предусматриваем алюминиевые шины прямоугольного сечения.

Сборные шины и ответвления от них к электрическим аппаратам (ошиновка) 6-10 кВ из проводников прямоугольного или коробчатого профиля крепятся на опорных фарфоровых изоляторах. Шинодержатели, с помощью которых шины закреплены на изоляторах, допускают продольное смещение шин при их удлинении вследствие нагрева. При большой длине шин устанавливаются компенсаторы из тонких полосок того же материала, что и шины. Концы шин на изоляторе имеют скользящее крепление через продольные овальные отверстия и шпильку с пружинящей шайбой. В местах присоединения к аппаратам изгибают шины или устанавливают компенсаторы, чтобы усилие, возникающее при температурных удлинениях шин, не передавалось на аппарат.

1.Выбираем сечение шин по длительно допустимому току нагрузки:

I_max = 981 А;

Принимаем однополюсные шины алюминиевые прямоугольного сечения

S=80×8, с I_дл.доп=1320 А;

Так как I_дл.доп.>I_max_,то шины выбраны правильно. (5.34);

2. Проверка по термической стойкости.

Для шин, выполненных из алюминия допустимая температура нагрева при коротком замыкании 200 ⁰С, коэффициент C=91 А·с^1/2 /мм. Исходя из этого определяется минимально допустимое по нагреву сечение:

q_minтерм = = = 76мм², (5.35);

где B_к – тепловой импульс при протекании тока короткого замыкания.

Для выбранных шин q_min составляет 480 мм²,

q_minтерм < q_доп, условие выполняется,

3. Проверка на механическую прочность.

При механическом расчете однополюсных шин наибольшая сила f, действующая на шину средней фазы (при расположении шин в одной плоскости), определяется при трехфазном коротком замыкании по формуле:

f= (5.36);