Стартовая >> Книги >> Учеба >> Выбор коммутационных аппаратов и токоведущих частей распределительных устройств

Примеры выбора шин ЗРУ - Выбор коммутационных аппаратов и токоведущих частей распределительных устройств

Оглавление
Выбор коммутационных аппаратов и токоведущих частей распределительных устройств
Расчетные условия для проверки
Выбор выключателей
Выбор трансформаторов тока
Выбор трансформаторов напряжения
Выбор шин закрытых распределительных устройств
Примеры выбора шин ЗРУ
Выбор жестких шин ОРУ
Выбор кабелей
Выбор кабелей по допустимому току
Выбор токоограничивающих реакторов
ПРИЛОЖЕНИЕ А

4.2 Примеры выбора шин закрытых распределительных устройств
Пример 4.1 Выбрать сборные шины ГРУ-10, 5 кВ, токоведущие части от сборных шин до выводов генераторов и изоляторы к ним, если известно , среднемесячная температура наиболее жаркого месяца +30оС, , , . К шинам ГРУ-10,5 кВ подключено три генератора.

Таблица 4.9 - Технические данные комплектных токопроводов напряжением 6 - 10 кВ

 

Параметры

ТЗК-6-1600-51

ТЗКР-6-1600-51

ТЗК-6-2000-81

ТЗКР-6-2000-81

ТЗК-10
1600-51

Номинальное напряжение, кВ

6

6

6

6

10

 

Номинальный ток, А

 

1600

 

1600

 

2000

 

2000

 

1600

Электродинамическая стойкость, кА

51

51

81

81

51

Сечение токоведущих шин из алюминия

Двутавр, площадь сечения 14600 мм2

Расположение шин

По треугольнику

исполнение токопровода

c разделенными фазами

-

+

-

+

-

с неразделенными фазами

+

-

+

-

+

Предельная длина секции

Не более 12 м

 

Параметры

 

ТЗК-10-2000-125

 

ТЗК10-3200-125

 

ТЗК-6-1600-81

 

ТЗКР-6-1600-81

 

ТЗМЭП-10 3150-128

Номинальное напряжение, кВ

10

10

6

6

10

 

Номинальный ток, А

 

2000

 

3200

 

1600

 

1600

 

3150

Электродинамическая стойкость, кА

 

125

 

125

 

81

 

81

 

128

 

Сечение токоведущих шин из алюминия, мм

 

150×65×7

 

150×80×15

 

125×55×6,5

 

125×55×6,5

Диа-метр 120 толщи-на 10

Расположение шин

По треугольнику

Гори-зонтальное

исполнение токопровода

с разделенными фазами

-

-

-

+

С пофаз-ными экра-нами

с нераздельными фазами

+

+

+

-

Предельная длина секции, м

5,7

Не более 5

Сборные шины и ошиновка, согласно ПУЭ, в пределах распределительного устройства выбираются по допустимому току.
Ток нормального режима согласно (1.1)
.
Ток форсированного режима согласно (1.2)
.
Принимаем алюминиевые коробчатые шины марки АД31Т, 2×(125×55×6,5)мм с  и . Шины расположены в горизонтальной плоскости с длиной пролета м, расстоянием между местами сварки швеллеров м и расстоянием между фазами м.
Так как температура окружающей среды отличается от нормированной температуры, то необходимо определить допустимый ток для шины по выражению (4.2)
.
Так как , то выбранные шины по условию нагрева в форсированном режиме работы не проходят, поэтому выбираем коробчатые шины размером 2×(150×65×7) мм с поперечным сечением  и .
.
Так как , то шины проходят по условию нагрева в форсированном режиме.
Проверим выбранные шины на термическую стойкость. Для этого по формуле (4.5) определим температуру шин до КЗ:
.
По кривой 7, рисунка 4.1, а, для начальной температуры  находим .
По формуле (4.4) определяем значение вспомогательного коэффициента

где - термический (тепловой) импульс тока КЗ в месте установки шин, который при времени отключения тока КЗ  определяется по формуле (1.19);
 - время прохождения тока КЗ, которое в соответствии с ПУЭ в цепях генераторов мощностью 63 МВт и более принимается равным 4 с;
* - постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ от генераторов, которая для турбогенераторов мощностью 63 Мвт принимается равной в пределах (0,16-0,25) с.
Определим термический импульс тока КЗ в месте установки шин

где  - определяются по кривым рисунка 1.1, при отношении  и . В связи с тем, что кривые  и  приведены для моментов времени отключения тока КЗ от нуля до 0,5с, поэтому определяем их значения для момента времени . , .
 - постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ от системы, связанной со сборными шинами 6-10кВ через трансформаторы связи мощностью 32-80 МВА.
.
По кривой 7, рисунка 4.1, для значения  определяем конечную температуру шин , что значительно меньше допустимой температуры для алюминиевых шин .
Для проверки выбранных шин на механическую прочность, определим по формулам (4.9) и (4.14) частоты собственных колебаний шины  и одной полосы пакета шин :
,
где  - соответствует расчетной схеме 3 таблица 4.4;
 - согласно заданию;
 - модуль упругости алюминиевого сплава АД31Т, таблица 4.6;
 - момент инерции двух сращенных шин, таблица 7.6 [9];
 - масса шины на единицу длины, кг/м;
 - плотность материала шины, таблица 4.6;
 - поперечное сечение двух сращенных шин пакета, таблица 7.6 [9].
.
,
где  - расстояние между местами сварки швеллеров;
 - масса одной шины (полосы) пакета на единицу длины, кг/м;
 - поперечное сечение одной шины, таблица 7.6 [9];
 - момент инерции одной шины, таблица 7.6 [9].
.
Для отношений  и  по кривым рисунка 4.2 имеем , .
Механическое напряжение в материале шинной конструкции от взаимодействия токов разных фаз , определяется по формуле (4.7)
,
где  - максимальная сила, действующая на расчетную фазу при трехфазном или двухфазном КЗ, Н;
 - длина пролета, м;
- момент сопротивления двух сращенных шин, таблица 7.6 [9]. Для принятого сечения шин ;
* - коэффициент динамической нагрузки сращенных шин;
* - коэффициент, зависящий от условия закрепления шин и числа пролетов, определяемый по [2] или по таблице 4.4.
Определим максимальную силу, действующую на расчетную фазу при трехфазном КЗ по формуле (4.8)
,
где  - расстояние между соседними фазами, м;
 - ударный ток трехфазного КЗ, А;
 - длина пролета, м;
 - коэффициент формы шины, который для шин корытного сечения при  принимается равным 1;
 - коэффициент, зависящий от взаимного расположения шин определяемый по [2] или таблице 4.5.
.
.
Механическое напряжение в материале шинной конструкции от взаимодействия между швеллерами одной фазы , определяем по формуле (4.13)
,
где  - расстояние между прокладками, м;
* - расстояние между осями шин пакета, которое обычно равно высоте шины корытного сечения, м;
* - ударный ток трехфазного КЗ, А;
 - момент сопротивления полосы пакета, м3. Для принятого сечения шин ;
 - число полос в пакете фазы;
* - коэффициент динамической нагрузки, который зависит от основной частоты собственных колебаний шин пакета  и определяется по кривым рисунка 4.2.
.
Суммарное механическое напряжение в шинной конструкции
.
Выбранные шины удовлетворяют условию электродинамической стойкости, так как .
Для крепления шин в ГРУ принимаем опорные изоляторы типа ИО-10-3,75У3, таблица 5.7 [9] . Высота изолятора Низ = 120 мм.
Максимальная сила, действующая на изолятор при трехфазном КЗ, определяется по формуле (4.17)
,
где - коэффициент, зависящий от условия крепления шин, а также числа пролетов конструкции с неразрезанными шинами и определяется по таблице 4.4;
 - максимальная сила, возникающая в многопролетной шине при трехфазном или двухфазном КЗ, Н;
* - коэффициент динамической нагрузки, определяемый по кривым рисунка 4.2.
.
По таблице 5.7 [9] разрушающая нагрузка для выбранного изолятора составляет .
Допустимая нагрузка, действующая на опорный изолятор,  определяется по формуле (4.20)
,
где  - минимальная разрушающая сила на изгиб изолятора, задаваемая заводом-изготовителем, Н;
 - высота изолятора, рисунок 4.7, мм;
- высота шины, мм.
.
Расчетная максимальная нагрузка на изоляторы
,
поэтому изолятор типа ИО-10-3,75У3 не удовлетворяет условию электродинамической стойкости.
Выбираем изолятор типа ИО – 10 - 30,00 У3 с  и .
Для данного изолятора допустимая нагрузка составляет
.
Таким образом, изолятор типа ИО – 10 - 30,00 У3 проходит по условию электродинамической стойкости так как .
В качестве проходного изолятора принимаем изолятор типа ИП - 10/5000 – 4250У2 с параметрами
Проверим проходной изолятор по формуле (4.18) на механическую прочность
,
где  - расстояние от торца проходного изолятора до ближайшего опорного изолятора фазы, м.
.
Так как , то выбранный проходной изолятор проходит по механической прочности.
Ошиновка от сборных шин до разъединителя, от разъединителя до выключателя генератора и от выключателя до стены ГРУ выполняется жесткими шинами. Принимаем алюминиевые шины коробчатого сечения, размером 2×(150×65×7)мм с  и с , т.е. такие же, как и в ГРУ.
Ошиновка в цепи генератора термически стойка, так как
.
Принимаем, что швеллеры шин соединены жестко в местах крепления шин на опорных изоляторах и в центре пролета, т. е. . Так как на шины ошиновки действует механическое напряжение , то выбранные шины механически прочны.
Для крепления шин ошиновки принимаем опорные и проходные изоляторы такого же типа, как и для шин ГРУ.
Между выводами генератора и фасадной стеной главного корпуса устанавливаем в соответствии с таблицей 4.8 комплектный экранированный токопровод типа ГРТЕ-10-8550-250.
Проверяем токопровод:
.

Пример 4.2 Выбрать шины собственных нужд 6,3 кВ, которые получают питание от трансформатора собственных нужд ТРДНС-32000/35. Расчетные токи КЗ: , температура окружающего воздуха . Длина пролета .
Определяем ток нормального режима
.
В соответствии с ПУЭ выбираем шины по допустимому току. Принимаем согласно, таблицы 7.3 [9] двухполосные алюминиевые шины марки АД31Т1 размером 2×(80×6) мм с . Шины крепим плашмя. При таком креплении шин, согласно [3], допустимый ток составляет . Выбранные шины проходят по допустимому току, так как .
Проверим шины на термическую стойкость:
,
что меньше принятого сечения .

Для проверки шин на механическую прочность определим момент инерции и момент сопротивления поперечного сечения пакета шин и одной полосы (шины) в пакете.


;
;
.
Определим частоты собственных колебаний пакета шин  и одной шины  по формулам (4.9) и (4.14)
,
где .
,
где .
Для полученных значений  и  по кривым рисунка 4.2 определим коэффициенты динамической нагрузки  и . , а  при коэффициенте .
Максимальные напряжения в материале шин пакета, которые обусловлены взаимодействием токов разных фаз и токов шин одной фазы при , в соответствии с формулами (4.7) и (4.13) равны

где , так как .
,
где  - коэффициент, который определен по рисунку 4.3 при отношениях  и .
Поскольку , то необходимо уменьшить расстояние между прокладками. Наибольшее расстояние между прокладками
.
Принимаем расстояние между прокладками . В этом случае
,
а  при .
.
Суммарное напряжение в материале шин
.
Выбранные шины удовлетворяют условию электродинамической стойкости, так как
.
Для крепления шин собственных нужд 6,3 кВ принимаем опорные изоляторы типа ИО-6-3,75 У3 высотой  и .
Расчетная нагрузка, действующая на опорный изолятор, определяется по формуле (4.17)

Допустимая нагрузка при изгибе выбранного изолятора согласно формуле (4.20) равна
.
,
т.е. расчетная нагрузка превышает допустимую нагрузку, поэтому изолятор типа ИО-6-3,75 У3 не удовлетворяет условию электродинамической стойкости. Выбираем изолятор типа ИО-10-7,50 У3 высота изолятора , а разрушающая нагрузка
Для выбранного изолятора допустимая нагрузка равна
.
При этом,  т.е. выбранный изолятор удовлетворяет условию электродинамической стойкости.

4.3 Выбор шин и токопроводов открытых распределительных устройств.

4.3.1 Общие сведения
В открытых распределительных устройствах (ОРУ) напряжением 35 кВ и выше широко применяются гибкие шины и токопроводы, выполненные сталеалюминиевыми проводами. Основные параметры и характеристики сталеалюминиевых проводов приведены в таблице 7.35 [9]. Гибкие подвесные токопроводы выполняются из пучка голых алюминиевых проводов, закрепленных по окружности в кольцах-обоймах, подвешиваемых на двух несущих сталеалюминиевых проводах. Сечение отдельных проводов в пучке рекомендуется выбирать возможно большим, 500 мм2 и более, так как это уменьшает число проводов и стоимость токопровода.
Условия выбора и проверки гибких шин и токопроводов приведены в таблице 4.10.
Наряду с гибкими шинами в ОРУ в последнее время широко используют конструкции с жесткими шинами. Применение жестких шин позволяет создать более компактные и экономичные компоновки ОРУ. В качестве жестких шин применяются круглые трубчатые шины из алюминиевых сплавов, параметры которых приведены в таблице 4.11.
Условия выбора и проверки жёстких шин и изоляторов ОРУ приведены в таблице 4.12 [12].

Таблица 4.10 - Условия выбора и проверки гибких шин и токопроводов.


Параметры

Условия проверки

Экономическое сечение (для токопроводов)

Длительный допустимый ток

Термическая стойкость

 или

Электродинамическая стойкость

Проверка на коронирование



 
« Выбор аккумуляторных батарей на ТЭС   Звіт з переддипломної практики, дослідження підстанції »
электрические сети