ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ
ТОКОВЕДУЩИЕ ЧАСТИ И АППАРАТУРА РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ
4-1. ШИНЫ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ
Соединение аппаратов электрической установки между собой осуществляется неизолированными проводниками — шинами и изолированными проводниками — кабелями. В распределительных устройствах наибольшее распространение получили шины благодаря простоте монтажа, эксплуатации, высокой экономичности и надежности.
В установках генераторного напряжения применяются жесткие алюминиевые шины (рис. 4-1). При токе до 2000 А применяются однополосные шины (рис. 4-1, а), при токах 2000— 3000 А — двухполосные шины (рис. 4-1, б), при токах до 4000 А — трехполосные шины (рис. 4-1, в).
В двух- и трехполосных шинах материал шин используется не в полной мере, так как ток распределяется неравномерно по сечению благодаря эффекту близости и поверхностному эффекту. Для однополосных алюминиевых шин 120X10 мм2 допустимая плотность тока 1,72 А/мм2, для двух полос 120Х10 мм2—1,33 А/мм2, а для трех таких же полос —1,14 А/мм2.
Для установок с большим током (более 2000 А) применяются шины коробчатого сечения (рис. 4-1, г). В этих шинах лучше происходит охлаждение, меньшее влияние оказывают поверхностный эффект и эффект близости, поэтому металл используется более полно. Допустимая плотность тока шин коробчатого сечения в связи с этим также больше (1,93— 1,67 А/мм2). 4
Рис. 4-1. Конструкция жестких шин.
а — однополосные; б — двухполосные; в — трехполосные; г — коробчатые; д — комплектный экранированный токопровод; 1 — экран; 2 — токоведущая часть; 3 — изолятор.
В последние годы широкое распространение получили комплектные экранированные токопроводы (КЭТ) для соединения генераторов с повышающими трансформаторами на блочных тепловых электростанциях. На рис. 4-1, д показана одна фаза токопровода, состоящая из шины цилиндрической формы, укрепленной с помощью изоляторов внутри металлического экрана. Комплектный токопровод обеспечивает высокую надежность работы и требует меньшего времени для его монтажа, так как отдельные элементы КЭТ поступают на станцию в готовом виде.
В открытых распределительных устройствах чаще применяются гибкие шины, выполненные из алюминиевых и сталеалюминиевых проводов. В установках 330 кВ и выше каждая фаза состоит из двух-трех проводов, что необходимо для устранения электрического разряда вокруг провода (явление короны в электрических полях высокой напряженности).
В зависимости от особенностей конструктивного решения распределительных устройств и взаимного расположения машинного зала, главного распределительного устройства (ГРУ) и открытого распределительного устройства (ОРУ) возможно применение гибких шинопроводов в установках 6—10 кВ и жестких трубчатых шин в установках 110 кВ и выше. В установках 35 кВ как закрытого, так и открытого типа могут применяться жесткие алюминиевые прямоугольные шины.
Жесткие шины окрашиваются эмалевыми красками: фаза А — желтый цвет; фаза В — зеленый цвет; фаза С — красный цвет. Окраска шин облегчает эксплуатацию и улучшает условия охлаждения.
Экономическое сечение шин, мм2, в установках выше 1000 В выбирается из условия наименьших ежегодных эксплуатационных расходов по экономической плотности тока:
(4-1)
где Iраб — длительный - рабочий ток нормального режима, А; ja — нормированная экономическая плотность тока, А/мм2 (см. табл.4-1).
Таблица 4-1
Наименование проводника | Экономическая плотность тока Iэ, А/мм3, при продолжительности использования максимума нагрузки Тмакс; ч | ||
от 1000 до 3000 | от 3000 | от 5000 | |
Неизолированные алюминиевые провода и шины | 1,3 | 1,1 | 1,0 |
Кабели с бумажной изоляцией и алюминиевыми жилами | 1,6 | 1,4 | 1,2. |
Сечение, подсчитанное по формуле (4-1), округляется до ближайшего стандартного. Выбранное таким образом сечение необходимо проверить по условию длительно допустимого нагрева (температура в нормальном режиме не должна превышать +70° С):
где Iдоп — допустимый ток с учетом поправок на температуру окружающей среды, определяется по таблицам длительно допустимых нагрузок [18, § 1-3-19]; Iраб.макс — максимальный рабочий ток данной цепи.
Шины должны проверяться по условию прохождения тока к. з. на электродинамическую и термическую стойкость (§ 3-2). Кроме того, шины установок 35 кВ и выше проверяются по условиям образования короны [18, § 1-3-27].
Следует отметить, что по экономической плотности тока не выбирается сечение сборных шин всех напряжений. Это объясняется тем, что нагрузка сборных шин по длине неравномерна, многие участки шин имеют нагрузку, значительно меньшую Iраб, что обусловливает уменьшение потерь энергии в шинах и возможность применения меньшего сечения, выбранного лишь по условию длительно допустимого нагрева.
