Расчетные условия и выбор токоведущих частей электрических соединений подстанции

Гибкие токопроводы применяются для соединения электрических аппаратов в РУ. В РУ 35кВ и выше она выполняется неизолированными проводами марки АС. Для соединения генератора и трансформатора с РУ 6кВ гибкий токопровод выполняется пучком проводов. Два провода из пучка сталеалюминевые, они несут в основном механическую нагрузку от собственного веса, гололеда и ветра. Остальные провода алюминиевые и являются только токоведущими, их сечение рекомендуется выбирать большими, так как это уменьшает число проводов и стоимость токопровода.

Расчет гибкого токопровода заключается в определении числа и сечения проводников.

Выбор гибкого токопровода на напряжение 35кВ Выбираем сечение по экономической плотности тока:

(33).

где J_эк — экономическая плотность тока [5], в зависимости от характеристики и часов использования максимума нагрузки, принимаем равным 1 А/мм². Сечение должно быть не меньше:

мм²

Принимаем [6] сталеалюминевый провод АС-95/16 с диаметром, I_доп=330А;

Проверяем по допустимому току:

I_доп I_утяж

330>230,94.

Проверяем на термическую устойчивость:

F_min = (33).

где C — коэффициент выделения тепла, соответствующий разности тепла после и до короткого замыкания, принимается по [5] в зависимости от материала проводника и конструкции, принимаем равный 91.

По формуле (30) определяем минимальное сечение:

мм²

Провод термически устойчив:

95 мм²>4,1 мм²

Принимаем к установке гибкий токопровод АС-95/16.

Проверяем провода на коронирование:

1,07Е < 0,9Е_о (34).

где Е — напряженность электрического поля у проводника;

Е_о — максимальное значение начальной критической напряженности.

Е = (35).

где U — линейное напряжение, кВ.

r_o — радиус провода, см.

r_o = (36).

D_ср — среднее геометрическое расстояние между проводами фаз, см.

D_ср =1,26D (37).

где D — расстояние между соседними проводами фаз, должно быть не менее 50cм, так как U =35кВ.

Е_o = (38).

где m — коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности провода (для однопроволочных проводов m=1).

По формуле (37) находим радиус провода:

r_o = мм=0,68 см По формуле (38) находим среднее геометрическое расстояние между проводами фаз:

D_ср =1,26*50=63см По формуле (33) находим Е:

Е =.

По формуле (36) находим Е_o:

Е_o =.

Проверяем провода на коронирование:

Выбираем подвесные изоляторы на напряжение 35кВ:

ПС-6А (количество — 3).

Выбор гибкого токопровода на напряжение 6 кВ:

По формуле (29) рассчитываем сечение токопровода. j =1А/ мм², так как T_max=6300ч:

F_э =мм²

Принимаем два сталеалюминевых провода АС-300/66 с I_доп =680А.

По формуле (34) определяем минимальное сечение:

мм²

Проверяем гибкий токопровод по допустимому рабочему току:

• 1347,15<680*2
• 1347,15А< 1360А

Выбор сечения жестких сборных шин в комплектном распределительном устройстве напряжением 6 кВ производится по нагреву:

I_утяж? I_доп

1347,15А<1480А.

Принимаем по [1] однополосную алюминиевую шину 80×10 с I_доп=1480А, типа АД31Т с допустимым механическим напряжением у_доп=89МПа и поперечным сечением шины .

Проверяем шину на термическую стойкость по условию:

F_min F _ст

14,2< 800.

Шина термически устойчива.

Проверяем шину на динамическую устойчивость. Для этого определяем наибольшее удельное усилие при трехфазном коротком замыкании по формуле, Н/м:

(39).

где К_ф — коэффициент формы шин, принимается в зависимости от соотношения размеров шины, К_ф =1.

а — расстояние между шинами, а=200 мм=0,2 м, [1].

Момент сопротивления при расположении шины плашмя, м³:

(40).

где b — ширина шины, м.

h — высота шины, м.

Момент инерции поперечного сечения шины, см⁴

(41).

J =см⁴,.

Изгибающий момент определяется по формуле:

(42).

где L — принятая к расчету длина пролета, определяемая по формуле:

L = (43).

L =м.

Напряжение в материале шины, возникающее при воздействии изгибающего момента, МПа:

(44).

Шины механически прочны, если:

у_расч? у_доп

0,86МПа<89МПа Выбранная шина удовлетворяет всем условиям.

Выбор изоляторов В РУ шины устанавливаются на опорных, проходных и подвесных изоляторах. Жесткие шины устанавливаются на опорных изоляторах, выбор которых производится по следующим условиям:

1. по номинальному напряжению:

2. по допустимой нагрузке:

где F_расч — сила действующая на изолятор;

F_доп — допустимая нагрузка на головку изолятора, Н.

(45).

где F_разр — разрушающая нагрузка на изгиб, кг*с Сила, действующая на изолятор, определяется по формуле:

F_расч= (46).

где К_n — поправочный коэффициент на высоту шины, если шина расположена плашмя, К_n=1.

Выбираем по [6] опорный изолятор ИОР-6−3,75. Данные сводим в таблицу 12.

Таблица 12. Номинальные данные.

Определяем допустимую нагрузку на головку изолятора по формуле (45):

Н Находим силу, действующую на изолятор по формуле (46):

F_расч =Н.

64Н < 2250Н Изолятор удовлетворяет условиям, поэтому принимаем к установке опорный изолятор ИОР-6−3,75.

Проходной изолятор выбирается по тем же условиям, что и опорный, а также по максимальному рабочему току:

Сила, действующая на изолятор, определяется по формуле:

F_расч= (47).

Выбираем по [6] проходной изолятор ИПУ-10/1600−12,5. Данные сводим в таблицу 13.

Таблица 13. Номинальные данные.

Находим силу, действующую на изолятор по формуле (47):

F_расч =Н Определяем допустимую нагрузку на головку изолятора:

Н Сводим в таблицу 14 расчетные и номинальные данные изолятора.

Таблица 14. Данные проходного изолятора.

Изолятор удовлетворяет условиям, поэтому принимает к установке проходной изолятор ИПУ-10/1600−12,5.

Выбор кабелей:

Кабели выбирают:

1. по напряжению установки.

• 2. по конструкции
• 3. по экономической плотности тока F_эк

где J_эк = 1,6Амм² [1].

4. по допустимому току.

I_утяж? I_доп

где I_доп — длительно допустимый ток (А), с учетом поправки на число рядом проложенных в земле кабелей К₁ (принимается равным 1) и на температуру окружающей среды К₂ (принимается равным 1), с учетом коэффициента перегрузки в послеаварийном режиме К_ав (принимается равным 1,23).

(48).

5. по термической стойкости.

F_min F _cт

Производим выбор кабеля:

Выбираем для всех отходящих линий кабель с алюминиевыми жилами с изоляцией из сшитого полиэтилена.

Проверяем по напряжению:

6кВ=6кВ Производим расчет сечения кабеля :

мм²

Выбираем по [6] кабель трехжильный алюминиевый с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение U=10кВ, сечением F=120мм², I_{доп.ном}=271А для прокладки в земле типа АПвП-6−3*120.

Проверяем по допустимому току (48):

I_доп=271 111,23=333,3А.

192,5А<333,3А По формуле (34) определяем минимальное сечение:

F_min =.

По термической стойкости:

11,8 мм²<120мм²

Выбранный кабель удовлетворяет всем условиям.