Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Проверка шин на электродинамическую стойкость.

ЛЕКЦИЯ 30

Тема: Выбор и проверка жестких шин.

Типы проводников, применяемых в основных электрических цепях.

Основное электрическое оборудование электростанций и подстанций (генераторы, трансформаторы, синхронные компенсаторы) и аппараты в этих цепях (выключатели, разъединители и др.) соединяются между собой проводниками разного типа, которые образуют токоведущие части электрической установки.

Рассмотрим типы проводников, применяемых на электростанциях и подстанциях в основных электрических цепях (рисунок 30.1).

Цепь генератора на ТЭЦ (рисунок 30.1а)

В пределах турбинного отделения от выводов генератора G до фасадной стены (участок ВБ) токоведущие части выполняются шинным мостом из жестких голых алюминиевых шин или комплектным пофазно-экранированным токопроводом (в цепях генераторов мощностью 60МВт и выше). На участке БА между турбинным отделением и главным распределительным устройством (ГРУ) соединение выполняется шинным мостом или гибким подвесным токопроводом. Все соединения внутри закрытого РУ 6-10 кВ, включая сборные шины, выполняются жесткими голыми алюминиевыми шинами прямоугольного или коробчатого сечения. Соединение от ГРУ до выводов трансформатора связи Т1 (участок ИК) осуществляется шинным мостом или гибким подвесным токопроводом.

Токоведущие части в РУ 35кВ и выше обычно выполняются сталеалюминевыми проводами АС. В некоторых конструкциях ОРУ часть или вся ошиновка может выполняться алюминиевыми трубами.

Цепь трансформатора собственных нужд (Рисунок 30.1а)

От стены ГРУ до выводов Т2, установленного вблизи ГРУ, соединение выполняется жесткими алюминиевыми шинами. Если трансформатор собственных нужд устанавливается у фасадной стены главного корпуса, то участок ГД выполняется гибким токопроводом. От трансформатора до распределительного устройства собственных нужд (участок ЕЖ) применяется кабельное соединение.

В цепях линий 6-10кВ вся ошиновка до реактора LR и за ним, а также в шкафах КРУ выполнена прямоугольными алюминиевыми шинами. Непосредственно к потребителю отходят кабельные линии.

Рисунок 30.1. Схемы главных цепей ТЭЦ (а) и АЭС (б).

В блоке генератор-трансформатор на АЭС участок АВ и отпайка к трансформатору собственных нужд БГ (рисунок 30.1,б) выполняются комплектным пофазноэкранированным токопроводом.

Для участка ЕД от Т2 до распределительного устройства собственных нужд применяется закрытый токопровод 6кВ. В цепи резервного трансформатора собственных нужд участок ЖЗ может быть выполнен кабелем или гибким проводом. Выбор того или другого способа соединения зависит от взаимного расположения ОРУ, главного корпуса и резервного трансформатора Т3. Так же, как на ТЭЦ, вся ошиновка в РУ 35кВ и выше выполняется проводами АС. На подстанциях, в открытой части, могут применяться провода АС или жесткая ошиновка алюминиевыми тубами. Соединение трансформатора с закрытым РУ 6-10кВ или к КРУ 6-10кВ осуществляется гибким подвесным токопроводом, шинным мостом или закрытым комплектным токопроводом. В РУ 6-10кВ применяется жесткая ошиновка (шины или трубы).

30.2.Выбор жестких шин.

Как указывалось выше, в закрытых РУ 6-10кВ ошиновка и сборные шины выполняются жесткими алюминиевыми шинами. Медные шины из-за высокой их стоимости не применяются даже при больших токовых нагрузках. При токах до 3000А применяются одно- и двухполосные шины. При больших токах рекомендуются шины коробчатого сечения, т.к. они обеспечивают меньшие потери от эффекта близости и поверхностного эффекта, а также лучшие условия охлаждения. Например, при токе 2650А необходимы алюминиевые шины трехполосные размером 3(60х10)мм или коробчатые 2х695 мм² с допустимым током 2670А. В первом случае общее сечение шин составляет 1800 мм², во втором 1390 мм². Как видно, допустимая плотность тока в коробчатых шинах значительно больше (1,92 вместо 1,47 А/мм²).

Сборные шины и ответвления от них к электрическим аппаратам (ошиновка) 6-10кВ 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 (рисунок 30.2). 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, возникающие при температурных удлинениях шин, не передавались на аппарат.

Соединение шин по длине обычно осуществляется сваркой. Присоединение шин к медным (латунным) зажимам аппаратов производится с помощью переходных зажимов, предотвращающих образование электролитической пары медь-алюминий.

Для лучшей теплоотдачи и удобства эксплуатации окрашивают: при переменном токе – фаза А в желтый, фаза В – в зеленый и фаза С – красный цвет; при постоянном токе положительная шина в красный, отрицательная – синий цвет.

Выбор сечения шин производится по нагреву (по допустимому току в нормальном, послеаварийном режиме или режиме в период ремонтов.) При этом учитывается возможность неравномерного распределения токов между секциями шин. Условие выбора ,

где I_доп – допустимый ток на шины выбранного сечения с учетом поправки при расположении шин плашмя или температуре воздуха, отличной от принятой в таблицах (T_{0 ном}=25⁰С). В последнем случае:

. (30.1)

Для неизолированных проводов и окрашенных шин принято Т_доп=70⁰С, Т_{0 ном}=25⁰С , тогда

, (30.2)

где I_{доп.ном} – допустимый ток по таблицам при температуре воздуха Т_{0 ном}=25⁰С; Т₀ – действительная температура воздуха; Т_доп=70⁰С – допустимая температура нагрева продолжительного режима.

Проверка шин на термическую стойкость при КЗ производится по условию

где Т_k – температура шин при нагреве током КЗ;

Т_к_доп – допустимая температура нагрева при КЗ;

q_min – минимальное сечение по термической стойкости; q_min= ,

где С – функция, значения которой даются в справочных таблицах (например, в таблице 3.14 [1]),

q – выбранное сечение.

Проверка шин на электродинамическую стойкость.

Жесткие шины, укрепленные на изоляторах, представляют собой динамическую колебательную систему, находящуюся под воздействием электродинамических сил.

В такой системе возникают колебания, частота которых зависит от массы и жесткости конструкций. Электродинамические силы, возникающие при КЗ, имеют составляющие, которые изменяются с частотой 50 и 100 Гц. Если собственные частоты колебаний системы шины-изоляторы совпадут с этими значениями, то нагрузки на шины и изоляторы возрастут. Если собственные частоты меньше 30 и больше 200 Гц, то механического резонанса не возникает. В большинстве практически применяемых конструкциях шин эти условия соблюдаются, поэтому ПУЭ не требует проверки на электродинамическую стойкость с учетом механических колебаний.

В частных случаях, например, при проектировании новых конструкций РУ с жесткими шинами, производится определение частоты собственных колебаний:

Для алюминиевых шин

(30.3)

для медных шин (30.4)

где – длина пролета между изоляторами, м;

J – момент инерции поперечного сечения шины, относительно оси, перпендикулярной направлению изгибающей силы, см² (Таблица 30.1);

q – поперечное сечение шины, см².

Изменяя длину пролета и форму сечения шин добиваются того, чтобы механический резонанс был исключен, т.е. чтобы f₀>200Гц. В этом случае проверка шин на электродинамическую стойкость производится в предположении, что шины и изоляторы являются статической системой с нагрузкой равной максимальной электродинамической силе, возникающей при КЗ. Если f₀<200Гц, то необходимо производить специальный расчет шин с учетом дополнительных динамических усилий, возникающих при механических колебаниях шинной конструкции.

Таблица 30.1.

Виды жестких шин

Момент инерции см⁴(J)

Момент сопротивления шины см⁴(W)

а)