Выбор и проверка основного оборудования РУ

Выбор аппаратуры и токоведущих частей подстанции, указанных на разработанной однолинейной схеме, заключается в сравнении рабочего напряжения и рабочего максимального тока с номинальными параметрами выбираемого аппарата, а для токоведущих частей с допустимым током. Выбранные токоведущие части и оборудование должны быть проверены на термическую и электродинамическую стойкость по режиму короткого замыкания, кроме тех случаев, которые отражены в ПУЭ при напряжении выше 1000 В. Не подлежат проверке по режиму короткого замыкания:

- токоведущие части и аппараты, защищенные плавкими предохранителями, на номинальный ток до 60 А (на электродинамическую стойкость);

- токоведущие части и аппараты, защищенные плавкими предохранителями (на термическую стойкость);

- токоведущие части и аппараты, защищенные высокоомными токоограничивающими сопротивлениями;

- токоведущие части к индивидуальным приемникам, за исключением ответственных;

- провода воздушных ЛЭП при ударном токе короткого замыкания менее 50 кА.

 

Выбор и проверка токоведущих частей

К токоведущим частям подстанций относятся сборные шины распределительных устройств, присоединения к ним, ошиновка, соединяющая электрические аппараты друг с другом согласно однолинейной схемы, а также вводы и питающие линии.

Сборные шины распределительных устройств и все присоединения к ним напряжением 27,5 кВ и выше выполняются сталеалюминевыми (реже алюминиевыми) многопроволочными проводами. Медные многопроволочные провода допускается применять в открытых распределительных устройствах в районах с aгрессивной средой. Сборные шины РУ-27,5 и РУ-35 кВ допускается выполнять жесткими шинами трубчатого сечения.

Взакрытых распределительных устройствах напряжением до 10 кВ включительно ошиновка и сборные шины выполняются жесткими алюминиевыми шинами прямоугольного сечения.

Материал шин должен удовлетворять ряду требований: обеспечивать необходимую электрическую проводимость, механическую прочность, быть устойчивым к химическим воздействиям окружающей среды, иметь небольшую массу и стоимость. В качестве материала шин могут быть использованы медь, алюминий и сталь. Медные шины используются только в особых случаях и при соответствующем технико-экономическом обосновании. Стальные шины могут использоваться в маломощных электроустановках при рабочих токах до 300 А.

По соображениям экономического порядка применяют, как правило, шины из алюминия и его сплавов с различными электрическими и механическими характеристиками.

При правильном выборе соотношения толщины стенки и диаметра трубы обеспечивается хороший отвод тепла и достаточная механическая прочность. Вокруг трубчатой шины создается равномерное электрическое поле, что препятствует возникновению короны.

Питание районных (нетяговых) потребителей, подключенных к электрической подстанции, следует проектировать воздушными линиями и, как исключение, в случаях, неудобных для прокладки воздушных линий, кабельными линиями.

 

Гибкие токоведущие части

Сборные шины и ответвления от них, выполненные из гибких проводов, выбирают из условия

 

где I_р.max – максимальный рабочий ток той цепи, где производится выбор токоведущей части, А;

I_доп – длительно допускаемый ток для выбранной токоведущей части, А (принимается ближайшее большее число).

Значения I_доп для различных видов гибких проводов приведены в таблице 5.1 [2].

Выбранные гибкие токоведущие части должны быть проверены на термическую стойкость.

Проверка на термическую стойкость заключается в определении минимально необходимого сечения токоведущей части на расчетном участке цепи по режиму короткого замыкания при нагревании его до максимально допустимой температуры, мм²

,

 

где q_в – выбранное из таблицы 5.1 [2] сечение токоведущей части, мм²;

q_min – минимально допустимое сечение токоведущей части по режиму короткого замыкания

,

 

где В_к – тепловой импульс тока короткого замыкания для расчетной точки подстанции, кА² с;

С – коэффициент, учитывающий соотношение максимально допустимой температуры токоведущей части и температуры при нормальном режиме работы.

При определении минимального сечения токоведущей части значения коэффициента С принимаются равными:

- медные шины и провода – 171;

- алюминиевые шины и провода – 88;

- стальные шины – 60.

Токоведущая часть будет термически стойка, если будет выполнено условие . Если условие не выполняется, то необходимо выбрать токоведущую часть большего сечения или выполненную из другого материала.

Следует помнить, что для обеспечения удобства монтажа сечение гибкой ошиновки открытых распределительных устройств не должно быть меньше 70 мм², даже если по расчетам оно получается меньшим.

 

Жесткие токоведущие части

 

Для закрытых распределительных устройств до 10 кВ включительно при рабочих токах до 5200 А в качестве сборных шин могут использоваться одно- и многополосные шины прямоугольного сечения. при больших токах рекомендуется шин коробчатого сечения, так как они обеспечивают меньшие потери от эффекта близости и поверхностного эффекта, а также лучшие условия охлаждения.

Жесткие токоведущие части выбираются по условию

 

.

 

Шины прямоугольного сечения могут располагаться плашмя и на ребро.

В настоящее время на подстанциях применяют в основном шины из алюминия марок А6 и А5. их изготавливают двух типов: прямоугольные и круглые.

Условное обозначение шины 60х6 расшифровывается следующим образом: шина прямоугольная размером 60 х 6 мм.

Выбранные жесткие токоведущие части должны быть проверены на термическую и электродинамическую стойкость по режиму короткого замыкания.

Проверка на термическую стойкость жесткие токоведущие части проверяются по условиям:

,

.

 

Проверка на электродинамическую стойкость жестких шин, крепящихся на опорных изоляторах, производится сравнением механического напряжения в шине , вызванного ударным током короткого замыкания с допустимым механическим напряжением для выбранного материала шины , МПа

 

.

 

Вначале необходимо определить расчетное механическое напряжение в шине, МПА

,

 

где i_у – ударный ток трехфазного короткого замыкания, кА;

l – расстояние между соседними опорными изоляторами одной фазы, м;

а – расстояние между осями шин соседних фаз, м.

W – момент сопротивления шины относительно оси, перпендикулярной действию усилия, м³.

Расстояние между изоляторами одной фазы и между фазами принимаются равными:

- для РУ-10 кВ l = 1,25 м, а = 0,35 м (жесткие шины прямоугольного сечения);

- для РУ-35 кВ l = 4 м, а = 1 м (жесткие сборные шины трубчатого сечения).

Момент сопротивления шины относительно оси, перпендикулярной действию усилия определяется размерами шины, её формой поперечного сечения и количеством полос в фазе.

Момент сопротивления при расположении прямоугольных шин плашмя, м³

 

 

где b –·узкая сторона шины (ребро), м;

h – широкая сторона шины, м.

Момент сопротивления при расположении прямоугольных шин на ребро, м³

 

.

 

Для шин круглого сечения, м³

 

,

 

где D – диаметр шины, м³.

Для шин трубчатого сечения, м³

 

,

 

где D – наружный диаметр шины, м³;

d – внутренний диаметр шины, м³.

Шины будут электродинамически устойчивы, если выполнено условие . При этом допустимое механическое напряжение материала шин принимают:

- для алюминия – 80 МПа;

- для меди – 140 МПа;

- для стали – 160 МПа.

Если условие электродинамической устойчивости не выполняется, то его надо добиваться, изменяя длину пролета, форму сечения шин или материала.

Силовые кабели

Нетяговые потребители 6-35 кВ могут получать питание от подстанций по кабельным линиям, которые сначала прокладываются в кабельных тоннелях в распределительном устройстве, а затем в земле (траншеях).

В зависимости от места прокладки, свойств среды, механических усилий, воздействующих на кабель, рекомендуются различные марки кабелей с учетом их конструктивных особенностей (таблица 5.6 [2]).

Кабели выбирают:

- по рабочему напряжению электроустановки:

 

U_н ≥ U_раб,

 

где U_н – номинальное напряжение линии кВ;

U_раб – рабочее напряжения линии кВ;

- по длительному допустимому току:

 

I_н ≥ I_р.max,

 

где I_доп – длительно допустимый ток для выбранного сечения кабеля, А;

I_р.max – максимальный рабочий ток линии, А;

- по экономической плотности тока

 

,

 

где q_э – экономическая целесообразная площадь сечения жил кабеля, мм²;

j_э – экономическая плотность тока для заданных условий работы, А / мм².

Для курсового проекта можно принять для кабелей с бумажной изоляцией с алюминиевыми жилами j_э=1,4 А / мм²; для кабелей с резиновой и пластмассовой изоляцией с алюминиевыми жилами j_э=1,7 А / мм².

Выбранный по нормальному режиму кабель проверяют на термическую стойкость по режиму короткого замыкания, мм²

 

 

где В_к – тепловой импульс короткого замыкания, кА²·с;

С – коэффициент, учитывающий соотношение максимально допустимой температуры при нормальном режиме. Значения этого коэффициента приведены в пункте 5.1.1 [2].

Выбор токоведущих частей рекомендуется выполнить в таблице 4.8.1.

Таблица 4.8.1 – Выбор токоведущих частей

Наименование присоединений и сборных шин	Максимальный рабочий ток, А	Экономически целесообразное сечение, мм2	Тип токоведущих частей, мм2	Допустимый ток, А

 

Проверка токоведущих частей на термическую стойкость выполняется по минимально допустимому сечению в таблице 4.8.2.

Таблица 4.8.2 – Проверка токоведущих частей на термическую стойкость

Наименование присоединений и сборных шин	Сечение токоведущей части, мм2	Тепловой импульс, кА2·с	Коэффициент С	Минимальное допустимое сечение, мм2

⇐ Предыдущая123456789Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: