3. Выбор оборудования подстанции

3.1. Выбор и проверка токоведущих частей

3.1.1. Выбор шин ору-110 кВ

Шины ОРУ 110 кВ выполняются гибкими проводами АС, АСУ, АСО ( сечением не менее 70 мм²). Сечение сборных шин выбирают по условию

(50)

где I_доп – длиттельно-допускаемый ток для шины данного сечения и материала, А;

I_раб.max. – максимальный длительный ток нагрузки, А.

Максимальный длительный ток нагрузки находится по формуле:

, (51)

где – номинальная мощность понизительного трансформатора, кВА;

– коэффициент допустимой перегрузки трансформатора, =1,4;

– номинальное напряжение на вводе подстанции, кВ.

Таким образом

Выбраны шины марки АС-70 на допускаемый ток 265 (А).

, т. е.

Выбранные шины необходимо также проверить на термическую устойчивость воздействию тока к.з. Для этого вычисляем минимальное термически стойкое сечение, мм² :

, (52)

где – тепловой импульс к.з., кА²с;

C – функция, зависящая от перегрева (принимаем C = 90).

Тепловой импульс к.з. вычисляется по формуле:

, (53)

где – постоянная времени отключения цепи (принимаем =0,05 с).

Время отключения определяется по формуле:

, (54)

где – собственное время отключения выключателя; =0,05 с;

– время действия релейной защиты; =0,1 с.

Таким образом значение теплового импульса равно:

Можем определить минимальное термически стойкое сечение

Проверим сечение по условию термической стойкости:

(55)

где – выбранное сечение, мм².

Условие термической стойкости в данном случае выполняется:

3.1.2. Выбор шин зру-10,5 кВ

Шины ЗРУ-10 кВ выполняются жесткими, из алюминия прямоугольного сечения. Сечение указанных шин выбирается аналогично шинам ОРУ, но проверка производится не только на термическую устойчивость, но и на электродинамическую стойкость.

Определимся с шинами на вводе РУ-10 кВ.

Максимальный длительный ток нагрузки для данных шин находится по формуле:

(56)

где К_пер – коэффициент допустимой перегрузки трансформатора, равный 1,4;

S_нтр – номинальная мощность понижающего трансформатора, кВА;

U_н2 – номинальное напряжение обмотки НН понижающего транс-ра, кВ.

С учетом вышесказанного

Согласно условию (50) выбраны шины марки А - 80х8 на ток .

Проверка термической стойкости произведена по условию (55). Тепловой импульс к.з. определен по формуле (53):

Минимальное термически стойкое сечение вычислено по формуле (52):

Как видно, условие термической стойкости выполняется:

Помимо термической стойкости, необходимо еще определить термодинамическую устойчивость шин.

Проверка на электродинамическую стойкость выполняется по условию:

, (57)

где - допускаемое напряжение для материала шин, МПа; принято для

алюминиевых проводов =65 (Мпа);

- расчетное механическое напряжение в материале шины, МПа.

Расчетное механическое напряжение в материале шины рассчитывается по формуле:

(58)

где M – изгибающий момент, ;

W – момент сопротивления, м³.

Изгибающий момент зависит от силы F, действующей на шину при к.з., и находится по следующей формуле:

(59)

где – длина пролета, т. е. расстояние между соседними опорными изоляторами;

принято =1 м;

а – расстояние между осями токоведущих частей, м; принято а=0,28 м.

Момент сопротивления определяется размером сечения и способом установки шины:

, (60)

где – толщина шины, см;

– высота шины, см.

Определим вышеобозначенные моменты.

Наконец

Таким образом, условие электродинамической стойкости также выполняется:

.

Определимся со сборными шинами РУ-10 кВ.

Максимальный длительный ток нагрузки для данных шин находится по формуле:

(61)

где К_пер – коэффициент допустимой перегрузки трансформатора, равный 1,4;

К_рн – коэффициент распределения нагрузки на шинах вторичного напряжения ,

равный 0,66;

S_нтр – номинальная мощность понижающего трансформатора, кВА;

U_н2 – номинальное напряжение обмотки НН понижающего транс-ра, кВ.

С учетом вышесказанного

Согласно условию (50) выбраны шины марки А - 60х6 на ток .

Проверка термической стойкости произведена по условию (55). Тепловой импульс к.з. определен по формуле (53):

Минимальное термически стойкое сечение вычислено по формуле (52):

Как видно, условие термической стойкости выполняется:

Помимо термической стойкости, необходимо еще определить термодинамическую устойчивость шин.

Проверка на электродинамическую стойкость выполняется по условию:

,

Определим необходимые моменты.

Наконец

Таким образом, условие электродинамической стойкости также выполняется:

.