4.3 Выбор сборных шин гру 10 кВ

В закрытых РУ 10 кВ ошиновка и сборные шины выполняются жесткими алюминиевыми шинами. При токах свыше 3000А применяются шины коробчатого сечения, так как они обеспечивают меньшие потери от поверхностного эффекта, а также лучшие условия охлаждения.

Наибольший ток в цепи генераторов и сборных шин, А,

.

Принимаем шины коробчатого сечения алюминиевые, так как I>3000А, 2 (200 90 12)мм² ,

I_{доп.ном} ⁼ 8830 А. С учетом поправочного коэффициента на темпе­ратуру 0,94,

I_доп = 8830∙0,94 = 8300,2 А,

что больше наибольшего тока, поэтому выбираются шины 2 (200 90 12) мм² сечением 2 4040 мм².

Производится проверка сборных шин на термическую стойкость.

По таблице 8 принимается тепловой импульс тока КЗ кА²с,

Минимальное сечение по условию термической стойкости , мм²,

(90)

мм²,

что меньше выбранного сечения 2 4040, следовательно, шины термически стойки.

Проверяются сборные шины на механическую прочность.

По таблице 8 i_y=255 кА. Шины коробчатого сечения обладают большим моментом инерции, поэтому расчет производится без учета колебательного процесса в механиче­ской конструкции. Принимается, что швеллеры шин соединены жестко по всей длине сварным швом, тогда момент сопротивления = 490 см³. При расположении шин в вершинах прямоугольного треугольника расчетную формула имеет вид, МПа,

.

(91)

где l- длина, l= 2 м;

- расстояние между фазами, ,

МПа,

МПа,

поэтому шины механически прочны.

Выбираем изоляторы.

Выбираются опорные изоляторы ИО-10-30У3, F_разр=30000 Н, высота изолятора Н_из=154 мм.

Проверяются изоляторы на механическую прочность.

Максимальная сила, действующая на изгиб , Н,

(92)

Н.

Поправка на высоту коробчатых шин , о.е.,

(93)

F_расч = k_hF_и = 1,37 H > 0.6 F_разр=18000 Н., значит этот изолятор не проходит по механической прочности. Следовательно, выбирается изолятор ОФР-20-500Х высотой 175 мм.

F_расч = k_hF_и = 1,326 H < 0.6 F_разр=300 000 Н.

Следовательно, данный изолятор подходит по механической прочности и он принимается к установке.

Выбираем проходной изолятор ИП-10-8000-4250 У2, U_ном=10 кВ, I_ном = 8000А > I_max = 7237 А, значит изолятор подходит по допустимому току; F_разр=42500 Н .

Производится проверка изолятора на механическую прочность:

.

Изолятор ИП-10-8000-4250 У2 проходит по механической прочности.

Проверяется ошиновка в цепи генератора на термическую стойкость.

Сборные шины и ошиновка в цепи генератора одинакового сечения 2 4040 мм². Расчетный ток в цепи генератора по таблице I_п.о=40,2325 кА меньше, чем на сборных шинах, поэтому ошиновка в цепи генератора термически стойка.

Проверяется ошиновка трансформатора ГРУ на механическую прочность.

Примем l = 2 м, а=0,6 м; швеллеры шин соединены жестко только в местах крепления шин на изоляторах (l_п = l) По таблице 8 расчетный ток i_y=255 кА, тогда, МПа,

(94)

МПа,

так как шины соединены сваркой на всем протяжении.

(95)

МПа.

Шины проходят проверку на механическую прочность.

Выберем изоляторы.

Выбираются опорные изоляторы ОФР-20-500-У1, F_разр=500000 Н, высота изолятора Н_из=174 мм.

Сила действующая на изолятор , Н,

(96)

Н.

Проходной изолятор выбираем такого же типа, как на сборных шинах- ОФР-20-500-У1.

Выбирается комплектный токопровод.

От выводов генератора до фасадной стены главного корпуса токоведущие части выполнены комплектным пофазно-экранированным токопроводом. С их помощью исключается возможность междуфазных замыканий в пределах токопровода. Выбирается ГРТЕ-10-8550-250 на номинальное напряжение 10 кВ, номинальный ток 8550 А, электродинамическую стойкость главной цепи 250 кА.

Проверка токопровода,

,

.

Выбирается число и марка проводов в гибком токопроводе.

Для присоединения трансформатора с распределительным устройством 10 кВ, если, = 52,77 кА, допустимая стрела провеса по габаритно-монтажным условиям h=2,5 м.

Выбирается сечение по экономической плотности тока (82), мм²,

, мм².

Принимаем два несущих провода АС-750/93, тогда сечение алюминиевых проводов должно быть, мм²,

(97)

, мм².

Число проводов А-750,

.

Принимается токопровод 2 АС-750/93 + 7 А-750 .

Проверка по допустимому току, А,

А > A .

Пучок гибких неизолированных проводов имеет большую поверхность охлаждения, поэтому проверка на термическую стойкость не производится.

Проверяем токопровод по условиям схлестывания.

Сила взаимодействия между фазами, Н/м,

(98)

где - расстояние между фазами,

Н/м.

Сила тяжести 1 м токопровода (с учетом массы колец 1,6 кг, массы 1 м провода АС-750/93- 2,8 кг, провода А-750- 2,06 кг) определяется g, Н/м,

g = 9,8 (2 · 2,8 + 7 · 2,06 + 1,6) = 212 Н/м.

Принимая время действия релейной защиты (дифференциальной) t_з=0,1 с, находим, с,

По диаграмме для значения f /g = 139,2/212 = 0,66 находится b/h=0,22, откуда

b= 0,22 • 2,5 = 0,55 м.

Допустимое отклонение фазы , м,

	(99)

где - расстояние между фазами, м;

- диаметр токопровода, м;

- допустимое расстояние в свету между соседними фазами в момент их наибольшего сближения, для генераторного напряжения ,

Схлестывания не произойдет, так как b < b_доп.

Проверка гибкого токопровода по электродинамическому взаимодействию проводников одной фазы. Усилие на каждый провод (84), Н/м,

Н/м.

Удельная нагрузка на каждый провод от взаимодействия при КЗ (85), МПа/м,

МПа/м.

Удельная нагрузка на провод А-750 от собственного веса (86), МПа/м,

.

Принимая максимальное тяжение на фазу в нормальном режиме (87), МПа,

МПа.

Определяем допустимое расстояние между распорками внутри фазы (88), м,

м.

Таким образом, в токопроводе необходима установка внутрифазных распорок на расстоянии не более 3,94 м друг от друга.

Производится выбор кабелей.

Выбирается кабель марки ААШв-10-185, трехжильный с параметрами: предельная рабочая температура , допустимый предельный ток , что больше тока нагрузки, равного 206,2 А;

Проверка кабеля производится по следующим условиям:

1. Номинальному напряжению установки, кВ,

₍₁₀₀₎

2. Экономической плотности тока (82), ,

3. По допустимому току, А,

(101)

где - коэффициент аварийной перегрузки, принимается в зависимости от нагрузки в нормальном режиме, продолжительности перегрузки и способа прокладки кабеля, ;

-поправочный коэффициент на температуру, о.е.,

(102)

где и - фактическая и номинальная температура окружающей среды, и соответственно,

- поправочный коэффициент на число работающих кабелей, проложенных рядом в земле, для 3-х работающих кабелей с расстоянием в свету 0,2 м

- поправочный коэффициент для кабелей, работающих не при номинальном напряжении, при равенстве номинального напряжения кабеля и сети

4. По термической стойкости

Невозгораемость кабеля обеспечивается при условии

, (103)

где - конечная температура нагрева жил, ;

- предельная температура не возгорания, .

Расчёт производится с помощью кривых нагрева материалов:

а) по кривой определяется значение функции

б) определяется значение функции , ,

(104)

в) по кривым определяется конечная температура нагрева проводника

Минимальное сечение по термической стойкости по формуле (79), мм²,

Кабель марки ААГ-240 принимается к исполнению.