3. Выбор, расчет и проверка шин, основных коммутационных аппаратов и измерительных трансформаторов

3.1. Выбор шин ру

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

_(3.1)

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

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

Максимальный длительный ток нагрузки находится по формуле:

_(3.2)

где S_н.тр —номинальная мощность трансформатора, Sн.тр=16000 кВА;

U_н —номинальное напряжение первичной обмотки трансформатора, U_н =110 кВ;

К_пер—коэффициент перегрузки, К_пер =1,5.

Таким образом:

Максимальный ток на сборных шинах ОРУ-110кВ находится по формуле:

Максимальный ток нетяговой подстанции: =0,

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

Параметры шин представлены в табл.6

Параметры шин

Таблица 6

Марка провода	Наружный диаметр провода, мм.	Токовая нагрузка, А.
		вне помещения	внутри помещения
АС-70	11,4	265	210

, т. е. выполняется условие

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

_(3.3)

, где – тепловой импульс к.з., кА²с;

C – функция, зависящая от перегрева (принимаем C = 80).

Тепловой импульс короткого замыкания вычисляется по формуле:

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

- начальный ток короткого замыкания в точке К-1;

-полное время отключения высоковольтного выключателя;

Время отключения высоковольтного выключателя определяется по формуле:

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

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

Таким образом значение теплового импульса равно:

Термическая устойчивость обеспечивается, если выполняется условие:

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.

Сечение сборных шин выбирается по условию:

,где - дополнительно допускаемый ток для шин данного сечения и материала, А (определяется по [2]).

Максимальный длительный ток нагрузки для данных шин находится по формуле:

где К_пер – коэффициент допустимой перегрузки трансформатора, равный 0,7;

S_нтр – номинальная мощность понижающего трансформатора, кВА;

U_н2 – номинальное напряжение обмотки НН понижающего трансформатора, кВ.

Согласно условию, принимаем шины ЗРУ – 10 кВ алюминиевые, прямоугольного сечения, окрашенные, выполненные одной полосой, установленные на ребро марки А - 40х4 на ток .

Параметры шин представлены в табл.7

Параметры шин

Таблица 7

Размеры шины, мм	Сечение одной полосы, мм2	Масса одной полосы, кг/м	Допустимый ток, А
А-40  4	160	0,432	480

, т. е. выполняется условие

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

Тепловой импульс к.з. определен по формуле:

Минимальное термически стойкое сечение вычислено по формуле:

Как видно, условие термической стойкости выполняется:

Проверка шин на электродинамическую стойкость:

Проверка на электродинамическую стойкость выполняется по условию:

,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 определяется по формуле:

,где M – изгибающий момент, ;

W – момент сопротивления, м³.

Изгибающий момент зависит от силы F, действующей на шину при коротком замыкании, и находится по следующей формуле:

где - максимальная сила, действующая на шины при коротком замыкании, Н;

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

принято =1 м.

Максимальная сила, действующая на шины при коротком замыкании определяется по формуле:

, где -ударный ток короткого замыкания, кА;

а – расстояние между осями токоведущих частей, м; принято а=0,25 м.

Момент сопротивления определяется размером сечения и способом установки шины:

,где – толщина шины, см (0,04 см);

– высота шины, см (0,005 см).

W=4*10^(-3)*40^2*10^(-6)=1,1^10(-6) ( )

Следовательно, подставляя, получаем:

Таким образом, условие электродинамической стойкости также выполняется:

.