3.3 Выбор разрядников на вн и нн

Разрядниками называют устройства, которые обеспечивают не только защиту изоляции от перенапряжений, но и гашение дуги сопровождающего тока в течение времени меньшего, чем время действия релейной защиты. Разрядники выбираются по следующему условию:

Для защиты от атмосферных перенапряжений изоляции электрооборудования неответственных подстанций небольшой мощности в сетях с любой системой заземления нейтралей при номинальном напряжении 10 кВ применяют облегчённые разрядники типа РВО-10У1 (разрядник вентильный, облегчённый, для работы в районах с умеренным климатом на открытом воздухе).

Для защиты от атмосферных перенапряжений подстанционного оборудования при номинальном напряжении 110 кВ применяют модернизированные разрядники типа РВС-110МУ1 (разрядник вентильный, станционный, модернизированный, для работы в районах с умеренным климатом на открытом воздухе).

(Л – 6 стр.364)

4 Выбор токоведущих частей

Основное электрооборудование электростанций и подстанций и электрические аппараты в их цепях (выключатели, разъединители, и т.д.) соединяются между собой проводниками разного типа, которые образуют токоведущие части электроустановок.

4.1 Выбор шин

В ЗРУ 6-10 кВ ошиновка и сборные шины выполняются жёсткими алюминиевыми шинами. Медные шины из-за высокой их стоимости не применяются даже при больших токах нагрузки. При токах до 3000 А применяют одно- и двухполосные шины. При больших расчётных токах от 3000 до 5000 А рекомендуются шины коробчатого сечения, т.к. при этом обеспечиваются наименьшие добавочные потери как от поверхностного эффекта, так и от эффекта близости при наилучших условиях охлаждения. Сборные шины и ответвления от них к электрическим аппаратам (ошиновка) 6-10 кВ крепятся на опорных фарфоровых изоляторах. Соединение шин по длине обычно выполняется сваркой. Различают следующее расположение шин:

а) горизонтальное;

б) вертикальное;

в) по вершинам треугольника.

Сборные шины по экономической плотности тока не выбираются, поэтому сечение шин выбирают по допустимому току.

,

где – допустимый ток на шинах выбранного сечения,

– расчётный ток, по которому выбраны аппараты в этом присоедине-

нии (максимальный ток ремонтного или послеаварийного режима), [кА];

, (4.1.1)

где – номинальная мощность трансформатора, [кВ·А];

– номинальное напряжение сети.

Проверка шин на термическую стойкость при коротком замыкании.

Проверка термической стойкости жёсткости шин сводится к определению допустимого по условиям нагрева токами короткого замыкания сечения и сопоставления его с выбранным.

,

где – допустимое сечение по условию нагрева токами короткого замыка-

ния, [мм²];

– сечение выбранных шин, [мм²].

, (4.1.2)

где – расчётный тепловой импульс короткого замыкания, [кА²·с];

С – коэффициент, зависящий от вида и материала проводника.

Принимается по таблице №10 (стр.72).

Проверка шин на механическую прочность.

Механический расчёт однополосных шин (прямоугольного сечения) при р асположении фаз в одной плоскости.

Максимальное расчётное напряжение в материале шин [МПа] определяется по следующей формуле:

, (4.1.3)

где – ударный ток трёхфазного короткого замыкания, [А];

– расстояние (пролёт) между осями изоляторов вдоль фазы, [м];

– расстояние между осями шин смежных фаз, [м]. Принимается не ме-

нее при расположении шин на ребро и не менее при рас-

положении шин плашмя (при этом и должны быть выражены в метрах).

– момент сопротивления шин, [см³].

При расположении шин плашмя:

_{. (4.1.4)}

_{Размеры b и h берутся в сантиметрах.}

_{При расположении шин на ребро:}

_{. (4.1.5)}

_{Размеры b и h берутся в сантиметрах.}

Для обеспечения механической прочности шин при токах короткого замыкания расчётное напряжение в материале шин не должно превышать допустимого.

Шины механически прочны, если

,

где – допустимое механическое напряжение в материале шин, [МПа]. Принимается по таблице №9 (стр.44) в зависимости от материала шин.

Механический расчёт шин коробчатого сечения.

Для коробчатых шин суммарное механическое напряжение складывается из двух напряжений: от взаимодействия швеллеров одной фазы и от взаимодействия фаз :

; (4.1.6)

Шины коробчатого сечения обладают большим моментом инерции, поэтому расчёт производится без учёта колебательного процесса в технической конструкции.

Считается, что швеллеры шин соединены между собой по всей длине сварным швом.

Напряжение в материале шин от взаимодействия фаз определяется с учётом расположения шин.

Если шины расположены в горизонтальной плоскости

, (4.1.7)

где – ударный ток трёхфазного короткого замыкания, [А];

l – расстояние (пролёт) между осями изоляторов вдоль фазы, [м];

– расстояние между осями шин смежных фаз, [м]. Принимается для коробчатых шин не менее .

– момент сопротивления, [см³]. Берётся из справочника.

Если шины расположены в вертикальной плоскости

(4.1.8)

Если шины расположены в вершинах прямоугольного треугольника

(4.1.9)

Сила взаимодействия между швеллерами, составляющими шину коробчатого профиля (для всех случаев расположения) определяется:

(4.1.10)

Напряжение в материале и от действия силы определяется по формуле:

, (4.1.11)

где – расстояние между прокладками, [м].

Шины механически прочны, если

, (4.1.12)

где – допустимое механическое напряжение в материале шин, [МПа].

Принимается по таблице №9 (стр.44) в зависимости от материала шин.

Усилие между швеллерами значительно и может привести к их схлёстыванию. Чтобы предупредить это, между швеллерами через промежутки устанавливают прокладки.

Максимально допустимое расстояние между прокладками

(4.1.13)

Если условие выполняется, то в пролёте прокладок не требуется и принимается равным . В противном случае число прокладок определяется по формуле и округляется до целого числа.

(4.1.14)

определяется по формуле

(4.1.15)

При токах до 3000 А применяют одно- и двухполосные шины.

l = 1,5 м.

Сборные шины по экономической плотности тока не выбираются, поэтому сечение шин выбирают по допустимому току.

,

где – допустимый ток на шинах выбранного сечения,

– расчётный ток, по которому выбраны аппараты в этом присоединении (максимальный ток ремонтного или послеаварийного режима), [кА].

;

= =2020 А.

По справочнику принимаем алюминиевые шины двухполосного сечения с = =2500 А, = 2240 мм².

h = 140 мм; b = 8 мм;

Рисунок 4.1- сечение шины.

Проверка шин на механическую прочность

Шины механически прочны, если:

δрасч.≤ δдоп;

где δдоп – допустимое механическое напряжение в материале шин,(МПа).

Для алюминиевых шин δдоп = 70 МПа.

Для полосовых шин механическое напряжение:

где iy – ударный ток трёхфазного короткого замыкания, (А)

l - пролёт между осями изоляторов вдоль фазы,(м)

α – расстояние между осями шин смежных фаз,(м)

W - момент сопротивления, (см³)

α=0,13+0,14=0,272=0,54м

Принимаем α=0,5 м

W = 0,8  14²/6 = 26,13 см³

Шины механически прочны, если:

δрасч = 3,44 МПа

δрасч = 3,44 МПа < = 40 МПа;

Выбранные шины по механической прочности проходят.

Проверка шин на термическую стойкость при коротком замыкании.

Проверка термической стойкости шин сводится к определению допустимого по условиям нагрева токами короткого замыкания сечения и сопоставления его с выбранным.

,

где – допустимое сечение по условию нагрева токами короткого замыкания, [мм²];

– сечение выбранных шин, [мм²].

, (4.1.2)

мм² ;

где – расчётный тепловой импульс короткого замыкания, [кА²·с];

С – коэффициент, зависящий от вида и материала проводника. Принимается по таблице №10 (стр.72).

Для алюминиевых шин С = 88 Ас/мм².

= 112,15 мм² .

= 112,15 мм² < = 2240 мм².

Таким образом, выбранные шины термически устойчивы.

Составляем таблицу расчетных и каталожных данных.

Таблица 4.1.1 Расчетные и каталожные данные.

Условие выбора	Расчетные данные	Каталожные данные
Iнорм.расч ≤ IДОП	Iнорм.расч= 2020 А	IДОП = 2500 А
δРАСЧ ≤ δДОП	δРАСЧ = 3,44 МПа	δДОП = 80 МПа
𝘨min ≤ gВЫБ	𝘨min = 112,15 мм2	gВЫБ = 2240 мм2