5 Выбор электроаппаратов и шинопроводов ру по условиям рабочего режима и проверка их по устойчивости к токам короткого замыкания
В распределительных устройствах электрических станций и подстанций содержится большое число электрических аппаратов и соединяющих их проводников. Выбор и расчет токоведущих частей аппаратов и проводников – важнейший этап проектирования любой электрической установки, от которого в значительной степени зависит надежность ее работы.
5.1 Выбор шинопроводов ру подстанции
Согласно рекомендациям справочной литературы [1] на трансформаторных подстанциях ОРУ, в качестве жесткой ошиновки используют трубы из алюминия или сплавов. Шины низкого напряжения имеют прямоугольное сечение. Согласно [7]. При выборе шин больших сечений необходимо выбирать наиболее экономичные по условиям пропускной способности конструктивные решения.
5.1.1 Выбор шинопроводов для шин вн
Выбор шинопроводов по допустимому току в форсированном режиме (по максимальному рабочему току) проводим по формуле:
(5.1)
где Sтр.ном – номинальная мощность трансформатора на 10 лет, Uном – номинальное напряжение шины.
Согласно [7], выбираем по условиям длительного тока для алюминиевых шин трубчатого сечений: внутренний диаметр трубы (dвнутр) – 13 мм; внешний диаметр трубы (dвнеш) – 16 мм; допустимый длительный ток – 295 А.
Проверка по току:
(5.2)
Далее шинопровод проверяют на термическую стойкость при КЗ по условию:
(5.3)
где qmin1 – минимальное сечение рассчитывается по формуле:
(5.4)
где C=91(А·с0,5/мм2)– термический коэффициент для неизолированных алюминиевых шин и проводов [7].
Рассчитаем сечение шинопровода:
(5.5)
Согласно условию (5.5) проверка на термическую стойкость выполняется.
Проверяем шинопроводна электродинамическую стойкость.
Определим наибольшее удельное усилие при трехфазном КЗ по формуле:
(5.6)
где а1 – расстояние между фазами шинной конструкции, согласно [7] наименьшее расстояние в свету между токоведущими частями разных фаз в ОРУ (подстанции) напряжением 35 кВ а1=440 мм.
Изгибающий момент шины:
(5.7)
где l – длина пролета между опорными изоляторами шинной конструкции. В учебном проектировании l выбирается от 1,5 м до 2,5 м, принимаем l=2 м (при необходимости это расстояние можно уточнить из данных завода изготовителя жесткой ошиновки).
Определяем напряжения в материале шины, возникающие при воздействии изгибающего момента:
(5.8)
где W1 – момент сопротивления поперечного сечения шины, м3; формулы для его расчета:
(5.9)
(5.10)
Допустимое
напряжение алюминиевых шин марки «А»
равно
Условие прочности выполняется:
(5.11)
5.1.2 Выбор токопроводов для шин нн
Выбор шинопроводов по допустимому току в форсированном режиме (по максимальному рабочему току) проводим по формуле:
(5.12)
Согласно [7], выбираем по условиям длительного тока для алюминиевых шин прямоугольного сечения: h=80мм; b=8мм; допустимый длительный переменный ток – 1320 А.
Проверка шинопровода по току:
(5.13)
Далее проверяют шинопровод на термическую стойкость при КЗ по условию:
(5.14)
где qmin2 – минимальное сечение рассчитывается по формуле:
(5.15)
Рассчитаем сечение прямоугольной шины:
(5.16)
Согласно условию (5.14) проверка на термическую стойкость выполняется.
Проверяем шинопровод на электродинамическую стойкость.
Определим наибольшее удельное усилие при трехфазном КЗ по формуле:
(5.17)
где а2 – расстояние между фазами шинной конструкции, согласно [7] наименьшее расстояние в свету между токоведущими частями разных фаз в ОРУ (подстанции) напряжением 10 кВ а2=220 мм.
Изгибающий момент в шинопроводе:
(5.18)
где l – длина пролета между опорными изоляторами шинной конструкции. В учебном проектировании l выбирается от 1,5 м до 2,5 м, согласно с [7] принимаем l=2 м (при необходимости это расстояние можно уточнить из данных завода изготовителя жесткой ошиновки).
Определяем напряжения в материале шины, возникающие при воздействии изгибающего момента:
(5.19)
где W1 – момент сопротивления поперечного сечения шины, м3; формулы для его расчета:
(5.20)
(5.21)
Допустимое
напряжение алюминиевых шин
марки «А»
(5.22)
Условие электродинамической стойкости выполняется.