6.2 Выбор и проверка шин

1)Проверка шин вн:

В открытых РУ 110кВ применяются гибкие шины, выполненные проводами АС, обладающие малым удельным сопротивлением и хорошей механической прочностью. Сечение гибкого проводника ОРУ ВН применяется, как правило, равным сечению провода линии высокого напряжения. Согласно ПУЭ гибкие проводники проверяются на термическую стойкость и не проверяются на электродинамическую стойкость.

Проверка выбранного сечения шин на термическую стойкость при протекании тока КЗ осуществляется по условию:

где расчетная температура нагрева шины током короткого замыкания; допустимая температура нагрева шины при коротком замыкании (для алюминиевых гибких шин 200 С).

Для определения расчетной температуры проводника предварительно находится температура проводника до момента возникновения КЗ:

где температура окружающей среды (+30°С); длительно допустимая температура проводника (+70°С); номинальная температура воздуха (+25°С); максимальный ток утяжеленного рабочего режима шины (А) ; длительно допустимый ток шины (А) ([1] таблица 1.3.29).

По кривой, представленной на рис.6.1., используя ϑ_н определим сложную функцию температуры проводника f_н до момента возникновения КЗ.

Рисунок 6.1 - Кривая определения температуры нагрева проводника при КЗ

f_н=44 (˚С)

Сложная функция температуры проводника при протекании тока КЗ определяется по выражению:

, (6.6)

где k-коэффициент, учитывающий удельное сопротивление и эффективную теплоемкость проводника ( в расчете принять k=1,054), -импульс квадратичного тока, g-сечение проводника.

Импульс квадратичного тока КЗ определяется по выражению:

, (6.7)

где -начальное значение периодической составляющей тока трехфазного КЗ в рассматриваемой точке схемы, -время отключения электроустановки (принять 0,16 с), постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ.

Подставляем значения в формулу (6.6):

По кривой рис.6.1. определятся конечное значение температуры ϑ_к:

ϑ_к=46 (˚С)

(6.8)

Условие термической стойкости выполнено.

2)Проверка шин НН (S=480мм², I_доп=1150А):

f_н=60 (˚С)

,

, (6.9)

ϑ_к=67 (˚С)

Проверим шины НН на электродинамическую стойкость:

Жесткие шины, закрепленные на изоляторах, представляют собой динамическую колебательную систему, находящуюся под воздействием электродинамических сил. Наибольшее удельное усилие в однополосной шине при КЗ определяется по выражению:

= (6.10)

где i_уд-ударный ток трехфазного КЗ, a-расстояние между фазами (принять а=26см).

Равномерно распределенная сила f создает изгибающий момент:

(6.11)

где l-длина пролета между опорными изоляторами шинной конструкции (принять l=70см).

Напряжение в материале шины, возникающее при воздействии изгибающего момента:

, (6.12)

где момент сопротивления шины. (6.13)

Подставляем значения в формулу (6.16):

Мпа.

Шины механически прочны, если выполняется условие:

(6.14)

где - допустимое механическое напряжение в материале шин, определяется по справочным данным- =40 Мпа.

0,95≤40 - условие выполнено.

3)Проверка самой тонкой линии, идущей к потребителю (S=45 м², Iдоп=165А):

Проверка на термическую стойкость:

где ϑ_к.доп=200 ˚С для алюминиевых гибких шин.

где температура окружающей среды (+30°С); длительно допустимая температура проводника (+70°С); номинальная температура воздуха (+25°С); максимальный ток утяжеленного рабочего режима шины (А); длительно допустимый ток шины (А) ([1] таблица 1.3.31).

По кривой, представленной на рисунке 6.1, используя , определим сложную функцию температуры проводника (°С) до момента возникновения КЗ:

Сложная функция температуры проводника при протекании тока КЗ определяем по выражению:

(6.17)

где коэффициент, учитывающий удельное сопротивление и эффективную теплоемкость проводника (в расчете принять k=1,054); импульс квадратичного тока КЗ ; сечение проводника ,размеры шины 15×3мм ([1] таблица 1.3.31 ).Импульс квадратичного тока КЗ определим по выражению:

(6.18)

где начальное значение периодической составляющей тока трехфазного короткого замыкания в рассматриваемой точке схемы (кА); время отключения электроустановки, равное сумме времени действия основной релейной защиты и времени отключения выключателя (о,16с); постоянная времени затухания тока короткого замыкания (с).

Подставляем значения в формулу (6.17):

(

По рисунку 6.1 определим конечное значение температуры проводника в режиме короткого замыкания:

В результате расчетов получаем:

(6.19)

Условие выполнено.

Проверка на электродинамическую стойкость:

Жесткие шины, закрепленные на изоляторах, представляют собой динамическую колебательную систему, находящуюся под воздействием электродинамических сил. Наибольшее удельное усилие в однополосной шине при КЗ определяется по выражению:

= (6.20)

где i_уд-ударный ток трехфазного КЗ, a-расстояние между фазами (принять а=26см).

Равномерно распределенная сила f создает изгибающий момент:

(6.21)

где l-длина пролета между опорными изоляторами шинной конструкции (принять l=70см).

Напряжение в материале шины, возникающее при воздействии изгибающего момента:

. (6.22)

где момент сопротивления шины. (6.23)

Подставляем значения в формулу (6.22):

Мпа.

Шины механически прочны, если выполняется условие:

(6.24)

где - допустимое механическое напряжение в материале шин, определяется по справочным данным- =40 Мпа.

55,5≥40 - условие не выполнено.

Так как условие на низком напряжении на электродинамическую стойкость не выполняется, увеличиваем сечение и делаем расчет заново на термическую и электрическую стойкость. Данные приведены в таблице 6.

Таблица 6 – измененные сечения линий, идущих к потребителям

№	Наименование	Pmax	cos f	n	Smax	Iнорм	Iутяж	S шины, ММ2	Iдоп
1	Предприятие по добыче угля	8,2	0,79	4	10,38	149,82	199,76	60(20х3)	215
2	Населенный пункт	4,9	0,75	2	6,53	188,60	377,20	160(40х4)	480
3	Обогатительная фабрика	5,3	0,78	4	6,79	98,08	130,77	60(20х3)	165
4	Машиностроительный завод	6,3	0,76	3	8,29	159,53	239,30	75(25х3)	265
5	Предприятие текстильной промышленности	3,6	0,84	2	4,29	123,72	247,44	60(20х3)	265

Проверка на электродинамическую стойкость:

, (6.25)

где момент сопротивления шины. (6.26)

Подставляем значения в формулу (6.25):

Мпа).

Шины механически прочны, если выполняется условие:

(6.27)

где - допустимое механическое напряжение в материале шин, определяется по справочным данным- =40 Мпа.

30,5 40 - условие выполнено.