6. Выбор токоведущих частей (токопроводы генераторов и трансформаторов, шины распределительных устройств всех напряжений ).
Основное электрическое оборудование станций и подстанций (генераторы, трансформаторы, синхронные компенсаторы) и аппараты в этих цепях (выключатели, разъединители и др.) соединяются между собой проводниками разного типа, которые образуют токоведущие части электрических установок.
1. Выберем сборные шины 10,5 кВ КРУ .Предполагаем, что сборные шины будут расположены горизонтально при расположении большой грани полосы в вертикальной плоскости с расстоянием между фазами 0,8 м и расстоянием между опорными изоляторами (пролетом) 2 м.
Выбор сечения шин производится по нагреву (по допустимому току ) :
кА
Сборные шины в связи с неравномерностью нагрузки по их длине по экономической плотности тока не выбираются, поэтому сечение шин выбираем по допустимому току:
По табл. 7.3 [2 стр.395], выбираем прямоугольные медные шины 100х10 .
Условие выбора :
≤Iдоп;
≤Iдоп=1820А(на
фазу)- однополосная шина. Сечение шины:
100×10.
Проверка шин на термическую стойкость:
.
Проверка шин на электродинамическую стойкость :
где l-длинна пролета между изоляторами , м;
J- момент инерции поперечного сечения шины относительно оси , перпендикулярной направлению изгибающей силы, см4 ;
q – поперечное сечение шины, см2 .
Расчитанная собственная частота колебания меньше 30Гц, значит механического резонанса не возникнет.
Проверка шин на механическую стойкость:
Наибольшее усилие при 3-х фазном К.З.
,
где
=1-коэффициент
формы при а>>2(b+h)
а- расстояние между шинами, м
b-высота, м
h-ширина, м
Изгибающий момент:
Напряжение в материале шины:
где W- момент сопротивления шины относительно оси, перпендикулярной
действию усилия.
=140
МПа (по табл. 4.2 [1])- допустимое напряжение
в материале шины для марки АДО.
Выбор изоляторов:
По табл. 5.7 [2 стр.282], выбираем опорные изоляторы ИОР-10-3,75УХЛ Т2
Fразр = 3,75 кН;
Изоляторы выбираем по:
- номинальному напряжению Uном. изол≥Uуст, т. е. 10=10кВ;
- по допустимой нагрузке Fрасч ≤ Fдоп;
Fдоп =0,6∙ Fразр =0,6∙ 3750=2250 Н;
Fрасч =363,3 < Fдоп =2250- условие выполняется .
По табл. 5.7 [2 стр.288], выбираем проходные изоляторы ИП-10-2000-3000УХЛ Т2
Изоляторы выбираем по:
- номинальному напряжению Uном. изол≥Uуст, т. е. 10=10кВ;
-по номинальному
току
1698<2000А;
- по допустимой нагрузке Fрасч ≤ Fдоп;
Fразр =3000 Н;
0,5
∙
=0,5∙241,9=120,9
H
,
Fрасч =120,9 < Fдоп =0,6∙3000=1800- условие выполняется .
2. Выберем сборные шины 330 кВ, которые по экономической плотности тока не выбираются: принимаем сечение по допустимому току при максимальной нагрузке на шинах, равной току наиболее мощного присоединения, в данном случае это автотрансформатор связи поэтому максимальный рабочий ток для данного участка, рассчитывается на основании 50% перегрузки автотрансформатора связи:
:
Принимаем 3×АС-185/29 диаметром провода d=18,8 мм и с допустимым длительным током Iдл.доп=510 А [2, стр. 428]. Расстояние между фазами D=4,5 м, фазы расположены горизонтально.
Согласно ПУЭ на динамическую стойкость при токах КЗ должны проверяться гибкие шины РУ при мощностях короткого замыкания на них, равной или большей следующих величин: Uн=110 кВ – S’’=4000 МВ∙А;, Uн=150 кВ – S’’=6000 МВ∙А; Uн=220 кВ – S’’=8000 МВ∙А; Uн=330 кВ – S’’=12000 МВ∙А [1, стр. 279]. В нашем случае S’’=√3∙7,2262∙330=4131 МВ∙А, следовательно, схлестывание выбранных проводов не произойдет.
Проверка на термическое действие тока КЗ согласно ПУЭ не производится так как шины выполнены голыми проводами на открытом воздухе .
Однако согласно ПУЭ минимальное сечение для воздушных линий на 330 кВ выполненное не ращепленным проводом является АС 600/72 .Поэтому окончательно принимаем провод АС 600/72 диаметром провода d=33,2 мм и с допустимым длительным током Iдл.доп=1050 А [2, стр. 428]
3. Так как нагрузка по длине провода, соединяющего ОРУ 330 кВ и выводы трансформаторов связи, распределена равномерно, то, следовательно, их выбор будем проводить по экономической плотности тока. На основании принятой ранее экономической плотности тока экономическое сечение в данном случае будет равно:
Принимаем два провода в фазе АС-240/32 диаметром провода d=24 мм и с допустимым длительным током Iдл.доп=605А (одного провода) [2, стр. 429] Расстояние между фазами, расположенными горизонтально, при напряжении 330 кВ следует принять: D=4,5 м.
Проверяем провода по допустимому току :
Проверка на термическое действие тока КЗ согласно ПУЭ не производится так как шины выполнены голыми проводами на открытом воздухе .
Однако в соответствии с ПУЭ минимальное сечение для воздушных линий на 330 кВ выполненное не ращепленным проводом является АС 600/72 .Поэтому окончательно принимаем провод АС 600/72 диаметром провода d=33,2 мм и с допустимым длительным током Iдл.доп=1050 А [2, стр. 428]
4. Выберем сборные шины 110 кВ, которые по экономической плотности тока не выбираются: принимаем сечение по допустимому току при максимальной нагрузке на шинах, равной току наиболее мощного присоединения, в данном случае это блок генератор-трансформатор .Блочный трансформатор не может быть загружен мощностью , большей , чем мощность генератора 160 МВт , поэтому :
Принимаем АС-600/72 диаметром провода d=33,2 мм и с допустимым длительным током Iдл.доп=1050 А [2, стр. 428]. Расстояние между фазами D=3 м, фазы расположены горизонтально.
Согласно ПУЭ на динамическую стойкость при токах КЗ должны проверяться гибкие шины РУ при мощностях короткого замыкания на них, равной или большей следующих величин: Uн=110 кВ – S’’=4000 МВ∙А;, Uн=150 кВ – S’’=6000 МВ∙А; Uн=220 кВ – S’’=8000 МВ∙А; Uн=330 кВ – S’’=12000 МВ∙А [1, стр. 279]. В нашем случае S’’=√3∙12,896∙115=2569 МВ∙А, следовательно, схлестывание выбранных проводов не произойдет.
Проверка на термическое действие тока КЗ согласно ПУЭ не производится так как шины выполнены голыми проводами на открытом воздухе .
Проверка по условиям коронирования в данном случае не производится , так как согласно ПУЭ минимальное сечение для воздушных линий 110 кВ 70 мм2.
3. Так как нагрузка по длине провода, соединяющего ОРУ 110 кВ и выводы трансформаторов связи, распределена равномерно, то, следовательно, их выбор будем проводить по экономической плотности тока. На основании принятой ранее экономической плотности тока экономическое сечение в данном случае будет равно:
Принимаем два провода в фазе АС-500/27 диаметром провода d=29,4 мм и с допустимым длительным током Iдл.доп=960А (одного провода) [2, стр. 429] Расстояние между фазами, расположенными горизонтально, при напряжении 110 кВ следует принять: D=3 м.
Проверяем провода по допустимому току :
Проверка на термическое действие тока КЗ согласно ПУЭ не производится так как шины выполнены голыми проводами на открытом воздухе . Проверка по условиям коронирования также не производится , так как согласно ПУЭ минимальное сечение для воздушных линий 110 кВ 70 мм2.
5. Для участка от выводов генератора Г1(Г2) до блочного трансформатора в качестве токоведущих частей возьмем пофазно экранированный токопровод генераторного напряжения ГРТЕ-20-10000-300.
Проверим выбранный токопровод по следующим критериям:
1) по напряжению: Uуст=20 кВ≤Uн=20 кВ;
2) по току: Iраб.иакс=6356 А<Iн=8625А;
3) по динамической стойкости: iуК-4=149,182 кА<iдин.ст=300кА;
Табл.6.1. Расчетные и каталожные данные
|
Параметры |
ГРТЕ-20-10000-300 |
|
Тип турбогенератора |
ТВВ-160-2ЕУ3 |
|
Номинальное напряжение, кВ Турбогенератора Токопровода |
18 18 |
|
Номинальный ток, А: Турб огенератора Токопровода |
6356 8265 |
|
Электродинамическая стойкость, кА |
300 |
|
Токоведущая шина dxs,мм |
280х15 |
|
Кожух(экран) Dxδ, мм |
640х4 |
|
Междуфазное расстояние А, мм |
1000 |
|
Тип опорного изолятора |
ОФР-20-375с |
|
Шаг между изоляторами, мм |
2500-3000 |
|
Тип применяемого трансформатора напряжения |
ЗОМ-1/18 |
|
Тип встраиваемого трансформатора тока |
ТШЛ-20-10000/5 |
|
Предельная длинна монтажного блока или секции, м |
8 |
6. Выберем сборные шины 6,3кВ дл собственных нужд. Предполагаем, что сборные шины будут расположены горизонтально при расположении большой грани полосы в вертикальной плоскости с расстоянием между фазами 0,8 м и расстоянием между опорными изоляторами (пролетом) 1,5 м.
Выбор сечения шин производится по нагреву (по допустимому току ) :
Сборные шины в связи с неравномерностью нагрузки по их длине по экономической плотности тока не выбираются, поэтому сечение шин выбираем по допустимому току:
По табл. 7.3 [2 стр.395], выбираем прямоугольные алюминиевые шины 100х8.
Условие выбора :
≤Iдоп;
Для неизолированных проводов и окрашенных шин:
<Iдоп=1625А(на
фазу)- однополосная шина. Сечение шины:
100×8.
Проверка шин на термическую стойкость:
.
Проверка шин на электродинамическую стойкость :
где l-длинна пролета между изоляторами , м;
J- момент инерции поперечного сечения шины относительно оси , перпендикулярной направлению изгибающей силы, см4 ;
q – поперечное сечение шины, см2 .
Расчитанная собственная частота колебания меньше 30Гц, значит механического резонанса не возникнет.
Проверка шин на механическую стойкость:
Наибольшее усилие при 3-х фазном К.З.
,
где
=1-коэффициент
формы при а>>2(b+h)
а- расстояние между шинами, м
b-высота, м
h-ширина, м
Изгибающий момент:
Напряжение в материале шины:
где W- момент сопротивления шины относительно оси, перпендикулярной
действию усилия.
=90
МПа (по табл. 4.2 [1])- допустимое напряжение
в материале шины для марки алюминиевого
сплава АД31Т1.
Выбор изоляторов:
По табл. 5.7 [2 стр.282], выбираем опорные изоляторы ИО-6-3,75 У3
Fразр = 3,75 кН;
Изоляторы выбираем по:
- номинальному напряжению Uном. изол≥Uуст, т. е. 6 кВ = 6кВ;
- по допустимой нагрузке Fрасч ≤ Fдоп;
Fдоп =0,6∙ Fразр =0,6∙ 3750=2250 Н;
Fрасч =1283,6 < Fдоп =2250- условие выполняется .
По табл. 5.7 [2 стр.288], выбираем проходные изоляторы ИП-10-2000-3000УХЛ Т2
Изоляторы выбираем по:
- номинальному напряжению Uном. изол≥Uуст, т. е. 10 кВ > 6кВ;
-по номинальному
току
1466<2000А;
- по допустимой нагрузке Fрасч ≤ Fдоп;
Fразр =3000 Н;
0,5
∙
=0,5∙1016,7=508,36
H
,
Fрасч =508,36 < Fдоп =3000∙0,6=1800- условие выполняется .
7. Закрытый токопровод от трансформатора собственных нужд до шин СН:
По таб.9.14 [2], выбираем закрытый токопровод ТЗК-6-1600-51
Табл.6.2. Расчетные и каталожные данные
|
Параметры |
ТЗК-6-1600-51 |
|
Номинальное напряжение, кВ Токопровода |
6 |
|
Номинальный ток, А: Токопровода |
1600 |
|
Электродинамическая стойкость, кА |
81 |
|
Токоведущая шина |
Двутавр 14600мм2 |
|
Кожух(экран) |
|
|
форма |
Цилиндрическая D=622 |
|
габариты |
|
|
ширина мм |
622 |
|
Высота мм |
666 |
|
Предельная длинна монтажного блока или секции, м |
12 |
8. Выбор закрытого токопровода от пускорезервного трансформатора до шин РУ СН.
По таб.9.14 [2], выбираем 2 закрытых токопровода ТЗК-6-1600-81
Табл.6.3. Расчетные и каталожные данные
|
Параметры |
ТЗК-6-1600-51 |
|
Номинальное напряжение, кВ Токопровода |
6 |
|
Номинальный ток, А: Токопровода |
1600 |
|
Электродинамическая стойкость, кА |
81 |
|
Токоведущая шина |
Двутавр 14600мм2 |
|
Кожух(экран) |
|
|
форма |
Цилиндрическая D=622 |
|
габариты |
|
|
ширина мм |
622 |
|
Высота мм |
666 |
|
Предельная длинна монтажного блока или секции, м |
12 |
9. Выберем провода соединяющие ОРУ 110 кВ и выводы пускорезервного трансформатора собственных нужд .Так как нагрузка по длине провода распределена равномерно, то, следовательно, их выбор будем проводить по экономической плотности тока. На основании принятой ранее экономической плотности тока экономическое сечение в данном случае будет равно:
Принимаем провод АС-25/4,2 диаметром провода d=6,9 мм и с допустимым длительным током Iдл.доп=142А [2, стр. 429] Расстояние между фазами, расположенными горизонтально, при напряжении 110 кВ следует принять: D=3 м.
Проверяем провода по допустимому току :
Проверка на термическое действие тока КЗ согласно ПУЭ не производится так как шины выполнены голыми проводами на открытом воздухе .
Однако согласно ПУЭ минимальное сечение для воздушных линий выполненное не ращепленным проводом для 110 кВ является АС 70/11 .Поэтому окончательно принимаем провод АС 70/11 диаметром провода d=11 и с допустимым длительным током Iдл.доп=265 А [2, стр. 428]