5.3.4. Выбор токоведущих частей

Вначале произведём выбор пофазно-экранированных токопроводов.

По известному току утяжелённого режима для генераторов 63 МВт (А) по [15] выбираем комплектные токопроводы ТЭНЕ-20-11250-400УХЛ1 (для генераторов 63 МВт) на напряжение 20 кВ.

Проверим токопроводы на термическую и электродинамическую стойкость по наиболее тяжёлым условиям:

Таблица 32. Проверка комплектных токопроводов на термическую и электродинамическую стойкость

Условия проверки	Расчетные данные	Данные по токопроводу ТЭНЕ-20-11250-400УХЛ1

Следовательно, выбранные токопроводы могут быть установлены в цепи генераторов 63 МВт.

Теперь выберем шины генераторного распредустройства.

Сечение плоских шин согласно [18] выбирают по допустимому нагреву при максимальном токе. Наибольший ток, протекающий по шинам ГРУ, равен А. По [16], стр. 398 принимаем алюминиевые шины коробчатого сечения 2x(125х55х6,5) мм², имеющие допустимый продолжительный ток.

Проверим выбранные шины на термическую стойкость при КЗ. Минимальное сечение, обеспечивающее термическую стойкость шин ():

.

Получили величину меньше выбранного сечения (1370 мм²), следовательно, выбранные шины термически стойки.

Проверим шины на электродинамическую стойкость при КЗ.

Значение суммарного тока КЗ на шинах ГРУ равно 164 кА.

Примем расположение шин в вершинах прямоугольного треугольника в связи с более компактным их размещением в ГРУ.

Рис. 31. Шины, расположенные в вершинах треугольника

Расчёт будем вести в соответствии с указаниями [3].

Шины коробчатого сечения обладают большим моментом инерции, поэтому расчет производится без учета колебательного процесса в механической конструкции. Принимаем, что швеллеры шин соединены жестко по всей длине сварным швом, тогда момент сопротивления . При расположении шин в вершинах прямоугольного треугольника расчетная формула имеет вид:

,

где:

l= 2 м – расстояние между изоляторами;

а= 0,8 м – расстояние между фазами.

Условие электродинамической стойкости шин:

.

Допустимое напряжение для алюминиевых шин согласно [3] составляет 90 МПа. Таким образом, шины удовлетворяют условию электродинамической стойкости.

Выберем также изоляторы для крепления на них шин ГРУ.

По [16] выбираем опорные изоляторы ИО-10-30УЗ. Минимальная разрушающая сила для выбранного изолятора , высота изолятора 154 мм.

Проверяем изоляторы на механическую прочность при КЗ.

Максимальная сила, действующая на изгиб, определяется по формуле:

.

Поправка на высоту коробчатых шин:

.

Тогда расчётная сила, действующая на изолятор:

.

Условие механической прочности изоляторов при КЗ:

;

.

.

Таким образом, опорные изоляторы ИО-10-30,00УЗ, установленные на расстоянии 2 м друг от друга, проходят по условию механической прочности при КЗ.

Теперь произведём выбор гибкого токопровода от шин ГРУ до автотрансформаторов связи.

Допустимая стрела провеса по габаритно-монтажным условиям согласно [18] равна 2,5 м.

Выбираем сечение по экономической плотности тока. Тогда .

Принимаем два несущих провода АС-500/64. Тогда сечение алюминиевых проводов должно быть равно:

.

Число проводов А-500:

.

Принимаем число проводов равным 7.

Таким образом, к установке принимаем токопровод 2´AC-500/64+7´А-500 диаметром 160 мм с расстоянием между фазами 3 м.

Проверяем по допустимому току:

.

Данное значение меньше тока, возникающего при отключении одного из трансформаторов связи (2·4563,432 А = 9126,864 А).

Пучок гибких неизолированных проводов имеет большую поверхность охлаждения, поэтому проверка на термическую стойкость согласно [18] не производится.

Проверяем токопровод по условиям схлестывания.

Сила взаимодействия между фазами на единицу длины токопровода:

.

Сила тяжести 1 м токопровода (с учетом массы колец 1,6 кг, массы 1 м провода АС-500/64 1,85 кг, 1 м провода А-500 1,38 кг) определяется как:

.

Принимая время действия релейной защиты 0,1 с, находим:

;

.

По [22] для значения находим. Отсюда:

.

Допустимое отклонение фазы:

,

где – наименьшее допустимое расстояние в свету между соседними фазами в момент их наибольшего сближения. Для токопроводов ГРУсогласно [18].

Схлестывания нeпроизойдет, так как действительное отклонение фазы в 0,99 м меньше допустимого в 1,32 м.

Проверяем гибкий токопровод по электродинамическому взаимодействию проводников одной фазы.

Усилие на каждый провод:

.

Удельная нагрузка на каждый провод А-500 от взаимодействия при КЗ:

,

где q– сечение провода, мм² .

Удельная нагрузка на провод А-500 от собственного веса:

.

Принимая максимальное натяжение на фазу в нормальном режиме Т_ф,max = 100·10³ Н, определяем максимальное механическое напряжение:

Определяем допустимое расстояние между распорками внутри фазы:

,

где:

k= 1,8 — коэффициент допустимого увеличения механического напряжения в проводе при КЗ;

_max— максимальное напряжение в проводе при нормальном режиме, МПа;

 — коэффициент упругого удлинения материала провода (для алюминия он равен 159·10^-13м²/Н);

l₁— удельная нагрузка от собственной массы провода, МПа/м;

l_к— удельная нагрузка от сил взаимодействия при КЗ, МПа/м.