4. Выбор секционных реакторов на гру 10,5

Секционные реакторы выбираются на номинальный ток 0,6÷0,7 от I_Гmax:

(4)

Выбираем РБС 10-2х2500-0,14 У3, паспортные данные приведены в табл. 8.

Таблица 8. Технические данные на РБС 10-2х2500-0,14 У3

Класс напря­жения	Номиналь­ный ток	Номинальное индуктивное сопротивление	Потери на фазу	Электродина­мическая стойкость
кВ	А	Ом	кВт	кА
10	2х2500	0,14	22,5	79

5. Выбор токоведущих частей

1. Выбор токопроводов от генераторов до ГРУ

От выводов генератора до ГРУ токоведущие части выполняются шинным мостом из жестких голых алюминиевых шин или комплектным пофазно-экранированным токопроводом [4, с. 216].

Выбираем пофазно-экранированный токопровод для генератора Г1 исходя из следующего условия:

(5)

Определим сечение токопроводов по экономической плотности тока:

(6)

Выберем по [1, с. 216] пофазно-экранированный токопровод серии ГРТЕ-10-5140-250 У1.

Для генератора Г2 токопровод выбирается исходя из условия:

(7)

Определим сечение токопроводов по экономической плотности тока:

(8)

Выберем по [1, с. 216] пофазно-экранированный токопровод серии ГРТЕ-10-8550-250 У1.

Для генератора Г3 токопровод выбирается исходя из условия:

(9)

Определим сечение токопровода по экономической плотности тока:

(10)

Выберем по [1, с. 216] пофазно-экранированный токопровод серии ГРТЕ-10-5140-250 У1.

Для генераторов Г4 и Г5 токопроводы выбираются до ТС исходя из условия:

(11)

Определим сечение токопровода по экономической плотности тока:

(12)

Выберем по [1, с. 216] пофазно-экранированный токопровод серии ТЭНЕ-20-6300-300 УХЛ1.

Паспортные данные выбранных токопроводов представлены в табл. 9.

Таблица 9. Паспортные данные выбранных токопроводов

Тип токопровода	Номинальное напряжение, кВ	Номинальный ток, А	Ток электродинамической стойкости, кА	Ток термической стойкости, кА	Сечение, мм2
ГРТЕ-10-5140-250	10	5140	375	150	3311
ГРТЕ-10-8550-250	10	8550	250	100	9622
ТЭНЕ-20-6300-300	20	6300	300	120	6822

Активные сопротивления определим по формулам:

где - удельная проводимость для алюминия, 1/Ом∙мм² [5, с. 69].

Индуктивные сопротивления определяем по следующим формулам:

где - удельное реактивное сопротивление такого типа токопроводов.

2. Выбор токопровода от ГРУ до трансформаторов связи

Соединение от ГРУ до выводов трансформаторов связи осуществляется комплектным пофазно-экранированным токопроводом [4, с. 216].

Ток от ГРУ до трансформаторов связи ТС1, ТС2 неблочной части схемы определяется по формуле:

Определим сечение токопровода по экономической плотности тока:

- для кабельной линии;

- для пофазно-экранированного токопровода.

В связи с тем, что кабели со сшитой изоляцией выпускаются сечением не более 800 мм², устанавливать кабельную линию в данном случае нецелесообразно (понадобится 6 кабелей на одну фазу). Поэтому примем к установке пофазно-экранированный токопровод серии ГРТЕ-10-8550-250 У1.

Активные сопротивления определим по формулам:

где - удельная проводимость для алюминия, 1/Ом∙мм² [5, с. 69].

Индуктивные сопротивления определяем по следующим формулам:

где - удельное реактивное сопротивление такого типа токопроводов.

3. _{Выбор кабелей от ТС до РУВН}

Ток от трансформаторов связи неблочной части ТС1 и ТС2 до РУВН определяется по формуле:

Определим сечения кабелей по экономической плотности тока:

.

Примем к установке кабель АПвЭгП – 110 1×630 [3, с. 11].

Ток от трансформаторов связи блочной части ТС4 и ТС5 до РУВН определяется по формуле:

Определим сечения кабелей по экономической плотности тока:

.

Примем к установке кабель АПвЭгП – 110 1×630 [3, с. 11]. Паспортные данные выбранного кабеля представлены в табл. 10.

Таблица 10. Паспортные данные кабеля АПвЭгП – 10 1×630

Марка кабеля	Число и номинальное сечение жил, мм2	Наружный диаметр кабеля, мм	Допустимый ток нагрузки с медной жилой в воздухе, А	Rк*, Ом/км	Lк*, мГн/км	Ск*, мкФ/км
АПвЭгП – 110	1×630	75	1057	0,0283	0,247	0,68

Определим сопротивления кабельных линий:

4. _{Выбор кабелей от ГРУ до трансформаторов СН}

_{Ток от шин ГРУ до ТСН1 в нормальном режиме определим по формуле:}

_{Ток от шин ГРУ до ТСН2 в нормальном режиме определим по формуле:}

_{Ток от шин ГРУ до ТСН3 в нормальном режиме определим по формуле:}

Ток от шин генераторов блочной части до ТСН4 в нормальном режиме:

Определим сечение кабелей по экономической плотности тока:

где = 1,6 – экономическая плотность тока для кабелей с алюминиевыми жилами [1, стр. 525].

По [3] примем кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена марки АПвЭВ-10 1185 (I_доп = 424 А) для ТСН1, АПвЭВ-10 1300 (I_доп = 577 А) для ТСН2, АПвЭВ-10 195 (I_доп = 280 А) для ТСН3 и марки АПвЭВ-20 1300 (I_доп = 577 А) для ТСН4 и ТСН5 с алюминиевыми жилами. Паспортные данные выбранных кабелей представлены в табл. 11.

Таблица 11. Паспортные данные кабелей марки АПвЭВ

Марка кабеля	Число и номинальное сечение жил, мм2	Наружный диаметр кабеля, мм	Допустимый ток нагрузки с алюминиевой жилой в воздухе, А	Rк*, Ом/км	Lк*, мГн/км	Ск*, мкФ/км
АПвЭВ – 10	1×95	29	280	0,32	0,386	0,315
	1×185	34	424	0,164	0,325	0,414
	1×300	38	577	0,1	0,294	0,495
АПвЭВ-20	1300	43	577	0,1	0,49	0,329

Проверим кабели по номинальному режиму работы трансформаторов:

Определим сопротивления кабельных линий:

5. Выбор кабелей от трансформаторов СН до шин РУСН 6,3 кВ

_{Определим ток от ТСН до шин РУСН 6,3 кВ:}

Определим сечение кабелей по экономической плотности тока:

По [3] примем кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена марки АПвЭВ-6 1300 (I_доп = 735 А) для Г1, АПвЭВ-6 1500 (I_доп = 980 А) для Г2, АПвЭВ-6 1150 (I_доп = 473 А) для Г3 и АПвЭВ-6 1800 (I_доп = 1255 А) для Г4 с алюминиевыми жилами.

Проверим кабели по номинальному режиму работы трансформаторов:

Так как выбранные кабели для Г4 и Г5 не проходят по допустимому току, то принимаем для для их СН по два кабеля марки АПвЭВ-6 1500 (I_доп = 980 А). Паспортные данные выбранных кабелей представлены в табл. 12.

Таблица 12. Паспортные данные кабелей марки АПвЭВ-6

Марка кабеля	Число и номинальное сечение жил, мм2	Наружный диаметр кабеля, мм	Допустимый ток нагрузки с медной жилой в воздухе, А	Rк*, Ом/км	Lк*, мГн/км	Ск*, мкФ/км
АПвЭВ – 6	1×150	30	473	0,124	0,329	0,487
	1×300	37	735	0,0601	0,286	0,588
	1×500	44	980	0,0366	0,261	0,656

Определим сопротивления кабельных линий:

6. Выбор кабеля от шин 6,3 кВ до двигателей

Суммарная мощность двигателей составляет 65% от суммарной мощности генераторов:

Считаем, что все двигатели имеют одинаковую мощность 200 кВт, тогда число двигателей собственных нужд от каждого генератора составит:

Ток кабельной линии от шин 6,3 кВ до двигателей:

Определим сечение кабелей по экономической плотности тока:

По [3] примем кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена марки АПвЭВ-6 (135) (I_доп = 129 А) с алюминиевыми жилами. Паспортные данные кабелей приведены в табл. 13.

Таблица 13. Паспортные данные кабелей марки АПвЭВ-6

Марка кабеля	Число и номинальное сечение жил, мм2	Наружный диаметр кабеля, мм	Допустимый ток нагрузки с алюминиевой жилой в земле, А	Rк*, Ом/км	Lк*, мГн/км	Ск*, мкФ/км
АПвЭВ – 6	1×35	23	129	0,868	0,604	0,285

Индуктивные сопротивления определим по формулам:

Определим активные сопротивления:

Примем в качестве нагрузки асинхронные двигатели марки 4А315М2У3. В расчетах можно принимать для асинхронных двигателей:

7. Выбор кабелей от РУСН 6,3 кВ до ТСН 6,3/0,4

_{Определим ток от шин РУСН 6,3 кВ до ТСН 6,3/0,4:}

Определим сечение кабелей по экономической плотности тока:

По [3] примем кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена марки АПвЭВ-6 195 (I_доп = 229 А) для Г1, АПвЭВ-6 1185 (I_доп = 424 А) для Г2, АПвЭВ-6 150 (I_доп = 152 А) для Г3 и АПвЭВ-6 1240 (I_доп = 511 А) для Г4 с алюминиевыми жилами.

Проверим кабели по номинальному режиму работы трансформаторов:

Паспортные данные выбранных кабелей представлены в табл. 14.

Таблица 14. Паспортные данные кабелей марки АПвЭВ-6

Марка кабеля	Число и номинальное сечение жил, мм2	Наружный диаметр кабеля, мм	Допустимый ток нагрузки с алюминиевой жилой в земле, А	Rк*, Ом/км	Lк*, мГн/км	Ск*, мкФ/км
АПвЭВ – 6	1×50	24	152	0,641	0,578	0,321
	1×95	27	229	0,32	0,533	0,407
	1×185	32	424	0,164	0,482	0,541
	1×240	34	511	0,125	0,469	0,572

Определим сопротивления кабельных линий:

8. Выбор кабелей от ТСН 6,3/0,4 до РУНН 0,4 кВ

_{Определим ток от ТСН 6,3/0,4:}

Примем к установке алюминиевые шинопроводы типа ШЗК-1,2-4000-81 для Г1, типа ШЗК 1,2-5000-120 для Г2, типа ШЗК-0,4-1600-51 для Г3 и два параллельных шинопровода типа ШЗК-1,2-4000-81 для Г4 и Г5. Параметры выбранных шинопроводов приведены в таблице 15.

Таблица 15. Параметры шинопроводов

Тип шинопровода	Номинальное напряжение, кВ	Номинальный ток, А	Ток электродинамической стойкости, кА	Ток термической стойкости (0,5 с), кА	Удельная масса, кг/пог.м
ШЗК-0,4-1600-51	0,4	1600	51	25	35
ШЗК-1,2-4000-81	1,2	4000	81	31,5	50
ШЗК 1,2-5000-120	1,2	5000	128	50	70

Активные сопротивления определим по формуле:

где - удельная проводимость для алюминия, м/(Ом∙мм)².

Реактивное сопротивление определяем по следующей формуле:

где .

9. Выбор кабелей до двигателей 0,4 кВ:

Считаем, что все двигатели имеют одинаковую мощность 75 кВт, тогда число двигателей собственных нужд от каждого генератора составит:

Расчетный ток двигателя:

Выбираем кабель с пропитанной бумажной изоляцией и алюминиевыми жилами. Экономическая плотность тока в данных условиях составит 1,2 А/мм².

Экономическое сечение кабеля:

.

Выбираем кабель СГ – 1/95 – 1 – УХЛ 1 с допустимым током на фазу – 384 А.

Активные сопротивления определим по формуле:

,

где - удельная проводимость для алюминия, м/(Ом∙мм)².

Реактивное сопротивление определяем по следующим формулам:

где

Для двигателей 75 кВт допускается использование при расчетах токов короткого замыкания следующих данных:

10. Выбор кабелей РТСН

_{Определим ток от шин ГРУ 10,5 кВ до РТСН 10,5/6,3:}

Определим сечение кабелей по экономической плотности тока:

По [3] примем кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена марки АПвЭВ-10 1300 (I_доп = 577 А) с алюминиевыми жилами. Паспортные данные выбранного кабеля приведены в табл. 11.

Определим сопротивления кабельных линий:

Ток от РТСН 10,5/6,3 до РУСН 6,3 равен:

Определим сечение кабелей по экономической плотности тока:

По [3] примем кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена марки АПвЭВ-6 1500 (I_доп = 980 А) с алюминиевыми жилами. Паспортные данные выбранного кабеля приведены в табл. 9.

Определим сопротивления кабельных линий:

11. Выбор шин

Распределительное устройство высокого напряжения (РУВН) имеет гибкие неизолированные шины, которые выбираются из условия протекания максимального тока, равного суммарному току от трех генераторов Г4, Г5 и одной из ветвей от ТС неблочной части:

где j_эк = 1 А/мм² − нормированное значение плотности тока для алюминиевых проводов. По условию время использования максимальных нагрузок составляет более 5000 часов.

Принимаем к установке три сталеалюминевый провода АС 600/72 (сечение алюминий/сталь) с I_доп =920 А (внутри помещения). Получаем максимальный допустимый ток, проходящий по шинам РУВН, равен I_max =2760 А.

Максимально возможный ток в шине ГРУ 10,5 кВ будет протекать при условии, что один из трансформаторов связи выведен из работы, тогда через второй будет передаваться максимально возможная мощность (с учетом перегрузки), то есть 173,85 МВ∙А. Тогда:

Выбираем алюминиевые окрашенные шины коробчатого сечения с параметрами, приве­денными в таблице 16, и геометрическими размерами поперечного сечения, приведенными на рисунке 3.

Таблица 16. Параметры шин ГРУ 10,5 кВ

Размеры					Площадь сечения		Допустимый ток
a	b	c	r
мм					мм2		А
225	105	12,5	16	4890		10300

Рисунок 3. Геометрические размеры поперечного сечения шин ГРУ 10,5 кВ

Максимально возможный ток в шине РУСН 6,3 кВ:

Выбираем алюминиевые шины прямоугольного сечения с параметрами, приведенными в таблице 17.

Таблица 17. Параметры шин РУСН 6,3 кВ

Размеры	Площадь сечения	Допустимый ток
мм	мм2	А
	800	1625

Максимально возможный ток в шине РУНН 0,4 кВ:

Выбираем алюминиевые шины коробчатого сечения с параметрами, приведенными в таблице 18.

Таблица 18. Параметры шин РУНН 0,4 кВ

Размеры					Площадь сечения		Допустимый ток
a	b	c	r
мм					мм2		А
200	90	12	16	4050		8830

12. Реальные сопротивления выбранных токоведущих частей

Реальные сопротивления токоведущих частей приведены в табл. 19.

Таблица 19. Реальные сопротивления токоведущих частей, Oм

R1	0	Х1	0	R26	0,0757	Х26	0,0129
R2	0,0059	Х2	0,0126	R27	0,0757	Х27	0,0129
R5	0,0009	Х5	0,0405	R28	0,0757	Х28	0,0129
R6	0,0015	Х6	0,0525	R29	0,0757	Х29	0,0129
R7	0,029	Х7	0,0141	R30	0,0197	Х30	0,008
R8	0,0177	Х8	0,0127	R31	0,0101	Х31	0,0073
R9	0,0567	Х9	0,0167	R32	0,0394	Х32	0,0087
R10	0,0177	Х10	0,0212	R33	0,0077	Х33	0,0071
R11	0,0006	Х11	0,0102	R38	0,0002	Х38	0,003
R12	0,0002	Х12	0,0102	R39	0,0002	Х39	0,003
R13	0,0006	Х13	0,0102	R40	0,0003	Х40	0,003
R19	0,0037	Х19	0,0043	R41	0,0002	Х41	0,003
R20	0,0023	Х20	0,0039	R42	0,0146	Х42	0,0034
R21	0,0077	Х21	0,005	R43	0,0146	Х43	0,0034
R22	0,0023	Х22	0,0039	R44	0,0146	Х44	0,0034
R23	0,0177	Х23	0,0127	R45	0,0146	Х45	0,0034
R25	0,0037	Х25	0,0039