8. Проверка проводников на действие токов короткого замыкания

1. Проверка шин ГРУ

Жесткие шины укрепленные на изоляторах представляют собой динамическую колебательную систему, находящуюся под действием электродинамических сил. В такой системе возникают колебания, частота которых зависит от массы и жесткости конструкции.

Проверка на резонансные явления заключается в нахождении собственной частоты колебаний и сравнении их с нормированными значениями (меньше 30 или больше 200 Гц) [10 с.246].

Собственная частота колебаний одной полосы шины:

где м – расстояние между опорными изоляторами ГРУ;

– момент инерции для шины коробчатого сечения при вертикальном расположе­нии;

– площадь поперечного сечения шины.

Так как частота собственных колебаний шины больше 200 Гц, то резонанс­ных явлений в шине не возникнет.

Проверка на механическую прочность заключается в определении максимального механического напряжение и сравнении его с максимальным допустимым (расчетное должно быть меньше максимально допустимого).

Наибольшие удельные электродинамические нагрузки:

,

где м – расстояние в свету между шинами.

Максимальное напряжение в шине:

где , м³ – момент сопротивления шины.

Так как полученное механическое напряжение в шине меньше максимально до­пустимого, при выборе марки материала шин АО с , то шина удовлетворяет условию механической прочности.

Для проверки шины на термическую стойкость определим температуру проводника до начала короткого замыкания:

где – номинальная температура окружающей среды [4, стр.256];

– допустимая температура для алюминиевых окрашенных шин [4, табл.6.16];

– наибольший номинальный ток нагрузки;

– длительно допустимый ток шины.

По [10, рис. 6.28] определим , тогда конечное значение f_к можно определить по выражению:

где – принято по [10, табл.6.17];

По [4, рис.6.28] соответствует , что меньше , следовательно, шина удовлетворяет условиям термической стойкости.

2. Проверка шины РУВН

Так как сборная шина РУВН представляет собой набор гибких проводни­ков, расположенных в ЗРУ, метод их проверки на действие токов короткого за­мыкания заключается в проверке на термическую стойкость и на схлестывание, если ударный ток проверяемой КЛ более 20 кА [12 стр. 233]. Проверка на термическую стойкость не требуется, так как шины выполнены голыми алюминиевыми проводами, которые имеют большую поверхность охла­ждения (см. [12 стр. 238]).

Степень опасности недопустимого приближения проводников при КЗ определяется по формуле:

где - полное время отключения тока КЗ;

λ=2,5 – по рис. 10.17 [7];

- погонная масса одного провода;

.

Так как расчетное значение , то схлестывание выбранных гибких шин невозможно.

3. Проверка комплектного токопровода от генератора к ГРУ

Комплектный пофазно-экранированный токопровод проверяется только на термическую стойкость, так как он находится в помещении и параметры окру­жающей среды можно считать постоянными. Кроме того, каждая фаза токопро­вода экранирована и внешнее поле проводников ничтожно мало, то есть про­верка на динамические усилия так же не требуется.

Проверка на термическую стойкость заключается в проверке следующего условия:

,

_где

– максимально допустимый интеграл Джоуля;

Так как условие термической стойкости выполняется, токопровод выбран верно.

Проверка механической прочности по взаимодействию токопровода с экра­ном заключается в сравнении тока динамической стойкости токопровода с ударным током короткого замыкания:

I_дин = 300 кА > i_у = 265,7 кА.

Условие выполнено, значит токопровод выбран правильно.

4. Проверка токопровода, соединяющего трансформатор связи с ГРУ

Проверка на термическую стойкость:

Так как условие термической стойкости выполняется, то токопровод выбран верно.

Проверка механической прочности по взаимодействию токопровода с экра­ном:

I_дин = 300 кА > i_у = 265,7 кА.

Аналогичным образом проверяются все остальные токопроводы.

5. Проверка кабеля со сшитой изоляцией между ТС и РУВН

Проверку на термическое действие токов короткого за­мыкания выполним методом минимального сечения.

Тепловой импульс тока короткого замыкания (интеграл Джоуля):

Минимальное сечение по термической стойкости:

где – тепловой коэффициент для кабеля со сшитой изоляцией на напряжение 115 кВ с алюми­ниевыми жилами.

Так как выбранное сечение кабеля (630 мм²) больше минимально допусти­мого, то кабель удовлетворяет условию термической стойкости.

При проверке кабелей по потери напряжения определяется процентное отношение потери напряжения в кабеле к номинальному напряжению кабеля, т. е.:

где cosφ – коэффициент мощности для всей системы (по условию без компенсирующих устройств cosφ=0,75);

- активное и индуктивное сопротивления кабельной линии соответсвтенно.

Так как условие выполняется, то кабель выбран верно.

Проверка кабеля на невозгораемость заключается в сравнении конечной температуры нагрева с предельной температурой невозгорания экрана.

Интеграл Джоуля определяется по формуле:

Начальная температура равна:

По универсальной зависимости определяем:

С учетом полученного начального значения температуры получаем:

По универсальной кривой получаем:

Так как условие , то кабель проверку прошел.

Проверка экрана кабеля со сшитой изоляцией на теплостойкость при КЗ осуществляют по универсальным кривым с учетом следующих параметров:

Получаем, что минимальное доступное сечение экрана составляет:

Аналогичным образом производятся проверки всех остальных выбранных кабелей со сшитой изоляцией.