11. Токоведущие системы открытых распределительных устройств

Различают два типа токоведущих систем: токопроводы и токоведущие системы электрических аппаратов.

Конструктивное исполнение

• Токопроводы с гибкими шинами

  • Токопроводы связи 6-35 кВ

  • Гибкие линейные связи 35 кВ и выше

  • Гибкая ошиновка на 35 кВ и выше

• Токопроводы с жёсткими шинами

  • Открытого исполнения (шинные линии, токопроводы ошиновки и т.д. 6-35 кВ)

Закрытого исполнения (токопроводы до 1 кВ, закрытая ошиновка в КРУ, экранированные токопроводы 6-35 кВ, элегазовые токопроводы 110 кВ и выше)

Гибкие линейные связи применяются:

• На электрических станциях и ПС для соединения трансформаторов с удалёнными ОРУ (1-2 км);

• Для больших воздушных переходов на крупных ГЭС и КЭС;

• На АЭС, если ОРУ на напряжение 500-750 кВ расположены в стороне от машинного зала на расстоянии до 2 км;

• На ПС с двумя и более ОРУ различных классов напряжения при удалённом расположении трансформаторов или автотрансформаторов.

Особенности гибких линейных связей

• Повышенная эксплуатационная надёжность

• Трасса гибкой линейной связи выбирается по возможности минимальной протяженности при максимальном сокращении ширины её коридора

• При протяжённых гибких линейных связях 110-220 кВ используют двухцепные опоры, при более высоких напряжениях – одноцепные.

Гибкая ошиновка 35 кВ и выше Применяется для передачи электрической энергии и связи эл. аппаратов ОРУ и ЗРУ 35 кВ и выше.

Жёсткие токопроводы и ошиновка

Основным достоинством токопроводов в отличие от КЛ является

отсутствие изоляции, что повышает их надёжность и стойкость к

перегрузкам. Жёсткие шины и линии применяются:

• В открытых токопроводах 6-35 кВ генераторов мощностью до 60 МВА;

• Токопроводы связи наружной установки между машинным залом и ЗРУ, а также между трансформатором связи и ЗРУ 6-10 кВ или ОРУ 35 кВ;

• Жёсткая ошиновка ЗРУ 6-10 кВ (реже ОРУ и ЗРУ 35 кВ);

• Шинные мосты между секциями сборных шин.

Основным недостатком жёстких токопроводов является большое количество опорных изоляторов, что повышает их стоимость и снижает надёжность.

В качестве шин как правило выбираются проводники с развитым сечением. Это делается с целью уменьшения активных потерь.

Общий вид жесткой ошиновки:

• 1-шина трубчатая;

• 2-температурный компенсатор;

• 3-шинодержатель;

• 4-изолятор опорный;

• 5-замок прессуемый;

• 6-рама

12. Нагрев и передача тепла в токоведущих системах электрооборудования

Основные источники тепла в электрооборудовании

• Тепловые потери в проводниках

• Тепловые потери в изоляции

• Потери в магнитных материалах

• Электрическая дуга в эл. аппаратах

• Трение подвижных частей

Т епловые потери в проводниках

При протекании постоянного тока:

П ри протекании переменного тока:

Активное сопротивление проводника постоянному току:

Удельное активное сопротивление зависит от температуры

Удельное активное сопротивление металлов при нагревании увеличивается, у растворов и расплавов солей и кислот, у угля и некоторых твердых материалов – уменьшается.

При протекании переменного тока, активное сопротивление проводников

увеличивается:

коэффициент добавочных потерь

О пределение коэффициента добавочных потерь:

• Произведение коэффициентов дополнительных

потерь на поверхностный эффект и эффект близости.

Коэффициент дополнительных потерь, обусловленных поверхностным эффектом больше единицы. При частоте 50Гц, как правило, делается допущение, что коэф-т K_д.п.э<1.1..1.2. Коэффициент дополнительных потерь, обусловленных эффектом близости может быть как больше, так и меньше единицы. При диаметрах проводников более 2-3 см переходят к полым проводникам в виде труб.

Тепловые потери в изоляции

Т епловые потери в изоляции на постоянном напряжении обусловлены активной проводимостью изоляции

Н а переменном напряжении тепловые потери в изоляции определяются из выражения: - тангенс угла диэлектрических потерь

Тангенс угла диэлектрических потерь зависит от температуры

Способы передачи тепла в элементах электрооборудования

Способы предачи тепла: теплопроводность, конвекция, излучение

Передача тепла через плоскую стенку

С уменьшением температуры у металлов коэффициент теплопроводности увеличивается, у газов – уменьшается

Для n слоёв с различными коэффициентами теплопроводности термическое сопротивление отдачи тепла с поверхности многослойного материала.

Передача тепла путём конвекции

Конвекция – процесс передачи тепла путём перемещения жидкости или газа. Различают свободную и вынужденную конвекции. При конвекции движение жидкости или газа может быть ламинарным или турбулентным. При турбулентном движении жидкости интенсивность теплоотдачи определяется прежде всего в пограничном слое. На процессы при конвекции влияют следующие факторы:

- коэффициент теплопроводности

- температуропроводность

- вязкость

Передача тепла путём излучения

Тепло может передаваться даже через вакуум, посредством излучения. Отдача тепла происходит с помощью инфракрасных лучей (0.8-40мкм), часть тепла отводится в световом диапазоне излучения.

Закон Стефана-Больцмана

степень черноты Вт/м²/К⁴ постоянная Стефана- Больцмана

Д ля расчёта отвода тепла с поверхности нагретого тела с учётом конвекции и излучения используется упрощённая формула Ньютона:

K_T [Вт/м²/К] – коэффициент теплоотдачи, T_пов – температура нагретого тела,

Т_окр – температура окружающей среды.

Факторы, влияющие на коэффициент теплоотдачи

• Теплопроводность среды

• Теплоёмкость среды

• Плотность вещества (среды)

• Вязкость среды

• Температуропроводность

• Температура нагретой поверхности

• Форма и линейные размеры тела

• Расположение в пространстве, в т.ч. и относительно других нагретых тел.

Процессы нагрева и охлаждения токоведущих элементов

Разность между выделяемым и отводимым количеством тепла

идёт на нагрев проводника. Процесс нагрева при отсутствии

отвода тепла называется адиабатическим.