Выбор токоведущих частей и кабелей

Выбираем сечение жёсткого шинопровода на напряжение 10 кВ. Предполагаем, что сборные шины будут располагаться в вершинах прямоугольного треугольника с расстояниями между фазами a_х= a_y=0,8 м и пролётом l=2 м. Ток рабочий нормального режима одной шины:

кА.

Ток максимального режима:

кА.

Принимаем шины коробчатого сечения, алюминиевые 2(175×80×8) мм, высота h=175 мм; ширина полки b=80 мм; толщина шины c=8 мм; сечение (2×2440) мм²;     W_y0-y0=250 см³; W_y-y=25 см³; J_y0-y0=2190 см⁴; I_доп=6430 А, [4, табл. 7.6].

Условие  выполняется.

Проверим шины на термическую стойкость.

Определяем температуру шин до к.з.:

°С.

По кривой рис. 3-46, [6], определяем f_н=57,1°С.

°С.

По кривой рис. 3-46, [6], определяем °С, что значительно меньше допустимой температуры для алюминиевых шин 200°С.

Проверим шины на механическую прочность. Определим частоту собственных колебаний конструкции при взаимодействии шинной конструкции в горизонтальной плоскости:

Гц.

Т.к. f₀>200 Гц, то расчёт можно вести без учёта колебательного процесса в шинной конструкции.

Учитывая то, что сборные шины располагаются в вершинах прямоугольного треугольника, напряжение в материале шин от воздействия между фазами определяется по формуле, [6, табл. 4-4]:

МПа.

Сила взаимодействия между швеллерами:

Н/м.

Напряжение в материале шин от действия силы f_п:

МПа.

Условие (5.9) выполняется: .

Выбор гибких токопроводов на стороне 10 кВ. Выбор гибких токопроводов производится по экономической плотности тока:

.

Выбранные гибкие токопроводы проверят:

–  по длительно допустимому току;

–  по термическому действию тока к.з.;

–  по электродинамическому действию тока к.з. (проверка на схлёстывание проводов).

Сближение гибких токопроводов при протекании токов к.з. может быть определено следующим образом. Усилие от длительного протекания тока:

,                                                             (5.11)

где D – расстояние между фазами, м, [6, с.244].

Определяется сила тяжести 1 м токопровода, Н; g=9,8·m, где m – масса одного метра токопровода.

Задаваясь стрелой провеса h, определяют параметр , где t_эк - эквивалентное по импульсу время действия быстродействующей защиты, с. Для цепей генераторов и трансформаторов:

,                                                         (5.12)

где t_з – действительная выдержка времени защиты от токов к.з., принимаем равным 0,1 с;

0,05 – учитывает влияние апериодической составляющей.

Максимальная стрела провеса h зависит от пролёта, натяжения проводов, минимально допустимого расстояния до земли, условий монтажа и других факторов.

По диаграмме [6, рис. 4-9] в зависимости от f/g и  определяют отклонение проводов b, м, и угол α.

Найденной значение b сравнивают с максимально допустимым:

,                                                             (5.13)

где d – диметр токопровода;

a_доп – наименьшее допустимое расстояние в свету между соседними фазами в момент их наибольшего сближения, [6, с. 245].

Если окажется, что b>b_доп, то необходимо уменьшить стрелу провеса или увеличить расстояние между фазами.

Выбираем сечения токоведущих частей 10 кВ по экономической плотности тока.

Ток нормального рабочего режима:

кА.

Ток максимального режима:

кА.

Тогда:

мм².

Принимаем два несущих провода АС-600/72, тогда сечение алюминиевых проводов должно быть:

мм².

Число алюминиевых (токоведущих) проводов А-600:

.

Принимаем токопровод 2×АС-600/72+4×А-600 диаметром d=160 мм, расстояние между фазами D=3 м.

Проверяем токопровод по допустимом току:

, условие выполняется.

Пучок гибких голых проводов имеет большую поверхность охлаждения, поэтому проверка на термическую стойкость не производится.

Проверяем токопровод по условиям схлёстывания. Сила взаимодействия между фазами:

Н/м.

Сила тяжести одного метра токопровода с учётом массы колец 1,6 кг, массы 1 м провода АС-600/72 – 2,17 кг, провода А-300 – 1,62 кг, [4, табл. 7.33, табл. 7.35]:

Н/м.

Определяем:

с;

.

По диаграмме, [6, рис. 4-9], для значения f/g=14,5/121,7=0,12 находим b/h=0,04, откуда b=0,04·2,5=0,1 м.

Допустимое отклонение фаз:

м.

Схлёстывания не произойдёт, т.к. b<b_доп.

Выбор изоляторов. Жёсткие шины крепятся на опорных изоляторах, выбор которых производится по следующим условиям:

–  по номинальному напряжению U_уст ≤ U_ном;

–  по допустимой нагрузке F_расч≤F_доп,

где F_расч – сила, действующая на изолятор;

F_доп – допустимая нагрузка на головку изолятора.

,                                                                 (5.14)

где F_разр – разрушающая нагрузка на изгиб, [4, табл. 5.7].

При расположении шин в вершинах треугольника, [6, табл. 4-4]:

,                                                                     (5.15)

где k_h – поправочный коэффициент на высоту шины, если она расположена «на ребро»:

; ,                                                                     (5.16)

где H_из – высота изоляторов, мм, [4, табл. 5.7].

Выбор изоляторов на стороне 10 кВ. Принимаем опорный изолятор типа ИОР-10-3,75УХЛ с F_разр=3,75 кН, H_из=120 мм.

Поправка на высоту коробчатых шин:

мм;

.

Расчётная сила:

Н.

По табл. 5.7, [4], F_разр=3750 Н. Тогда:

Н.

Условие  выполняется.

Кабели выбираются:

- по напряжению установки U_уст < U_ном;

- по экономической плотности тока F_э = I_норм/j_эк;

-по допустимому току I_max < I_доп,

где I_доп - длительно допустимый ток с учётом поправок на число рядом проложенных в земле кабелей (k₁) и температуру окружающей среды (k₂).

,                                                                 (5.17)

Поправочные коэффициенты k₁, k₂ и допустимый ток находятся по справочникам или ПУЭ.

Выбранные кабели проверяются на термическую стойкость. Минимальное сечение по термической стойкости:

,                                                                 (5.18)

где В_к  - импульс квадратичного тока короткого замыкания, кА²·с, (см. п. 4);

С - функция, значения которой приведены в таблице 3-13, [6], А·с^1/2/мм².

Выберем кабель, питающий ТСН.

А.

Экономическое сечение кабеля:

мм².

Выбираем кабель АСБ-3×25 с I_{доп. ном}=90 А.

Проверяем кабель по допустимому току с учётом поправочных