Выбор токоведущих частей по продолжительным режимам. Выбор токоведущих частей и кабелей

расчетная постоянная времени изменения апериодического тока для схемы.

T_acx = T^acII^пос ++^T_I^a_под^дIпод .                                     (2.13)

_пос

Постоянная времени системы Т_ас определяется по таблице 2.2, а постоянная времени апериодической оставляющей эквивалентного двигателя можно принимать Т_ад = 0,04 с.

Таблица 2.3

Следует отметить, что во многих случаях токоведущие части имеют значительные запасы по термической стойкости. Поэтому допускается выполнять расчет термического импульса по выражению B_к = I_по² (t_отк +Т_а), дающему несколько завышенный результат, и, в случае необходимости, можно уточнить значение импульса по формулам для схемы "двухлучевая звезда".

Пример 2.1:

Определить минимальное термически стойкое сечение для шин РУ-10 кВ подстанции с трансформаторами ТДТН-40000 кВ⋅А, U_кВН=22%. К секции шин подключены высоковольтные электродвигатели S_Σ=12 МВ⋅А. Ток КЗ в распредустройстве 220 кВ I_по=4,8 кВ. Пусковой ток эквивалентного электродвигателя I_*п=5,6. Время отключения КЗ t_отк=t_рз + t_ов=1+1,1=1,1 с.

Решение:

Определим токи КЗ в РУ-6 кВ

S_б=100 мВ; U_б=6,3 кА;  I_б6=9,18 кА;   I_б.

Сопротивление системы

X*c = IIб220к1 = 04,25,8 = 0,0521. по

         S_сист                                  К                                                  S_эд 

                                 Хс                        Хт                К2

Сопротивление трансформатора

X_*т = U_к ⋅ S_б = 22 ⋅100 = 0,55.

                             100 S_п        100   40

Ток короткого замыкания от системы в РУ-6 кВ

Iпоск2 = Х*сI+б6Х*т = 09,602,18 =15,25кА.

Начальное значение тока КЗ от эквивалентного электродвигателя

I_пд .

Определим термический импульс короткого замыкания в РУ-6 кВ.

Bкп = Iпос2 tоткл + 0,5Iпод2 Тпд + 2IпосIподТпд =15,252 ⋅1,1+ 0,5⋅6,172 ⋅0,07+

+ 2⋅15,25⋅6,17⋅0,07 = 255,82+1,33+13,17 = 270,3кА² ⋅с;

В_ка=(15,25+6,17)² Т_асх = 21,42²⋅0,069 = 31,66 кА²⋅с;

T_acx =TacIIпос ++TIa_поддIпод =15,25⋅0,0821,+426,17⋅0,04 = 0,069с;

_пос

В_к = 302 кА²⋅с = 302⋅10⁶ А²⋅с.

Минимальное термически стойкое сечение алюминиевых шин

q_min .

При определении В_к без учета затухания тока электродвигателей В_к = 21,52² ⋅1,1 = 504 кА²⋅с;

q.

Таким образом, расчет по упрощенному выражению завышает сечение почти на 30 %, но при этом для расчетной схемы оно значительно меньше выбранного сечения шины по условиям длительного режима.

2.2. Динамическая стойкость проводников

Жесткие шины, укрепленные на изоляторах, представляют собой динамическую колебательную систему, находящуюся под воздействием электродинамических сил. В такой системе возникают колебания, частота которых зависит от массы и жесткости конструкций. Электродинамические силы, возникающие при КЗ, имеют составляющие, которые изменяются с частотой 50 и 100 Гц. Если собственные частоты колебательной системы шины — изоляторы совпадут с этими значениями, то нагрузки на шины и изоляторы возрастут. Если собственные частоты меньше 30 и больше 200 Гц, то механического резонанса не возникает. В большинстве практически применяемых конструкций шин эти условия соблюдаются, поэтому ПУЭ не требуют проверки на электродинамическую стойкость с учетом механических колебаний. В частных случаях, например при проектировании новых конструкций РУ с жесткими шинами, производится определение частоты собственных колебаний для алюминиевых шин:

                                                                    f₀ = ¹⁷³l₂^{,2                                                 J}q ;                                                (2.14) для медных шин

                                                                    f₀ = ¹²⁵l₂^{,2                                                 J}q ,                                                (2.14) где l - длина пролета между изоляторами, м; J -  момент инерции поперечного сечения шины относительно оси, перпендикулярной направлению изгибающей силы, см⁴; q - поперечное сечение шины, см².

Изменяя длину пролета и форму сечения шин, добиваются того, чтобы механический резонанс был исключен, т. е. f₀ > 200 Гц. В этом случае проверка шин на электродинамическую стойкость производится в предположении, что шины и изоляторы являются статической системой с нагрузкой, равной максимальной электродинамической силе, возникающей при КЗ.

Наибольшие электродинамические усилия возникают обычно при трехфазном коротком замыкании. Поэтому в дальнейших расчетах на динамическую стойкость учитывается ударный ток трехфазного КЗ.

Равномерно распределенная сила f создает изгибающий момент, Н/м (шина рассматривается как многопролетная балка, свободно лежащая на опорах)

fl ²

                                                                                    M = ,

10

где f – длина пролета между опорными изоляторами шинной конструкции, м.

При расположении шин в плоскости наибольшие динамические нагрузки