Выбор токоведущих частей при проектировании электрической части подстанции

шины удовлетворяют условию электродинамической стойкости.

-  Механический расчет шин.

Шины являются механически прочными при выполнении условия:

s_расч £s_доп;

где s_доп – допустимое механическое напряжение в материале шин ( для

алюминиевых шин 82,3 Мпа по табл.4-3,[3] );

s_расч – расчетное напряжение в материале шин:

;

где i_y – ударный ток;

            l – пролет между изоляторами;

            W_a – момент сопротивления шины относительно оси, перпендикулярной

действию силы, см; при раксположении шин плашмя:

,см²

;

s_расч=16,1 £s_доп=82,3 ;

    Следовательно шина механически прочна.

     Окончательно принимаем: алюминиевые шины прямоугольного сечения 25´3 с I_доп = 265 А.

6.1.4 Выбор гибких токопроводов на стороне 10 кВ

      Гибкие токопроводы для соединения трансформаторов с РУ 10 кВ

выполняются пучком проводов, закрепленных по окружности в кольцах, обоймах.

Мощность,протекающая по шинам, равна:

S_max=S_УТЭЦ-S₄=12-8=4,МВа

Тогда рабочий ток равен:

,А

Определяем расчетное(экономическое) сечение:

,мм²

     По таблице 7.35 [1] выбираем провод марки: А-120 c I_доп=375,А и проверяем на ток аварийного режима (отключение одного трансформатора):

,А

I_доп=375,А > I_ав=231,А

    Условие выполняется , следовательно окончательно выбираем провод марки: А-120

6.1.5 Выбор сборных шин на стороне 6 кВ

Шины располагаем по вершинам прямоугольного треугольника. Расстояние между фазами 0,8 м и пролетом l=2 м.

  Проверка по допустимому току ( Imax < Iдоп ).

,А

     Сборные шины по экономической плотности тока не выбирают, поэтому сечение шины выбираем по допустимому току. Принимаем алюминиевые шины прямоугольного сечения 50´5 с Iдоп = 665 А.

  Проверка на термическую стойкость при к.з. :

Jк < Jк.доп;

где J_к.доп- допустимая температура нагревашины при к.з.( дляалюминиевых

шин по табл.3-11[3]Jк.доп=200°C );

J_к - температурашины при нагреве током к.з., определяется в

зависимости от f_k по рис.3-46[3];

;

где k=1.054×10^-2,мм⁴×°С/(A²×с)×10^--2 - коэффициент, учитывающий удельное

                  сопротивление и эффективную  теплоемкость  проводника по табл.3-

                  12[3];

В_к - тепловой импульс к.з., равен:

,кА²×с;

             f_н – величина, характеризующая тепловое состояние  проводника к началу

                   к.з., определяется по рис.3-46[3] в зависимости от J_н;

;

где  J_доп.дл. - длительно  допустимая  температура  проводника, равная 70

°С;

J_о - температура окружающей среды, принимаем 25 С;

J_о.ном.  - номинальная температура окружающей среды, равная

 25 С (согласно ПУЭ);

I_max     - максимальный ток нагрузки;

I_доп.    - длительно допустимый ток проводника;

 ,°C;

Тогда: f_н=50°C;

;°С

Тогда: J_к=57°С;

Jк=57°С < Jк.доп=200°С ;

Следовательно шины термически устойчивы.

- Проверка шин на электродинамическую стойкость.

      Проверка шин на электродинамическую стойкость осуществляется по формуле [3, стр.231]:

;

где  l - длина пролета между изоляторами, м;

     J - момент инерции поперечного сечения шины, смпри расположении шин

плашмя:

.см³

      где b – толщина шины,см;

            h – ширина шины,см;

     q - поперечное сечение шины, кв.см.

 ,Гц;

Т.к. f₀ > f_доп=50 Гц - условие электродинамической стойкости не выполняется, увеличиваем пролет между изоляторами и определяем его как :

,м

     Тогда f₀ = f_доп=50 Гц – шины удовлетворяют условию электродинамической стойкости.

-  Механический расчет шин.

Шины являются механически прочными при выполнении условия:

s_расч £s_доп;

где s_доп – допустимое механическое напряжение в материале шин ( для

алюминиевых шин 82,3 Мпа по табл.4-3,[3] );

s_расч – расчетное напряжение в материале шин:

;

где i_y – ударный ток;

            l – пролет между изоляторами;

            W_a – момент сопротивления шины относительно оси, перпендикулярной

действию силы, см; при раксположении шин плашмя:

,см²

;

s_расч=8 £s_доп=82,3 ;

    Следовательно шина механически прочна.

     Окончательно принимаем: алюминиевые шины прямоугольного сечения 50´5 с I_доп = 665 А.

6.1.6 Выбор гибких токопроводов на стороне 6 кВ

Мощность,протекающая по шинам, равна:

S_max=S₅=6,МВа

Тогда рабочий ток равен:

,А

Определяем расчетное(экономическое) сечение:

,мм²

     По таблице 7.33 [1] выбираем провод марки: А-300 c I_доп=680,А и проверяем на ток аварийного режима (отключение одного трансформатора):

,А

I_доп=680,А > I_ав=577,А

    Условие выполняется , следовательно окончательно выбираем провод марки: А-300

6.1.7 Выбор гибких токопроводов, питающих УТЭЦ

Мощность,протекающая по шинам, равна:

S_max=S_УТЭЦ=12, МВа

Тогда рабочий ток равен:

,А

Определяем расчетное(экономическое) сечение:

,мм²

     По таблице 7.35 [1] выбираем провод марки: АС-400/51 c I_доп=825,А и проверяем на ток аварийного режима (отключение одного трансформатора):

,А

I_доп=825,А > I_ав=692,А

    Условие выполняется , следовательно окончательно выбираем провод марки: АС-300/51

6.2 Выбор кабелей

    Кабели выбираются:

- по напряжению установки Uуст < Uном;

- по экономической плотности тока qэк = Iнорм/jэк;

-по допустимому току Imax < Iдоп,

 где Iдоп - длительно допустимый ток с учетом поправок на число  рядом 

положенных в земле кабелей (К1) и температуруокружающей

среды(К2).

I_доп = К₁К₂I_{доп.табл}.

      Выбранные  кабели  проверяются  на  термическую стойкость по условию:

где b_к = I_T²* t

где I_T² и t – справочные данные;

      C – по [4];

6.2.1 Выбор кабелей питающих ТСН

Нагрузка ТСН: S_расч= 336,96 кВА

  Определение экономического сечения кабеля:

,мм²

где J_э – для кабелей с бумажной изоляцией и алюминиевыми жилами по

табл.4.1.[5];

,А

Выбираем стандартное сечение: S_ст=10 мм²

     Проверяем выбранное сечение на термическую прочность:

.мм²

Выбираем кабель: АСБ-16 с I_доп=75,А

Проверим с учетом прокладки в земле:

I^’_доп=75×1×1,05=78,7,А

     Ток аварийного режима: I_max=2×I_норм=2×9,73=19,46,А

I_max<I^’_доп

   Т.е. по условию нагрева максимальным током проходит, следовательно