4. Выбор комплектного токопровода.

От выводов генератора до фасадной стены главного корпуса токоведущие части выполнены комплектным пофазно экранированным токопроводом.

Применение закрытых экранированных токопроводов позволяет исключить опасные для генератора междуфазные к.з., защитить шинопроводы от попадания на них пыли, влаги, посторонних предметов, уменьшить электродинамические силы, действующие на шины при внешних к.з., а также упростить процесс монтажа токопроводов.

Выбор комплектного токопровода для блока 200мВт

Примем ТЭНЕ-20-11250-400УХЛ1 по [3], стр.540 на номинальное напряжение 20 кВ, номинальный ток 11250 А, электродинамическую стойкость цепи 400 кА.

Комплектный токопровод проверяется по номинальному напряжению, длительно допустимому току и на электродинамическую стойкость при протекании тока к.з.

Таблица 5.3.4.1.

Условие проверки	Численные значения для проверки
	*

* - Берется 9,079кА из справочника, либо считаем сами через номинальную мощность генератора.

По всем параметрам ТЭНЕ-20-11250-400УХЛ1 проходит, принимаем его к установке.

Остальное оборудование к нему по [3], стр.540.

Токоведущая шина: 280 15 мм

Экран: 670 4 мм

Междуфазное расстояние: 1000 мм

Тип опорного изолятора: ОФР-20-500

Шаг между изоляторами: 3000 мм

Тип применяемого ТU: ЗОМ-1/15; ЗНОЛ-15

Тип применяемого ТА: ТШ-20-10000/5.

Выбор комплектного токопровода для блока 100мВт

Примем ТЭКН-Е-20-10000-300 по [3, стр.540] на номинальное напряжение 10.5 кВ, номинальный ток 10000 А, электродинамическую стойкость цепи 300 кА.

Комплектный токопровод проверяется по номинальному напряжению, длительно допустимому току и на электродинамическую стойкость при протекании тока к.з.

Таблица 5.3.4.2.

Условие проверки	Численные значения для проверки

*-Берется 6.975кА из справочника, либо считаем сами через номинальную мощность генератора.

По всем параметрам ТЭКН-Е-20-10000-300 проходит, принимаем его к установке.

Остальное оборудование к нему по [3, стр.540].

Токоведущая шина: 280 12 мм

Экран: 750 4 мм

Междуфазное расстояние: 1000 мм

Тип опорного изолятора: ОФР-20-375

Шаг между изоляторами: 3000 мм

Тип применяемого ТU: ЗОМ-1/10; ЗНОЛ-10

Тип применяемого ТА:ТШ-20-10000/5

Выбор шин ГРУ

Сечение плоских шин выбирают по экономической плотности тока [3 стр 399].

q_эк = I_max / J_эк .

Наибольший ток на шинах:

I_max = I_{утяж г} = 4558 А.

По q_эк принимаем шины коробчатого сечения алюминиевые 2 (150х65х7) мм² , I_{доп ном} = 5650 А.

Минимальное сечение по условию термической стойкости.

q_min = ,

где С = 90 А*с^1/2 / мм² – для алюминиевых шин [3 стр 403].

q_min = ÖЦ13269,08 / 90 = 147,43 мм², что меньше выбранного сечения.

Проверка сборных шин на механическую прочность.

i_у= 305 кА.

Шины коробчатого сечения обладают большим моментом инерции, поэтому расчет производится без учета колебательного процесса в механической конструкции. Принимаем, что швеллеры шин соединены жестко по всей длине сварным швом, тогда момент сопротивления W_у0-y0 = 167 см³. При расположении шин в вершинах прямоугольного треугольника расчетную формула имеет вид:

= 2,2 * (305000² *2²*10^-8 )/ 0,8 * 167 = 61,27 Мпа,

Примем расположение шин в вершинах треугольника, в связи с более компактным размещением их в ГРУ

_расч = _ф,max < _доп ,

где _доп = 90 Мпа – допустимое напряжение для алюминиевых шин [1] поэтому шины механически прочны.

Выбор токопровода от шин ГРУ до НН АТС.

Допустимая стрела провеса по габаритно-монтажным условиям h = 2,5 м.

Выбираем сечение по экономической плотности тока (J_э = 1 А/мм²⁾ .

q_э = 4558 мм².

Принимаем два несущих провода АС-700/86, тогда сечение алюминиевых проводов должно быть

q_а = q_э – q_АС = 4558– 2*700 = 3158 мм²

Число проводов АС-500:

n = 3158/500 = 6,3 принимаем 7

Принимаем токопровод 2 ´AC-700/86 + 7 ´ А-500, диаметром d=160 мм, расстояние между фазами D = 3,5м.

Проверяем по допустимому току:

I_доп = 2 * 1180 + 7 * 980 = 9220 А > I_max = 4558 А.

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

Проверяем токопровод по условиям схлестывания.

Сила взаимодействия между фазами:

f = 1,5*I_по²*10^-7/D = 1,5*110000²*10^-7/3,5 = 518,57 Н/м.

Сила тяжести 1 м токопровода (с учетом массы колец 1,6 кг, массы 1 м провода АС-700/86 1,9 кг, 1м провода А-500 1,38 кг) определяется

g = 9,8 (2 * 1,9 + 7 * 1,38 + 1,6) = 147,6 Н/м.

Принимая время действия релейной защиты (дифференциальной) t = 0,1с, находим:

t_эк = 0,1 + 0,08 = 0,18 с;

= 8,78

Для значения f/g = 518,57/147,6 =1,74 находим b/h = 0,58, откуда b = 0,58 * 2,5 = 1,45 м.

Допустимое отклонение фазы

b_доп = (D-d-а_доп )/2 = (3,5 - 0,16 – 0,2)/2 = 1,57 м.

где а_доп – наименьшее допустимое расстояние в свету м/д соседними фазами в момент их наибольшего сближения (для токопроводов ГРУ а_доп = 0,2 м ).

Схлестывания нe произойдет, так как b = 1,45м < b_доп = 1,57м.

Проверяем гибкий токопровод по электродинамическому взаимодействию проводников одной фазы.

Усилие на каждый провод:

f_ц = = =1852 Н/м.

Удельная нагрузка на каждый провод А-500 от взаимодействия при КЗ.

_к = f_ц / q = 3,7 МПа/м,

где q – сечение провода, мм² .

Удельная нагрузка на провод А-500 от собственного веса.

_im / q = 9,8 * 1,38 /500 = 0,027 Мпа.

Принимая максимальное натяжение на фазу в нормальном режиме, Т_ф,max = 100х10³Н, определяем.

_max Т_ф,max / (n*q) = 100х10³ / (7*500) = 28,57 Мпа.

Определяем допустимое расстояние между распорками внутри фазы.

=1,8* = 1,719 м.

где k == 1,8 — коэффициент допустимого увеличения механического напряжения в проводе при КЗ, _max — максимальное напряжение в проводе при нормальном режиме, МПа (при температуре 40 °С или при гололеде и температуре —5°С),  — коэффициент упругого удлинения материала провода (для алюминия 159 10 ^-13 м²/Н); l₁ — удельная нагрузка от собственной массы провода, МПа/м; l_к — удельная нагрузка от сил взаимодействия при КЗ, МПа/м:

Таким образом, в токопроводе необходима установка внутрифазных распорок на

расстоянии не более 1,719 м друг от друга.