5Выбор электроаппаратов и шинопроводов ру по условиям рабочего режима и проверка их по устойчивости к токам короткого замыкания.
В распределительных устройствах электрических станций и подстанций содержится большое число электрических аппаратов и соединяющих их проводников. Выбор и расчет токоведущих частей аппаратов и проводников – важнейший этап проектирования любой электрической установки, от которого в значительной степени зависит надежность ее работы.
5.1 Выбор шинопроводов рУподстанции.
Согласно рекомендациям справочной литературы [1] на трансформаторных подстанциях вОРУ, в качестве жесткой ошиновки используют трубы из алюминия или сплавов. Шины низкого напряжения имеют прямоугольное сечение. Согласно ПУЭ-7 №1.3.24При выборе шин больших сечений необходимо выбирать наиболее экономичные по условиям пропускной способности конструктивные решения.
5.1.1 Выбор шинопроводов для шин вн.
Выбор шинопроводов по допустимому току в форсированном режиме (по максимальному рабочему току) проводим по формуле:
(5.1.1.1)
где Sтр.ном – номинальная мощность трансформатора на 10 лет, Uном – номинальное напряжение шины.
Согласно ПУЭ-7 таблица №1.3.30, выбираем по условиям длительного тока для алюминиевых шин трубчатого сечений: внутренний диаметр трубы (dвнутр) – 13 мм; внешний диаметр трубы (dвнеш) – 16 мм; допустимый длительный ток – 295 А.
Проверка по току:
(5.1.1.2)
Далеешинопроводпроверяют на термическую стойкость приКЗ по условию:
(5.1.1.3)
где qmin1 – минимальное сечение рассчитывается по формуле:
(5.1.1.4)
гдеC=91(А·с0,5/мм2)– термический коэффициент для неизолированных алюминиевых шин и проводов(ПУЭ-7 табл. 4.2.).
Рассчитаем сечениешинопровода:
(5.1.1.5)
Согласно условию (5.1.3) проверка на термическую стойкость выполняется.
Проверяем шинопроводна электродинамическую стойкость.
Определим наибольшее удельное усилие при трехфазном КЗ по формуле:
(5.1.1.6)
где а1 – расстояние между фазами шинной конструкции, согласно ПУЭ-7 №4.2.5 наименьшее расстояние в свету между токоведущими частями разных фаз в ОРУ (подстанции) напряжением 110 кВ а1=1000 мм.
Изгибающий момент шины:
(5.1.1.7)
где l–длина пролета между опорными изоляторами шинной конструкции. В учебном проектировании lвыбирается от 1,5 м до 2,5 м, принимаем l=2 м (при необходимости это расстояние можно уточнить из данных завода изготовителя жесткой ошиновки).
Определяем напряжения в материале шины, возникающие при воздействии изгибающего момента:
(5.1.1.8)
где W1 – момент сопротивления поперечного сечения шины, м3; формулы для его расчета:
(5.1.1.9)
(5.1.1.10)
Допустимое напряжение алюминиевых шин:
Условие прочности выполняется:
(5.1.1.11)
5.1.2 Выбор токопроводов для шин нн
Выбор шинопроводов по допустимому току в форсированном режиме (по максимальному рабочему току) проводим по формуле
(5.1.2.1)
Согласно ПУЭ таблица №1.3.31, выбираем по условиям длительного тока для алюминиевых шин прямоугольного сечения:h=80мм;b=8мм; допустимый длительный переменный ток – 1320 А.
Проверка шинопроводапо току:
(5.1.2.2)
Далее проверяют шинопроводна термическую стойкость при КЗ по условию:
(5.1.2.3)
где qmin2 – минимальное сечение рассчитывается по формуле:
(5.1.2.4)
Рассчитаем сечение прямоугольной шины:
(5.1.2.5)
Согласно условию (5.1.14) проверка на термическую стойкость выполняется.
Проверяем шинопровод на электродинамическую стойкость.
Определим наибольшее удельное усилие при трехфазном КЗ по формуле:
(5.1.2.6)
где а2 – расстояние между фазами шинной конструкции, согласно ПУЭ №4.2.7 наименьшее расстояние в свету между токоведущими частями разных фаз в ОРУ (подстанции) напряжением 10 кВ а2=220 мм.
Изгибающий момент в шинопроводе:
(5.1.2.7)
где l – длина пролета между опорными изоляторами шинной конструкции. В учебном проектировании lвыбирается от 1,5 м до 2,5 м, согласно с ПУЭ-7 №4.2.51 принимаем l=2 м (при необходимости это расстояние можно уточнить из данных завода изготовителя жесткой ошиновки).
Определяем напряжения в материале шины, возникающие при воздействии изгибающего момента:
(5.1.2.8)
где W1 – момент сопротивления поперечного сечения шины, м3; формулы для его расчета:
(5.1.2.9)
(5.1.2.10)
Допустимое напряжение алюминиевых шин, как указано ранее
(5.1.2.11)
Условие электродинамической стойкости выполняется.