2.5. Выбор токоведущих частей и электрооборудования подстанции.

К токоведущим частям относятся воздушные, кабельные линии и шины распределительного устройства.

Сечение высоковольтных воздушных и кабельных линий выбирается по экономической плотности тока

S_эк = ;

Значение экономической плотности тока выбирается по таблице 13

Таблица 13

Экономическая плотность тока

Проводники	Максимальная плотность тока, А/ при числе часов использования максимума нагрузки в год
	1000-3000	3000-5000	Более 5000
Неизолированные провода медные алюминиевые	2,5 1,3	2,1 1,1	1,8 1,0
Кабели с бумажной изоляцией, провода с резиновой и ПВХ изоляцией с жилами медными алюминиевыми	3,0 1,6	2,5 1.4	2,0 1,2
Кабели с резиновой и пластмассовой изоляцией с жилами медными алюминиевыми	3,5 1,9	3,1 1,7	2,7 1,6

Тип проводов и кабелей выбирается студентом, при этом следует помнить, что согласно ПУЭ следует применять провода и кабели с алюминиевыми жилами.

Расчетный ток определяется по формуле

I_р = ;

Если значение коэффициента полезного действия не задано, обычно берется значение 0,9 (90%).

Затем по таблице 14 выбирается стандартное значение сечения провода или кабеля, большее рассчитанного S_эк .

Рассчитанное значение сечений проводов и кабелей необходимо проверить по потере напряжения и сечение кабелей - на термическую стойкость.

Проверка на потерю напряжения.

Расчетная величина потери напряжения

;

Где r и x - удельные значения активного и индуктивного сопротивлений провода или кабеля найденного сечения определяется по таблице 11.

Индуктивное сопротивление для воздушных линий принимается равным 0,4 Ом/км.

Значение напряжения берется в вольтах, а длина линии l – в километрах.

Таблица №14

Длительно-допустимые токи нагрузки для кабелей с алюминиевыми жилами с бумажной изоляцией

Сечение жил мм2	Ток, А для кабелей
	Одножиль- ные до 1кВ	Двухжильные До 1кВ	Трехжильные напряжением			Четырехжи- льные до 1кВ
			До 3 кВ	6 кВ	10 кВ
Проложенные в земле
6	-	60	55	-	-	-
10	110	80	75	60	-	65
16	135	110	90	80	75	90
25	180	140	125	105	90	115
35	220	175	145	125	115	135
50	275	210	180	155	140	165
70	340	250	220	190	165	200
95	244	290	262	225	205	240
120	460	335	300	260	240	270
150	520	385	335	300	275	305
185	580	-	280	340	310	345
240	675	-	440	390	355	-
300	770	-	-	-	-	-
Проложенные в воздухе
6	-	42	35	-	-	-
10	75	55	46	42	-	45
16	90	75	60	50	46	60
25	125	100	80	70	65	75
35	155	115	90	85	80	95
50	190	140	120	110	105	110
70	235	175	155	135	130	140
95	275	210	190	165	155	165
120	320	245	220	190	185	200
150	360	290	255	225	210	230
185	405	-	290	250	235	260
240	470	-	230	290	270	-
300	555	-	-	-	-	-

Полученное значение сравнивается с допустимым, равным 5 % и делается вывод – прошел ли выбранный кабель или провод проверку. Если получают более 5 %, то выбирают кабель или провод большего сечения и вновь делают проверочный расчет.

Проверка на термическую стойкость

Проверку на термическую стойкость проводят только для кабелей.

Для проверки аппаратов и токоведущих частей на термическую стойкость при коротких замыканиях

1.Необходимо определить величину теплового импульса КЗ – В_к, пропорционального количеству выделяемого при этом тепла.

В_к = I_п.о. * (t_отк+ Т_а),

где Iп.о - сверхпереходной ток короткого замыкания (максимальное значение);

t_{отк -} действительное время протекания тока КЗ, выбирается студентом. Обычно значение t_отк = 0,2 – 1 с.

Т_а – постоянная времени затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания. Для напряжения 6…10 кВ Та = 0,01с; для напряжения 35…110 кВ Т_а = 0,02с.

2. Определить значение минимального допустимого сечения, которое сможет отвести данный тепловой импульс

S_мин =

Здесь С – термический коэффициент, принимаемый

-для кабелей с алюминиевыми жилами с бумажной изоляцией на 6 кВ – 98; на 10 кВ – 100;

-для кабелей с алюминиевыми жилами и полиэтиленовой изоляцией на 6 кВ – 62 и 10 кВ – 65;

-для алюминиевых шин – 95

S_выбр – стандартное сечение кабеля.

Значение В_к берется в

Выбор сечения шин.

Сечения шин РУ выбирают по условию нагрева длительным рабочим током. Для РУ 6 и 10 кВ обычно применяют алюминиевые шины прямоугольного сечения.

Условия выбора сечения шин – I_дл.доп

Выбранные шины проверяются по условиям термической и динамической стойкости.

Таблица 15

Выбор сечения шинопровода

Размеры шин, мм	Сечение одной полосы,	Допустимый ток одной полосы, А
		медь	алюминий
15*3	45	210	165
20*3	60	275	215
25*3	75	340	265
30*4	120	475	365
40*4	160	625	480
40*5	200	700	540
50*5	250	860	665
50*6	300	955	740
60*6	360	1125	870
60*8	480	1320	1025
60*10	600	1475	1115
80*6	480	1475	1150
80*8	640	1690	1320
80*10	800	1900	1480
100*6	600	1810	1425
100*8	800	2080	1625
100*10	1000	2310	1820
120*8	960	2400	1900
120*10	1200	2650	2070

Проверка шин на термическую стойкость.

Определяется минимально допустимое сечение по нагреву током короткого замыкания

S_мин =

Здесь В_к – расчетная величина теплового импульса;

С – термический коэффициент;

S_выбр – сечение шин, например, для шин сечением 60*6мм S_выбр= 60*6=360

Проверка шин на динамическую стойкость

Определяем силу, действующую на шину средней фазы при трехфазном КЗ

F = ; Н

где i_у – максимальный ударный ток на шинах низшего напряжения;

а – расстояние между осями фаз, определяется непосредственно для

принятого к установке типа ячейки РУ 6 или 10 кВ; при отсутствии таких данных для ячеек КРУ можно принимать, а = 260 мм;

- расстояние между соседними опорными изоляторами, равное размеру ячейки КРУ по фасаду, для КРУ типа КМ-1Ф = 1125 мм, для остальных типов КРУ = 900мм;

К_ф - коэффициент формы шин, для шин прямоугольной формы К_ф =1.

Так как шину можно рассматривать как многопролетную балку, свободно лежащую на опорах, изгибающий момент шин

М = Н* мм

Определяем момент сопротивления шины относительно оси, перпендикулярной действию усилия. Для однополосных шин, расположенных в одной плоскости плашмя, момент сопротивления равен

W =

Где b и h – размеры шин, b – меньшая сторона; h – большая сторона

Напряжение в материале шин, возникающее при воздействии изгибающего момента, равно

(Мпа)

Сравниваем значения расчетного напряжения и допустимого напряжения

Допустимое напряжение в зависимости от типа сплава шин меняется от 41 до 82 МПА. Если значение расчетного напряжения менее допустимого, шины прошли проверку на динамическую стойкость.

Выбор оборудования подстанции

В качестве высоковольтного оборудования подстанции выбираем разъединитель и выключатель нагрузки. Выбор осуществляем в табличной форме в зависимости от значения напряжения и рабочего тока.

Таблица 16

Технические данные выключателя нагрузки.

Тип	Uн, кВ	Iном ­А	Тип предохра- нителя	Iпв. , А	Iном. отключения, кА
ВНП-16 ВНП-17 ВНТ-2П	10 10 10 10 10	50 100 50 80 630	ПК10-50 ПК10-100 ПК10-50 ПК10-80 ПК10-630	50 100 50 80 630	12,5 12,5 12,5 12,5 51

Таблица 17

Технические данные трехфазных разъединителя внутренней установки

Тип	Uн кВ	Предельный сквозной ток КЗ, кА	Четырехсекундный ток термической стойкости, кА	Тип привода
РВ-6/400 РВ-6/600 РВ-10/400 РВ-10/630 РВФ-10/1000	6 6 10 10 10	50 60 50 60 81	16 20 16 20 40	ПР-2 ПР-2 ПР-2 ПР-2 ПР-31