10 Выбор токоведущих частей

Основное электрическое оборудование электростанций и подстанций (генераторы, трансформаторы, синхронные компенсаторы) и аппараты в этих цепях (выключатели, разъединители и др.) соединяются между собой проводами разного типа, которые образуют токоведущие части электрической установки.

10.1 Выбор сборных шин и ошиновки на ОРУ–220 кВ

В РУ–220 кВ применяются гибкие шины, выполненные проводами АС.

Сечение гибких шин и токопроводов выбирается по допустимому току при максимальной нагрузке на шинах, то есть по току наиболее мощного присоединения (в данном случае по блочному трансформатору ТДЦ–250000/220).

I_{НОРМ.ЦЕПИ} = I_MAX.ЦЕПИ = 577 А

Выбираем для ОРУ–220кВ сталеалюминевые провода марки АС-240/32. Принимаем два провода.

q = 2 · 240 = 480 мм²;

d = 2 · 21,6 = 43,2 мм²;

I_ДОП =2·605 = 1210 А;

Радиус провода r₀ = 2,16 см;

Расстояние между фазами D=600 см. Фазы расположены горизонтально.

Проверка провода производится по следующим условиям:

1. По допустимому току

I_MAX I_ДОП

577 А < 1210 А.

2. Проверка на термическую стойкость при КЗ не производится (так как провода находятся вне помещения).

3. На электродинамическую стойкость не проверяем, так как

I_П0 = 8,58 кА < 20 кА

4. Проверка по условиям коронирования

Определяем начальную критическую напряженность:

(10.1)

где m – коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности провода, m = 0,82 [1, стр.191];

r₀ – радиус провода, см

Определяем напряженность вокруг провода:

, (10.2)

где U=1,1·U_НОМ – линейное напряжение, кВ;

- коэффициент, учитывающий число проводов n в фазе;

r_Э – эквивалентный радиус расщепленных проводов

, а = 20 см [1,стр.192 табл.4.5].

При горизонтальном расположении фаз

D_CР=1,26∙D (10.3)

Условие проверки:

1,07 Е 0,9 Е₀

1,07 15,6 0,9 32

16,7 кВ/см < 28,8 кВ/см.

10.2 Выбор комплектного токопровода в цепи генератора на ГРУ

Выбираем комплектный пофазно экранированный токопровод ТЭНЕ-СЭЩ-20-6300-300 УХЛ1. Токопровод с компенсированным внешним электромагнитным полем предназначен для электрических соединений на электрических станциях, в цепях трехфазного тока частотой 50 Гц турбогенераторов мощностью до 1200 МВт с силовыми повышающими трансформаторами СН, преобразовательными трансформаторами и трансформаторами тиристорного возбуждения генераторов. Производство ОАО “Электрощит”

U_Н = 20 кВ;

I_Н = 6,3 кА;

I_ЭЛ.ДИН = 300 кА;

I_Т = 120 кА при t_Т = 3с.

Проверяем токопровод по условиям:

1. I_НОМ I_MAX

6,3 кА > 4,55 кА

2. I_ЭЛ.ДИН > i_УД

300 кА > 174,7 кА

10.3 Выбор комплектного токопровода в цепи блочного генератора 200 МВт

Выбираем комплектный пофазно - экранированный токопровод ТЭНЕ-20-10000 300 УХЛ1 производства ОАО “Электрощит”.

U_Н = 20 кВ;

I_Н = 10 кА;

I_ЭЛ.ДИН = 300кА;

I_Т= 120кА при t_Т = 3с

Проверяем токопровод по условиям:

1. I_НОМ I_MAX

10 кА > 9,64 кА

2. I_ЭЛ.ДИН > i_УД

300кА>262,5 кА

Между турбинным отделением и ГРУ и соединением от ГРУ до выводов трансформатора связи выбираем токопровод ТЭНЕ-СЭЩ-20-10000 300 УХЛ1 производства ОАО “Электрощит”.

10.5 Выбор сборных шин на ГРУ

В закрытых РУ 6–10 кВ ошиновка и сборные шины выполняются жесткими алюминиевыми шинами.

Сборные шины по экономической плотности тока не выбираются (ПУЭ, п.1.3.28), поэтому выбор сечения шин производим по допустимому току.

I_MAX I_ДОП

Наибольший ток в цепи сборных шин:

Принимаем шины коробчатого сечения 2 (125 55 6,5)мм² и сечением 2 1370 мм², I_{ДОП.НОМ} = 4640А.

Принимаем среднемесячную температуру наиболее жаркого месяца равной 30⁰ С. Поправочный коэффициент на температуру воздуха (30⁰С) равен 0,94, тогда

I_ДОП = 0,94 4640 = 4362 А, что меньше I_MAX.

Поэтому выбираем шины 2 (150 67 7) мм² и сечением 2 1785 мм².

I_ДОП = 0,94 5650 = 5311А > I_MAX.

Предполагаем, что сборные шины будут расположены в вершинах прямоугольного треугольника. Расстояние между фазами a_X = a_Y = 0,8м, l = 2 м. [1,стр.176].

Проверяем шины по условиям:

1. На термическую стойкость

q _MIN q

q _MIN – минимальное сечение по термической стойкости;

q – выбранное сечение.

, (10.4)

где t_ОТКЛ = 4с для цепей генераторов мощностью 60МВт и более

,

где С₁=91 для шин из алюминия АД/Н [1,стр.141,табл.3.16]

<2 1785 мм²

Шины термически стойки так как q_MIN<q=3570 мм²

2. На механическую прочность

Расчет производим без учета колебательного процесса, так как шины коробчатого профиля обладают большим моментом инерции. Принимаем, что швеллеры шин соединены жестко по всей длине сварным швом, тогда момент сопротивления W_y0-y0=167 см³. При расположении шин в вершинах прямоугольного треугольника расчетную формулу принимаем по таблице 4.3 [1,стр.185].

Напряжение в материале шин от взаимодействия между фазами:

(10.5)

i_УД=174,7 кА

[1,стр.181,табл.4.2]

при жестком соединении элементов шин коробчатого профиля.

Шины механически прочны.

10.6 Выбор изоляторов

В РУ жесткие шины крепятся на опорных изоляторах, выбор которых производится по следующим условиям:

1. Номинальному напряжению

U_УСТ U_НОМ

2. Допустимой нагрузке

F_РАСЧ F_ДОП,

где F_РАСЧ – сила, действующая на изолятор.

F_ДОП = 0,6 F_РАЗР – допустимая нагрузка на головку изолятора.

F_РАЗР – разрушающая нагрузка на изгиб.

При расположении шин в вершинах треугольника

F_РАСЧ =K_h F_И, (10.6)

где K_h – поправочный коэффициент на высоту шины; F_И –максимальная сила, действующая на изгиб.

, (10.7)

где Н_ИЗ - высота изолятора.

Выбираем опорные изоляторы ИО-10-3,75 I У3 производства “Энергомаш”.

F_РАЗР = 3,75 кН

Н_ИЗ = 120 мм

Проверяем изолятор:

1. На механическую прочность

Максимальная сила, действующая на изгиб:

F_ИЗ= (10.8)

F_ИЗ=