3.10.2.2. Выбор оборудования в цепь блока на высшем напряжении 500 кВ

В цепь блока на высшем напряжении выбирают следующее оборудование (рис.3.8.):

• выключатель, разъединитель;

• токоведущая часть;

• трансформатор тока;

Для данной цепи первоначально определяют расчетные токи продолжительного режима работы.

I_норм = I_номG = Р_ном/3 /U_ном/cos_ном = 300/3/500/0,85 = 0,408 кА

I_max = Р_ном/3 /U_ном/cos_ном/0,95 = 300/3/500/0,85/0,95 = 0,429 кА

(при условии работы генератора при снижении напряжения на 5%, а U_ном - равно напряжению ВН)

Выбор выключателя и разъединителя в цепь блока на высшем напряжении:

Для заданной цепи по известному напряжению вначале выбираем по справочной литературе тип выключателя [Л.5.2. Т.5.1. с.228] маломасляный или воздушный, а также разъединитель [Л.5.2. Т.5.5. с.260]. Затем производим их проверку по расчетным параметрам тока к.з. Все расчетные параметры (данные) должны быть меньше или равны номинальным. Результаты выбора заносим в таблицу 3.10.1

Рис.3.25. Оборудование, выбираемое в цепи блока на ВН

Выбор аналогичен выбору в цепи генераторного напряжения. (п.3.10.2.1.). Выбираем выключатель ВНВ-500А-40/3150У1, разъединитель РНДЗ.2-500/3200У1. Для выключателя ВНВ отсутствует _н, поэтому определяем его по графику [Л.5.1, Рис.4.54. с.296] для  = 0,01+ 0,025 = 0,035, что составляет _н =46%.

Таблица выбора выключателя и разъединителя в ОРУ-500 кВ Таблица 3.10.1.

Условия	Расчетные	Каталожные данные
выбора	данные (точка К1)	Выключатель	Разъединитель
Тип аппарата		ВНВ-500А-40/3150У1	РНДЗ.2-500/3200У1
1. Uуст  Uном	Uуст= 500 кВ	Uном= 500 кВ	Uном= 500 кВ
2. Imax  Iном	Imax = 429 А	Iном= 3150 А	Iном= 3200 А
3. Iп  Iотк.ном	Iп= 11,81 кА	Iотк.ном= 40 кА	-
4. а  а.ном	а= 13,79 кА	а.ном=2 * 40*н / 100 = =26,0 кА	-
по полному току 2 * Iп + а  2 * Iотк.н * *(1 + н / 100)	2 * Iп + а = 2 * … кА не проверяем	2 * Iотк.н *(1 + н / 100) = кА не проверяем	-
5. Iпо  Iдин	Iпо= 12,18 кА	Iдин=40 кА	-
6. уд  дин	уд= 33,6 кА	дин= 102 кА	дин= 160 кА
7. Вк  Вк.ном	Вк. = 109,8 кА2*с	Вк.ном= 402*3 = 4800 кА2*с	Вк.ном=632*2=7938 кА2*с

Выбор токоведущих частей в цепь блока на высшем напряжении 500 кВ

На современных проектируемых ЭС токоведущая часть, от выводов блочного трансформатора до РУ высокого напряжения (35 кВ и выше), выполняется проводами АС (алюминиевые со стальным проводом внутри).

Выбор ТВЧ производится в следующем порядке:

- по параметрам максимального режима

По известному значению тока максимального для данной цепи, согласно условия

I_max  I_доп

выбирают из каталога провод АС с учетом минимально допустимых по условиям коронирования сечений проводов согласно Табл.1.18. [Л.5.2 с.20]. Типы проводов АС Табл.7.35 [Л.5.2 с.428]. Максимальный ток выбираемой цепи невелик, но максимальный ток наиболее мощного присоединения это ЛЭП и поэтому в цепочке выключателей, ошиновка, сборные шины допустимый ток должен быть больше максимального тока ЛЭП.

I_max = Р_ном/3 /U_ном / cos_ном = 950/3/500/0,85 = 1,29 кА. Принимаем 4 провода в фазе марки АС 240/39.

I_доп = 4*610 = 2440 А = 2,44 кА (m= 4*(650+302)/1000 = 3,81 кг/м, d = 21,6 мм)

- на термическую стойкость

На термическую стойкость провода АС не проверяются, т.к. выполняются голыми проводниками на открытом воздухе.

- на электродинамическую стойкость

Выбранный провод проверяется на электродинамическое действие тока к.з. (на схлестывание), при условии

I_по  20 кА, в нашем случае на схлестывание проверять не надо, т.к. I_по = 12,18 кА. Но для примера проведем расчет.

Проверка на схлестывание производится в следующем порядке:

а) определяют усилие от длительного протекания тока двухфазного к.з., Н/м

f = 2 * 10^-7 * I⁽²⁾² / а

а - расстояние между фазами, м (для ОРУ принято обозначать буквой Д, для ОРУ500 Д=6 м ).

Для расчетов можно принять:

I⁽²⁾ = I_по⁽²⁾ = 3 / 2* I_по⁽³⁾ = 3 / 2* 12,18 = 10,55 кА

Подставляя эти величины в формулу, получают усилие

f = 1,5 * I_по⁽³⁾² / Д * 10^-7 = 1,5 * (12,18*10³)² / 6* 10^-7 = 3,71 Н/м

б) определяют силу тяжести 1 м токопровода с учетом внутрифазных распорок (Принимаем 1,6 кг/м), Н/м:

g = 1,1 * 9,8 * m = 1,1*9,8*(3,81+1,6) = 58,3

m - масса 1 м токопровода с учетом арматуры и крепежа, кг.

в) определяют отношение h /t_эк и f /g где

h - максимальная расчетная стрела провеса провода в каждом пролете при максимальной расчетной температуре, м.

В расчетах можно принять h = 2-2,5 м.

t_эк - эквивалентное по импульсу время действия быстродействующей защиты, с

t_эк = t_з +0,05 =0,1+0,05 = 0,15, тогда h /t_эк .= 2 /0,15 = 9,4;

f /g = 3,71/58,3 =0,064

г) по диаграмме [рис.4.9. Л.5.1. с.235] в зависимости от f /g и h /t_эк определяют отклонение провода “в/h“= 0,02, и угол  = 2. Отсюда в=0,02*h =0,02*2=0,04 м

Найденное значение “ в“ сравнивают с max допустимым

в_доп = (Д - d - a_доп) / 2= (6 – 0,4 – 2,0) / 2 = 1,8 м

d = 0,4 - диаметр токопровода, принимаем равным величине расстояния между проводами в расщепленной фазе;

a_доп - наименьшее допустимое расстояние в свету между соседними фазами в момент их наибольшего сближения, выбирается из таблицы 3.14.

Если окажется, что в > в_доп, то необходимо уменьшить стрелу провеса или увеличить расстояние между фазами.

- по условиям короны

Все провода АС в цепях с U>35 кВ должны проверятся по условиям короны. Проверка производится по условию:

1,07 * Е  0,9 * Е_о, где

Е_о - max значение начальной критической напряженности, кВ/см;

Е - напряженность электрического поля около поверхности провода, кВ/см.

Наименьшее допустимое расстояние в свету между фазами Таблица 3.14.

Uном	Uген	110	150	220	330	500
адоп	0,2	0,45	0,6	0,95	1.4	2,0

Порядок проверки.

а) определяют Е_о по формуле:

Е_о = 30,3 * m * (1+ 0,299 / r_о) = 30,3 * 0,82 * (1+ 0,299 / 1,08) = 32,0 кВ/см,

где m - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности провода, обычно m=0,82;

r_о - радиус провода, см. (у нас r_о = 21,6/2/10=1,08 см)

б) определяют Е по формулам:

• для нерасщепленного провода

Е = 0,354 * U / r_о / lg( Д_ср / r_о)

где U - линейное напряжение, кВ;

Д_ср - среднее геометрическое расстояние между проводами фаз, см;

Д_ср определяется:

При горизонтальном расположении фаз

Д_ср = 1,26 * Д = 1,26 * 600 = 756 см,

где Д - расстояние между соседними фазами, см.

Расстояние между соседними фазами принимаем из Таблицы 3.15.

Расстояние между соседними фазами Таблица 3.15.

Uном, кВ	Uген	110	220	330	500	750
Д, м	3	3	3	4,5	6	10

• для расщепленного провода

Е = К * 0,354 * U / n / r_о / lg(Д_ср / r_эк)

где К - коэффициент, учитывающий число проводов “n” в фазе (определяется по формулам в таблице 3.16);

r_эк - эквивалентный радиус расщепленных проводов (определяется по формулам в таблице 3.16);

а - расстояние между проводами в расщепленной фазе, см; (принимаем из таблицы 3.15 и таблицы 3.16)

Расстояние между проводами в расщепленной фазе Таблица 3.16.

U, кВ	220	330 – 750
а, см	20 – 30	40

Значения К и r_эк для расщепленных проводов Таблица 3.17.

Данные	Число проводов в фазе
	2	3	4
К	1 + 2 * rо / а	1 + 2 * 3 * rо / а	1 + 3 * 2 * rо / а
rэк, см	rо * а	3rо * а2	2rо * а3

К = 1 + 3 * 2 * r_о / а = 1 + 3 * 2 * 1,08 /40 =1,11

r_эк, = 2r_о * а³= 2*1,08 * 40³ = 17,7 см

Е = 1,11 * 0,354 * 500 / 4 / 1,08 / lg(756 / 17,7) = 28,7 кВ/см

1,07 * 28,7  0,9 * 32,0 _, 30,7  28,8 не проходит. Увеличиваем сечение провода, принимаем провод 4хАС-300/66 (d=24,5 мм, m=(796+517)/1000 = 1,31 кг/м, I_доп = 680 А). Повторяем проверку по короне.

Е_о = 30,3 * m * (1+ 0,299 / r_о) = 30,3 * 0,82 * (1+ 0,299 / 1,23) = 31,5 кВ/см,

К = 1 + 3 * 2 * r_о / а = 1 + 3 * 2 * 1,23 /40 =1,13

r_эк, = 2r_о * а³= 2*1,23 * 40³ = 18,3 см

Е = 1,13 * 0,354 * 500 / 4 / 1,23 / lg(756 / 18,3) = 25,2 кВ/см