Допустимые значения температуры нагрева шин

Проводник	, ºС
Шины: медные алюминиевые

 

При проверке шин на динамическую стойкость должно выполняться
условие:

, (3.22)

где – напряжение в материале шины, возникающее при протекании тока короткого замыкания, МПа,

l

– допустимое напряжение в материале шины (для медных шин
= 140 МПа, для алюминиевых – 80);

, (3.23)

 

где – максимальное усилие, приходящееся на 1 м длины шины, Н/м;

l – длина шинного пролета (расстояние между осями опорных
изоляторов), м, принимается в соответствии с требованиями, изложенными в
работах [1, 2];

– момент сопротивления шины относительно оси, перпендикулярной направлению действия электродинамической силы, см³.

При однополосной шине

, (3.24)

где – ударный ток трехфазного короткого замыкания, А;

– расстояние между осями шин соседних фаз, м.

Зависимость допустимого механического напряжения от вида материала шин приведена в табл. 3.2.

Таблица 3.2

Зависимость допустимого механического напряжения

от вида материала шин

Материал	Марка	, МПа
Алюминий Алюминиевый сплав	АДО АД31Т АД31Т1

 

Моменты сопротивления для различных расположений шин и форм их сечения вычисляются по формулам, приведенным в табл. 3.3.

3.1.4. Выбор шин открытого распределительного устройства

Шины ОРУ выполняются гибкими проводами [6 – 8]. Сечение гибких шин ОРУ выбирается по длительному току нагрузки и проверяется на термическую стойкость в соответствии с условиями (3.14) и (3.15). Из условий механической прочности и удобства монтажа сечение шин ОРУ принимаем не менее 70 мм². Проверку выбранного сечения на электродинамическую стойкость обычно не проводят, так как гибкие шины крепятся с помощью гирлянд подвесных изоляторов на значительном расстоянии между фазами.
При большой длине пролетов (более 40 м) проводится механический расчет гибких шин (так же, как и расчет проводов высоковольтных линий электропередач).

Таблица 3.3

Зависимость момента сопротивления от расположения шин и

формы их сечения

Расположение шин и форма их сечения	Момент сопротивления , м^3
	0,167bh^2   1,44b^2h   0,333bh^2

 

Выбранное сечение шин ОРУ при напряжении 110 кВ и выше проверяется по условию исключения возникновения разряда в виде короны.

Максимальное значение начальной критической напряженности электрического поля, при котором возникает разряд в виде короны, кВ/см;

, (3.25)

где – коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности провода, для многопроволочных проводов = 0,82;

– радиус провода, см.

Напряженность электрического поля на поверхности провода, кВ/см,

, (3.26)

где – линейное напряжение, приложенное к шинам, кВ;

– среднее геометрическое расстояние между проводами фаз, см.

 

При горизонтальном расположении фаз

= 1,26 , (3.27)

где – расстояние между соседними фазами, см.

Для сборных шин принимается расстояние между проводами разных фаз 3,0 и 4,0 м для напряжения 110 и 220 кВ соответственно [7].

Выбор выключателей

Высоковольтные выключатели выбираются

по напряжению установки при соблюдении условия:

; (3.28)

номинальному току –

; (3.29)

роду установки (внутренняя или наружная);

конструктивному исполнению (маломасляные, элегазовые, вакуумные).

Высоковольтные выключатели проверяются на термическую и электродинамическую стойкость, а также на отключающую способность.

При проверке выключателя

на электродинамическую стойкость должно соблюдаться условие:

, (3.30)

где i_у – ударный ток короткого замыкания в цепи выключателя, кА;

i_пр – амплитудное значение предельного сквозного тока короткого замыкания [8, 10, 12], кА;

термическую стойкость –

, (3.31)

где – тепловой импульс в цепи выключателя, А²∙с;

– ток термической стойкости [8, 10, 12], кА;

– время протекания тока термической стойкости [8, 10, 12], с;

номинальному току отключения –

, (3.32)

где – номинальный ток отключения [8, 10, 12], кА.

Выбор разъединителей

Разъединители выбираются

по напряжению установки и номинальному току согласно выражениям (3.28) и (3.29);

роду установки (внутренняя или наружная);

конструктивному исполнению (одно- или трехполюсные, с заземляющими ножами или без них, с вертикальным или горизонтальным расположением ножей).

Выбранный разъединитель проверяется на электродинамическую и термическую стойкость согласно условиям (3.30) и (3.31).

Характеристики выбранных коммутационных аппаратов для всех ступеней напряжения (выключатели, разъединители) должны быть приведены в виде табл. 3.4 и 3.5.

4. ВЫБОР СРЕДСТВ ЗАЩИТЫ ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ

Ограничители перенапряжения предназначены для защиты от грозового и коммутационного перенапряжения изоляции электрооборудования тяговых подстанций, постов секционирования и пунктов параллельного соединения.

Ограничители перенапряжения выбираются

по классу напряжения сети;

наибольшему длительно допустимому рабочему напряжению;

номинальному разрядному току;

остаточному напряжению.

В курсовом проекте рекомендуется произвести выбор ограничителей перенапряжения для защиты РУ всех классов напряжения по условию:

. (4.1)

Таблица 3.4

Результаты выбора выключателей

Место установки выключателя	Тип выключа-теля	Паспортные данные	Расчетные данные
Uном, кВ	Iном, А	iпр, кА	I^2t, кА^2·с	Iном откл, кА	Uном уст, кВ	Iраб max, А	iу, кА	Bk, кА^2·с	Iкз, кА
Вводы тяговой подстанции, перемычка, первичная обмотка понижающего трансформатора   Ввод РУ-35 кВ, фидер районной нагрузки	ВМТ-110М ВГТ-110   ВБЭТ-35II-25/630

Таблица 3.5

Результаты выбора разъединителей

Место установки разъединителя	Тип разъединителя	Паспортные данные	Расчетные данные
Uном, кВ	Iном, А	iпр, кА	I^2t, кА^2·с	Uном уст, кВ	Iраб max, А	iу, кА	Bk, кА^2·с
Вводы тяговой подстанции	РДЗ.2-110/1600
Ввод 110 кВ понижающего трансформатора	РДЗ.1-110/1600

Места размещения, подключения и заземления ограничителей перенапряжения выбираются в соответствии с требованиями, перечисленными в работах [1, 14], их технические характеристики приведены в работах [11, 12].

5. ВЫБОР КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ АППАРАТУРЫ

Выбор трансформаторов тока

Трансформаторы тока (ТТ) выбираются

по напряжению установки согласно выражению (3.28);

номинальному току первичной обмотки

, (5.1)

где – номинальный ток первичной обмотки ТТ (ТТ выполняются на
номинальные первичные токи 5, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 75, 100, 150, 200 (250), 300, 400 (500), 600 (750), 800, 1000, 1200, 1500, 2000, 3000, 4000, 5000 и
т. д., А. В скобках указаны номинальные токи ТТ, выполненных с секционированной первичной обмоткой);

роду установки (внутренняя или наружная);

классу точности (при питании расчетных счетчиков применяются ТТ с классом точности 0,5; щитовых приборов и контрольных счетчиков – 1,0; релейной защиты и различных сигнальных устройств – 3,0 и 10,0).

Выбранный ТТ проверяется на электродинамическую и термическую стойкость.

При проверке ТТ на электродинамическую стойкость должно выполняться условие:

, (5.2)

где i_у – ударный ток короткого замыкания в той точке цепи, где установлен ТТ, кА;

– ток электродинамической стойкости [8, 10, 12].

При проверке ТТ на термическую стойкость должно выполняться условие:

, (5.3)

где – тепловой импульс в той точке цепи, где установлен ТТ, А²∙с.

При проверке ТТ по вторичной нагрузке должно выполняться условие:

, (5.4)

где – вторичная нагрузка наиболее нагруженной фазы ТТ;

– номинальная допустимая нагрузка ТТ [10, 12].

Вторичная нагрузка определяется по формуле в зависимости от схемы соединения ТТ:

включен один ТТ –

; (5.5)

l l; (5.6)

ТТ включен по схеме «неполная звезда» –

; (5.7)

l l; (5.8)

ТТ включен по схеме «звезда» –

; (5.9)

l l; (5.10)

ТТ включен по схеме «треугольник» –

; (5.11)

l l; (5.12)

ТТ включен на разность токов фаз –

; (5.13)

l l, (5.14)

где - сопротивление токовых цепей приборов и реле;

– мощность, потребляемая приборами и реле, Вт;

– номинальный ток вторичной обмотки ТТ, А;

– сопротивление соединительных проводов, Ом;

– переходное сопротивление контактов (принимается равным 0,05 Ом при двух – трех приборах и 0,1 Ом – при большем числе приборов);

l _расч – расчетная длина соединительных проводов (контрольных
кабелей), м;

l – длина соединительных проводов от места установки ТТ до места установки измерительных приборов и реле, м, определяется по планам РУ тяговой подстанции.

Для того чтобы ТТ работал в заданном классе точности, должно выполняться условие:

, (5.15)

где .

Сечение соединительных проводов (контактных кабелей)

, (5.16)

 

где – удельное сопротивление материала жил контактных кабелей, для контрольных кабелей с медными жилами = 0,0175 (Ом·мм²)/м, с алюминиевыми – 0,0283.

На тяговых подстанциях применяются контрольные кабели с медными жилами (контрольные кабели с алюминиевыми жилами не применяются в связи с возможностью нарушения их целостности из-за вибрации грунта и сооружений от проходящих поездов). Из условий механической прочности сечение жил контрольных кабелей выбирается не менее 2,5 мм².

Результаты выбора трансформаторов тока должны быть приведены в таблице, аналогичной табл. 3.5.