Вибір струмоведучих частин

1.

7 Вибір струмоведучих частин
Типи провідників, які застосовуються на головних
ділянках
В РП 35 кВ і вище струмоведучі частини, як правило, виконуються сталеалюмінієвими проводами АС.
Ділянка трансформатора власних потреб (ТВП). Від стіни ГРП до виводів
ТВП, встановленого поблизу ГРП, з'єднання виконується жорсткими алюмінієвими
шинами. Якщо трансформатор ВП встановлюється біля фасадної стіни головного
корпусу, то ділянка до виводів ТВП виконується гнучким струмопроводом. Від
трансформатора до розподільного пристрою ВП застосовується кабельне з'єднання.
В колах ліній 6-10 кВ вся ошиновка до реактора і за ним, а також в шафах
комплектних РП виконується прямокутними алюмінієвими шинами або жорстка
ошиновка. Безпосередньо до споживачів відходять кабельні лінії.
В блоці генератор-трансформатор на КЕС ділянка від генератора до блочного
трансформатора та відпайка до трансформатора ВП виконуються комплектним
пофазно-екранованим струмопроводом.
На ділянці від ТВП до РП ВП застосовується закритий струмопровід 6 кВ.
Резервний трансформатор ВП з РП високої напруги може бути зв’язаний
кабелем або гнучким проводом. Так само ошиновка в РП 35 кВ і вище виконується
проводом АС.

2.

7.1 Вибір збірних шин
За економічною густиною струму перевіряються гнучкі проводи напругою більше 35
кВ, проводи довгих зв'язків блочних генераторів з ВРП, гнучкі струмопроводи генераторної
напруги. Переріз округлюється до найближчого стандартного.
Перевірці за економічною густиною струму не підлягають :
- мережі промислових підприємств та споруд напругою до 1 кВ при Tmax до 4000 год.;
- відгалуження до окремих електроприймачів U < 1 кВ, а також освітлювальні мережі;
- збірні шини електроустановок і ошиновка в межах відкритих та закритих РП всіх
напруг
Вибір шин здійснюється:
Перевірка перерізу на нагрівання (за допустимим струмом)
за струмом обтяженого режиму:
I max
I доп

3.

Визначення струму обтяженого режиму
Приєднання
Генератор
Двообмотковий
трансформатор
Триобмотковий трансформатор
або автотрансформатор:
- на електростанції
- на підстанції
Лінія:
- одна
- n паралельних ліній
Збірні шини, шиноз'єднувальний
вимикач
Груповий здвоєний реактор з лініями,
підключеними до однієї вітки реактора
Розрахункова формула для
визначення Ір.max
Pном
3 U ном 0,95 cos ном
1,5
1,5
S ном
3 U ном
Sном
3 U ном
S ном
3 U ном
Sнавант.
3 U ном
S
n
навант.
n 1 3 U ном
Струм найпотужнішого
генератора або трансформатора
S
n
навант.
n 1 3 U ном

4.

Визначимо струми обтяжених режимів
ЛЕП:
Iном
K
Генератор:
Pmax
3 Uном cos
900
1,154 (кА)
3 500 0,9
n
4
1,333 Imax K Iном 1,333 1,154 1,538 (кА)
n 1 4 1
Iном
Sном
3 Uном
Imax K Iном
АТЗ:
Iном
Iном
Iном
1111
1,282(кА)
3 500
1
1, 282 1,349(кА)
0,95
Sном
3 Uном
Iном
3 167
0,578(кА)
3 500
Imax K Iном 1,5 0,578 0,867(кА)
Вибираємо по струму найбільш потужного приєднання - ЛЕП=1,538 (кА)

5.

Вибір збірних шин
Вибираємо шини з проводу 3 АС 600/72
Ідоп = 3 1050 А;
d = 33,2 мм.
Перевірка по допустимому струму:
Ідоп = 3 1050 = 3150 А Ір.max = 1,538А.
Перевірка за умовами корони необхідна для гнучких провідників при
напрузі 35 кВ і вище.
Розряд у вигляді корони виникає біля проводів при високих напруженостях
електричного поля. Процеси іонізації повітря біля проводу призводять до
додаткових втрат енергії, до виникнення радіозавад та утворення озону, який
негативно впливає на контактні поверхні.
Проводи не будуть коронувати, якщо найбільша напруженість поля біля
поверхні будь-якого проводу не більше 0,9 E 0
Таким чином, умову виникнення корони можна записати у вигляді
0,9 Е0 1,07 Е

6.

Перевірка за умовами корони
Розряд у вигляді корони виникає при максимальному значенні початкової
критичної напруженості електричного поля, кВ/см:
0,299
,
E 0 30,3 m 1
r0
де m - коефіцієнт, який враховує шорсткість поверхні проводу (для
багатопроволочних проводів m = 0,82); r0 - радіус проводу, см
0,299
E 30,3 0,82 1
30,611 (кВ/см)
0
1,66
r0 = d /20 = 1,66 см – радіус проводу
d = 33,2 мм
Провід марки АС – алюмінієвий зі стальними жилами

7.

Перевірка за умовами корони
Напруженість електричного поля біля розщеплених проводів
E K
0,354 U
,
Dср
n r0 lg
rек
кВ/см
де K - коефіцієнт, який враховує кількість проводів в фазі;
Umax - максимальна допустима напруга установки, кВ;
rек - еквівалентний радіус розщеплених проводів, см;
Dср - середня геометрична відстань між проводами фаз, см
(при горизонтальному розташуванні фаз Dср = 1,26 D);
n - кількість проводів в фазі

8.

Перевірка за умовами корони
Показник
1
Коефіцієнт K
1
Еквівалентний
радіус rек, см
r0
Число проводів у фазі
2
3
4
r0
r0
r
1 2 3 1 3 2 0
1 2
a
a
a
r0 a
3
r0 a
2
4
2 r0 a 3
Відстань між проводами в розщепленій фазі a приймається в
установках 220 кВ рівною 20-30 см, в установках 330-750 кВ - 40 см

9.

Перевірка за умовами корони
Розрахунок напруженості електричного поля біля розщеплених проводів
К – коефіцієнт, що враховує кількість проводів n=3 в фазі
К = 1+2 3 r0 /а
К = 1+2
3 1,66/40 = 1,143
rек – еквівалентний радіус розщеплених проводів у фазі
rек =
3
r0 a 2
rек 3 1,66 402 = 13,848(см)
Dср – середня геометрична відстань між проводами фаз, см
D – відстань між фазами, см
Dср = 1,26 D
Показ- Струмопроводи генераник
торної напруги
D, м
3,0
Dср = 1,26 600 = 756(см)
Збірні шини ВРП, кВ
35
110 150 220 330 500 750
1,5 3,0 3,5
4,0 4,5
6,0
10

10.

Перевірка за умовами корони
Напруженість електричного поля біля розщеплених проводів
E 1,143
0,354 525
756
3 1, 66 lg
13,848
24,571 (кВ/см)
0,9 30,973 = 27,549 (кВ/см) > 1,07 24,571 = 26,29 (кВ/см)
Умова виконується, отже, проводи не будуть коронувати
Вибраний переріз не перевіряється на термічну дію струму КЗ
Так як шини виконані голими проводами на відкритому повітрі
Перевірка на електродинамічну стійкість
На електродинамічну дію струму КЗ перевіряються гнучкі шини РП при
I (п3, )о 20 кА і проводи повітряних ліній при i y
Точка КЗ
К1
50 кА
Джерела струмів КЗ I по , кА Iп , кА i a , кА Іy, кА
Сума
17,773 14,917 16,16 48,754
Перевірку шин на електродинамічну стійкість не виконуємо оскільки
Іп0 = 17,773 кА < 20 кА; Іу=48,754<50 кА

11.

Перевірка на електродинамічну стійкість
При великих струмах КЗ проводи в фазах в результаті динамічної
взаємодії можуть настільки зближуватися, що відбудеться схрещення
або пробій між фазами. Найбільше наближення фаз спостерігається
при двофазному КЗ між сусідніми фазами, коли проводи спочатку
відкидаються в протилежні сторони, а потім після відключення струму
КЗ рухаються назустріч один одному. Їх зближення буде тим більшим,
чим менша відстань між фазами, чим більша стріла провисання і чим
більша тривалість протікання і значення струму КЗ. Зближення
гнучких струмопроводів при протіканні струмів КЗ може бути
визначено за наступним методом.
Зусилля від тривалого протікання струму двофазного КЗ
визначається, Н/м:
f 0,15
( 3)
I
п, о
де
I (п3, )о2
D
,
- періодична складова струму при трифазному КЗ, кА;
D - відстань між фазами, м

12.

Перевірка на електродинамічну стійкість
Визначають силу тяжіння 1 м струмопроводу з врахуванням розпорок в
середині фаз, Н/м:
g = 1,1 9,8 m,
де m - маса 1 м струмопроводу, кг
Визначають співвідношення
h
, де h - максимальна розрахункова
t ек
стріла провисання в кожному прогоні при максимальній розрахунковій
температурі, м (для ВРП не більше ніж 2-2,5 м);
t ек - еквівалентний за імпульсом час дії швидкодіючого захисту, с.
Для віток генераторів і трансформаторів в середньому
tек t з 0,05,
де t - дійсна витримка часу захисту від струмів КЗ; 0,05 - враховує вплив
з
аперіодичної складової

13.

Перевірка на електродинамічну стійкість
В залежності від
h
t ек
f
та
g
1
b/h
3
0,9
4
за діаграмою відхилення гнучкого
струмопроводу
з
горизонтальним
розташуванням фаз під дією струмів
КЗ, визначають відхилення проводу b, м
Знайдене значення b порівнюють з
максимально допустимим
0,8
5
0,7
6
0,6
7
8
0,5
9
0,4
b доп
D d a доп
2
,
де d - діаметр струмопроводу, м
a доп найменша
допустима
відстань між сусідніми фазами в
момент їх найбільшого зближення, м
10
12
0,3
15
0,2
h
tек =20
0,1
f/g
0
0
0,5
1
1,5
2

14.

Перевірка на електродинамічну стійкість
Якщо з'ясується, що b b доп то
необхідно
зменшити
стрілу
провисання або збільшити відстань між фазами. Для зменшення стріли
провисання, встановлюють додаткові опори, тобто фактично
зменшують прогін.
Гнучкі струмопроводи з розщепленими фазами перевіряють
також на електродинамічну взаємодію провідників однієї фази.
Зусилля на кожний провід від взаємодії з рештою n-1 проводів
складає, Н/м
fц
n 1
n
2
0,2
I (п3, )о2
d
,
де n - число проводів в фазі; d - діаметр фази, м
Для фіксації проводів та зменшення імпульсних зусиль в них
встановлюють внутрішньофазові (дистанційні) розпірки

15.

Встановлення розпорок всередині розщепленої фази
Під дією імпульсних зусиль fц провідники прагнуть наблизитися до
центру. Для фіксації проводів та зменшення імпульсних зусиль в них
встановлюють внутрішньофазові (дистанційні) розпірки. На ділянках
проводу поблизу джерел живлення відстань між ними може складати 3-5
м, а на віддалених прогонах по мірі зменшення струмів КЗ ця відстань
збільшується. Якщо за умовою електродинамічної стійкості
дистанційних розпорок не потрібно, то їх встановлюють через 15 м для
фіксації проводів розщепленої фази

16.

7.2 Вибір гнучких шин
За економічною густиною струму перевіряються гнучкі
проводи напругою більше 35 кВ, проводи довгих зв'язків блочних
генераторів з ВРП, гнучкі струмопроводи генераторної напруги.
q ек
I роб.н
jек
;
Економічна густина струму jек, А/мм2
Провідник
Неізольовані проводи і шини:
з міді
з алюмінію
Кабелі з паперовою, провід з гумовою
ізоляцією і жилами:
з міді
з алюмінію
Кабелі з гумовою і пластмасовою
ізоляцією і жилами:
з міді
з алюмінію
до 3000
Tmax, год.
3000 ... 5000
понад 5000
2,5
1,3
2,1
1,1
1,8
1,0
3,0
1,6
2,5
1,4
2,0
1,2
3,5
1,9
3,1
1,7
2,7
1,6

17.

Перевірка за економічною густиною струму
Гнучкими шинами виконують приєднання від ВРП до
автотрансформатора звязу АТЗ
блоку генератор-трансформатор
пуско-резервного трансформатора власних потреб ПРТВП (якщо є)
лінію електропередачі ПЛЕП
Ділянка ВРП-500 кВ – БТ 4
по економічній густині струму
Iнорм
Sном.г
3 U ном
Iнорм
1111
1,282 (кА)
3 500
1282
qек
1282 (мм2 ).
1
Отриманий економічний переріз є мінімально допустимим
для даного приєднання

18.

Перевірка за економічною густиною струму
Вибираємо шини з проводу 3 АС 600/72
Отриманий економічний переріз є мінімально допустимим
для даного приєднання
q = 3 600 = 1800 мм2 qек = 1282 мм2
Умова виконується
Перевірка по допустимому струму
Ідоп = 3 1050 А Ідоп = 3 1050 = 3150 А Ір.max = 1,538А.
Інші перевірки виконуються аналогічно до вибору збірних шин.
А саме:
• перевірка за умовами корони;
• перевірка на електродинамічну стійкість.

19.

Приклади застосування гнучких шин

20.

7.3 Вибір жорстких шин
В РП 6-10 кВ ошиновка і збірні шини виконуються жорсткими
алюмінієвими шинами. При струмах до 2000 А застосовуються однота двохполосні шини. При великих струмах рекомендуються шини
коробчастого перерізу
Згідно з ПУЕ збірні шини електроустановок і ошиновка в межах
відкритих і закритих РП всіх напруг за економічною густиною не
перевіряються.
Вибір перерізу шин здійснюється за нагрівом (за допустимим
струмом) Умова вибору
I max I доп
І max
1 S ном. ПРТВП 1
63
2,887
2
3 U ном 2 3 6,3

21.

Перевірка жорстких шин за нагрівом
За умовами експлуатації беремо алюмінієві шини коробчатого перерізу
2(100 45 6), Ідоп = 3500 (А); q = 2 1010 = 2020 (мм2)
По умовам нагріву в тривалому режимі шини проходять
І max 2887 A І доп 3500 A
Приклади використання жорстких шин

22.

Перевірка шин на електродинамічну стійкість
Жорсткі шини, закріплені на ізоляторах, є динамічною коливальною
системою, яка знаходиться під впливом електродинамічних сил. В такій
системі виникають коливання, частота яких залежить від маси і
жорсткості конструкцій. Якщо власні частоти менші за 30 і більше 200
Гц, то механічного резонансу не виникає. При проектуванні нових
конструкцій РП з жорсткими шинами визначення частоти власних
коливань здійснюється за виразом
K
J
f0 2
,
q
l
де K - коефіцієнт, що враховує матеріал шин
(для алюмінія - 173,2; для міді - 125,2);
l - довжина прогону між ізоляторами, м;
J - момент інерції поперечного перерізу шини відносно осі, яка
перпендикулярна до напрямку згинальної сили, см4;
q - поперечний переріз шини, см2

23.

Перевірка шин на електродинамічну стійкість
Моменти опору і інерції
Розташування шини
Момент Момент
інерції
опору
h
b h3
12
b h2
6
h b3
12
h b2
6
b h3
6
b h2
3
h b3
6
h b2
3
0,72 b3 h
1,44 b 2 h
b
a
a
b
b
b
b
h
b
b
h

24.

Механічний розрахунок шин
Шини механічно міцні, якщо
розр доп
розр доп - розрахункові і допустимі механічні напруги в матеріалі шин
Механічні характеристики матеріалу шин
Матеріал
Марка
АДО
АДЗІТ
АДЗІТІ
Допустима напруга
доп, МПа
40
75
90
Модуль пружності
Е, Па
7 1010
-
Алюміній
Алюмінієви
й
сплав
Мідь
Сталь
МГТ
Ст3
140
160
10 1010
20 1010

25.

Механічний розрахунок шин
Однополосні шини
Напруга в матеріалі шин, яка виникає під впливом
згинального моменту, МПа
i 2y l 2
розр 3 10 2
,
W а
де iy - ударний струм КЗ, кА;
а - відстань між фазами, м; а=0,8 м
W - момент опору шини відносно осі, перпендикулярної до
дії зусилля, см3
Двохполосні шини
Якщо кожна фаза виконується з двох полос, то виникають зусилля
між полосами і між фазами. Для того щоб зменшити це зусилля, в
прогоні між полосами встановлюють прокладки. Прогін між
прокладками lп вибирається таким, щоб електродинамічні сили, що
виникають при КЗ, не викликали дотику полос

26.

Механічний розрахунок шин
b b b
h
a
a
2b
l
ln
Ескіз розташування двополосних шин

27.

Механічний розрахунок шин
Двохполосні шини
Прогін lп, м визначається як lп 0,216
ап
E Jп
,
i y(3)
Kф
де ап - відстань між осями полос, см;
h b3
Jп
12
- момент інерції полоси, см4
Kф - коефіцієнт форми; E - модуль пружності матеріалу шин, Па
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0,0
kф, в.о.
b/h, в.о.
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
Криві для визначення коефіцієнта форми для двополосних шин при a = 2 b

28.

Механічний розрахунок шин
Двохполосні шини
Механічна система дві полоси-ізолятори повинна мати частоту
власних коливань більшу за 200 Гц, щоб не виникало різкого
збільшення зусилля в результаті механічного резонансу. Виходячи з
цього величина lп вибирається ще за однієї умови
lп 0,133 10 2
E Jп
,
mп
де m п - маса полоси на одиницю довжини, кг/м
Розрахунок ведеться за меншою з двох величин
Сила взаємодії між полосами в пакеті з двох полос, Н/м
K ф i 2y
fп
10 1.
4 b

29.

Механічний розрахунок шин
Двохполосні шини
Напруга в матеріалі шин від взаємодії полос, МПа
f п lп2
п
,
12 Wп
де Wп - момент опору однієї полоси, см4;
lп - відстань між прокладками, м
Напруга в матеріалі шин від взаємодії фаз, МПа
l2
2
ф 3 10
і 2у
а Wф
де l - довжина прогону між ізоляторами, м
Wф - момент опору пакету шин
Шини механічно міцні, якщо
розр ф п доп .

30.

Механічний розрахунок шин
Коробчасті шини
В шинах коробчатого перерізу частота власних коливань значно
більша, ніж для шин прямокутного перерізу. Це дозволяє здійснювати
розрахунок без врахування механічних коливань.
Напруга в матеріалі шин від взаємодії фаз визначається за формулою,
МПа
i 2y l 2
ф K p
10 2 ,
Wа
де Kp - коефіцієнт, який враховує розташування шин
Значення Kp та W
Розташування шин
Горизонтальні:
швелери, жорстко з'єднані між собою
жорстке з'єднання швелерів відсутнє
Вертикальне
По вершинах рівностороннього трикутника
По вершинах прямокутного трикутника
Kp
W, см3
3
Wy 0 y 0
3
2Wy y
3
2W x x
Wy 0 y 0
2,5
2,5
Wy 0 y 0

31.

Механічний розрахунок шин
Коробчасті шини
Сила взаємодії між швелерами, Н/м
f п 0,05
де h - висота шин, м
i 2y
h
,
f п lп2
Напруга в матеріалі шин від дії сили fп, МПа п
Wп Wy y .
12 Wп
Якщо шини жорстко з'єднані по всій довжині, то п = 0.
Шини механічно міцні, якщо
розр ф п доп .
Якщо ця умова не витримується, то потрібно зменшити ф або п, а
це можна зробити, зменшивши l або lп. Прогін l визначається
конструкцією РП, а величину lп можна змінити, збільшивши кількість
прокладок в прогоні, якщо швелери не з'єднані жорстко по всій
довжині. Максимально допустима відстань між прокладками, м
lп,max
12 доп ф Wп
fп
.

32.

Механічний розрахунок шин
Коробчасті шини
Для прикладу, що розглядається прийнято до встановлення
алюмінієві шини коробчатого перерізу
2(100 45 6), Ідоп = 3500 (А); q = 2 1010 = 2020 (мм2)
Приймаємо, що швелери шин з’єднані жорстко по всій довжині
зварювальним швом, тоді момент опору Wу0-у0 = 58 см3. Приймаємо
розташування шин у вершинах прямокутного трикутника
Напруженість в матеріалі шин від взаємодії фаз, МПа
2
2
l 2 i у2
8
8 2 130281
ф,max 2,2
10 ф,max 2, 2 10
=32,19 (МПа),
a W y 0 y 0
0,8 58
де l – відстань між опорними ізоляторами, приймаємо l = 2 м
Точка КЗ
К6
Джерела струмів КЗ
Сума
I по , кА
51,98
Iп , кА i a , кА
16,98
расч = ф,max = 32,19 МПа доп = 40 МПа
26,98
Іy, кА
130,281

33.

Приклад встановлення жорстких шин в системі власних потреб
від робочих та пускорезервних трансформаторів

34.

Приклад встановлення жорстких шин в системі власних потреб
від робочих та пускорезервних трансформаторів

35.

Вибір перерізу шин також здійснюється за термічною стійкістю
При приблизних розрахунках мінімальний переріз провідника,
який відповідає вимозі його термічної стійкості при КЗ, можна
визначити за формулою
q min
Bк
C
,
Значення функції C
Провідник
C, A c1 2 / мм 2 к. доп., С
Шини:
з міді
170
з алюмінію
90
з сталі, не з'єднані безпосередньо з апаратом
з сталі, з'єднані безпосередньо з апаратом
Кабелі:
з міді
з алюмінію
65
60
300
200
400
300
160
90
200
200

36.

Перевірка за термічною стійкістю
Для прикладу, що розглядається прийнято до встановлення
алюмінієві шини коробчастого перерізу
2(100 45 6), Ідоп = 3500 (А); q = 2 1010 = 2020 (мм2)
Очевидно, що провідник перерізом q буде термічно стійким,
якщо виконується умова q qmin
qmin 379,095 106 / 90 216,337 мм2,
Точка КЗ
Вк, кА2 с
К1
К2
157,939 167,536
К3
К4
57987,05
25193,02
К5
К6
358,992 379,095
q = 2020 мм2 > qmin = 216,337 мм2 шини термічно стійкі.

37.

7.4 Вибір ізоляторів
В РП шини закріплюються на опорах, прохідних та підвісних
ізоляторах. Жорсткі шини закріплюються на опорних ізоляторах,
вибір яких відбувається за такими умовами:
- за номінальною напругою Uуст. Uном.;
- за допустимим навантаженням Fрозр. Fдоп.,
де Fрозр. - розрахункова сила, яка діє на ізолятор, Н;
Fдоп. - допустиме навантаження на головку ізолятора.
Fдоп. = 0,6 Fрозр.,
де Fрозр. - руйнівне навантаження на вигинання.
При горизонтальному або вертикальному розташуванні ізоляторів
всіх фаз розрахункова сила, Н:
Fрозр 0,173
i 2y
а
l Kh ,

38.

Вибір опорних ізоляторів
Kh - поправний коефіцієнт на висоту шини, якщо вона
розташована на ребрі,
h
Kh
H із C
H із
2,
При розташуванні шин у вершинах трикутника, Н:
Fрозр K h Fu 0,162
i 2y l
а
Kh .

39.

Вибір прохідних ізоляторів
Прохідні ізолятори вибираються:
- за напругою, Uуст. Uном.;
- за номінальним струмом, Imax Iном.;
- за допустимим навантаженням, Fрасч. Fдоп.
Для прохідних ізоляторів розрахункова сила, Н:
Fрозр 0,0865
i 2y
а
l.
При розташуванні шин у вершинах трикутника, Н:
Fрозр 0,5 Fu 0,081
i 2y l
а
.

40.

7.5 Вибір кабеля
Кабелі ліній, які відходять до споживачів, прокладають
звичайно
в
траншеях
в
землі.
Кабелі
генераторних,
трансформаторних кіл, РП та ліній до двигунів ВП, як правило,
мають невелику довжину і прокладаються в кабельних каналах,
тунелях та відкритих шахтах. Їх вибір за умовами тривалого
нагрівання здійснюється як для кабелів, прокладених на відкритому
повітрі. Для кабелів, які прокладаються до механізмів ВП в
котлотурбінному цеху, слід враховувати високу температуру повітря в
цьому приміщенні.
Для кабелів таблиці тривало допустимого струму складені в
розрахунку на одиночний кабель, прокладений в землі при
температурі грунту 15 С або в повітрі при температурі 25 С. При
інших умовах прокладання кабелю, необхідно вводити поправні
коефіцієнти на температуру грунту або повітря K1 та на число кабелів
в траншеї K2 , тобто
I доп K1 K 2 I доп .

41.

Вибір кабеля для живлення електродвигуна в системі власних потрбеб
Обираємо двигун АН-14-49-6. Його параметри:
Uном 6 кВ ; Рном 1000 кВт ; cos 0,88 ; Тmax 6641,42 год;
Знаходимо номінальний струм двигуна
Іном
Р ном
;
3 U ном сos
Іном
1000
109,35 (А);
3 6 0,88
За економічною густиною струму
I роб.н
q ек
;
jек
Економічна густина струму jек, А/мм2
Провідник
Кабелі з паперовою, провід з гумовою
ізоляцією і жилами:
з міді
з алюмінію
до 3000
Tmax, год.
3000 ... 5000
3,0
1,6
2,5
1,4
понад 5000
2,0
1,2

42.

Вибір кабеля для живлення електродвигуна в системі власних потрбеб
Перевірка за економічною густиною струму (економічний переріз)
qек
109,35
91,125 (мм2 );
1,2
Перевірка за термічною стійкістю
При приблизних розрахунках мінімальний переріз провідника,
який відповідає вимозі його термічної стійкості при КЗ, можна
визначити за формулою
q min
Bк
C
,
Значення функції C
Провідник
Кабелі:
з міді
з алюмінію
C, A c1 2 / мм 2
160
90

43.

Вибір кабеля для живлення електродвигуна в системі власних потрбеб
Перевірка за термічною стійкістю
q min
124,873 106
114,027 (мм2 );
98
Точка КЗ
Вк, кА2 с
К1
К2
157,939 167,536
К3
К4
57987,05
25193,02
Приймаємо кабель ААШ-В 3×120 мм2
К5
358,992 379,095
Ідоп 340 кА.
Поправний коефіцієнт на температуру повітря К2=0,87, тоді
І доп 0,87 340 265, 2 (кА);
Отже, Ідоп Iном
Ідоп=265 А > Іном=109 А
К6

44.

Приклади кабельної продукції

45.

7.6 Вибір пофазно-екранованого струмопровода
Для з'єднання виводів потужних генераторів з підвищувальними
силовими трансформаторами та ТВП в наш час застосовуються
комплектні пофазно екрановані струмопроводи, кожна фаза яких
знаходиться в закритому металевому (алюмінієвому) кожусі. Згідно з
нормами технологічного проектування, застосування комплектних
екранованих струмопроводів обов'язкове для всіх генераторів
потужністю 160 МВт і вище. Рекомендується застосовувати екрановані
струмопроводи в межах машинного залу і для генераторів 60-100 МВт,
а на відкритому просторі - в тому випадку, якщо підвищувальний
трансформатор віддалений від машинного залу не більше ніж на 15 м.
При більших відстанях на відкритому просторі рекомендується
застосовувати гнучкі шинопроводи.
Характеристики комплектних екранованих струмопроводів
вибираються
за
номінальними
параметрами
генератора.
Електродинамічна стійкість характеризується амплітудним струмом
електродинамічної стійкості, який повинен бути більший за
розрахунковий ударний струм КЗ приєднання.

46.

Приклади екранованих струмопроводів

47.

Приклад екранованого струмопроводу для генератора ТВВ-1000

48.

Приклад екранованого струмопроводу для генератора ТВВ-220

49.

Вибір пофазно-екранованого струмопровода
Від виводів генераторів до фасадної стіни головного корпусу
станції струмоведучі частини виконаємо комплектним пофазноекранованим струмопроводом.
Виберемо пофазно-екранований струмопровід
ТЭКН-П-24-3000-560 Іном = 30000 А; Uном = 24 кВ; iдин = 560 кА.
Тип вбудованого трансформатора напруги: ЗНОЛ.06-24 У3;
Тип вбудованого трансформатора струму: ТШВ-24-30000/5
Перевірка по напрузі
Uном Uном.стр
Перевірка по допустимому струму
Iном Iном.стр

50.

Вибір пофазно-екранованого струмопровода
Перевірка по допустимому струму
Iном
Sном.г
3 U номг
Iном
1111
26,727 (кА)
3 24
Параметри обраного турбогенератора
Марка
ТВВ-10004У3
Потужність
Напруга
n,
I , кА сos н
S, МВА P, МВт Uн1, кВ об/хв н
1111
1000
24
1500 26,73
0,9
x''d
0,324
К-ть
штук
2
Перевірка по динамічній стійкості
і уд Iдин.стр
Іуд=390 кА <= Ідин.ст=560 кА
Точка КЗ
К3
Виводи G
Джерела струмів КЗ
Сума
Генератор 1 (КЗ)
I по , кА
ia , кА
I п , кА
Іy, кА
142,512
93,212
85,414
91,616
135,797
73,637
390,932
260,745

51.

Вибір пофазно-екранованого струмопровода
Пофазно-екранованим струмопроводом також
виконується відгалуження від генератора до
робочого ТВП та пуско-резервного ПРТВП
трансформаторів власних потреб

52.

Приклад встановлення екранованого струмопроводу для ТВП

53.

Вибір пофазно-екранованого струмопровода
Параметри
Тип турбогенератора
Номінальна напруга, кВ:
турбогенератора
струмопроводу
Номінальний струм, А:
турбогенератора
струмопроводу
Електродинамічна стійкість, кА
Струмоведуча шина d S, мм
Кожух (екран) D , мм
Між фазна відстань, мм
Тип опорного ізолятора
Крок між ізоляторами, мм
Тип застосованого трансформатора напруги
Тип вбудованого трансформатора струму
Гранична довжина монтажного блоку або секції, м
Маса 1 м однієї фази, кг
ТЭКН-П-24-3000-560
ТВВ – 1000
24
24
26700
30000
560
650 15
1160 7
1400–1500
ОФР-24-750
3000
ЗНОЛ.06-24
ТШВ-24-30000/5
6,5
210

54.

Вбудований вимикач навантаження КАГ-24
в струмопровід ТЭКН
Вимикач навантаження КАГ-24 комутує лише робочі струми.
Короткі замикання вимикаються вимикачами, розташованими зі
сторони високої напруги блочного трансформатора – на ВРП ВН

55.

Вбудований вимикач навантаження КАГ-24
в струмопровід ТЭКН

56.

Контакти вимикача навантаження КАГ-24

57.

8 Вибір комутаційного обладнання
Всі елементи РП електричної станції або підстанції повинні надійно
працювати в умовах тривалих нормальних режимів, а також мати
достатню термічну та динамічну стійкість при виникненні
найскладніших коротких замикань. Надійність роботи апаратів
гарантується заводом-виробником тільки у випадку їх правильного
вибору.
Основними параметрами обладнання, які повинні відповідати
умовам робочого (тривалого) режиму, є номінальні струм та напруга.
Після цього здійснюється перевірка апаратів за параметрами
режиму короткого замикання. За розрахунковий вид приймається
трифазне КЗ.

58.

8.1 Вибір вимикачів
Розглянемо вибір вимикачів та роз’єднувачів для ВРП-500 кВ.
Визначаємо робочий максимальний струм елементів, які
приєднані до ВРП-500 кВ
струм через БТ:
I p.max
струм від ЛЕП:
I p.max
I p.max
Sном.г
;
3 U ном 0,95
1111
1,425 (кА);
3 500 0,9
I p.max
Pmax
;
3 U ном cos
900
1,154 (кА).
3 500 0,9

59.

Вимикачі серій HPL та LTB виробництва АВВ

60.

Параметри вимикачів серії HPL виробництва АВВ

61.

Розріз полюсу вимикача серії LTB виробництва АВВ

62.

Параметри вимикачів серії ЗАР1-4 виробництва SIEMENS

63.

Вимикачі серії ЗАР4 (800 кВ) та ЗАР1 (145 кВ) виробництва SIEMENS

64.

Вибір вимикача
Вибираємо вимикач типу HPL-550B2-53/4000 на базі
головних параметрів
по напрузі установки:
Uуст Uном:
500 кВ = 500 (кВ)
по тривалому струму:
Iроб.max Iном:
1425 А < 4000 (А).
Виконуємо перевірку
на симетричний струм відключення:
Іп Івід.ном
16,16 кА < 53 кА, – умова виконується
на здатність вимикача до відключення аперіадичної складової струму кз
ia 2 I
/100,
ном.відк н
15,989 кА 2 35,5 0, 45 22,592 (кА) - умова виконується.

65.

Вибір вимикача
н – нормативне значення наявності аперіодичної складової у струмі,
що відключає, яке визначається по кривій, або дається в довіднику
н = 45
1
0,9
0,8
0,7
0,6
н, в.о.
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
, c
0
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
0,09
0,1
Нормоване відносне значення аперіодичної складової у струмі КЗ
Значення н можна також визначити за виразом:
н e / 0,045 .

66.

Вибір вимикача
Виконуємо перевірку
на електродинамічну стійкість:
Іп0 Ідин;
іу ідин,
де Ідин – діюче значення періодичної складової граничного струму КЗ;
ідин – найбільший пік (струм електродинамічної стійкості).
Іпо = 17,773 кА <Ідин = 53 (кА);
іу = 48,974 кА <ідин = 160 (кА),
умови виконуються.
на термічну стійкість вимикач перевіряється за тепловим імпульсом
струму КЗ:
2
Bк I т t т ,
де Bк - розрахунковий тепловий імпульс струму КЗ; Iт – середньоквадартичне значення струму за час його протікання (струм термічної
стійкості) за каталогом; tт - тривалість протікання струму термічної
стійкості за каталогом, с.
202,162 (кА2 с)< 532 3 = 3780 (кА2 с),
умова виконується.

67.

Вибір вимикача
Значення складових струму КЗ на ВРП ВН 500 кВ
Джерела струмів КЗ I по , кА Iп , кА i a , кА Іy, кА
Сума
17,773 14,917 16,16 48,754
Точка КЗ
К1 (ВРП 500 кВ)
Значення теплового імпульсу (виділено при КЗ на ВРП ВН 500 кВ)
Точка КЗ
Вк, кА2 с
К1
К2
157,939 167,536
К3
К4
57987,05
25193,02
К5
358,992 379,095
Каталожні дані вимикача
Розрахункові дані
ВРП – 500 кВ
Uном = 500 кВ
Iроб.max = 1425 А
Iп. = 14,917 кА
ia. = 16,16 кА
Iп.0 = 17,773 кА
iу = 48,974 кА
Bк = 157,939 кА2 с
К6
Вимикач
HPL-550B2-53/4000
Uном = 500 кВ
Iном = 4000 кА
Iн.відк = 53 кА
2 Iн.відк н = 22,592 кА
Iдин = 53 кА
iдин = 160 кА
I2терtтер = 3780 кА2 с

68.

Вибір вимикачів
Рекомендованим до встановлення є елегазове комутаційне
обладнання. В усіх класах високої напруги 110-750 кВ та в колах
генераторної напруги 10-24 кВ.
В класах напруг 6-35 кВ , що відповідає системам власних потреб
електричних станцій, а також частині генераторних напруг 6-10 кВ для
генераторів невеликої потужності, рекомендованим до встановлення є
вакуумне комутаційне обладнання. Віднедавна вакуумні вимикачі
складають конкуренцію елегазовим вимикачам в класі напруги 110 кВ.
Приклад
встановленого
вакуумного
вимикача серії
ВРС 110 кВ

69.

Вибір вимикачів
В системі власних потреб використовуються комплектні розподільчі
пристрої внутрнішньої установки з викатною частиною.

70.

71.

Вибір вимикачів
Для розподільчих пристроїв електричних станцій також рекомендовані
комплектні розподільчі установки з елегазовою ізоляцією КРУЕ

72. КРУЕ – спектр продукції

Допустимий струм короткого замикання (кА)
63
8DN9
8DQ1
8DR1
50
40
8DN8
31.5
25
72.5
123
145
170
245
300
362
420
550
800
Напруга (кВ)

73.

КРУЕ – технічні характеристики
8DN8
8DN9
8DQ1
8DR1
Напряжение
кВ
72,5/145
245/300
420/550
800
Выдерживаемое напр. пром. частоты
кВ
140/275
460
650/740
950
Норм. напр. полн. гроз. импульса
кВ
325/650
1050
1425/1800
2100
Норм. напр. коммутац. импульса
кВ
-
850
1050/1250
1550
Рабочий ток (шина)
A
2500/3150
3150/4000
5000/6300
8000
Рабочий ток (ответвл.)
A
2500/3150
3150/4000
5000
5000
Ток отключения
кА
31,5/40
50/63
50/63
63
Кратковременный ток
кА
31,5/40
50/63
50/63
63
Ударный ток (ANSI)
кА
85/108
135/170
135/170
170
Ширина ячейки
мм
650/800
1500/2200
2200/3600
4500
* прочие значения – по запросу

74.

8.2 Вибір роз'єднувачів
Вибір роз'єднувачів значно простішій, ніж вибір вимикачів, тому що
роз'єднувачі не пристосовані для відключення ні нормальних, ні тим
паче аварійних струмів. В зв'язку з цим при їх виборі обмежуються
визначенням необхідних робочих параметрів: номінальної напруги Uном
і тривалого номінального струму Iном, а також перевіркою на термічну та
динамічну стійкість при наскрізних струмах КЗ.
Особливу увагу при виборі роз'єднувачів слід звертати на їх
конструкцію. Для електроустановок всіх напруг, в тому числі і
невеликих, слід вибирати виключно триполюсні роз'єднувачі.
Вимикачі і роз'єднувачі зручно вибирати одночасно. Розрахункові
значення потрібних для вибору величин, а також каталожні дані
вимикачів і роз'єднувачів записуються в таблицю. Для вимикачів у
колах власних потреб замість типів роз'єднувачів вказують типи комірок
КРП.

75.

Приклади встановлених роз'єднувачів на ВРП ЗАЕС

76.

Приклади встановлених роз'єднувачів на ВРП ЗАЕС

77.

Приклади роз'єднувачів виробництва SIEMENS
Розєднувач горизонтально-поворотної дії тип D BF

78.

Роз'єднувачі типу D BF виробництва SIEMENS
D BF

79.

Приклади роз'єднувачів виробництва SIEMENS
Розєднувачі вохрозривної дії та напівпанторгаф

80.

Приклади роз'єднувачів виробництва SIEMENS
Розєднувач панторгафної дії типу P RF\RL

81.

Роз'єднувачі типу P RF\RL виробництва SIEMENS
P RF\RL

82.

Вибір розєднувача
Значення складових струму КЗ на ВРП ВН 500 кВ
Джерела струмів КЗ I по , кА Iп , кА i a , кА Іy, кА
Сума
17,773 14,917 16,16 48,754
Точка КЗ
К1 (ВРП 500 кВ)
Значення теплового імпульсу (виділено при КЗ на ВРП ВН 500 кВ)
Точка КЗ
Вк, кА2 с
К1
К2
157,939 167,536
К3
К4
К5
57987,05
25193,02
К6
358,992 379,095
Каталожні дані вимикача і роз’єднувача
Розрахункові дані
ВРП – 500 кВ
Uном = 500 кВ
Iроб.max = 1425 А
Iп. = 14,917 кА
ia. = 16,16 кА
Iп.0 = 17,773 кА
iу = 48,974 кА
Bк = 157,939 кА2 с
Каталожні дані
Вимикач
HPL-550B2-53/4000
Uном = 500 кВ
Iном = 4000 А
Iн.відк = 53 кА
2 Iн.відк н = 22,592 кА
Iдин = 53 кА
iдин = 160 кА
I2терtтер = 3780 кА2 с
Роз'єднувач
D BF-550/4000 Т1
Uном = 500 кВ
Iном = 4000 А
––
––
––
iдин = 160 кА
I2терtтер = 512 кА2 с