(2.48)

де

– відносні тепловий і токовий імпульси періодичної складової струму генератора [1]

Імпульс аперіодичної складової струму генераторів і системи визначають з виразу: (2.49)

Повний імпульс квадратичного струму КЗ визначиться як:

(2.50)

К₅ (на шинах ТВП2)

(2.51)

де (2.52)

(див. [1] табл. (6.2.))

, , , , - параметри режиму КЗ.

Результати розрахунків теплових імпульсів зводимо до таблиці 2.14

Таблиця 2.14 – Результати розрахунків теплових імпульсів

2.7 Вибір струмоведучих частин

2.7.1 Вибір збірних шин 750 кВ

Оскільки збірні шини по економічній густині струму не вибираються, приймаємо переріз по доустимому струму при максимальному навантаженні на шинах, рівному струму найбільш потужного приєднання, у нашому випадку лінія електропередач.

(2.53)

Каталожні дані взято з [2.] вибираємо шини з проводу

АС 500/336 (4 на фазу)

Iдоп = 945 А

I_{доп. мах}=4945 А =3760 А

d = 37,5 мм

r₀ = 1,875 см

Перевірка по допустимому струму:

І_доп = 4945 = 3760 А  І_р.max = 1300 А.

Перевірку шини по умовах корони здійснюємо за умовою:

0,9Е₀  1,07Е,

де Е₀ – критична початкова напруженість електричного поля;

Е – розрахункова напруженість електричного поля.

, (2.54)

де m – коефіцієнт, що враховує шороховатість поверхні проводу (m = 3,21 [1]); r₀ = d /20 = 1,53 см – радіус проводу.

.

Напруженість електричного поля біля розщеплених проводів:

(2.55)

де К – коефіцієнт, що враховує кількість проводів n в фазі [1, таблиця 7.4]:

(2.56)

r_ек – еквівалентний радіус розщеплених проводів у фазі [1, табл. 7.4]:

(2.57)

D_ср – середня геометрична відстань між проводами фаз:

D_ср = 1,26D,

де D – відстань між фазами, см [1, табл. 7.3];

n – кількість проводів в фазі.

Таким чином, провід АС 500/336 за умовою корони проходить.

На електродинамічну дію струмів КЗ потрібно перевірити, так як:

I_no>20 kA i I_y>50 kA

Зусилля від тривалого протікання струму 3-ф. КЗ, Н/м:

, (2.58)

де – з табл. 6.4.3.

(Н/м).

Сила тяжіння 1 м струмопроводу, Н/м:

,

де m – маса 1 м струмопроводу, кг, з [2, табл. 7.35].

g = 1,1  9,8  4,005  4 = 172,7 (Н/м).

Приймаючи час дії релейного диференційного захисту t_з = 0,1с, знаходимо еквівалентний по імпульсу час дії швидкодіючого захисту t_ек. Для кіл генераторів і трансформаторів в середньому:

t_ек = t_з + 0,05 = 0,1 + 0,05 = 0,15 (с),

Визначаємо відношення , де h – максимальна розрахункова стріла провисання проводу в кожному прогоні при максимальній розрахунковій температурі, по [1] для ВРП h = 2,5 м.

= = 10,5.

По діаграмі рис. 4.9, [3] для значення знаходимо відношення b/ h = 0,02 де b – відхилення проводу, м. Звідки

b = 0,022,5 = 0,05 (м).

Допустиме відхилення фази, м:

, (2.59)

де а_доп – найменша допустима відстань між сусідніми фазами в момент їх найбільшого зближення, з табл. 7.3 [1];

d – діаметр фази.

(м).

b = 0,05 м < b_доп = 2,77 м, отже умова виконується.

Отже додаткових заходів по зменшенню стріли провисання або збільшенню відстані між фазами проводити не потрібно.

2.7.2 Вибір збірних шин 220 кВ

Оскільки збірні шини по економічній густині струму не вибираються, приймаємо переріз по доустимому струму при максимальному навантаженні на шинах, рівному струму найбільш потужного приєднання, у нашому випадку автотрансформатор звязку.

Згідно [2. табл.7.35] вибираємо провід

Каталожні дані взято з [2.] вибираємо шини з проводу

АС 700/86 (3 на фазу)

Iдоп = 1180 А

I_{доп. мах}=31180 А =3540 А

d = 36,2 мм

r₀ = 1,81 см

Перевірка по допустимому струму:

І_доп = 31180 = 3540 А  І_р.max = 3153 А.

Перевірку шини по умовах корони здійснюємо за умовою:

0,9Е₀  1,07Е,

де Е₀ – критична початкова напруженість електричного поля;

Е – розрахункова напруженість електричного поля.

, (2.61)

де m – коефіцієнт, що враховує шороховатість поверхні проводу (m = 3,21 [1]); r₀ = d /20 = 1,81 см – радіус проводу.

.

Напруженість електричного поля біля розщеплених проводів:

(2.62)

де К – коефіцієнт, що враховує кількість проводів n в фазі [1, таблиця 7.4]:

(2.63)

r_ек – еквівалентний радіус розщеплених проводів у фазі :

(2.64)

D_ср – середня геометрична відстань між проводами фаз:

D_ср = 1,26D,

де D – відстань між фазами, см ;

n – кількість проводів в фазі.

Таким чином, провід АС 500/336 за умовою корони проходить.

На електродинамічну дію струмів КЗ потрібно перевірити, так як:

I_no>20 kA i I_y>50 kA

Зусилля від тривалого протікання струму 3-ф. КЗ, Н/м:

, (2.65)

де – з табл. 6.4.3.

(Н/м).

Сила тяжіння 1 м струмопроводу, Н/м:

,

де m – маса 1 м струмопроводу, кг, з [2, табл. 7.35].

g = 1,1  9,8  1.94 = 81,9 (Н/м).

Приймаючи час дії релейного диференційного захисту t_з = 0,1с, знаходимо еквівалентний по імпульсу час дії швидкодіючого захисту t_ек. Для кіл генераторів і трансформаторів в середньому:

t_ек = t_з + 0,05 = 0,1 + 0,05 = 0,15 (с),

Визначаємо відношення , де h – максимальна розрахункова стріла провисання проводу в кожному прогоні при максимальній розрахунковій температурі, по [1] для ВРП h = 2,5 м.

= = 10,5.

По діаграмі рис. 4.9, [3] для значення знаходимо відношення b/ h = 0,02 де b – відхилення проводу, м. Звідки

b = 0,022,5 = 0,05 (м).

Допустиме відхилення фази, м:

, (2.66)

де а_доп – найменша допустима відстань між сусідніми фазами в момент їх найбільшого зближення, з табл. 7.3 [1];

d – діаметр фази.

(м).

b = 0,05 м < b_доп = 19.344 м, отже умова виконується.

Отже додаткових заходів по зменшенню стріли провисання або збільшенню відстані між фазами проводити не потрібно.

2.7.3 Вибір гнучких шин на інших ділянках схеми

Вибір перерізу поводимо по економічній густині струму :

,

де І_норм – струм нормального режиму (без перевантажень); J_ек – нормована густина струму, [А/мм²], [3, табл. 4.5].

Ділянка ВРП750–АТЗ

[мм²].

Згідно [2. табл.7.35] вибираємо провід

АС 500/27 (2 на фазу)

Iдоп = 960 А

I_{доп. мах}=925*2=1850 А

q = 481 мм²

d = 29,4 мм

r₀ = 14,7 мм

q_=962 [мм²] > q_ек=960 [мм²] => умова виконується.

Перевірку шини за умовою корони не проводимо, оскільки вище було показано що провід меншого перерізу не коронує.

Ділянка ВРП 750–БТ

[мм²].

Згідно [2. табл.7.35] вибираємо провід

АС 600/72 (3 на фазу)

Iдоп = 945 А

I_{доп. мах}=945*3=2835 А

q = 580 мм²

d = 33,2 мм

r₀ = 16,6 мм

q_=1740 [мм²] > q_ек=1713 [мм²] => умова виконується.

Перевірку шини за умовою корони не проводимо, оскільки вище було показано що провід меншого перерізу не коронує.

Ділянка ВРП220–БТ

[мм²].

Згідно [2. табл.7.35] вибираємо провід

АС 500/27 (2 на фазу)

Iдоп = 960 А

I_{доп. мах}=926*2=1852 А

q = 481 мм²

d = 29,4 мм

r₀ = 14,7 мм

q_=962 [мм²] > q_ек=960 [мм²] => умова виконується.

Перевірку шини за умовою корони не проводимо, оскільки вище було показано що провід не коронує.

Ділянка ВРП220–ЛЕП

[мм²].

Згідно [2. табл.7.35] вибираємо провід

АС 600/72 (3 на фазу)

Iдоп = 945 А

I_{доп. мах}=945*3=2835 А

q = 580 мм²

d = 33,2 мм

r₀ = 16,6 мм

q_=1740 [мм²] > q_ек=1713 [мм²] => умова виконується.

Перевірку шини за умовою корони не проводимо, оскільки вище було показано що провід не коронує.

2.7.4 Вибір жорстких шин

У закритих РП 6-10 кВ ошиновка і збірні шини виконуються жорсткими алюмінієвими шинами.

Визначимо розрахунковий струм:

За умовами експлуатації беремо однополосні алюмінієві шини 1208: І_доп = 1900 (А); q = 960 (мм²).

По умовам нагріву в тривалому режимі шини проходять:

.

Перевіримо шини на термічну стійкість:

144,992 (мм²);

q = 960 (мм²) > q_min = 144,992 (мм²), отже шини термічно стійкі.

Перевіримо шини на механічну міцність.

Визначаємо відстань l між ізоляторами при умові, що частота власних коливань буде більше 200 Гц:

, звідки ,

де J – момент інерції поперечного перерізу шини відносно вісі, перпендикулярної напрямку вигинаючої сили, см⁴.

Якщо шини розташовані на ребрі, то по табл. 4.1 [3]:

J = b³h /12,

де b, h – розміри шини.

J = 120,8³ /12 = 0,512 (см⁴),

Тоді = 0,2 (м²); = 0,447 (м).

Якщо шини на ізоляторах розташовані горизонтально:

J = bh³ /12 = 0,812³ /12 = 115,2 (см⁴);

= 3 (м²); = 1,732 (м).

Цей варіант розташування шин дозволяє значно збільшити відстань між ізоляторами до 1,732 м, тобто дає значну економію ізоляторів. Приймаємо розташування шин горизонтально, відстань між ізоляторами l = 1,7 м; відстань між фазами а = 0,8 м.

Напруженість в матеріалі шин, яка виникає при дії вигинаючого моменту:

,

де W – момент опору шини відносно вісі, яка перпендикулярна дії сили, по табл. 4.1 [3]:

W = bh² /6 = 0,812² /6 = 19,2 (см³);

= 25,048 (МПа),

_розр = 25,048 МПа  _доп = 75 МПа, шини механічно міцні.

2.7.5 Вибір ізоляторів.

В системі ВП ЕС шини закріплюються на опорних, прохідних та підвісних ізоляторах. Жорсткі шини закріплюються на опорних ізоляторах, вибір яких виконуємо за наступними умовами:

U_уст  U_ном; F_розр  F_доп, (2.67)

де U_уст, U_ном – номінальна напруга відповідно системи ВП та ізолятора; F_доп – допустиме навантаження на ізолятор; F_розр – розрахункова сила, що діє на ізолятор.

Вибираємо опорний ізолятор И8-80 УХЛ3:

U_ном = 10 кВ, F_розр.max = 8 кН, висота ізолятора Н_із = 130 мм.

= = 2645,915 (Н);

F_доп = 0,6F_розр.max = 0,68000 = 4800 (Н);

F_розр = F_в = 2645,915 Н  F_доп = 4800 Н, умова виконується.

Вибираємо прохідний ізолятор ИП-10/2000-3000 У, ХЛ, Т2:

U_уст = 10 кВ  U_ном = 10 кВ;

І_max = 1,1732 кА  І_ном = 2 кА;

F_розр = 0,5F_в = 0,52645,915 = 1322,958 (Н);

F_доп = 0,6F_розр.max = 0,630000 = 18000 (Н);

F_розр = 1322,958 Н  F_доп = 18000 Н,

всі умови виконуються.

Таким чином, обрані струмоведучі частини зможуть забезпечити передачу потужностей і надійну роботу усіх елементів схем.

2.7.6 Вибір комплектних екранованих струмопроводів.

Комплектні екрановані струмопроводи використовуються для з’єднання виводів потужних генераторів з під’єднуючими трансформаторами та ТВП, кожна фаза яких розміщена в закритому металічному корпусі.

Також комплектні екрановані стумопроводи використовується для з’єднання трансформаторів власних потреб з КРП.

Виконаємо вибір комплектних пофазно екранованих стумопроводів та занесемо основні технічні дані в таблицю 2.15:

2.7.7 Вибір кабеля

В залежності від місця прокладки, властивостей середовища, механічних зусиль, які діють на кабель, рекомендуються різні марки кабелів.

Вибір кабелю виконуємо для ЕД ВП ВАО-700М8. Паспортні дані його беремо з табл. 4.8 [2]: Р_ном = 800 кВт; U_ном = 10кВ; соs_ном = 0,85.

_; (2.68)

по напрузі установки:

;

по конструкції (табл. 7.5 [1]): обираємо кабель ААГ;

по економічній густині струму:

, (2.69)

(мм²),

де J_е = 1,2 – економічна густина струму, табл. 4.5, с. 233 [3].

Приймаємо трьохжильний кабель , 225 А, поправочний коефіцієнт на температуру повітря k₂ = 0,87 (с. 626–627 [3]).

По допустимому струму:

(2.70)

А.

І_доп = 152,25 А  І_ном = 54,34 А.

Мінімальний переріз по термічній стійкості:

(2.71)

мм².

де С = 98 для кабелів з паперовою ізоляцією і алюмінієвими жилами.

q = 240 мм² > q_min = 166,94 мм².

Таким чином, остаточно приймаємо кабель ААГ 3240.

Обрані струмоведучі частини зможуть забезпечити передачу потужностей і надійну роботу усіх елементів схем.

Таблиця 2.15 - Вибір комплектних пофазно екранованих стумопроводів

2.8 Вибір електричних апаратів РП

2.8.1 Вибір вимикачів і роз'єднувачів

Вибір вимикачів робитися для можливості відключення ними струмів КЗ.

Допускається робити вибір вимикачів по основних параметрах:

по напрузі: (2.72)

по тривалому струмові: (2.73)

по електродинамічній стійкості: (2.74)

по термічній стійкості: (2.75)

за умовою для симетричного струму відключення: (2.76)

по можливості відключення аперіодичної складового струму КЗ

(2.77)

Якщо умова дотримується, а , то допускається робити перевірку по спроможності повного струму , що відключає КЗ

(2.78)

Вибір роз'єднувачів набагато простіше вибору вимикачів, тому що роз'єднувач не призначений для відключення ні нормальних, ні, тим більше, аварійних струміві. У зв'язку з цим при їхньому виборі обмежуються визначенням необхідних робочих параметрів:

по напрузі

по тривалому струмові

по електродинамічній стійкості

по термічній стійкості

Розрахункові значення, необхідні для вибору велечин, а також каталожні значення вимикачів і роз’єднувачів зводимо в таблицю 2.16

Вибираємо вимикач і роз'єднувач на ВРП 750 кВ та 220кВ.