Проектирование узловой подстанции 220/35/10 (стр. 8 из 9)

где I_{дл доп} –длительно допустимый ток для выбранного сечения линии, A.

I_ав – аварийный ток, A.

Аварийный ток определяется по формуле:

I_ав=2· I_раб;(5.27)

3) По условиям короны:

1,07∙Е ≤ 0,9∙Е₀;(5.28)

где Е – напряженность электрического поля около поверхности провода, кВ/см;

Е₀ – начальная критическая напряженность электрического поля, кВ/см;

Е₀ =

,(5.29)

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

r₀ – радиус провода, см;

Напряженность электрического поля около поверхности нерасщепленного провода:

Е =

;(5.30)

где U – линейное напряжение, кВ;

D_ср – среднегеометрическое расстояние между проводами фаз, см;

При горизонтальном расположении фаз:

D_ср = 1,26∙D,(5.31)

где D – расстояние между проводами фаз (для U=220 кВ – D=1800 мм,U=35 кВ – D=400 мм), см; [8],

Напряженность электрического поля около поверхности расщепленного провода:

Е =

,(5.32)

где k – коэффициент, учитывающий количество проводов n в фазе;

r_эк – эквивалентный радиус проводов, см;

4) Выбранные провода должны быть проверены по ветровым нагрузкам и нагрузкам по гололеду в соответствии с ПУЭ.

F_э ≥ F_min^мех;(5.33)

Минимальное сечение по условию механической прочности для III района по гололеду и проводов из сталеалюминия:

F_min^мех = 50 мм².

q_min=

5) На термическое и электродинамическое действия токов короткого замыкания проверяют гибкие шины РУ при I⁽³⁾_по> 20 кA.

Если какое-либо из условий проверки не выполняется, следует увеличить сечение провода.

Выберем сечение проводов для гибкой ошиновки РУВН:

1) Выбор сечения по допустимому току:

Рабочий ток в цепи трансформатора на РУВН:

I_раб = 118 Апринимаем провод АС 240/32;

2) Проверка выбранного сечения на нагрев провода:

Ток послеаварийного режима:

I_ав = 2·I_раб = 236 А,

I _{дл доп} = 605 А,

605 А> 236 А.

3)Проверка выбранного сечения по условию короны:

1,07∙Е ≤ 0,9∙Е₀;

Е₀ =

= 29,82 кВ/см;

Е =

= = 13,5 кВ/см;

1,07∙13,5= 14,45 кВ/см

0,9 ∙29,82= 26,84 кВ/см.

4) Проверка выбранного сечения по механическим нагрузкам:

F ≥ F_min^мех,

240 мм² > 50 мм²

q_min=

мм²

q≥q_min- условие выполняется

5) Проверка по термическому и электродинамическому действию токов короткого замыкания:

Гибкие провода, по которым возможно протекание тока короткого замыкания меньше 20 кА термическую и электродинамическую стойкость не проверяются.

Все условия выполняются. Окончательно принимаем к установке гибкие шины из сталеалюминевых проводов АС 240.

Выберем сечение проводов для гибкой ошиновки РУСН:

1) Выбор сечения по допустимому току:

I_раб = 462 А,принимаем провод АС 300/32;

2) Проверка выбранного сечения на нагрев провода:

Ток послеаварийного режима:

I_ав = 2 I_раб = 924 А,

I _{дл доп} = 1000 А

1000 А> 924 А.

3)Проверка выбранного сечения по условию короны:

1,07∙Е ≤ 0,9∙Е₀;

Е₀ =

= 28,82 кВ/см;

Е =

= = 4,19 кВ/см;

1,07∙4,19= 4,49 кВ/см

0,9 ∙28,82= 25,34 кВ/см.

4) Проверка выбранного сечения по механическим нагрузкам:

F ≥ F_min^мех,

300 мм² > 50 мм².

q_min=

=83 мм²

q≥q_min- условие выполняется

5) Проверка по термическому и электродинамическому действию токов короткого замыкания:

Гибкиепровода,покоторымвозможнопротеканиетокакороткого замыканияменьше 20кАтермическую и электродинамическую стойкость не проверяются.

Все условия выполняются. Окончательно принимаем к установке гибкие шины, с расщепленными надвое жилами, из алюминиевых проводов АС 240.

Выбор жестких шин на стороне 10 кВ

Для общей ошиновки предусматриваем алюминиевые шины прямоугольного сечения.

Сборные шины и ответвления от них к электрическим аппаратам (ошиновка) 6-10 кВ из проводников прямоугольного или коробчатого профиля крепятся на опорных фарфоровых изоляторах. Шинодержатели, с помощью которых шины закреплены на изоляторах, допускают продольное смещение шин при их удлинении вследствие нагрева. При большой длине шин устанавливаются компенсаторы из тонких полосок того же материала, что и шины. Концы шин на изоляторе имеют скользящее крепление через продольные овальные отверстия и шпильку с пружинящей шайбой. В местах присоединения к аппаратам изгибают шины или устанавливают компенсаторы, чтобы усилие, возникающее при температурных удлинениях шин, не передавалось на аппарат.

1.Выбираем сечение шин по длительно допустимому току нагрузки:

I_max= 981 А;

Принимаем однополюсные шины алюминиевые прямоугольного сечения

S=80×8, с I_дл.доп =1320 А;

Так как I_дл.доп.>I_{max ,} то шины выбраны правильно.(5.34);

2.Проверка по термической стойкости.

Дляшин,выполненныхизалюминиядопустимаятемпературанагреваприкоротком замыкании 200 ⁰С, коэффициент C=91 А·с^1/2/мм. Исходя из этого определяется минимально допустимое по нагреву сечение :

q_minтерм =

= = 76мм²,(5.35);

гдеB_к – тепловой импульс при протекании тока короткого замыкания.

Для выбранных шин q_min составляет 480 мм²,

q_minтерм < q_доп , условие выполняется,

3. Проверка на механическую прочность.

При механическом расчете однополюсных шин наибольшая сила f, действующая на шину средней фазы (при расположении шин в одной плоскости), определяется при трехфазном коротком замыкании по формуле:

f=

(5.36);

гдеi_уд – ударный ток при трехфазном коротком замыкании, A;

l – длина пролета между опорными изоляторами шинной конструкции, м; (рекомендуется l = 1-1,5 м);

а – расстояние между фазами, м;

Сила f создает изгибающий момент (М), Н·м, при расчете которого шина рассматривается как многопролетная балка, свободно лежащая на опорах.

Выбранные шины проверяем на динамическую устойчивость:

f=

= = 117,54 кг·с/см² –(5.37);

f - сила, действующая на шину.

Сила f создает изгибающий момент (М), Н·м, при расчете которого шина рассматривается как многопролетная балка, свободно лежащая на опорах.

момент сопротивленияшины относительно оси, перпендикулярной действию силы, см³ ,

=20 см³

Напряжение в материале шин, Мпа, возникающее при воздействии σ_расч изгибающего момента:

σ_расч =

= = 8,82 МПа,

Шины механически прочны, если выдерживается условие:

σ_расч ≤σ_доп

σ_доп = 40 Мпа, [1,табл. 4.2]

Окончательно принимаем шины S_m =80 × 8 алюминиевые марки АДО

5.5 Выбор опорных и проходных изоляторов на РУНН

Выбор опорных изоляторов

Опорные изоляторы выбираются по следующим условиям:

1) по номинальному напряжению:

U_уст ≤ U_ном ;(5.38)

2) по допустимой нагрузке:

F_расч≤ F_доп,(5.39)

гдеF_расч – сила, действующая на изолятор, Н;

F_доп – допустимая нагрузка на головку изолятора, Н.

F_доп = 0,6 F_разр,(5.40)

гдеF_разр – разрушающая нагрузка на изгиб, Н.

Для крепления шин 10 кВ применяются опорные изоляторы для внутренней установки типа ИО-10-3,75 УЗ с F_разр= 3750 Н.

При расположении шин в вершинах равнобедренного треугольника силу, действующую на изолятор, рассчитаем по формуле [2, стр. 227]:

F_расч =

= = 117,54 Н,

F_расч < 0,6∙F_разр,

117,54 Н

0,6∙3750= 2250 Н,

Окончательно выбираем опорный изолятор ИО-10-3,75 У3.

Выбор проходных изоляторов

1) по напряжению (формула 5.38);

2) по номинальному току:

I_max≤I_ном ,(5.41);

гдеI_max – максимальный рабочий ток, проходящий через изолятор;