Расстояние между осями шин смежных фаз

Пример выбора жестких шин 10 кВ

Для питания ЗРУ-10 кВ требуется выбрать и проверить сечение сборных шин 10 кВ от силового трансформатора мощностью 16 МВА.

• Максимальный трехфазный ток КЗ на шинах 10 кВ – Iк.з = 9,8 кА;
• Силовой трансформаторов типа ТДН-16000/110-У1 загружен на 60%.

Согласно ПУЭ 7-издание п.1.3.28 проверку по экономической целесообразности не выполняют, поэтому выбор шин будет выполняться только по длительно допустимому току (ПУЭ 7-издание п.1.3.9 и п.1.3.22).

Проверку шин производят на термическую и электродинамическую стойкость к КЗ (ПУЭ 7-издание п.1.4.5).

1. Выбор шин по длительно допустимому току

Выбор шин по длительно допустимому току (по нагреву) учитывают не только нормальные, но и послеаварийные режимы, а также режимы в период ремонтов и возможного неравномерного распределения токов между секциями шин [Л2, с.220].

1.1 Определяем ток нормального режима, когда трансформатор загружен на 60%:

• Sн.тр-ра = 16000 кВА – номинальная мощность трансформатора ТДН-16000/110-У1;
• Uн.=10,5 кВ – номинальное напряжение сети;

1.2. Определяем максимальный рабочий ток, когда один из трансформаторов перегружен на 1,4 от номинальной мощности (утяжеленный режим):

По таблице 1.3.31 (ПУЭ 7-издание) определяем допустимый ток для однополосных алюминиевых шин прямоугольного сечения 80х8 мм с допустимым током Iдоп.о = 1320 А.

1.3. Определяем длительно допустимый ток для прямоугольных шин сечением 80х8 мм с учетом поправочных коэффициентов по формуле 9.11 [Л1, с.170]:

Iдоп.о =1320 А –длительно допустимый ток полосы при температуре шины θш = 70 °С, температуре окружающей среды θо.с = 25 °С и расположения шин вертикально (на ребро), определяемый по таблице 1.3.31 (ПУЭ 7-издание);

k1 — поправочный коэффициент при расположении шин горизонтально (плашмя), согласно ПУЭ 7-издание п. 1.3.23, должны быть уменьшены на 5% для шин с шириной полос до 60 мм и на 8% для шин с шириной полос более 60 мм. Принимаем k1 = 0,92 (так как шины будут расположены плашмя).

k2 – поправочный коэффициент для шин при температуре окружающей среды (воздуха) θо.с отличной от 25 °С, определяемый по ПУЭ 7-издание таблица 1.3.3. Принимаем k3 = 0,94 с учетом, что среднеемесячная температура наиболее жаркого месяца равна +30 °С.

Принимаем сечение шин 80х10 мм, с допустимым током Iдоп.о =1480 А.

1.4. Определяем длительно допустимый ток для прямоугольных шин сечением 80х10 мм с учетом поправочных коэффициентов по формуле 9.11 [Л1, с.170]:

Принимаем шины марки АД31Т1 сечением 80х10 мм.

2. Проверка шин на термическую устойчивость

2.1. Определяем тепловой импульс, который выделяется при токе короткого замыкания по выражению 3.85 [Л2, с.190]:

• Iп.0 = 9,8 кА – начальное действующее значение тока КЗ на шинах 10 кВ.
• Та – постоянная времени затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания. Для ориентировочных расчетов значение Та определяем по таблице 3.8 [Л2, с.150]. Для трансформатора мощность 16 МВА, принимаем Та = 0,04. Если же вы хотите более точно рассчитать значение Та, можете воспользоваться формулами, представленными в пункте 6.1.4 ГОСТ Р 52736-2007.

2.1.1. Определяем полное время отключения КЗ по выражению 3.88 [Л2, с.191] и согласно пункта 4.1.5 ГОСТ Р 52736-2007:

tоткл.= tр.з.+ tо.в=0,1+0,07=0,18 сек.

• tр.з. – время действия основной защиты трансформатора, равное 0,1 сек (АПВ – не предусмотрено).
• tо.в – полное время отключения выключателя выбирается из каталога, равное 0,07 сек.

2.2. Определяем минимальное сечение шин по термической стойкости при КЗ по выражению 3.90 [Л2, с.191]:

где: С – функция, значения которой приведены в таблице 3.14. Для алюминиевых шин С = 91.

Как мы видим ранее принята алюминиевая шина сечением 80х10 мм – термически устойчива.

3. Проверка шин на электродинамическую устойчивость

• Ударный ток трехфазного КЗ на шинах 10 кВ — iуд = 24,5 кА;
• Шины выполнены из алюминиевого сплава марки АД31Т1 сечением 80х10 мм, расположены горизонтально в одной плоскости (плашмя) и имеют восемь пролетов.
• Длина пролета — l = 0,9 м;
• Расстояние между осями проводников — а= 0,27 м (расположение шин см.рис. 2а ГОСТ Р 52736-2007);
• Толщина шины — b = 10 мм = 0,01 м;
• Высота шины — h = 80 мм = 0,08 м;

3.1. Определяем момент инерции J и момент сопротивления W по расчетным формулам согласно таблицы 4 ГОСТ Р 52736-2007:

3.2. Определяем частоту собственных колебаний для алюминиевой шины по выражению 4.18 [Л2, с.221]:

где: S = 800 мм 2 = 8 см 4 – поперечное сечение шины 80х10 мм.

Если же у вас медные шины, то частоту собственных колебаний определяют по выражению 4.19 [Л2, с.221]:

В случае, если частота собственных колебаний больше 200 Гц, то механический резонанс не возникает. Если f0 200 Гц, поэтому расчет можно вести без учета колебательного процесса в шинной конструкции [Л2, с.221].

3.3. Определяем наибольшее удельное усилие при трехфазном КЗ по выражению 3.74 [Л2, с.221]:

• а = 0,27 м — расстояние между осями проводников (фазами), м;
• iуд. = 24,5*103 А – ударный ток трехфазного КЗ, А;
• Если расстояние между фазами а > 2*(b+h) > 2*(0,01+0,08); а = 0,27 м > 0,18 м, то в этом случае коэффициент формы kф = 1,0 [Л2, с.221];

3.4. Определяем максимальную силу, действующую на шинную конструкцию при трехфазном КЗ, данное значение нам понадобиться для проверки опорных изоляторов на механическую прочность [Л2, с.227]:

• l = 0,9 м – длина пролета, м;
• kп – поправочный коэффициент на высоту шины, если она расположена на ребро см. рис.4.8. В данном примере шины расположены горизонтально (плашмя), поэтому kп = 1,0:

где: Hиз. – высота изолятора.

Дальнейший расчет шинной конструкции в части выбора опорных изоляторов представлен в статье: «Выбор опорных изоляторов для шинного моста 10 кВ».

3.5. Определяем максимальное напряжение в шинах при трехфазном КЗ, возникающее при воздействии изгибающего момента по выражению 4.20 [Л2, с.222]:

• l = 0,9 м – длина пролета, м;
• W = 10,7 см 3 – момент сопротивления поперечного сечения шины, определенный ранее.

3.6. Сравниваем полученное максимальное напряжение в шинах σрасч. = 2,91 МПа с допустимым напряжением материала σдоп. = 137 МПа из таблицы 3 ГОСТ Р 52736-2008.

Обращаю ваше внимание, что сравнивается максимальное напряжение в шинах с допустимым напряжением в материале жестких шин, а не с допустимым напряжением в области сварного соединения, согласно ГОСТ Р 52736-2008 пункт 5.3.1 и ПУЭ 7-издание пункт 1.4.15.

Как видно из результатов расчетов σрасч. = 2,91 МПа Вывод:

Выбранные шины марки АД31Т1 сечением 80х10 мм удовлетворяют условию электродинамической стойкости, с длиной пролета l = 0,9 м.

1. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию. Том I. А.А. Федоров, 1986 г.
2. Электрооборудование станций и подстанций. Второе издание. Л.Д. Рожкова, В.С. Козулин. 1980 г.
3. ГОСТ Р 52736-2008 – Методы расчета электродинамического и термического действия тока короткого замыкания.

Поделиться в социальных сетях

Если вы нашли ответ на свой вопрос и у вас есть желание отблагодарить автора статьи за его труд, можете воспользоваться платформой для перевода средств «WebMoney Funding» и «PayPal» .

Данный проект поддерживается и развивается исключительно на средства от добровольных пожертвований.

Проявив лояльность к сайту, Вы можете перечислить любую сумму денег, тем самым вы поможете улучшить данный сайт, повысить регулярность появления новых интересных статей и оплатить регулярные расходы, такие как: оплата хостинга, доменного имени, SSL-сертификата, зарплата нашим авторам.

В данной статье будет рассматриваться выбор кабеля (провода) по нагреву при повторно-кратковременном.

В данном примере нужно выбрать сечение гибких шин для питания ЗРУ-10 кВ от силового трансформатора типа.

В данной статье будет рассматриваться пример расчета реактивной мощности воздушной линии напряжением 10.

Требуется определить потери активной и реактивной мощности в автотрансформаторе типа АТДЦТН-125000/220/110.

Требуется определить относительную величину потери напряжения автотрансформатора типа АТДЦТН-125000/220/110.

Отправляя сообщение, Вы разрешаете сбор и обработку персональных данных.
Политика конфиденциальности.

Источник

ВЫБОР И ПРОВЕРКА ТОКОВЕДУЩИХ ЧАСТЕЙ, ИЗОЛЯТОРОВ И АППАРАТОВ

Токоведущие части (шины, кабели), изоляторы и аппараты всех видов (выключатели, разъединители, предохранители, изме­рительные трансформаторы тока) необходимо проверять на соот­ветствие их номинальных параметров расчетным в нормальном режиме и при коротких замыканиях.

Выбор и проверка шин.Шины выбирают по расчетному току, номинальному напряжению, условиям окружающей среды и про­веряют на термическую и динамическую устойчивости.

Минимальная площадь сечения шины по термической устой­чивости

где /_м — установившийся ток короткого замыкания, кА; (_пр — приведенное время короткого замыкания, с, в течение которого установившийся ток /„ выделяет то же количество теплоты, что и изменяющийся во времени ток короткого замыкания за действи­тельное время (см. подразд. 10.3); С — термический коэффициент, соответствующий разности значений теплоты, выделенной в про­воднике после и до короткого замыкания; для алюминиевых шин С = 88, для медных С= 171, для стальных С

Динамическая устойчивость характеризуется допустимым ме­ханическим напряжением на изгиб, МПа, для данного металла шин. Как следует из формул (10.27) —(10.29),

где /_у — ударный ток короткого замыкания, кА; / — расстояние между опорными изоляторами, см; а — расстояние между осями шин смежных фаз, см; И 7 — момент сопротивления, см 3 .

Пример 10.2. Выбрать шины и проверить их на режим корот­кого замыкания при 1_Н= 510 А, /_к= 2 кА; /_у= 5,1 кА. Шины уста­новлены на изоляторах плашмя, расстояние между осями смеж­ных фаз а = 250 мм, расстояние между изоляторами / = 900 мм.

Решение. По расчетному току выбираем алюминиевые шины размерами 40 х 5 мм с /_лоп = 540 А.

Площадь термически устойчивого сечения находим по форму­ле (10.37), принимая ?_пр = 0,2 с:

Момент сопротивления определяем по формуле (10.30): И 7 = = 0,5-4 2 /6 = 1,33 см 3 .

Расчетное напряжение в металле шин находим по формуле

_oр= 1,76-10- 3 -5,1 2 -90 2 /25-1,33= 11,2МПа;

Допустимое напряжение в алюминиевых шинах а_дои= 65 МПа. Таким образом, выбранные шины термически и динамически устойчивы:

Выбор и проверка изоляторов.Изоляторы выбирают по номи­нальным напряжению и току, типу и роду установки и проверяют на разрушающее воздействие от ударного тока короткого замыка­ния.

При установке шины плашмя допустимое усилие на изолятор Р_доп= 0,6Р_р, где Р_р — разрушающее усилие. При установке шины на ребро Р_тп = 0,4/>_р.

Выбор и проверка кабелей.Кабели выбирают по расчетному току, номинальному напряжению, способу прокладки, условиям окружающей среды и проверяют на термическую устойчивость при коротком замыкании по формуле (10.37). Для кабелей с медными жилами С = 141, с алюминиевыми С = 85.

Пример 10.3. Кабель типа ААБ напряжением 10 кВ выбран по расчетному току, площадь сечения кабеля 50 мм 2 . Проверить ка­бель на термическую устойчивость к току короткого замыкания, если /_м = 10 кА, (_пр = 0,5 с.

Решение. Площадь термически устойчивого сечения находим по ! формуле (10.37):

Р_т._у = 10000Д1/85 = 83,2 мм 2 > 8 = 50 мм 2 . Площадь сечения выбранного кабеля не удовлетворяет усло­вию термической устойчивости при токе /„, поэтому надо или принять кабель с площадью сечения 70 мм 2 , или уменьшить вре­мя действия защиты. Для (_пр = 0,2 с

Е_ту = 10000^072/85 = 52,6′ мм 2 = 6″ = 50 мм 2 . Выбор и проверка реакторов.Реакторы выбирают по расчетно­му току линии и заданному допустимому току короткого замыка­ния. Выбор реактора состоит в определении его индуктивного со­противления Хр_%, которое необходимо включить в данную цепь, чтобы снизить ток короткого замыкания до заданного значения /клоп- Указанное сопротивление находят по формуле

где /_нр — номинальный ток реактора по каталогу, близкий к току в цепи.

Читайте также:  Класс сцепления шин с дорогой

Пример 10.4. Выбрать реактор, чтобы в линии напряжени­ем 6 кВ с током /_н= 900 А снизить ток короткого замыкания до /_кдоп = = 19,3 кА (это соответствует пределу отключающей способности масляного выключателя типа ВМП-10К).

Решение. Выбираем реактор, имеющий номинальный ток /_нр = = 1 кА. Его сопротивление должно быть не меньше

По каталогу находим, что требуемым параметрам удовлетворя­ет бетонный реактор типа РБА-6-1000 (С1_Н = 6 кВ, Хр = 6 %).

Выбор и проверка выключателей высокого напряжения и разъе­динителей.Выключатели выбирают по номинальным току и на­пряжению, конструктивному исполнению, роду установки и про­веряют на термическую и динамическую устойчивости и отклю­чающую способность в режиме короткого замыкания.

На термическую устойчивость выключатели проверяют по ус­ловию

где /,_н — номинальный ток термической устойчивости выключа­теля, задаваемый заводом-изготовителем, кА; (_н — номинальное расчетное время термической устойчивости, с.

Динамическую устойчивость выключателя проверяют сравне­нием расчетного ударного тока /_у с максимально допустимым то­ком короткого замыкания /_м, на который рассчитан выключатель.

Проверка выключателя на отключающую способность сводит­ся к проверке того, что расчетная мощность короткого замыка­ния 5к меньше отключающей способности выключателя 5*_отк, т.е. Л_к /_у; /_м > /_у; /_откл > /» = /_к; ^откл ^ > 8″ = 8_К.

‘ Выбор и проверка трансформаторов тока.Трансформаторы тока выбирают по типу, роду установки, номинальным току и напряже­нию, нагрузке вторичной цепи, обеспечивающей погрешность в

пределах паспортного класса точности, и проверяют на термичес-1 кую и динамическую устойчивость к токам короткого замыкания. I Условие термической устойчивости трансформатора тока вы­полняется, если

где К, — кратность термической устойчивости, приводимая в ка­талогах.

Условие динамической устойчивости выполняется, если

где К_тн — коэффициент внутренней динамической устойчивости, приводимый в каталогах.

Выбор трансформаторов тока по нагрузке вторичной цепи для обеспечения его работы с требуемой точностью состоит в соблю­дении условия

где 8_2н — номинальная мощность вторичной обмотки трансформатора тока, В • А, приводимая в каталогах; 5_2р — расчетная мощность вто­ричной обмотки трансформатора тока в нормальном режиме, В А. Расчетную мощность вторичной обмотки находят по формуле

где 5_пр — мощность, потребляемая приборами и реле, В А; /₂ — ток во вторичной обмотке, А; г_пр — сопротивление проводов, Ом, г_пр = (5₂ц — 8_пр2,5)/2,5; г_к — сопротивление контактов, принимает­ся равным 0,1 Ом.

Необходимое минимальное сечение проводов Р = /_р(уг_пр). Рас­четная длина /_р определяется с учетом схемы включения приборов. При схеме полной звезды /_р = /, при схеме неполной звезды

/ = у]31, при одном трансформаторе тока /_р = 21, где / — длина

провода (в один конец), соединяющего трансформатор тока и прибор.

Выбор и проверка трансформаторов напряжения.Трансформа­торы напряжения выбирают по номинальному напряжению пер­вичной цепи, типу, роду установки, классу точности и нагрузке, определяемой мощностью, которая потребляется катушками при­боров и реле.

Условие проверки трансформатора напряжения на допустимую погрешность измерения:

где 5_п — номинальная мощность вторичной обмотки, В ■ А; 8₂ — расчетная мощность подключенных приборов и реле, В • А.

Значения мощности, потребляемой приборами и реле, приво­дятся в справочниках.

1. Как и почему изменяется ток в цепи с момента возникновения короткого замыкания до установившегося значения?

2. Как и с какими допущениями определяют расчетный отключаемый ток короткого замыкания в промышленных распределительных сетях?

3. Как проверяют шины, кабели и электроаппаратуру РУ на терми­ческую и динамическую устойчивости при коротком замыкании?

4. Какие способы ограничения токов короткого замыкания применя­ют в распределительных сетях?

5. Какие требования надо выполнять при выборе электрических аппа­ратов в РУ?

6. Каковы особенности расчета тока короткого замыкания в сетях на­пряжением до 1000 В и чем они обусловлены?

Источник