Выбор коммутационной аппаратуры в начале отходящих линий от подстанций энергосистемы и на вводе ГПП и ЦТП

Надежная работа электроустановки может быть обеспечена только в том случае, если каждый устанавливаемый на ней электрический аппарат правильно выбран как по условиям нормального режима работы, так и по условиям работы при коротких замыканиях.

При выборе аппарата по номинальному напряжению необходимо, чтобы максимальное длительно возможное в эксплуатации напряжение установки не превышало максимальное рабочее напряжение аппарата. Если учесть, что максимальное рабочее напряжение электроустановок (напряжение на сборных шинах станций и подстанций), как правило, не превышает их номинального напряжения (номинального напряжения сети) более чем на 10 – 15%, то при выборе электрических аппаратов по напряжению достаточно соблюсти условие:

Соблюдение этого условия гарантирует достаточную электрическую прочность изоляции аппарата при всех эксплуатационных изменениях рабочего напряжения установки.

Если в закрытых РУ аппараты не подвергаются каким-либо особым атмосферным воздействиям, то в ОРУ аппараты находятся в более тяжелых условиях, так как изоляция их подвергается действию атмосферных осадков, покрывается пылью и т.д. В соответствии с этим, аппараты изготавливают двух типов - для внутренней и наружной установки.

Выбор и проверка выключателей производится по следующим параметрам:

по номинальному напряжению

, (5.10)

по длительному току

, (5.11)

где Iраб.утяж - рабочий ток выключателя в наиболее тяжелом режиме.

, (5.12)

по номинальному току электродинамической емкости

- симметричному

(5.13)

- асимметричному

(5.14)

по номинальному току отключения

- симметричному

, (5.15)

Если условие соблюдается, а , то допускается проверка по отключающей способности производить по полному току КЗ:

, (5.16)

где bн - процентное содержание апериодической составляющей в токе короткого замыкания. Определяется по зависимости bн = f (t) (рис. 5.3), здесь t = tз.мин + tв - время от начала короткого замыкания до отключения выключателя; tз.мин = 0.01 с - минимальное время действия релейной защиты; tв - собственное время отключения выключателя по каталогу;

по номинальному импульсу квадратичного тока (термической стойкости).

(5.17)

Паспортные данные для выключателя Iн, Iдин, Iотк, Iтер, tтер,tв приведены в справочниках [П. 11].

Разделители выбираются по нормальному напряжению (Uc £ Uн), нормальному длительному току (Iраб. утяж £ Iн), а в режиме короткого замыкания повторяются по электродинамической (iуд.макс. £ Iдин) и термической (Вк £ Вк.доп) стойкости. Паспортные данные указанных аппаратов приведены в справочнике.

Для защиты оборудования ГПП от пере напряжений выбираются ОПН.

Результаты выбора и проверки аппаратов по каждому виду рекомендуется сводить в таблицу по форме 5.1.

Таблица 5.1

рис 5.3 Кривая зависимости Вн от r

Выбор ошиновки

1.1.1. Выбор ошиновки на высшем напряжении

В РУ 35 кВ и выше наряду с жёсткими шинами применяют гибкие многопроволочные сталеалюминевые провода, а также пучки проводов в фазе с дистанционными распорками. Такая конструкция проводника позволяет увеличить рабочий ток и исключить коронирование. Провода марки АС могут применяться при напряжении до 500 кВ. При напряжении 500 кВ и выше применяются полые алюминиевые провода марки ПА, а также пучки проводов. Гибкая ошиновка выбирается:

- по допустимому току из условий нагрева ;

- проверка на термическую стойкость при КЗ;

- проверка по условиям коронирования.

По экономической плотности тока не выбираются: сборные шины всех напряжений, т.к. нагрузка по их длине не равномерна и на многих участках меньше рабочего тока; ошиновка и кабели резервных линий и резервных трансформаторов собственных нужд т.к. они включаются эпизодически. В РУ 110кВ минимальное допустимое сечение проводов по условиям короны соответствует АС-95/16 с током допустимым 330 А.

1. По допустимому току из условия нагрева:

.

=>выбираем гибкую ошиновку проводом АС – 70/11.

2. По термической стойкости при к.з.

, где:

- термический импульс к.з.;

- материал проводника (AL=90; Cu=170; Fe=60).

;

;

15,17 мм² < 70 мм²;

3. Проверка по условию коронирования:

Напряженность возникновения короны:

, где:

- учитывает шероховатость провода ;

- радиус провода (см).

;

Напряженность провода:

, где:

- среднегеометрическое расстояние между проводами (при горизонтальном расположении );

- расстояние между соседними фазами.

расстояние между фазами 3 метра.

Условие проверки:

;

=> коронирования происходить не будет.

Выбранный провод марки АС-70/11 проходит данные проверки, следовательно, он выбран окончательно к установке.

3.2.2. Выбор ошиновки на низшем напряжении

1.

;

Принимаем однополюсную медную шину 60x6 мм., допустимый длительный ток .

Допустимый ток для данного сечения , следовательно, шины данного сечения проходят по условию нагрева.

2. Проверка по термическому действию тока к.з.

=>

=> выбранное сечение удовлетворяет условиям проверки.

3. Проверка на электродинамическую стойкость:

Жесткие шины, укрепленные на изоляторах, представляют собой динамическую колебательную систему, находящуюся под воздействием электродинамических сил.

Механическая система шины-изоляторы должна иметь частоту собственных колебаний f₀>200Гц. Пользуясь выражением для определения собственных частот медных шин в одночастотных системах, определим длину пролета, при которой исключен механический резонанс.

Располагаем шины на ребро:

Рис. 8. – Расположение шин на ребро.

, где:

- длина пролета между изоляторами, м;

- поперечное сечение шины, см²;

- момент инерции поперечного сечения шины относительно оси, перпендикулярной направлению изгибающей силы;

;

.

;

.

Длина пролета должна быть не более 0,34м.

Располагаем шины плашмя:

Рис. 9. – Расположение шин плашмя.

, где:

- длина пролета между изоляторами, м;

- поперечное сечение шины, см²;

- момент инерции поперечного сечения шины относительно оси, перпендикулярной направлению изгибающей силы;

;

.

;

.

Длина пролета должна быть не более 1,08м.

Вариант расположения шин на изоляторах плашмя позволяет увеличить длину пролёта до 1,08 м, т.е. даёт значительную экономию изоляторов. Принимаем расположение пакета шин плашмя; пролёт 1,08 м.; расстояние между фазами а = 0,9 м.

4. Расчет изгибающего момента.

, где:

- распределенная сила по всей длине токоведущей части;

- длина;

- коэффициент зависящий от типа и крепления шин ( - двухпролетные шины).

Наибольшее удельное усилие на единицу длины шин в пролете от взаимодействия фаз (на среднюю фазу) при трехфазном КЗ:

;

Момент сопротивления сечения шины относительно перпендикулярно действию силы:

;

Напряжение в материале шины:

;

;

ошиновка удовлетворяет всем требованиям.