Выбор сборных шин и токоведущих частей

 

В зависимости от типа электрической станции, указанной в задании, необходимо выбрать: для ТЭЦ – сборные шины РУВН, сборные шины ГРУ, а также токоведущие части, соединяющие выводы генераторов с шинами ГРУ, выводы блочных генераторов с трансформаторами и шины ГРУ с трансформаторами связи; для РЭС – сборные шины РУВН, сборные шины РУСН, а также токоведущие части, соединяющие выводы генераторов с трансформаторами и выводы трансформаторов с шинами РУ.

В закрытых РУ 6 – 20 кВ ошиновка и сборные шины выполняются жесткими алюминиевыми. При токах до 3000 А применяются одно- и двухполосные шины прямоугольного сечения. При больших токах рекомендуются шины коробчатого сечения, так как они обеспечивают меньшие потери и лучшие условия охлаждения. Сборные шины и ответвления от них к электрическим аппаратам (ошиновка) крепятся на опорных фарфоровых изоляторах. Расположение шин может быть горизонтальным, вертикальным или в вершинах треугольника. Расстояния между фазами шинных конструкций принимают в соответствии с типовыми чертежами РУ обычно от 0,4 м до 0,8 м. Пролет между изоляторами вдоль шин выбирают в диапазоне 1,5 – 2 м равным или кратным шагу ячейки РУ.

В открытых РУ 35 кВ и выше ошиновка и сборные шины выполняются гибкими сталеалюминевыми проводами марки АС или АСО, которые крепят на гирляндах подвесных изоляторов с достаточно большими расстояниями между фазами. Для сборных шин приняты расстояния: при 35 кВ – 1,5 м; 110 кВ – 3 м; 220 кВ – 4 м; 330 кВ – 4,5 м; 500 кВ – 6 м; 750 кВ – 10 м. Фазы расположены горизонтально. Сборные шины РУ всех напряжений выбираются по допустимому току из условий нагрева в длительном режиме и проверяются на термическую и динамическую стойкость при коротком замыкании.

Распределение присоединений вдоль сборных шин необходимо производить таким образом, чтобы все участки шин были загружены при нормальном режиме как можно более равномерно. На рис.4.2 дан пример распределения присоединений (линий и трансформаторов) вдоль сборных шин, где указаны перетоки полной мощности в нормальном режиме (МВА).

 

Р и с. 4.2.

 

Выбор сборных шин по допустимому току производится путем определения максимального тока , проходящего через шины при наиболее неблагоприятных эксплуатационных режимах, и сравнения его с допустимым . Например (см. рис.4.2) наибольшие перетоки мощности возникают на участке ab в режиме минимального потребления (при снижении нагрузки линий Л1 – Л4), когда избыточная мощность генераторов Г1 и Г2 через автотрансформатор связи АТ отдается в систему, или на участке cd при аварийном отключении линии Л4, когда мощность 110 МВА от генератора Г2 отдается потребителям через линии Л3 и Л2. Расчетный ток определяется для наиболее загруженного участка по максимальной мощности перетока :

 

. (56)

 

Обычно максимальный ток, проходящий по сборным шинам, не превышает тока самого мощного генератора или трансформатора, присоединенного к этим шинам и работающего в форсированном режиме.

Данные длительно допустимых токов шин стандартного сечения приведены в табл. 4.8 – 4.9.

Если температура окружающего воздуха отличается от номинальной, то допустимый ток для этой температуры

 

. (57)

 

Допустимые токовые нагрузки сталеалюминевых проводов в длительном режиме приведены в табл.4.10.

Для обеспечения термической стойкости жестких шин и гибких проводов при коротком замыкании необходимо, чтобы протекающий по ним ток не вызывал повышения температуры сверх максимально допустимой при кратковременном нагреве. Максимально допустимая температура составляет:

для алюминиевых шин – 200^оС;

для медных шин - 300^оС;

для кабелей с бумажной изоляцией и напряжением до 10 кВ - 200^оС.

Проверка шин и кабелей на термическую стойкость сводится к определению минимального сечения , при котором они будут нагреты до максимально допустимой температуры :

 

, (58)

 

где - тепловой импульс, А²с: - величина, характеризующая допустимое тепловое состояние проводника в конце короткого замыкания при температуре , А²с/мм²; - величина, характеризующая тепловое состояние проводника в нормальном режиме при температуре .

Величины и определяются по кривым рис.4.3.

Если в нормальном режиме ток в шине равен допустимому , то начальная температура . При меньших токах определяется по формуле

 

, (59)

 

где ; .

 

Р и с. 4.2. Кривые для определения величин и

 

Если сечение шины или кабеля, выбранное по допустимому току в нормальном режиме, больше , шина или кабель термически устойчивы.

Правила устройства электроустановок (ПУЭ) допускают не производить проверку на термическую стойкость шин, выполненных голыми проводами на открытом воздухе, поэтому проверка сборных шин РУВН и РУСН на термическую стойкость не производится.

Для обеспечения электродинамической стойкости шин при токах короткого замыкания расчетное механическое напряжение в материале шин, возникающее под действием электродинамических сил, не должно превосходить допустимого . Методика расчета и проверки шин на электродинамическую стойкость изложена в работах [1,5].

 

Таблица 4.8