А1.5 Конструкции генераторных токопроводов

Токопроводы – короткие эл. линии (до 10 м.), но с большими токами (I> 1 кА) и большого сечения. Применяется для соединения генераторов с трансформаторами, генераторов со сборными шинами ГРУ и трансформаторы со СШ.

В зависимости от P _{ном г}, расст. И условий среды различают следующие токопроводы:

1) P _{ном г}<12 МВт ­ кабельные соединения (по надёжности работы уступают др. констр.). Слабые места ­ муфты. S =240 мм², I _доп=390 А. Требуются пучки кабелей.

2) При большей мощности ген. исп-ся токопроводы шин разной формы поперечного сечения. Различают открытые и закрытые токопроводы. Открытые предст. собой шинные мосты, кот. состоят из шин, опорных изоляторов и несущих конструкций.

Используются многопролётные конструкции:

Ω ­ компенсатор тепловых удлинений

Издан стандарт, который нормирует методику расчёта э/динамической стойкости при КЗ.

Недостатки шинных мостов: подвержены воздействию атмосферы, не защищены от проникновения пыли, влаги; при больших токах(>5кА) значит. усиливаются эл/дин усилия, обусловленные взаимодействием магн потоков одних проводников с большими токами соседних, кот особенно велики (эл/дин усилия) в режиме КЗ. Сильные магнитные поля индуцируют в окружающих метал конструкциях вихревые токи, которые вызывают нагрев конструкции, в результате возникают потери энергии, снижение прочности конструкции. Чтобы уменьшить эти действия проводники защищаются кожухами пофазно:

U _ном=10­20 кВ, I <30 кА

В экранах от фазных проводников, обтекаемых большим током, индуктируются циркулирующие токи, кот прибл равны токам в фазных проводниках и направлены противоположно. Циркулирующие токи создают в экранах собств магн поле, силовые линии кот суммируются внутри и вычетаются снаружи. Благодаря этому из-за компенсации внешнего магн поля значительно уменьшаются эл/дин усилия и индуктированные токи в окр металлоконструкциях. Положит эффект достигнут за счёт повышенного расходацыетного металла, за счёт увеличения потерь в экранах и за счёт появления эл/дин сил м/у фазными проводником и экраном.

Бывают закрытые токопроводы, кожухи которых стальные до 2 кА и Al ­ выше 2 кА.

Кроме жёстких токопроводов могут применяться гибкие, которые представляют собой пучок гибких проводов сталеалюм или алюминиевых, укреплённых в кольце-обойме.

А1.6 Условия нагрева токоведущих частей при длительном протекании тока (основное уравнение нагрева)

Условия нагрева рассмотри на примере однородного проводника, охлаждающего равномерно сов сех сторон. Если через проводник, обладающей t⁰ окр. среды, пропустить ток, то его t⁰ станет повышаться до t_уст.

Количество тепла, выделившегося в проводнике, составит:

,

где I – действующее значение тока, А; R_a – активное сопротивление, Ом; Р –мощность потерь, переходящих в тепло, Вт.

Энергия, идущая на нагрев проводника, равна:

где G – вес проводника, кг; с – удельная теплоемкость материала проводника, Вm•сек/кг•град; Θ – превышение температуры проводника по отношению к окружающей среде: .

Энергия, отводимая в окружающую среду с поверхности проводника: ,

где К – общий коэффициент теплоотдачи, Вm/см² °С; F – поверхность охлаждения проводника, см²,

Уравнение теплового баланса:  или

где А – постоянная интегрирования, зависящая от начальных условий.

Тогда для t = 0 получаем , а при Θ = 0, получаем

Подставляя значение постоянной интегрирования А, получаем

 – основное уравнение нагрева проводника.

Из этого уравнения следует, что нагрев токоведущего проводника происходят по экспоненциальной кривой. Установившаяся температура будет через (3÷4) Т

, где

Если до включения тока проводник обладал начальным перегревом Q_н, то уравнение нагрева проводника следует решать при Q₀=Q_Н.

Конечное основное уравнение нагрева у четом начального перегрева будет иметь вид: