Расчет токов КЗ

 

 Сборные шины по экономической плотности тока не выбираются (ПУЭ п.1.3.28), поэтому выбор сечения шин проводим по допустимому току. Наибольший ток цепи сборных шин: 

   Принимаем по табл. Шины коробчатого профиля 2(200х90х10) мм² сечением 2х3435 мм² с Iдоп.ном=7750 А.

   Поправочный  коэффициент на температуру воздуха  () по табл. равен 0,94, тогда Iдоп=0,947750=7097<Imax= А

   
 

 

Рис.10 Расчетная схема  для выбора токоведущих  частей и аппаратов. 
 

 

Проверка  сборных шин на термическую стойкость.

Интеграл Джоуля АО формуле 

где t_откл=4с для цепей генераторов мощностью 60 МВт и более (время действия резервной защиты); T_а=0,41с

   Минимальное  сечение по условию термической  стойкости 
 
 

где С=91 для шин из алюминия АД1Н.

   Шины  термически стойки, так как 
 
 

   Проверка  сборных шин на механическую прочность.

Расчет  производим без учета колебательного процесса в механической конструкции, так как шины коробчатого профиля  обладают большим моментом инерции. Принимаем, что швеллеры шин соединены  жестко по всей длине сварным швом, тогда момент сопротивления W_y0-y0=167 см³. При расположении шин в вершинах прямоугольного треугольника расчетную формулу принимаем: 
 
 

где принято  l=1 м, a=0,8 м; 
 
 

где  =0 при жестком соединении элементов шин коробчатого профиля.

   Шины  механически прочны.

 

  Выбор изоляторов.

Выбираем опорные  изоляторы  ИО-10-20У3:

F_разр=20 кН; H_из=134 мм;  

=12 кН, 

где   - поправка  на высоту коробчатых шин.

  Таким образом, изолятор ИО-10-20У3 не проходит по механической прочности.

Выбираем изолятор ИО-10-42,50квУ3:

F_разр=42,50 кН; H_из=230 мм;

=25,5 кН,

где   - поправка  на высоту коробчатых шин.

Принимаем для  крепления сборных шин опорные  изоляторы типа ИО-10-42,50квУ3.

Выбираем проходной  изолятор ИП-10/8000-42,5У2:

U_ном=10 кВ; I_ном=8000 А>I_max= А; F_разр=42,50 кН.  
Проверяем изолятор на механическую прочность: 
 

  

 

Выбор шин в цепи генератора G2.

Номинальный ток  генератора (нормальный режим) 

Наибольший ток  в цепи генератора 

   Ошиновка  в пределах закрытого РУ выбирается по допустимому току. Принимаем алюминиевые шины коробчатого профиля 2(200х90х12) мм²,  такие же, как для сборных шин. Расчетный ток КЗ в цепи генератора по табл.

 16,93 (ветвь G1+ система) меньше, чем на сборных шинах, поэтому ошиновка в цепи генератора термически стойкая. 

  Проверка шин на  механическую прочность.

   Примем  l=2м, а=0,6 м; швеллеры шин соединены жестко в местах крепления на изоляторах  (l_n=l). По табл. расчетный ток 46,3, тогда напряжение в материале шин при взаимодействии фаз  
 

где W_ф= W_y0-y0=167 см³.

   Напряжение  в материале шин от взаимодействия полос  

  МПа, 

где h=150 мм=0,15 м; W_п=W_у-у=14,7 см³; 

поэтому шины механически  прочны. 

   Выбор изоляторов.

Выбираем опорные изоляторы ИО-10-20У3:

F_разр=20 кН; H_из=134 мм;  :

. 

   Выбираем  проходной изолятор ИП-10/8000-42,5У2:

U_ном=10 кВ; I_ном=8000 А>I_max=7958 А; F_разр=42,50 кН. Проверяем изолятор на механическую прочность: 
 

  

 

Выбор комплектного токопровода.

От выводов  генератора до стены главного корпуса  и далее, до главного распределительного устройства токоведущие части выполняются  пофазно-экранированным комплектным токопроводом. Выбираем ТЭКН-20/8000: U_ном=20 кВ; I_ном=8000А; i_дин=300 кА.

   Проверяем  токопровод: 
 

   Выбор сборных шин 110 кВ и токоведущих частей от сборных шин до выводов трансформатора связи.

Трансформатор ТДЦ-40000/110, T_max=6000 ч. Токи КЗ на шинах 110 кВ:

I_по⁽³⁾=5,344 кА; i_уд=13,2 кА.

   Так как  сборные шины по экономической  плотности тока не выбираются, принимаем сечение по допустимому  току при максимальной нагрузке  на шинах, равной току наиболее  мощного присоединения, в данном  случае – трансформатора: 
 
 

   Принимаем  АС-95/16: q=95 мм²; d=13,5 мм; I_доп=330 А. Фазы расположены горизонтально с расстоянием между фазами 300 см.

   Проверка  шин на схлестывание не производится, так как I_по⁽³⁾ < 20 кА.

   Проверка  на термическое действие тока  КЗ не производится, так как  шины выполнены голыми проводами  на открытом воздухе.

    

   Выбираем сечение кабеля в линии, присоединенной к шинам 10,5 кВ через реактор РБА-10-600-4: I_норм=600 А; I_max=480 А; х_р=0,04 Ом. Кабель прокладывается в кабельном полуэтаже закрытого распределительного устройства, ύ₀=30, Т_max=4500 ч.

   Выбираем  кабель ААГ, 10 кВ, трехжильный, экономическое  сечение

мм². 

   Принимаем  два кабеля по 240 мм², I_{доп.ном}=585 А. Поправочный коэффициент на температуру воздуха к₂=0,93, тогда

   Термическая  стойкость определяется по току  КЗ за пучком кабелей (ПУЭ,  п.1.4.17).

   Из условий табл.1 находим =72,32

 Сопротивление ветви от системы и генераторов 
 
 

   Сопротивление  реактора  х_р=0,04 Ом;  
индуктивное сопротивление одного кабеля

   
активное сопротивление

  
 
 
 
 
 

   Ток КЗ  за пучком кабелей 

  

   По каждому кабелю проходит ток КЗ 21,3/2=10,64 кА. Подсчитываем интеграл Джоуля, учитывая, что на линии основная релейная защита – максимальная токовая с выдержкой времени t_р.з=0,8, выключатель, установленный на линии – вакуумный ВВТЭ+10/630, имеющий t_откл.в.=0,05 с, величина Т_а=0,1 с (КЗ за реактором), тогда 
 

  

   Минимальное  сечение по термической стойкости 

  мм² 

   Таким  образом, выбранные кабели по 120 мм² термически стойкие. 

   Выбор выключателя Q2 и разъединителя QS1 в цепи трансформатора связи Т2; выключатель Q9 и разъединитель QS2 в цепи генератора G2.

   Выбираем  выключатель Q2 и разъединитель QS1. Расчетные токи продолжительного режима 
 
 
 

   Выключатель  Q2 и разъединитель QS1 входят в первую расчетную зону и выбираются по суммарным токам КЗ на шинах повышенного напряжения (точка К-1). Определяем расчетные токи КЗ:

I_по= кА; I_nt= 6,5 кА; i_aτ= 2,23 кА; i_уд= 15,2 кА; 
 

 

 Выбираем  вакуумный выключатель ВВК-110Б-20, разъединитель РГН-110/1000 УХЛ1. Все каталожные и расчетные величины сведены в табл.2.

   Результаты  выбора выключателя Q8 и разъединителя QS2 в цепи генератора G2 сведены в табл.3

 

табл.2

Расчетные и каталожные данные

 

табл.3

Расчетные и каталожные данные 

 

 

Расчетная таблица токов трехфазного короткого замыкания при расчете споротивлений схемы замещения Рис. 2