ВЫБОР ТОКОВЕДУЩИХ ЧАСТЕЙ - Разработка электрической части ТЭЦ

ГРУ 6 кВ

Все соединения ГРУ 6 кВ, включая сборные шины, выполняются жесткими голыми алюминиевыми шинами прямоугольного или коробчатого сечения.

Предполагаем, что сборные шины установлены на горизонтальных полках в вертикальной плоскости на ребро, расстояние между осями фаз a = 0,9 м, а длина пролета l = 1,5 м, швеллеры жестко закреплены между собой.

Т. к. сборные шины по экономической плотности тока не выбираются, то их сечение выбираем по условию нагрева допустимым наибольшим током ремонтного или послеаварийного режима

IМакс IДоп,

Где IДоп - допустимый ток для шин выбранного сечения, А.

Принимаем по [3] алюминиевые шины коробчатого сечения с размерами одной шины: hbc= 125556,5 мм и поперечным сечением одной шины q = 1370 мм2 С IДоп = 4640 А (момент сопротивления одной шины WХ-х = 50 см3; момент сопротивления одной шины WY-y = 9,5 см3), r =10 мм.

Т. о. имеем I .макс = 4041 < IДоп = 4640 А, т. е. условие выполняется.

Проверка на термическую стойкость при КЗ

Проверка сводится к определению допустимого по условиям нагрева токами КЗ сечения и сопоставления его с выбранным:

;

,

    - минимальное сечение проводника, которое при заданном токе КЗ обусловливает нагрев проводника до кратковременно допустимой температуры; - коэффициент, зависящий от вида и материала проводника,

В данном случае С=91(для алюминиевых шин).

- ранее рассчитанная величина теплового импульса тока,

,

Тогда:

Так как условие выполняется: 232 мм2<1370 мм2, значит выбранные шины термически стойкие.

Проверка на механическую прочность

Электродинамические усилия при действии ударного тока

.

Механическое напряжение в материале шины от взаимодействия фаз

МПа,

Где W = 2WХ-х.

Максимальное электродинамическое усилие от взаимодействия швеллеров в пакете (принимаем kФ = 1, h - расстояние между наружными стенками):

.

Условие механической прочности:

УРасч = уФ + уП < уДоп

Принимаем алюминиевые шины марки АДО с уДоп = 40 МПа.

Тогда имеем, что уП. доп = уДоп - уФ = 40 - 14,85 = 25,15 МПа.

Определяем максимальное расстояние между осями прокладок:

0,67 м.

Принимаем расстояние между осями прокладок lП = 0,25 м.

Участок от генератора до ГРУ и от ГРУ до линейного реактора выполняется шинным мостом из выбранных ранее шин.

Выбор изоляторов

Выбираем опорные изоляторы ИО-10-42,5 У3.

Проверяем изоляторы по допустимой нагрузке:

- максимальная сила, действующая на изгиб:

Н;

-поправка на высоту коробчатого сечения

- проверка: FРасч = КП FMax < FДоп = 0,6FРазр , Н.

FРасч =1.696753=11413, Н < FДоп = 0,6FРазр =0,642500=25500, Н.

Изолятор удовлетворяет условиям механической прочности.

Участок от ГРУ 6 кВ до трансформатора связи

Выберем гибкий подвесной токопровод, выбор сечения которого будем производить по экономической плотности тока j = 1,1 А/мм2

Т. о. выбираем два несущих провода АС-240/39, тогда сечение алюминиевых проводов должно быть:

QА = qЭ-nqАс = 1959 - 2-240 = 1479 мм2

Число токоведущих проводов А-240:

Шт

Принимаем токопровод 2АС-240/39 + 6А-240, диаметром d = 163 мм, расстояние между фазами D =2,5 м.

Проверка по допустимому току: IДоп = 2610+6590=4760 А > IMax = 2155 А.

Проверка на термическую стойкость не производим т. к. токопровод имеет большую поверхность охлаждения.

Проверка по условиям схлестывания:

- сила взаимодействия между фазами

Н/м;

- сила тяжести 1м токопровода с учетом массы колец 1,6 кг, массы 1м провода АС-240/39: 0,921 кг, провода А-240: 0,655 кг.

G = 9,8(20,921+60,655+1,6) =72,25 Н/м.

Принимая время действия релейной защиты tЗ=0,01с, то tЭк=0,01+0,13 = 0,14 с находим:

По диаграмме отклонений гибких подвесных токопроводов [1, рисунок 4.9] под действием токов КЗ для соотношения f/g = 148,18/72,25 =1,9 определяем значение b/h = 0,28 откуда b = 0,282,5 = 0,7 м.

Допустимое отклонение фаз м.

Т. о. схлестывание фаз не произойдет, т. к. b = 0,7 м < bДоп = 1,07 м.

Выбор сборных шин РУ 110 кВ

Ошиновка РУ 110 кВ выполняется гибким сталеалюминевым проводом.

Так как сборные шины по экономической плотности тока не выбираются, принимаем сечение по допустимому току при максимальной нагрузке на шинах:

Принимаем провод АС - 95/16, =13,5 мм, 330 А.

Проверка на схлестывание не производится, поскольку по результатам расчета токов короткого замыкания начальный ток периодической составляющей меньше 20 кА ().

Проверку по условиям коронирования в данном случае не производим, так как ПУЭ устанавливает минимальное сечение провода на напряжении 110 кВ, равное 70 мм2.

Проверка на термическое действие тока КЗ согласно ПУЭ не производится, т. к. шины выполнены голыми проводами на открытом воздухе.

Выбор токоведущих частей от выводов 110 кВ трансформатора до сборных шин

Сечение выбираем по экономической плотности тока (ТMax = 4000 ч) [2]:

Принимаем провод АС-300/39 с допустимым током, , .

Проверяем провода по допустимому току:

.

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

Проверка по условиям коронирования в данном случае не производим, так как ПУЭ устанавливает минимальное сечение провода на напряжение 110 кВ, равное 70 мм2.

Окончательно принимаем для всех токоведущих частей ОРУ 110 кВ провод марки АС-300/39 с допустимым током, , .

[2, стр. 428].

Участок от выводов генератора Г1 до блочного трансформатора и отпайка к реактору собственных нужд

В блоке генератор-трансформатор участок от выводов генератора до вводов силового трансформатора и отпайка к реактору собственных нужд выполняются пофазно-экранированным токопроводом.

Пофазно-экранированный токопровод - токопровод, токоведущая шина каждой фазы которого заключена в индивидуальный экран (кожух). Экран предназначен для защиты от влияния внешних электромагнитных полей и для защиты окружающих металлических конструкций от электромагнитного влияния токонесущих шин и т. п.

В качестве токоведущих частей возьмем пофазно-экранированный токопровод генераторного напряжения ГРТЕ-10-8550-250 [2, стр. 540].

Проверим выбранный токопровод по следующим критериям:

    1) по напряжению: UУст=6 кВ?UН=10 кВ; 2) по току:

IРаб. макс=3849 А<IН=5140 А;

3) по динамической стойкости: iУ К-2=135,519 кА<iДин. ст=250 кА.

Таблица 5.1 - Каталожные данные токопровода генераторного напряжения ГРТЕ-10-8550-250

Параметры

ГРТЕ-10-8550-250

Тип турбогенератора

ТВС-32-У3

Номинальное напряжение, кВ

Турбогенератора

Токопровода
    6,3 10

Номинальный ток, А:

Турбогенератора

Токопровода
    7210 5140

Электродинамическая стойкость, кА

250

Токоведущая шина dxs, мм

280х12

Кожух(экран) Dxд, мм

750х4

Междуфазное расстояние А, мм

1000

Тип опорного изолятора

ОФР-20-375с

Шаг между изоляторами, мм

2500-3000

Тип применяемых трансформаторов напряжения
    3ЧЗНОМ-15 3ЧЗОМ-1/15

Тип встраиваемого трансформатора тока

ТШЛ-20-10000/5

Предельная длинна монтажного блока или секции, м

8

Участок от РТСН до резервной магистрали 6 кВ

Выполняется закрытым комплектным токопроводом 6 кВ.

Комплектный токопровод - электротехническое устройство, служащее для передачи электроэнергии, защищенное сплошными металлическими кожухами, состоящее из шин, изоляторов и встроенных измерительных трансформаторов.

;

Выбираем закрытый токопровод ТЗК-6-1600-51

Таблица 5.2 - Каталожные данные закрытого токопровода ТЗК-6-1600-51

Параметры

ТЗК-6-1600-51

Номинальное напряжение, кВ

6

Номинальный ток, А:

1600

Электродинамическая стойкость, кА

51

Сечение токоведущих шин, мм

Двутавр 14600мм2

Расположение шин

По треугольнику

Форма

Цилиндрическая D=622

Габариты, мм

Ширина мм

Высота мм
    622 666

Предельная длина блока, м

Не более 12

Выбор сборных шин собственных нужд 6 кВ

Выбор сечения шин производится по нагреву (по допустимому току):

;

Сборные шины в связи с неравномерностью нагрузки по их длине по экономической плотности тока не выбираются, поэтому сечение шин выбираем по допустимому току.

По таблице 7.3 [2], выбираем прямоугольные алюминиевые шины сечением 80 Ч 6 мм2.

Условие выбора:

Для неизолированных проводов и окрашенных шин:

(на фазу) однополосная шина.

Проверка шин на термическую стойкость:

Проверка шин на электродинамическую стойкость:

Где L длинна пролета между изоляторами, м;

J момент инерции поперечного сечения шины относительно оси, перпендикулярной направлению изгибающей силы, см4 ;

Q - поперечное сечение шины, см2.

Рассчитанная собственная частота колебания меньше 30 Гц, значит механического резонанса не возникнет.

Проверка шин на механическую стойкость:

Наибольшее усилие при трехфазном КЗ:

,

Где коэффициент формы при А 2(B+h);

А расстояние между шинами, м;

B высота, м;

H ширина, м

Изгибающий момент:

Напряжение в материале шины:

Где W момент сопротивления шины относительно оси, перпендикулярной действию усилия;

(по табл. 4.3 [1]) допустимое напряжение в материале шины для марки алюминиевого сплава АД31Т1.

На РУСН устанавливаем шкафы КРУ выкатного исполнения серии ВМ-1. В выбранную ячейку устанавливаем вакуумный выключатель серии VD-4.

В таблице 5.3 приведем основные технические характеристики выбранной ячейки.

Таблица 5.3 - Технические характеристики

Технические характеристики

Номинальное напряжение, кВ

6

Наибольшее рабочее напряжение, кВ

7,2

Номинальный ток главных цепей, А

1600

Номинальный ток сборных шин, А

1600

Номинальный ток отключения, кА

40

Ток термической стойкости (3с), кА

26

Ток электродинамической стойкости, кА

70

Выбор кабеля из сшитого полиэтилена для потребителя 6 кВ

Потребители на напряжение 6 кВ получают питание по кабельным линиям. Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение 6-10 кВ предназначены для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках сетей 6-10 кВ с заземленной и изолированной нейтралью. Они имеют ряд преимуществ перед бумажными кабелями, в результате чего бумажные кабели в настоящее время практически не изготавливаются.

Кабели с СПЭ изоляцией напряжением 6-10 кВ изготавливают одно - и трехжильными. Наиболее широко применяются одножильные кабели.

Выбор кабеля осуществляется следующим образом.

Ток нормального режима IНом=275 А. Форсированный ток кабеля будет равен удвоенному значению номинального (при повреждении одного из кабелей), поэтому IФорс=2-275=550 А. Линия прокладывается в земле. Глубина прокладки 0,9 м; температура земли 20 єС; термическое сопротивление грунта 1,2 К-м/Вт; ТMax=4000 ч; ток КЗ за линейным реактором

Длина трассы - 1200 м. Основная защита ЛЭП - максимальная токовая, полное время отключения КЗ - 1,2 с.

Для расчета используем методические указания [3].

По табл. 3 выбираем кабель ПВПУ - 6 кВ, с медной жилой для стационарной прокладки в земле.

Определяем экономическое сечение жилы:

Где jЭк=3,1 А/мм2 - для кабелй с медной жилой при ТMax=4000 ч.

По табл. 5 принимаем кабель с сечением жилы 300/25 мм2 с IQon. ном=640 А при прокладке в земле в одной плоскости.

Определяем длительно допустимый ток с учетом конкретных условий прокладки:

Где K1=0,97 - поправка на температуру земли (табл. 8);

К2=0,96 - поправка на глубину прокладки в земле (табл.10);

К3=1 - поправка на удельное сопротивление земли (табл. 11).

Из расчета видно, что IQon>IФорс.

Проверяем выбранное сечение на термическую стойкость при КЗ. Для этого определим максимальный допустимый ток термической стойкости жилы кабеля.

Где IQon. КЗ 1сект.=42,9 кА (по табл. 13);

tКЗ=1,2 с - продолжительность КЗ.

Принимаем к прокладке кабель с сечением жилы 300 мм2, экрана - 25 мм2 с IQon1сек=5,1 кА. Проверяем на термическую стойкость экран кабеля. Расчетный допустимый ток односекундного КЗ в экране:

Таким образом, экран сечением 25 мм2 термически не стойкий. По табл. 14 принимаем сечение экрана 95 мм2 с IQon1секэ=19,4 кА.

Но на кабель с таким сечением экрана заводы-изготовители кабелей не приводят данных по снижающим коэффициентам длительно допустимого тока жилы. В этой связи кабельную линию необходимо эксплуатировать с разделением экранов фаз с одного конца линии.

Определим максимальное напряжение на разомкнутых концах экранов фаз кабельной линии.

Для этого рассчитаем сквозной максимальный ток трехфазного КЗ непосредственно в точке за кабелем:

Где rК - активное сопротивление кабеля;

XК - индуктивное сопротивление кабеля;

XС - сопротивление системы.

Указанные сопротивления определяем по формулам:

Максимальное напряжение на разомкнутых концах экранов фаз линии:

Таким образом, окончательно выбираем кабель ПВПУ - 3х300/95 - 6 кВ. При этом кабельная линия, состоящая из трех одножильных кабелей, проложенных в земле в одной плоскости должна эксплуатироваться с разомкнутыми экранами фаз. Разземление экранов должно быть выполнено в шкафу КРУ со стороны питания (за реактором).

Похожие статьи




ВЫБОР ТОКОВЕДУЩИХ ЧАСТЕЙ - Разработка электрической части ТЭЦ

Предыдущая | Следующая