Пояснительная записка (Техническое перевооружение тяговой подстанции Ин), страница 4

Максимальный рабочий ток на питающем вводе подстанции, А [6]:

, (3.1)

где - коэффициент допустимой перегрузки трансформатора, равный 1,4 [6]; - сумма номинальных мощностей понижающих трансформаторов, кВА; - номинальное напряжение, кВ.

Максимальный рабочий ток ввода т трансформатора, А [6]:

, (3.2)

где - номинальная мощность понижающего трансформатора, кВА.

Максимальный рабочий ток сборных шин 27,5 кВ, А [6]:

, (3.3)

где - коэффициент распределения нагрузки на шинах равный 0,5 [6].

Максимальный рабочий ток на питающем вводе подстанции, А:

.

Максимальный рабочий ток ввода 220 кВ силового трансформатора, А:

.

Максимальный рабочий ток ввода 27,5 кВ силового трансформатора, А:

.

Максимальный рабочий ток ввода ТСН, А:

.

Максимальный рабочий ток сборных шин 27,5 кВ:

.

Создадим итоговую таблицу, в которую сведем рассчитанные значения максимальных рабочих токов, а также полученные непосредственно на предприятии.

Таблица 3.1 – Максимальные рабочие токи основных присоединений ТП

Окончание таблицы 3.1

1. Проверка электрических аппаратов и токоведущих элементов по термической и электродинамической стойкости

1. Проверка по термической стойкости

Токи КЗ вызывают нагрев токоведущих частей, значительно превышающий нормальный. Это может привести к повреждению изоляции, разрушению контактов, либо даже к их плавлению, несмотря на кратковременность процесса КЗ. После отключения поврежденного участка прохождение тока КЗ прекращается и токоведущие части охлаждаются. Поэтому при выборе токоведущих частей и оборудование необходимо проверить их на термическую стойкость.

Для проверки на термическую стойкость при КЗ должны быть выбраны расчетная точка КЗ (К1, К2, К3), расчетный вид КЗ (трехфазное), расчетная продолжительность. Ее следует определять сложением времени действия основной релейной защиты, в зону действия которой входят проверяемые аппараты, и полного времени отключения ближайшего к месту КЗ выключателя. Количественную оценку степени термического воздействия тока КЗ производят с помощью интеграла Джоуля. Он рассчитывается по формуле, А²·с [3]:

, (3.4)

где - начальное действующее значение периодической составляющей тока КЗ, кА; - относительный интеграл Джоуля, принимается равным 1 [3]; - полное время отключения, определяется по формуле, с [3]:

, (3.5)

где - время срабатывания релейной защиты; - время полного отключения выключателя.

Произведем расчет для РУ-220 кВ. Для остальных РУ расчет производится аналогично.

;

.

Сведем получившиеся результаты в таблицу 3.2.

Таблица 3.2 – расчет теплового импульса

При сооружении РУ необходимо применять комплектные шкафы заводского изготовления. Исключения допускаются для тех элементов и оборудования РУ, для которых комплектные шкафы не выпускаются промышленностью [7]. Ячейки комплектного распределительного устройства (КРУ) присоединены к сборным шинам. Произведем проверку токоведущих элементов по термической и электродинамической стойкости.

Проверка токоведущих частей на термическую стойкость при КЗ заключается в выборе минимального сечения проводника, при котором его температура нагрева к моменту отключения КЗ оказывается меньше предельно допустимой температуры или равной ей. С этой целью необходимо, исходя из материала проводника, используя кривые в [3] найти значения величин , соответствующих начальной и предельной допустимым температурам.

Искомое минимально возможное сечение проводника, мм [3]:

, (3.6)

где принимается согласно [3].

Согласно [7] сборные и соединительные шины распределительных устройств напряжением 220 кВ следует выполнять жесткими из труб из алюминия или сплавов на его основе, а в РУ напряжением 27,5 и 10 кВ сборные шины делаются медными. Произведем расчет для РУ-220 кВ. Для остальных РУ расчет производится аналогично. По каталогу ПАО ЗЭТО «блочно-модульные ОРУ-220 кВ» ошиновка сборных шин выполняется из трубчатых шин из сплава 1915Т диаметром 160 мм. Для таких шин С_Т = 51 А·с^0,5/мм² [3]. Соответственно:

.

Составим таблицу, куда сведем результаты расчета по термической стойкости токоведущих элементов для других РУ.

Таблица 3.3 – результат расчета термической стойкости токоведущих элементов

Окончание таблицы 3.3

Как видно из таблицы 3.3 площадь поперечного сечения устанавливаемых сборных шин, больше минимально допустимых расчетных значений. Следовательно, требованиям термической стойкости устанавливаемые шины удовлетворяют по всем распределительным устройствам.

1. Проверка по электродинамической стойкости

Токи в токоведущих частях и аппаратах РУ оказывают динамическое воздействие на них. В нормальном режиме токи невелики и их воздействие незначительно. При КЗ они увеличиваются в десятки раз и механические усилия, возникающие в токоведущих частях, могут достигать опасных значений. Для обеспечения надежной работы электроустановок необходимо, чтобы все их элементы обладали достаточной электродинамической стойкостью к механическим усилиям, возникающим при КЗ [1].

Проверка шинных конструкций на электродинамическую стойкость при КЗ заключается в расчете максимального механического напряжения в материале σ_max и максимальной нагрузки на изоляторы F_из.max и в сравнении полученных значений с допустимыми значениями.

Шинная конструкция обладает электродинамической стойкостью если выполняются условия [3]:

, (3.7)

где - допустимое механическое напряжение в материале шин; - допустимая механическая нагрузка на изоляторы.

Максимальное напряжение в материале шин и нагрузку на изоляторы шинной конструкции следует определять по формулам [3]:

; (3.8)

и

, (3.9)

где l – длина пролета шин,м; - максимальная сила, возникающая при трехфазном КЗ и определяемая по формуле (3.10), Н; W – момент сопротивления поперечного сечения шины, м³; определяется по формуле (3.11); λ и β – коэффициенты, зависящие от условия опирания (закрепления) шин, а также числа пролетов конструкции с неразрезными шинами. Их значения приведены в [3]; η – коэффициент динамической нагрузки, зависящий от расчетной основной частоты собственных колебаний шины. Его значение задано в [3].