Сопротивление трансформатора в относительных единицах находится по формуле:

Хт=Uк/100·Sб/Sном.тр. (4.3.4)

Хт=7,5/100·1000/6,3=11,9.

4.4Определение токов КЗ

Приведём схему замещения к простейшему виду :

Рис.5.2. Схема

замещения в

простейшем виде

Определим ток КЗ в т.К-1 по формуле:

I_к.з=Е·I_бвн /ΣХ , (4.4.1)

где Е – э.д.с. источников.

суммарное сопротивление до т. КЗ:

ΣХ= Хс + Хл=2,49+0,29=2,78. (4.4.2)

I_к.з=1·16,5/2.78=5,93 кА.

Определим ток КЗ в точке К-2 (секционный выключатель отключен).

Так как выключатель отключен, ток КЗ будет проходить только с одной стороны.

I_к.з=Е·I_бвн /ΣХ,

Суммарное сопротивление до т. КЗ ;

ΣХ= Хс + Хл+ Хт , (4.4.3)

ΣХ=2,49+0,29+11,9=14,68.

I_к.з=52,49/14,68=3,58 кА.

4.5Определение ударных токов КЗ

Определение ударного тока КЗ производим по формуле:

i_у = √2· К_у· I_к.з, кА, (4.5.1)

Где К_у - ударный коэффициент, зависит от класса напряжения;К_у - для 6 кВ = 1,608; К_у - для 35 кВ = 1,369.

В точке К-1:

i_у =√2· 1,608·5,93 =13,48 кА.

В точке К-2: i_у = √2· 1,369· 3,58=6,93 кА.

5ВЫБОР ТОКОПРОВОДОВ И ОШИНОВКИ

5.1В ыбор токопроводов

Сечение токопровода F, мм² ; за исключением сборных шин, выбирают по экономической плотности тока, мм²:

F = I_расч / j_эк , (5.1.1)

где I_расч – расчетный ток ( длительный ток без учета перегрузок при авариях и ремонтах), А:j_эк –экономическая плотность тока, зависящая от Т_max , географического положения и типа магнитопровода, А/мм² .

Сечение, полученное в результате расчета, округляют до ближайшего стандартного сечения. Выбранное сечение должно удовлетворять условию проверки по допустимой токовой нагрузке (по нагреву):

I_р.форс  I_{доп ,} (5.1.2)

где I_р.форс = I_max – максимальный длительный ток с учетом 40% перегрузки, А;

I_доп – длительно допустимый ток по условиям нагрева, зависящий от сечения и типа токопровода, А;

Сторона ВН

I_расч = I_норм = S_т.ном / (3 · U_ном), (5.1.3)

I_расч = 6300/ (3 · 35·2) = 52 А.

j_эк =1,0 А/мм^2.

F = 52 / 1.0 = 52 мм^2.

Полученное сечение округляется до ближайшего стандартного значения и выбирается провод.

Выбираем ближайший стандартный провод марки АС 95 с I_доп = 330 А.

I_р.форс = I_max. =1,4·F, (5.1.4)

I_р.форс =1,4 · 52 = 72,8 А.

Выбранное сечение удовлетворяет условию проверки по допустимой токовой нагрузке (по нагреву) согласно условию (2.10):

I_р.форс = 72,8 А < I_доп = 330 А.

Согласно ПУЭ ВЛ напряжением 35 кВ и выше подлежат проверке по условию короны.

Разряд в виде короны возникает около провода при высоких напряженностях электрического поля и сопровождается потрескиванием и свечением. Процессы ионизации воздуха вокруг провода приводят к дополнительным потерям энергии, к возникновению электромагнитных колебаний, создающих радиопомехи, и к образованию озона, вредно влияющего на поверхности контактных соединении. Правильный выбор проводников должен обеспечить уменьшение действия короны до допустимых значений.

Разряд в виде короны возникает при максимальном значении начальной критической напряженности электрического поля, кВ/см,

Ео = 30,3 · m (1+ 0,299 / √r_о), (5.1.5)

где m- коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности провода

(для многопроводных проводов m = 0,82). Rо- радиус провода, r=0.55, см.

Ео = 30,3 · 0,82 (1 + 0,299 / √0.55) = 34,77 кВ/см.

Напряженность вокруг провода, определяется по формуле:

Е =0,354·U/r_о· lg · Дср./r_о, кВ (5.1.6)

где Дср.- среднее расстояние между соседними фазами

Дср.=1,26·Д,см (5.1.7)

где Д- расстояние между соседними фазами; Для U = 35 кВ, Д = 200 см, тогда Дср.= 1,26·Д = 252 см.

Е = 0,354 · 35/0.55 · lg · 252/0.55 = 20,4 кВ/см.

Выбранный провод проходит по условию короны если:

1,07 · Е ≤ 0,9 · Ео. (5.1.8)

Данное условие соблюдается т.к: 21,82< 31,29 кВ/см.

Сторона СН

I_расч = I_норм = S_т.ном / (3 · U_ном),

I_расч = 6300/(3 · 6.3·2) = 288,68 A.

j _эк =1,0 А/мм² .

F = 163,21 / 1.0 = 288,68 мм².

Рассчитаем I_р.форс :

I_р.форс = I_max =1,4 · 288,68 = 319,87 А.

Полученное сечение округляется до ближайшего стандартного значения и выбирается провод.

Выбираем ближайший стандартный провод марки АС 300/39 с I_доп = 710 А.

Выбранное сечение удовлетворяет условию проверки по допустимой токовой нагрузке (по нагреву) :

I_р.форс = 319,87 < I_доп = 710 А.

5.2Выбор шин

5.2.1Выбор сечения по допустимому току

Согласно ПУЭ, ошиновка СН не выбирается по экономической плотности тока, поэтому сечения выбираются по допустимому току в соответствии с рабочим током форсированного режима I_{р. форс} (I_max)

I_{р. форс.} = I_max= 319,87 A.

Исходя из условия I_доп  I_{р. форс.}

Выберем алюминиевые однополосные шины прямоугольного сечения АДЗ1Т, размером 304, I_доп = 365 А,

По условию нагрева , в продолжительном режиме шины проходят:

I_max =319,87 А < I_доп = 365 А.

5.2.2Проверка шин на механическую прочность

По электродинамической стойкости, МПа.

, (5.2.2.1)

где – допустимое механическое напряжение в материале шин, принятое равным по паспортным данным;

– напряжение в материале шины, возникающее при воздействии изгибающего момента, ,

Наибольшее удельное усилие при трёхфазном КЗ определяется по формуле:

⁽³⁾ = 3 · 10^-7 · К_Ф · ((i_у^к2)² / a), (5.2.2.2)

где К_Ф =1– коэффициент формы ; а =800 мм. – расстояние между фазами; i_у^к2– ударный ток в точке к2.

по формуле (2.18):

⁽³⁾ = 3 · 10^-7 · 1 · (5600² / 0,8) ≈ 67,81 Н/м.

Равномерно распределенная сила  создает изгибающий момент, Нм:

М= ( · l²) / 10, (5.2.2.3)

где l – длина пролета между опорными изоляторами шинной конструкции, м .

l² = (173,2/ ₀ ^Аl) · (J/q) м², (5.2.2.4)

где ₀ ^Al = 200 Гц; J – момент инерции поперечного сечения относительно оси, перпендикулярной направлению изгибающей силы, см^4..

J = (h · b³) /q, (5.2.2.5)

где h и b-размеры шин ; q – поперечное сечение шины, см²

5.2.3Рассмотрим вариант расположения шин на ребро

J = (h · b³) / 0,75 =(2,5 · 0,3³) / 0,75 = 0,09 см⁴.

q = h · b =2,5 · 0,3 = 0,75 см².

l² = (173,2 / 200) · (0.09 / 0,75) = 0,29 м².

l =0.53м.

5.2.4При расположении шин плашмя

J = (b · h³) / q = (0,3 · 2,5³) / 0,75 = 6,25 см⁴.

q = h · b =2,5 · 0,3 = 0,75 см².

l² = (173,2 / 200) · (6,25 / 0,75) =2,49 м².

l = 2,49 = 1,57 м.

Расположение шин плашмя на изоляторах позволяет увеличить длину пролета до 1,6 м, что дает значительную экономию изоляторов.

Принимаем расположение шин плашмя, пролет равен 1,5 м; расстояние между фазами равно 0,8 м.

М= ( 67,81· 2,49) / 10= 16,8 Нм.

– Напряжение в материале шин, возникающее при воздействии изгибающего момента М в ,Мпа:

_расч = М / W = 16,8 / 0,7 = 24 МПа. (5.2.4.1)

где W- момент сопротивления шины относительно оси, перпендикулярной действию усилия в ,см³.

= (0,3 · 2,5²) / 6 = 0,7 см³. (5.2.4.2)

Условием для прохождения шин по механической прочности служит неравенство

_доп  _расч,

75 МПа  24 МПа, условие соблюдается, следовательно, шины механически прочны.

6ВЫБОР ИЗОЛЯТОРОВ

6.1Опорные изоляторы

Выбираем опорные изоляторы, на которые крепятся жесткие шины, с ребристой поверхностью для внутренней установки типа ИОР – 10 – 3,75-УХЛ, с U_ном = 10 кВ, F_разр = 3,75 кН.

Опорные изоляторы проверяются по допустимой нагрузке:

F_доп  F_расч, (5.1.1)

где F_доп. – допустимая сила на головку изолятора, Н; F_расч. -_. Расчетная сила, действующая на изолятор, Н.

F_доп = 0,65 · F_разр, (5.1.2)

F_доп =0,65 · 3,75 = 2,43 кН.

При горизонтальном или вертикальном расположении всех фаз расчетная сила в Н равна:

F_расч = 3 · (i_у²/а) · l · К_h · 10^-7 (5.1.3)

F_расч =  · l · K_h = 24,53 · 0,866 · 1 = 21,24 Н.

где К_h =1– поправочный коэффициент, при расположении шины плашмя

F_расч  F_доп, ,условие соблюдается.

21,24Н 2,43 кН.

Изолятор ИОР – 10 – 3,75-УХЛ проходит по нагрузке.

6.2Проходные изоляторы

По номинальному напряжению выбираем проходные изоляторы для внутренней установки ИП – 10/400 – 3,75-УХЛ с U_ном =10 кВ, I_ном =400 А, F_разр =3,75 кН.

Проходные изоляторы проверяются по:

Максимальному току:

I_max = 319,87 A.

I_max I_ном,

319,87А  400А.

По допустимой нагрузке:

F_доп = 0,65 · F_разр = 0,65 · 3,75 = 2,43 кН.

F_расч = 0,5 · 3 · (i_у²/а) · l · К_h · 10^-7 = 0,5 · 24,53 · 0,866 = 10,62 H.

F_расч  F_доп,

10,62 Н  2,43 кН, условие соблюдается, следовательно изолятор ИП – 10/400 – 3,75 –УХЛ подходит по допустимой нагрузке и по максимальному току.

7. ВЫБОР КОММУТАЦИОННОЙ АППАРАТУРЫ

7.1Выбор выключателей на стороне СН

Проверим вакуумный выключатель ВВУ-СЭЩ 10-20 /630, встраиваемый в КРУ-70. Паспортные данные, условия выбора и расчетные параметры сведём в таблицу 7.1.

Таблица 7.1 Условия выбора, паспортные и расчётные данные выключателя

Расчётные параметры	Паспортные параметры	Условия выбора
Uуст = 10 кВ Iр.форс = 319,87 А IКЗ= 5,93 кА iу =13,48 кА Iк. =5,93 кА √2·Iк. +iа. = 12,16 [кА]	Uном =10 кВ Iн = 630 кА Iдин = 20 кА iдин =50 кА Iном.откл = 20 кА √2 · Iном.откл · (1+β)= 50 кА	Uуст < Uном Iр.форс < Iном Iк.з.< Iдин iу < iдин Iк. < Iн.откл. √2·Iк. +iа. < √2 · Iном.откл · (1+β)

i_a = √2 · I_КЗ· е ^-/Та, (7.1.1)

i_a = √2 · 5,93 · е ^{–0,04/ 0,045} = √2 · 5,93 ·0,45 = 3,77 кА.