Выбор жесткой ошиновки ОРУ – 110 кВ

В соответствии с [2], при реконструкции и строительстве ПС 110 кВ и выше рекомендуется использовать жесткую ошиновку РУ высшего напряжения вне зависимости от его исполнения. На практике ОРУ ПС выполняют только с жесткой ошиновки, которая обладает рядом преимуществ перед ошиновкой гибким сталеалюминиевым проводом. Преимущества жесткой ошиновки: 1. Сокращение площади ОРУ до 30%. 2. Снижение затрат при строительстве ОРУ: металлоемкость сокращается до 15%, расход железобетона до 20%. 3. Снижение объема строительно-монтажных работ и трудозатрат до 25% в зависимости от схемы соединений РУ. 4. Возможность быстрой замены шин при необходимости увеличения пропускной способности. 5. Ускорение сроков строительства ПС. 6. Высокая механическая прочность конструкции и электрических контактов соединений. 7. Долговечная наглядная фазировка порошковыми красками.

На рисунке 6.10.1 изображен общий вид фрагмента жесткой ошиновки, состоящей из: 1 – Шин в виде полых труб алюминиевого сплава 1915Т. Данный сплав позволяет добиться высокой проводимости при низкой металлоемкости. 2 – Токовые компенсаторы гарантируют высокое качество электрического соединения. Они играют роль экранов, устраняя возможность развития коронных разрядов и радиопомех. 3 – Соединение жестких шин между собой, а также шин с контактами оборудования осуществляется сертифицированными литыми шинодержателями и гибкими контактными из сталеалюминиевых проводов АС-400/51. 4 – Поддерживающая трубы шинная опора из полимерного материала. 5 – Прессуемый замок для болтового (несварного) соединения труб. Применение подобного соединения труб из-за отсутствия возможного отжига металла повысило прочность конструкции.

 

Рис. 6.12.1 Общий вид жесткой ошиновки определенной конфигурации

Расчет жесткой ошиновки ОРУ-110 кВ:

Выбираю для расчета жесткую ошиновку производства компанией ЗАО «ЗЭТО» (г. Великие Луки) на напряжение 110 кВ. Предназначение этой жесткой ошиновки для ОРУ в районе с характеристиками: Степень загрязнения изоляции оборудования – II. Район по гололеду – до III (расчетная толщина стенки гололеда до 20 мм). Район по ветру – II (расчетная скорость ветра до 40 м/сек). Диапазон рабочих температур воздуха – от (-60)⁰ С до 40⁰С.

Сравнивая с данными из таблицы 2.4.1, делаю вывод о допустимости применения данной ошиновки для ОРУ ПС «Сорокино».

Трубы ошиновки выполнены из алюминиевого сплава 1915Т. Необходимые данные сплава 1915Т для расчета приведены в таблице 6.12.1.

 

Параметры трубчатых шин из сплава 1915Т

Марка сплава	Ρ0,	Е, ГПа	bТ, МПа	bВ, МПа	СТ
1915Т	0,05 · 10-6	70	216	353	66

 

Ρ₀ - удельное сопротивление шины данной марки сплава. Е – модуль упругости материала. b_Т - допустимое напряжение материала. b_В – временное сопротивление разрыву материала (предел прочности). С_Т - коэффициент термической стойкости материала при 70⁰ С.

Проверка по нагреву током максимального режима:

 

, (6.12.1)

 

Где I_ДЛ.ДОП =925 А – длительно допустимый ток шины из сплава 1915Т для наружной установки при условиях: D = 70 мм – наружный диаметр трубчатой шины. d = 64 мм – внутренний диаметр трубчатой шины. Штиль, то есть скорость ветра равна нулю. Учет поглощение теплового потока солнечной радиации. Трубы неокрашенные порошковой краской.

Проверка по термической стойкости:

, (6.12.2)

 

Где S_СЕЧ - сечение трубчатой шины, которую нахожу по формуле:

 

мм²; (6.12.3)

 

В =48.223 кА² с – интеграл Джоуля на стороне 110 кВ.

Проверка по электродинамической стойкости:

Первое условие: , (6.12.4)

 

Где b_MAX – максимальное механическое напряжение в шине. b_ДОП - допустимое механическое напряжение как 70% от предела прочности.

; (6.12.5)

-коэффициент динамической нагрузки шин и изоляторов, определяемый по кривым (рис. 5 из [5]) в зависимости от отношения частоты собственных колебаний ƒ₁ к промышленной частоте ƒ_С=50 Гц. Ударный коэффициент равен больше 1,6 (равен 1,92).

Примем тип балки с одним пролетом с поправочными коэффициентами: λ=8; β=1; r₁=3,14.

Гц, (6.12.6)

 

где l = 6 метра – длина пролета шинной конструкции. J – момент инерции шин, который нахожу по формуле:

 

 м⁴; (6.12.7)

 

Тогда определяю по кривой (рис. 5 из [5]) значение при параметре (ƒ₁/ ƒ_С = 5,2/50=0,104) и случае трехфазного КЗ. Получаю =0,55.

Определю момент сопротивления шин:

 

 м³; (6.12.8)

 

Расстояние между фазами а=2 метра.

Коэффициент расположения шинных конструкций К_РАСП=1 для выбранного расположения шин в одной плоскости. Коэффициент формы для трубчатых шин равен К_Ф=1. Таким образом, нахожу максимальное механическое напряжение в шине, используя формулу (6.12.5):

 

МПа; (6.12.9)

Второе условие: , (6.12.10)

 

Где F_РАЗР.Σ = 10 кН – минимальная разрушающая сила на изгиб выбранного типа шинных опор типа ШОП-110-Ш70–4 УХЛ1.

F_РАСЧ – максимальная действующая нагрузка на шинную опору при трехфазном КЗ. Нахожу по формуле:

 

 Н; (6.12.11)

Проверка по условию коронирования:

 

, (6.12.12)

 

Где Е_MAX – наибольшая напряженность электрического поля у поверхности шин в зависимости от диаметра и расстояний между шинами. Определяю по формуле:

 

 кВ/см, (6.12.13)

 

Где U_РАБ.MAX =126 кВ – рабочее максимальное значение напряжения сети. r₀ = D / 2 =3,5 см – наружный радиус шины. А_СР =1,26· а =252 см – среднегеометрическое расстояние между шинами.

Определяю начальную критическую напряженность:

 

 кВ/см,

 

где b= 1,1036 Па / ⁰ С – относительная плотность воздуха при температуре воздуха на ОРУ в 20⁰ С.

Техническая характеристика жесткой ошиновки ОРУ-110 кВ

Номинальное напряжение ОРУ	110 кВ
Номинальное рабочее напряжение	126 кВ
Материал трубчатых шин	Сплав 1915Т
Длительно допустимый ток шин	925 А
Сечение трубчатых шин	631,14 мм2
Тип балки	Балка с одним пролетом
Длина пролета	6 м
Расстояние между фазами	2 м
Покрытие шин порошковой краской	Отсутствует
Установка одной шины	На одной шинной опоре
Гибкая связь с оборудованием	АС-400/53
Производитель: ЗАО «ЗЭТО» (г. Великие Луки)

 

Техническая характеристика шинных опор жесткой ошиновки

Марка шинной опоры	ШОП-110-Ш70–4 УХЛ1
Номинальное напряжение ОРУ	110 кВ
Номинальное рабочее напряжение	126 кВ
Материал шинной опоры	Полимерный силикон
Диаметр трубы жесткой ошиновки	70 мм / 64 мм
Минимальная разрушающая сила на изгиб	10 кН
Способ крепления жесткой ошиновки	Шарнирное
Максимально допустимая степень загрязнения изоляции	IV
Масса	28,5 кг
Строительная высота	1,25 м
Размещение	Открытое
Климатическое исполнение	УХЛ
Производитель: ООО «БЭСТЭР» (г. Новосибирск)

Выбор и расчет шинных конструкций на стороне 10 кВ Соединение выводов низшего напряжения силовых трансформаторов с ЗРУ-10 кВ будет осуществляться шинным мостом.

Условия выбора шинного моста:

1. По нагреву максимальным рабочим током:

 

I_ДЛ.ДОП ·К_θ = 2650· 1,15 > I_РАБ.MAX =2546,11А, (6.12.14)

Где I_ДЛ.ДОП=2650 А – для медных шин прямоугольного сечения с одной полосой на фазу и размером шины 120 мм ×10 мм. К_θ =1,15 – поправочный коэффициент при фактической температуре окружающей среды в 25⁰ С и температуре в ЗРУ-10 кВ на уровне 10⁰ С. I_РАБ.MAX =2546,11А – рабочий максимальный ток цепи ввода на секции 10 кВ. 2. По экономической плотности тока:

 

мм², (6.12.15)

 

Где I_НОРМ=1818,65 А – ток нормального режима цепи ввода на секции 10 кВ. J_ЭК =1,8 А/мм² – значение экономической плотности тока для медных шин при рассчитанном в пункте 6.1 Т_MAX >5000 часов. Выбранные в предыдущем пункте медные шины с размером 120 мм ×10 мм обладают сечением 1197 мм² и их применение экономически целесообразно.

3. По термической стойкости к трехфазному току КЗ:

 

, (6.12.16)

 

где B= 32.68 кА² с – интеграл Джоуля на стороне 10 кВ. С_Т =167  – коэффициент термической стойкости для медных шин.

4. По механической прочности:

 

; (6.12.17)

 

Определяю пролет между полосами шин:

м, (6.12.18)

 

Где ƒ₀ =200 Гц – значение частоты, при которой будет исключен механический резонанс.

 

см⁴ – значение момента инерции шин прямоугольного сечения при горизонтальном расположении в плоскости.

 

В итоге, приму длину пролета равной L=1,2 м.

Найду расчетное механическое напряжение при трехфазном КЗ:

 

МПа,

 

где a=0,6 м – принятое расстояние между соседними фазами.

 

см³ - момент сопротивления шины. I_УД = 42,31кА – значение ударного тока трехфазного КЗ на шинах 10 кВ.

 

Выбранные медные шины марки МГМ (медь голая мягкая) обладают допустимым напряжением материала δ_ДОП =172 МПа.

⇐ Предыдущая234567891011Следующая ⇒

Поделиться: