6 Проверка оборудования тяговой подстанции
Выбранное по условиям длительного режима оборудование тяговой подстанции следует проверить на электродинамическую и термическую стойкость. Согласно ПУЭ на электродинамическую стойкость не проверяют аппараты и проводники, защищенные предохранителями с плавкими вставками на ток до 60 А, а также аппараты и шины цепей трансформаторов напряжения при условии их расположения в отдельной камере.
В общем случае, для проверки электродинамической стойкости оборудования необходимо находить механические напряжения в материале оборудования
и сравнивать их с допустимыми значениями в соответствии с условием:. (6.1)
Непосредственно такой подход реализуется только для проверки жёстких шин. Для остальной типовой электрической аппаратуры используется косвенный подход, при котором заводы-изготовители приводят гарантийный ток к. з., при котором обеспечивается электродинамическая стойкость, т.е. должно соблюдаться условие:
(6.2)
где
- расчетное значение ударного тока к.з.; - каталожное нормируемое значение динамического (предельного сквозного) тока к. з.При проверке на термическую стойкость оборудования также используется косвенный подход, при котором определяется не температуру нагрева оборудования, а характеризующие ее показатели.
Для шин проверка на термическую стойкость заключается в определении наименьшего сечения
, термически устойчивого при к. з., (6.3)
где
- выбранное по сечение шин; - минимально значение сечения, при котором протекание тока к. з. не вызывает нагрев проводника выше кратковременно допустимой температуры;Для остальной аппаратуры проверка на термическую стойкость заключается в сравнении расчетного теплового импульса тока к.з. Вк с нормируемым значением Вн:
. (6.4)
Нормируемый тепловой импульс Вн задается либо непосредственно в каталогах, либо определяется через приводимые значения тока IT и время tT термической стойкости:
(6.5)
Расчетный тепловой импульс может быть определен по выражению:
(6.6)
где IПО – начальное значение периодической составляющей тока к. з.;
Та– постоянная времени апериодической составляющей тока к. з., принимаем равной 0,05 с;
Время, в течение которого проходит ток к. з., равно:
tоткл=tз+tв, (6.7)
где tз- время действия защиты рассматриваемой цепи;
tв – полное время отключения выключателя до погасания дуги.
Токоведущие части и изоляторы.
Сборные шины и ошиновка в РУ 27,5, 35, 110 кВ выполняются гибкими сталеалюминевыми проводниками с площадью сечения соответственно 400, 300,150 мм2. Эти провода на электродинамическую стойкость не проверяют в виду большого расстояния между фазами.
Шины 0,4 кВ выполняются жесткими алюминиевыми проводами А-60/6
< ,
866 А <1000 А;
На электродинамическую стойкость шины проверяем по условию (6.2):
Для этого определим
=M/W,где М – наибольший изгибающий момент, кН;
(6.8)
где f- сила, действующая на единицу длины каждого из двух параллельных проводников, имеющих небольшое поперечное сечение по сравнению с расчетным между шин, Н/м.
(6.9)
где l – длина пролета, т.е. расстояние между соседними шинами, м
принимаем l=0,9 м.
- коэффициент формы, зависящий от формы сечения проводников и их взаимного расположения, принимаем равным 1;
=25,5кА - ударный ток (по таблице 4.1);а=0,2см - расстояние между шинами;
Н/м;
Подставив полученные числовые значения запишем:
Н/м;
W- момент сокращения сечения шины, м3;
(6.10)
где h= ширина шины, м;
м3;
Таким образом, получим:
Н/м2
Шины механически устойчивы, т.к. для алюминиевых шин
=650 кН/м2, условие (6.1) выполняется:50,6 650;
Рис.6 Эскиз расположения шин и формы их сечения
Проверку на термическую стойкость производим по формуле (6.3), в которой наименьшее сечение, при котором протекание тока к. з. не вызывает нагрев проводника выше кратковременно допустимой температуры, определяется по выражению:
где Вк – тепловой импульс к. з., который найдем по выражению (6.6), кА2·с;
С- константа, значение которой для алюминиевых шин равно 90 А·с1,2/мм2;
Для шин 110 кВ
Время тока к. з.:
tоткл110=1,6·0,05=1,65 с;
Расчетный тепловой импульс:
кА2·с;Наименьшее сечение:
мм2 ;Для шин 35 кВ
Время тока к. з.:
tоткл35=1,0·0,05=1,05 с;
Расчетный тепловой импульс:
кА2·с;Наименьшее сечение:
мм2 ;Для шин 27,5 кВ
Время тока к. з.:
tоткл27,5=0,9·0,05=0,95 с;
Расчетный тепловой импульс:
кА2·с;Наименьшее сечение:
мм2 ;Для шин 0,4 кВ
Время тока к. з.:
tоткл0,4=0,5·0,05=0,55 с;
Расчетный тепловой импульс:
кА2·с;Наименьшее сечение:
мм2 ; мм2; ;Высоковольтные выключатели
Помимо проверки на электродинамическую и термическую стойкость в соответствии с выражениями (6.2) и (6.3) высоковольтные выключатели проверяются ещё на отключающую способность.