Данные для определения напряжения:
Заданное механическое напряжение σM=10.5 при температуре ТМ=-40 ˚С и удельной нагрузке γ1=3.46·10-3 кг/м·мм2.
Модуль упругости Е=8.25·103 Па, тогда
-
коэффициент упругого удлинения материала, т.е. величина, показывающая изменение единицы длины провода при увеличении напряжения материала на 1 кг/мм2. α=23·10-6, град-1 – температурный коэффициент линейного расширения материала провода.
Подставим заданные и реальные значения для ветра и гололёда.
При данном сочетании параметров напряжение будет
Данное уравнение решаем в Mathcad-е и получаем два решения – комплексные числа и одно – действительное, оно и будет искомым напряжением в проводе при ветре и низкой температуре. σ=11.65 кг/мм2
Максимальным напряжением для данного провода является значение 13.2 кг/мм2, т.е. напряжение, возникающее в проводе при длине пролёта 170 м ветре и низкой температуре близко к максимальному, не превышает его, значит провод АС-150/19 пригоден к использованию.
Определим стрелу провеса провода
м
Длина провода в пролёте будет:
Нормативное расстояние от проводов ВЛ-220кВ до земли СН=7м.
Активная высота опоры Н-15м.
Максимальная высота провеса
SMAX = Н – (Сн + 0,4) = 15 - (7 + 0,4) =7,6 м (103)
Где 0,4 – запас в габарите на возможные неточности в монтаже.
В нашем случае максимальная высота провеса составляет 1.71 м, значит по этому пункту проверки провод тоже проходит.
Выбор типа и расчет изоляторов арматуры Для гирлянд 220 кв.
Для установки принимаем подвесные фарфоровые изоляторы, которые предназначены для крепления многопроволочных проводов к опорам воздушных линий и наружных РУ.
Различают подвесные изоляторы тарельчатые и стержневые. Для установки выбираем тарельчатые изоляторы, предназначенные для местностей, прилегающих к химическим, металлургическим заводам, где воздух содержит значительное количество пыли, серы и других веществ, которые образуют на поверхности изоляторов вредный осадок, снижающий их электрическую прочность.
Тарельчатые изоляторы способны выдерживать натяжение порядка 10 – 12 кН. Механическую прочность изоляторов характеризуют испытательной нагрузкой, которую изолятор должен выдерживать в течение 1 часа без повреждений.
Расчетную нагрузку на тарельчатые изоляторы принимают равной половине часовой испытательной.
Гирлянды подвесных изоляторов бывают поддерживающими (располагаются вертикально на промежуточных опорах) и натяжные (размещаются на анкерных опорах почти горизонтально).
Количество изоляторов в гирлянде зависит от номинального напряжения и требуемого уровня изоляции. Количество изоляторов в поддерживающих гирляндах нормируется [15].
Поддерживающие гирлянды воспринимают нагрузку от веса провода и от собственного веса.
Определяем коэффициент запаса прочности [15].
При работе ВЛ в нормальном режиме П ≥ 2.7, при среднегодовой температуре, при отсутствии гололеда и ветра – не менее 5.0.
2.7(P7 · lВЕС + σГ) ≤ P
2.7·(1.48·170.5 + 40) = 7893 Н
5 ·(0.599·170.5 + 40) =710,6 Н
где Р – электромеханическая нагрузка изолятора [15];
Р1,Р1 - единичная нагрузка соответствующей массы провода и от веса провода с гололедом (механический расчет ЛЭП);
lВЕС - весовой пролет (м); σГ - масса гирлянды для ВЛ-220 кВ (составляет 40 кГс/см).
Выбираем гирлянды типа ПФ-16Б. Гарантированная прочность 12000Н по 6 элементам в гирлянде.
Выбираем тип изоляторов натяжных гирлянд, воспринимающих нагрузку от тяжести провода и собственного веса.
Н,
где σГ – значение напряжения в проводе при гололёде.
Усилие, создаваемое весом провода при температуре воздуха –40 ˚С и ветре:
где σН – значение напряжения в проводе при низкой температуре и ветре.
P6, P1 - единичная нагрузка от собственной массы провода и от веса провода с гололедом (механический расчет ЛЭП);
l - весовой пролет (м);
БГ - масса гирлянды для ВЛ-220 кВ (40кгс/с)
Выбираем гирлянды изоляторов типа ПФ16-А с гарантированной прочностью 82000Н по 18 элементов в гирлянде.
Принимаем базисную мощность : SБ=100 МВА
В качестве базисного напряжения принимаем напряжение ступени короткого замыкания, в зависимости от которого вычисляется базисный ток:
1.UБ1 = 230 кВ
2.
3.
Расчетные выражения приведенных значений сопротивлений:
1. Энергосистема:
где Iотк.ном = 20 кА – номинальный ток отключения выключателя.
2. Воздушная линия 220 кВ:
где х0 = 0,35 Ом/км – удельное индуктивное сопротивление жилы кабеля на километр длины [11];
L1 = 20 км – длина линии.
3. Трансформатор ТДТН - 40 МВА:
Где Uк = 22% - напряжение короткого замыкания;
4. Кабельная линия 6 кВ на ввод КТП:
rкл = r0 × L2 ×0,118 × 0,02 × = 0,37
где r0 =0,118 Ом/км – удельное активное сопротивление жилы кабеля на километр длины [11].
5. Трансформатор ТМ-100 кВА:
XT2==4,5
где Sн.тр =0,1 МВА – номинальная мощность трансформатора КТП.
1. Результирующее сопротивление:
Х* РЕЗ = Х* с + Х* вл = 0,0125 + 0,013 = 0,0255
2.Начальное значение периодической составляющей тока короткого замыкания:
4.Ударный ток короткого замыкания:
iУ К-1 = ∙ КУ ∙ I П.О.К-1= ∙ 1,8 ∙ 11,8 = 30 кА
где КУ =1,8 –ударный коэффициент для сетей выше 1000 В [8].
Короткое замыкание в точке К-2:
Результирующее сопротивление:
Х* РЕЗ = Х* с + Х* вл + Х* т1 = 0,0125 + 0,013 + 0,55 =0,68
При коротком замыкании в точке К-2 будет действовать суммарный ток – от энергосистемы и от электродвигателей. При близком коротком замыкании напряжение на выводах электродвигателя оказывается меньше их ЭДС, электродвигатели переходят в режим генератора, и подпитывают током место повреждения.
От системы:
От асинхронного двигателя мощностью 315 кВт:
Кратность пускового тока: Кп = 5,5 [3]
Определяем сверхпереходное сопротивление:
Хd''=1 / КП = 1 / 5,5 = 0,18
Сверхпереходный ток, генерируемый асинхронным двигателем:
I"АД= кА
где Е" = 0,9 – сверхпереходная Э.Д.С., о.е. [8];
IАД = 38 А – номинальный ток двигателя;
Суммарный ток короткого замыкания:
I П.О.К-2 = I П.О.С.К-2 + I²АД = 13,53+0,19 = 13,85 кА
3.Периодическая составляющая тока короткого замыкания в момент времени t = ∞:
iУ. К-2 = ∙ КУ ∙ I П.О.С.К-2 = ∙ 1,8 ∙ 13,53 = 34,44 кА
iУ.АД = ∙ КУ ∙ I "АД = ∙ 1 ∙ 0,19 = 0,27 кА
Суммарный ударный ток короткого замыкания:
iУ.К-2 = iУ.. К-2 + iУ АД =34,44+0,27 = 34,71 кА.
Короткое замыкание в точке К-3:
Индуктивное сопротивление:
Х* РЕЗ = Х* с + Х* вл + Х* т1 + Х* кл =
= 0,0125+0,013+0,55+0,36=0,94
Активное сопротивление: r* РЕЗ = r* кл = 0,37
Результирующее полное сопротивление:
Z* РЕЗ = = 1,01
Начальное значение периодической составляющей тока короткого замыкания:
4. Периодическая составляющая тока короткого замыкания в момент времени
t = ∞:
5.Ударный ток короткого замыкания:
iУ К-3 = ∙ КУ ∙ I П.О.К-3= ∙ 1,8 ∙ 9,1 = 23,2 кА
Короткое замыкание в точке К-4:
Х* РЕЗ = Х* с + Х* вл + Х* т1 + Х* кл + Х* т2 =
=0,0125+0,013+0,55+0,36+4,5=5,44
Активное сопротивление: r* РЕЗ = 0,8
Z* РЕЗ = = 5,5
iУ К-4 = ∙ КУ ∙ I П.О.К-4 = ∙ 1,2 ∙26,2 = 66,7 кА
КУ=1,2 –ударный коэффициент при К.З. за трансформатором [8].
Результаты расчетов токов трехфазного короткого замыкания заносим в сводную таблицу 3.15.
Таблица 3.15. Сводная таблица расчета токов короткого замыкания.
Точка К.З.
U ,кВ
I П.О (3) , кА
I ∞ (3) , кА
i У , кА
К-1
230
11,8
30
К-2
6,3
13,85
34,89
К-3
9,1
23,2
К-4
0,4
26,2
66,7
3.9 Выбор аппаратов на напряжение выше 1000 В
1. Выбор высоковольтных выключателей.
На вводе РУ–6 кВ и на каждой отходящей линии устанавливаем ячейку комплектного распределительного устройства (КРУ). Выбираем по [6] ячейку КМ–1.
Таблица 3.16. Технические данные ячейки КМ-1
Тип ячейки
UНОМ, кВ
IНОМ, А
Тип выключателя
Тип привода
шин
шкафов
КМ-1
6
1000
1600
2000
3200
630
ВМПЭ-10
электро-
магнитный
ПЭ-11
Габариты шкафов ячейки: ширина–750 мм, глубина 2150 мм, высота 1200 мм.
В ячейку устанавливаем выключатель, трансформаторы тока.
1.На отходящих линиях к асинхронным двигателям РУ-6 кВ.
Выключатель ВМПЭ-10-20/630У3 – [6]
Таблица 3.17. Технические данные выключателя.
Условие выбора
Паспортные данные
Расчетные данные
UНОМ ≥ UР
10 кВ
6 кВ
IНОМ ≥ IР
630 А
38 А
IОТК.НОМ ≥ I ∞
20 кА
13,85 кА
IДИН ≥ IП.О.
iДИН ≥ iУ
51 кА
34,89 кА
ITEP2 ∙ tTEP ≥ I ∞2 ∙ (tЗ+tОТК)
20 2 ∙ 3 = 1200 кА2 ∙ с
13,85 2 ∙ (0,1 + 0,095) =
= 37,4 кА2 ∙ с
UР – рабочее напряжение, кВ;
IР – максимальный рабочий ток, А;
UНОМ – номинальное напряжение выключателя, кВ;
IНОМ – номинальный ток выключателя, А;
IОТК.НОМ – номинальный ток отключения выключателя, кА;
IДИН – максимальное действующие значение тока динамической стойкости, кА;
iДИН – максимальное ударное значение тока динамической стойкости, кА;
ITEP – допустимый ток термической стойкости, кА;
tTEP – время действия ток термической стойкости, с;
tЗ – время срабатывания защиты, с;
tОТК - полное время отключения выключателя, с.
2.На отходящих линиях РУ-6 кВ к трансформаторам ТМ-100/6.
Iр = 170,8 А
Выключатель ВМПЭ-10-20/630У3 [6].
Таблица 3.18. Технические данные выключателя.
170,8 А
9,1 кА
52 кА
23,2 кА
ITEP2 ∙ tTEP ≥ I ∞2∙ (tЗ+tОТК)
9,1 2 ∙ (0,1 + 0,095) =
= 16,2 кА2 ∙ с
3.Ячейка трансформатора РУ-220 кВ электрокотельной.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17
