4.1.1 Выбор выключателей и разъединителей

Выключатели являются основным коммутационным аппаратом и служат для отключения и включения цепей в различных режимах работы. Наиболее ответственной операцией является отключение токов КЗ и включение на существующее КЗ.

В настоящее время существуют различные виды выключателей, которые отличаются по способу гашения дуги и конструкции. В общем случае выбор того или иного типа выключателя должен обосновываться после проведения технико-экономического сравнения вариантов. Однако в учебном проектировании выбор в пользу того или иного выключателя сделаем на основании сопоставления их достоинств и недостатков. Рассмотрим основные типы высоковольтных выключателей, доступных на рынке в настоящее время [31, 32].

Воздушные выключатели

Выпускаемые воздушные выключатели можно разбить на две группы. Первая группа - генераторные выключатели серий ВВОА-15 и ВВГ-20. Номинальное напряжение до 20 кВ, номинальный ток до 20000 А, номинальный ток отключения до 160 кА. Вторая группа - выключатели, предназначенные на номинальное напряжение 35 кВ и выше. Для коммутации в цепях электротермических установок выпускается выключатель серии ВВЭ-35. Выключатели для наружных установок выпускаются в четырех сериях на напряжения: ВВ (330 и 500 кВ), ВВБ (110-750 кВ), модернизированная серия ВВБК (110, 220, 500 кВ) и серия ВНВ (500, 750, 1150 кВ). Номинальные токи серий ВВБК и ВНВ до 3150-4000 А, номинальные токи отключения до 63 кА. Серии ВВБК и ВНВ имеют время отключения до 0,04 с. Для работы воздушных выключателей необходимо компрессорное хозяйство со сжатым воздухом с давлением на выходе 2-4 МПа.

Достоинства воздушных выключателей:

· время отключения доведено до 0,04 с;

· пожаробезопасны;

· нарастание номинального напряжения осуществляется последовательным соединением модулей;

· для надежной работы изоляции выключателя осуществляется непрерывная вентиляция полостей модуля;

· имеют большой коммутационный ресурс при номинальном токе (особенно в выключателях для электротермических установок).

Недостатки воздушных выключателей:

· воздушные выключатели сложнее и дороже большинства других выключателей;

· для надежной работы необходим чистый осушенный сжатый воздух, поэтому требуется наличие сложного и дорогого компрессорного хозяйства;

· при отключении слышатся сильные хлопки типа взрыва.

В настоящее время практически полностью вытеснены выключателями других типов и выпускаются в очень ограниченном количестве.

Баковые масляные выключатели

Выключатели баковые масляные просты в изготовлении и относительно недорогие. Выключатели имеют, как правило, электромагнитные или пружинные приводы. Трансформаторы тока встроены в выключатель, что позволяет упростить РУ и сократить стоимость и габариты всей установки. Надежность масляных выключателей близка к надежности воздушных выключателей.

Недостатки баковых масляных выключателей:

Большой объем масла требует организации специальной службы для сушки и очистки трансформаторного масла. Размещение камер в баке с маслом затрудняет их ремонт и осмотр. В процессе работы выключателя возникают большие ударные нагрузки на фундамент, что требует создания мощных фундаментов. Данные выключатели непригодны к АПВ.

В настоящее время в небольших количествах выпускаются выключатели на номинальное напряжение 35-110 кВ. Производство их непрерывно сокращается за счёт их вытеснения более современными элегазовыми выключателями.

Маломасляные выключатели

В маломасляных выключателях трансформаторное масло используется в основном для гашения электрической дуги. Выключатели имеют малые размеры, малую массу, достаточно высокие технические данные. Это определило их широкое применение при номинальном напряжении до 35 кВ в сборных РУ, комплектных РУ для внутренней (КРУ) и наружной установок (КРУН).

Маломасляные выключатели по конструктивным особенностям можно разбить наследующие основные четыре группы:

· маломасляные подвесного типа (серии ВМП-10). Номинальный ток до 3150 А, номинальный ток отключения до 31,5 кА, номинальное напряжение 10 кВ;

· маломасляные колонкового типа (серии ВК-10). Номинальный ток до 3150 А номинальный ток отключения до 31,5 кВ, номинальное напряжение 10 кВ;

· маломасляные горшкового типа для генераторов (серии МГГ). Номинальный ток до 11 200 А, номинальный ток отключения до 90 кА, номинальное напряжение до 20 кВ;

маломасляные выключатели для наружных установок серий ВМУЭ-35, ВМТ-110 и ВМТ-220. Номинальное напряжение до 220 кВ, номинальный ток до 2000 А, номинальный ток отключения до 40 кА.

Достоинства маломасляных выключателей:

· небольшие габариты и масса;

· малое количество масла;

· пожаробезопасны;

· имеют пружинные и электромагнитные приводы;

· удобный монтаж на тележке КРУ (серий ВМП-10, ВК-10).

Использование маломасляных выключателей серий ВМТ-110 и ВМТ-220 позволяет отказаться от громоздких и тяжелых баковых и воздушных выключателей. К недостаткам этих выключателей следует отнести небольшой ресурс при номинальном токе и при токе КЗ (серии ВМП, ВК). В настоящее время вытесняются элегазовыми выключателями (на напряжениях 110 кВ и выше) и вакуумными выключателями (на напряжениях 6-10 кВ).

Элегазовые выключатели

Достоинства элегазовых выключателей:

· высокая электрическая прочность и дугогасящая способность элегаза позволяют создать дугогасительное устройство на ток отключения 40 кА при напряжении 220 кВ на один разрыв при высокой скорости восстановления напряжения сети. Ведутся работы по дальнейшему увеличению отключающей способности одного разрыва;

· элегазовые выключатели являются перспективными на напряжение 110 кВ и выше. За рубежом имеются успешные разработки на напряжения 6-24 кВ. В России ведется разработка выключателей на напряжение 6-10 кВ с номинальным током отключения до 40 кА;

· элегаз позволяет повысить нагрузку токоведущих частей и уменьшить их массу за счет своих охлаждающих свойств;

· выключатели удобно использовать в элегазовых КРУЭ, в которых элегаз используется для изоляции;

· по сравнению с воздушными выключателями имеют меньший размер, массу;

· не требуют сжатого воздуха для гашения дуги;

· гашение дуги происходит в замкнутом объеме без выхлопа в атмосферу.

ОАО "Уралэлектротяжмаш" разработаны и выпускаются выключатели серий ВГУ, ВГТ на напряжения 110, 220, 330 кВ, номинальный ток отключения до 45 кА, номинальный ток до 3150 А. Ведутся работы по созданию выключателей на напряжения 500 и 750 кВ. Полное время отключения выключателей составляет 0,055 с.

Для элегазовых КРУ ОАО "Электроаппарат" разработало серию элегазовых выключателей на номинальные напряжения 110 и 220 кВ с высокими техническими характеристиками:

Недостатки элегазовых выключателей:

Высокие требования к качеству заполняющего элегаза. Работоспособность выключателя зависит от температуры окружающей среды и при понижении температуры ниже определенного значения выключатель может отказать в гашении. При давлении 0,35 МПа и плотности элегаза 28 кг/м³ предельная температура составляет -40°С. Это затрудняет применение элегазовых выключателей при низких температурах окружающего воздуха, однако добавка специальных присадок устраняет эту проблему. Расположение выключателей в ЗРУ повышает температуру окружающей среды за счет тепла КРУ, улучшает условия работы выключателей и расширяет область их применения.

Электромагнитные выключатели

В ряде установок требуется частая коммутация номинальных токов при напряжении до 10-15 кВ (электротермические устройства, собственные нужды электростанций). В этих случаях применяются электромагнитные выключатели. Основная серия этих выключателей ВЭ-10 на номинальное напряжение до 10 кВ, номинальный ток до 3600А, номинальный ток отключения до 40 кА. Время отключения до 0,08 с. Механический ресурс в цикле ВО до 25000-120000 в зависимости от параметров выключателя. Коммутационный ресурс при номинальном токе и коэффициенте мощности выше 0,7 - от 5000 до 10 000 операций включения-отключения (в зависимости от номинального тока выключателя).

Выключатель может иметь пружинный (серия ВЭ-10) или электромагнитный привод (серия ВЭМ-10).

Достоинства электромагнитных выключателей:

· взрывобезопасность;

· большой коммутационный ресурс номинального тока;

· большой механический ресурс;

· ограничение тока при гашении;

· слабая зависимость процесса отключения от скорости восстановления напряжения сети.

Недостатком электромагнитных выключателей является ограничение по номинальному напряжению (до 15 кВ).

В настоящее время электромагнитные выключатели практически сняты с производства и заменены на рынке вакуумными выключателями.

Вакуумные выключатели

Достоинства вакуумных выключателей:

· небольшие габариты; простота конструкции;

· взрывобезопасность;

· малое время отключения (0,04-0,075 с);

· высокая скорость восстановления прочности дугогасительного промежутка;

· удобны для отключения емкостной нагрузки;

· бесшумная работа;

· нет выброса в атмосферу;

· полная герметизация дугогасительного устройства;

· значительный ресурс при коммутации номинального тока - (30-50)·10³ коммутаций.

Разработаны и подготовлены к выпуску выключатели с числом коммутаций до 1,5·10⁶. При коммутации тока короткого замыкания ресурс ВО до 100 коммутаций; отсутствие ударной нагрузки на фундамент; в пределах коммутационного ресурса камера не ремонтируется. Срок службы камеры - (30-150)·10³ коммутаций без тока или 50-100 при токе короткого замыкания; механический ресурс (10-25)·10³ циклов ВО. Вакуумные выключатели позволяют создать малогабаритные (многоэтажные) КРУ; малые ход и скорость контактов позволяют применить небольшие пружинные или электромагнитные приводы; выключатели работают без выброса пламени и газов (экологически чистые).

Недостатки вакуумных выключателей:

· вблизи нуля тока наблюдается срез тока, в результате чего возникают перенапряжения, опасные для коммутируемого оборудования;

· для борьбы с перенапряжениями необходимо применять RC-цепочки либо ограничители перенапряжений (ОПН), или использовать вакуумные выключатели с электромеханическим способом устранения перенапряжения;

· в выключателях на напряжение более 35 кВ требуется соединять последовательно несколько камер. Учитывая небольшой ход подвижного контакта и необходимость разведения всех контактов одновременно, требуется точная регулировка момента размыкания всех контактов.

За счёт своих преимуществ вакуумные выключатели находят широкое применение при номинальном напряжении до 35 кВ.

Приблизительный перечень условий выбора и проверки выключателей выглядит следующим образом:

1. ;

2. ;

3. ; .

В случае, если , то отключающая способность проверяется по полному току, и условие записывается иначе:

;

4. ; ;

5. .

Определим максимальный рабочий ток наиболее мощного присоединения.

В цепи блоков G1-Т1 (или G2-T2):

,

где принимается равной мощности блочного трансформатора.

В цепи блочных автотрансформаторов T3 или T4:

,

где - наибольшая мощность, текущая через обмотку ВН автотрансформатора (см. расчёты ранее).

От ОРУ 220 кВ отходит две двухцепных линии связи с системой. При одновременном отключении одной цепи в каждой линии оставшиеся в работе должны пропустить мощность, приходящуюся на четыре цепи, при максимальном перетоке мощности в систему:

.

В формуле выше в числителе рассчитывается максимально возможная передаваемая в систему мощность (см. расчёты ранее).

Следует отметить, что при выборе выключателей необходимо учитывать удобства эксплуатации, создаваемые наличием однотипных выключателей (наличие запчастей, навыки в ремонте и обслуживании). Поэтому при проектировании, модернизации, расширении электрических станций и подстанций необходимо учитывать при заказе выключателей однотипность приобретаемого оборудования. Поскольку стоимость выключателей одной марки мало зависит от величины номинального тока и тока отключения, то для упрощения во всех присоединениях выбираем однотипные выключатели по току наиболее мощного присоединения .

Учитывая приведённые выше описания выключателей различных типов, остановим свой выбор на элегазовых выключателях как на наиболее перспективных и широко применяемых в настоящее время при сооружении РУ напряжений выше 110 кВ.

На российском рынке наиболее распространёнными являются элегазовые выключатели фирм ABB, Areva, Siemens и российского ОАО "Уралэлектротяжмаш". Сравнительную характеристику выключателей различных фирм приводить в курсовом проекте не будем, поскольку основные отличия между параметрами выключателей незначительны, а задачи проанализировать современный рынок высоковольтных выключателей не ставилось.

Примем решение о выборе производителя выключателей. У выключателей производства ОАО "Уралэлектротяжмаш" по [14] собственное (0,035 с) и полное (0,055 с) время отключения КЗ несколько больше, чем у выключателей зарубежного производства (0,025 с и 0,04 с соответственно). Видим, что разница во времени незначительна. Однако тот факт, что трансформаторы и автотрансформаторы, применяемые к установке на ТЭЦ, будут поставляться с завода ОАО "Уралэлектротяжмаш", делает более выгодным вариант заказа выключателей у того же производителя. Кроме того, эти выключатели отечественного производства. Это означает, что вся документация выключателя будет разработана в соответствии с российскими стандартами, что упростит его монтаж и дальнейшую эксплуатацию. Параметры выключателя будут соответствовать требованиям отечественного ГОСТ. Данные выключатели разработаны с учётом их эксплуатации в условиях континентального климата. Кроме того, доставка, ремонт и замена выключателей будут выполняться гораздо проще и быстрее.

Итак, к установке принимаем элегазовые колонковые выключатели типа ВГТ производства ОАО "Уралэлектротяжмаш".

Следует отдельно сказать о том, как находятся значения токов КЗ, по которым проверяется выключатель. К примеру, при выборе выключателей в присоединениях трансформаторов T1 и T2 выключатель проверяют по наибольшему из токов: по току от генератора G1 или по суммарному току от остальных источников. Так же поступают при выборе выключателей в остальных присоединениях. Очевидно (см. таблицу для точки K-1), что наибольшей стойкостью к токам КЗ и наибольшей отключающей способностью должны обладать выключатели в присоединениях блоков с генераторами G1 и G2, так как значения токов КЗ при коротком замыкании между блочным трансформатором и выключателем являются наибольшими среди всех прочих вариантов. Расчётные данные для выбора всех остальных выключателей будут приниматься аналогично.

Принимаем к установке выключатели ВГТ-220II-40/2500ХЛ1 с двумя разрывами на фазу. Проверку выключателей оформим в виде таблицы.

Таблица 15. Выбор выключателей на ОРУ 220 кВ

Таким образом, выбранные выключатели удовлетворяют всем условиям проверки и пригодны к установке на ОРУ 220 кВ.

Рис. 38. Габаритные размеры выключателей ВГТ-220

По соображениям, указанным ранее, при выборе разъединителей также будем ориентироваться на продукцию ОАО "Уралэлектротяжмаш".

Заводом выпускаются трёхполюсные поворотные двухколонковые разъединители марки РПД. Разъединители могут комплектоваться одним или двумя заземляющими ножами, ручным (ПРН-1000) или моторным (ПМН) приводами. Поставляются в частично разобранном виде.

Принимаем к установке разъединители РПД-220/2500УХЛ1. Результаты его проверки сведём в таблице.

Таблица 16. Выбор разъединителей на ОРУ 220 кВ

Таким образом, выбранные разъединители удовлетворяют всем условиям проверки и пригодны к установке на ОРУ 220 кВ.

4.1.2 Выбор трансформаторов напряжения и тока

Трансформатор напряжения (TV) - трансформатор, в котором при нормальных условиях применения вторичное напряжение практически пропорционально первичному напряжению и при правильном включении совпадает по фазе.

Трансформаторы напряжения служат для понижения напряжения, подаваемого в установках переменного тока на измерительные приборы и приборы релейной защиты и автоматики. Применение трансформаторов напряжения позволяет использовать для измерений на высоком напряжении стандартные измерительные приборы, расширяя пределы их измерения. Обмотки реле, включаемые через трансформаторы напряжения, также, как правило, имеют стандартное исполнение.

Трансформаторы напряжения выбираются:

· по напряжению установки;

· по конструкции и схеме соединения обмоток;

· по классу точности;

· по назначению;

· по вторичной нагрузке:

,

где - номинальная мощность в выбранном классе точности, ВА; - нагрузка всех измерительных приборов и реле, присоединённых к трансформатору напряжения, ВА:

По [23], стр. 277-282 составляем перечень измерительных приборов. Выбор трансформатора напряжения выполняем для одной системы шин. Для второй системы шин выбор проводится аналогичным образом.

К шинам 220 кВ подключаются 2 блочных автотрансформатора, 2 блочных трансформатора и 4 линии связи с системой.

Допустимо ваттметры и варметры с двусторонней шкалой заменять на приборы с односторонней шкалой (при этом их количество возрастает в два раза).

Подключим по одному трансформатору напряжения на каждую из шин и разнесем равномерно приборы между измерительными трансформаторами. Тогда для одного трансформатора напряжения получим следующий перечень приборов

Таблица 17. Измерительные приборы, подключаемые к трансформатору напряжения

К установке по [7] приняли многофункциональный счётчик электроэнергии Меркурий 233 класса точности 0,2S. Он предназначен для одно- или двунаправленного учета активной и реактивной электрической энергии и мощности в трехфазных 3-х или 4-х проводных сетях переменного тока через измерительные трансформаторы или непосредственно с возможностью тарифного учёта по зонам суток, долговременного хранения и передачи накопленной информации по цифровым интерфейсным проводным или беспроводным каналам связи в центры сбора информации. Счётчики Меркурий 233 эксплуатируются автономно или в составе любых информационно-измерительных систем технического и коммерческого учёта. Отличительными особенностями данного счётчика является применение двух сменных интерфейсных модулей для максимальной гибкости в построении сетей сбора информации и наличие встроенного реле отключения нагрузки.

Рис. 39. Внешний вид счётчика электрической энергии Меркурий 233

Поскольку к установке были приняты трансформаторы, выключатели и разъединители отечественного производства, то трансформаторы напряжения по возможности выберем среди отечественных разработок. В настоящее время наиболее перспективными являются однофазные антирезонансные трансформаторы напряжения типа НАМИ, выпускаемые ОАО Раменский электротехнический завод "Энергия" [13], способные работать в классе точности 0,2. Антирезонансные трансформаторы напряжения за счёт усовершенствованной конструкции исключают возможность резонансных перенапряжений, которые являются частой причиной выхода из строя обычных трансформаторов напряжения. Приводить в курсовом проекте информацию относительно того, каким именно образом обеспечивается исключение резонанса, не будем, поскольку непосредственно к теме проектирования этот вопрос не относится.

Рис. 40. Внешний вид антирезонансных трансформаторов напряжения НАМИ-110 (слева) и НАМИ-220 (справа)

Трансформаторы напряжения имеют каскадную конструкцию (кроме 110 кВ) и состоят из отдельных ступеней в фарфоровых корпусах. Каждая ступень имеет обособленную маслянную систему с многообъемным маслянным затвором. Объем масла в затворе обеспечивает отсутствие прорыва воздуха через затвор при суточных колебаниях температуры. Антиферрорезонансные свойства трансформаторов подтверждены испытаниями в действующих ОРУ.

Таблица 18. Параметры антирезонансных трансформаторов напряжения

Проверяем условие :

.

Номинальную мощность трансформатора напряжения умножаем на 3, так как для однофазных трансформаторов напряжения, соединенных в звезду, следует брать суммарную мощность всех трех фаз. Таким образом, трансформатор способен работать в классе точности 0,2 при данной вторичной нагрузке.

По [18] на электростанциях и подстанциях для вторичных цепей следует применять контрольные кабели с алюминиевыми жилами из полутвердого алюминия. Контрольные кабели с медными жилами следует применять во вторичных цепях:

1) электростанций с генераторами мощностью более 100 МВт, при этом для вторичной коммутации и освещения объектов химводоочистки, очистных, инженерно-бытовых и вспомогательных сооружений, механических мастерских и пусковых котельных следует применять контрольные кабели с алюминиевыми жилами;

2) подстанций с высшим напряжением 330 кВ и выше, а также подстанций, включаемых в межсистемные транзитные линии электропередачи;

3) дифференциальных защит шин и устройств резервирования отказа выключателей 110-220 кВ, а также средств системной противоаварийной автоматики;

4) технологических защит тепловых электростанций;

5) с рабочим напряжением не выше 60 В при диаметре жил кабелей и проводов до 1 мм;

6) размещаемых во взрывоопасных зонах классов В-1 и В-1а электростанций и подстанций.

Для соединения трансформатора напряжения с приборами примем кабель КВВГ (с медными жилами с поливинилхлоридной изоляцией в поливинилхлоридной оболочке) с сечением жил 2,5 мм² (по условию механической прочности из [18] сечение должно быть минимум 4 мм² для алюминиевых жил и 2,5 мм² для медных жил, поскольку подключены счетчики). В ПУЭ также отдельно оговариваются случаи применения кабелей меньшего сечения (1,5 мм² - для меди, 2,5 мм² - для алюминия).

Выполним проверку по потерям напряжения.

По [18] для цепей напряжения потери напряжения от трансформатора напряжения при условии включения всех защит и приборов должны составлять:

· до расчетных счетчиков и измерительных преобразователей мощности, используемых для ввода информации в вычислительные устройства, -- не более 0,5%;

· до расчетных счетчиков межсистемных линий электропередачи -- не более 0,25%;

· до счетчиков технического учета -- не более 1,5%;

· до щитовых приборов и датчиков мощности, используемых для всех видов измерений, -- не более 1,5%;

· до панелей защиты и автоматики -- не более 3% .

При совместном питании указанных нагрузок по общим жилам их сечение должно быть выбрано по минимальной из допустимых норм потери напряжения. Расчётный ток во вторичной цепи при условии равномерной загрузки фаз:

.

Определяем сопротивление кабелей:

,

где: - удельное сопротивление меди;

- длина кабеля по [15], стр. 170.

Потеря напряжения:

.

Получили величину потери напряжения больше , что не удовлетворяет требованиям ПУЭ для подключения счётчиков.

Тогда увеличим сечение кабеля до 4 мм²:

;

.

Полученная потеря напряжения удовлетворяет требованием ПУЭ.

Так как трансформатор напряжения НАМИ-220УХЛ1 удовлетворяет всем требованиям, то принимаем его к установке вместе с кабелем КВВГ сечением 4 мм².

На термическую и электродинамическую стойкость трансформаторы напряжения не проверяются.

Трансформатор тока - трансформатор, в котором при нормальных условиях применения вторичный ток практически пропорционален первичному току и при правильном включении совпадает по фазе. Трансформатор тока (TA) применяют при измерении больших токов, когда непосредственное включение приборов на полный ток электрической цепи невозможно. В этом случае измеряемый ток с помощью ТА понижают до значений, соответствующих шкале прибора.

При выборе трансформаторов тока на напряжение 220 кВ будем ориентироваться на продукцию отечественных производителей, поскольку параметры современного электрооборудования, производимого у нас в стране, не уступают параметрам зарубежных разработок, зато его стоимость существенно ниже. Кроме того, обратную связь с производителем в случае приобретения отечественного оборудования наладить проще, что значительно сокращает сроки ремонта и упрощает эксплуатацию.

Одной из самых последних разработок на отечественном рынке трансформаторов тока являются трансформаторы тока типа ТБМО, также выпускаемые ОАО Раменский электротехнический завод "Энергия" [13]. Трансформаторы предназначены для работы на открытом воздухе в районах с умеренным и холодным климатом. Трансформатор ТБМО-220 в отличие от его предшественников имеет не двух-, а одноступенчатую конструкцию. Он состоит из активной части, помещенной в металлический корпус с трансформаторным маслом марки ГК. На верху корпуса расположена изоляционная покрышка с компенсатором давления, обеспечивающим компенсацию температурных изменений объема масла и защиту внутренней изоляции от увлажнения. Компенсатор закрыт защитным колпаком с прорезью для визуального контроля уровня масла. Трансформатор тока имеет 5 вторичных обмоток.

Рис. 41. Внешний вид трансформатора тока ТБМО-220

Таблица 19. Номинальные параметры трансформаторов тока ТБМО

Таблица 20. Выбор трансформаторов тока на ОРУ 220 кВ

По [23], стр. 277-282 состав приборов будет следующим:

Таблица 21. Измерительные приборы, подключаемые к трансформатору тока

Согласно тому же источнику амперметры ставятся во все три фазы, поэтому соединяем трансформаторы тока в полную звезду. Таким образом, наиболее нагруженными оказались фазы A и С, поэтому расчет будем вести по ним.

По [17], стр. 170 длина соединительных проводов от трансформатора тока до приборов для РУ 220 кВ принимается равной 100 м.

Выразим номинальную вторичную нагрузку в омах:

.

Сопротивление приборов:

.

Тогда сопротивление проводов:

,

где при количестве приборов более 3.

По [18] провода с медными жилами применяются во вторичных цепях основного и вспомогательного оборудования мощных электростанций с агрегатами 100 МВт и более.

Рассмотрим кабель с медными жилами, длиной 100 м. Схема соединения трансформаторов тока, как указывалось ранее, - полная звезда, поэтому .

.

Принимаем кабель КВВГ (с медными жилами, с поливинилхлоридной изоляцией в поливинилхлоридной оболочке) сечением 2,5 мм² из условия механической прочности. Делаем проверку:

.

,

что меньше номинальной вторичной нагрузке трансформатора тока в 20 Ом.

Таким образом, трансформатор тока ТБМО-220УХЛ1 проходит по всем параметрам и принимается к установке на ОРУ 220 кВ.

4.1.3 Выбор токоведущих частей

Ошиновку РУ 35-750 кВ выполняют гибкими проводами, закрепляемыми на опорах с помощью натяжных гирлянд изоляторов. Для этих целей обычно используют сталеалюминевые провода тех же марок, что и для линий электропередачи.

Для соединения выводов мощных генераторов с повышающими силовыми трансформаторами в настоящее время применяются комплектные пофазно-экранированные токопроводы (КЭТ), каждая фаза которых заключена в защитный металлический (алюминиевый) кожух. Согласно [18] применение экранированных токопроводов обязательно для всех генераторов мощностью 160 МВт и выше. Рекомендуется применять КЭТ в пределах машинного зала и для генераторов 60-100 МВт, а на открытом пространстве - в том случае, если повышающий трансформатор удален от машинного зала не более чем на 15 м. При больших расстояниях на открытом пространстве рекомендуется применять гибкие шинопроводы.

Согласно [18] проверке по экономической плотности тока не подлежат:

· сети промышленных предприятий и сооружений напряжением до 1 кВ при числе часов использования максимума нагрузки предприятий до 4000-5000;

· ответвления к отдельным электроприемникам напряжением до 1 кВ, а также осветительные сети промышленных предприятий, жилых и общественных зданий;

· сборные шины электроустановок и ошиновка в пределах открытых и закрытых распределительных устройств всех напряжений;

· проводники, идущие к резисторам, пусковым реостатам и т. п.;

· сети временных сооружений, а также устройства со сроком службы 3-5 лет.

Так как сборные шины по экономической плотности тока не выбираются, принимаем сечение по допустимому току при наибольшем рабочем токе на шинах, равному току наиболее мощного присоединения. В нашем случае это ток в цепи линии .

Выбираем провод марки АС-240/32 с длительно допустимым током .

Проверку выбранного сечения по термическому действию тока КЗ не производим, так как шины выполнены голыми проводами на открытом воздухе.

Проверку шин на схлестывание согласно [18] не производим, так как .

Проверим выбранный провод по условиям коронирования.

Коронный разряд возникает при максимальном значении начальной критической напряженности электрического поля, кВ/см:

,

где: m - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности провода (для многопроволочных проводов m = 0,82);

r₀ - радиус провода, см.

.

Тогда:

.

Напряженность электрического поля около поверхности нерасщепленного провода:

,

где D_ср - среднегеометрическое расстояние между проводами фаз, см.

Наименьшее расстояние между проводами разных фаз при напряжении 220 кВ D = 300 см. При горизонтальном расположении фаз . Тогда:

.

В формуле выше напряжение было принято равным 242 кВ, так как на шинах электростанции поддерживается напряжение на 10% выше номинального.

При горизонтальном расположении проводов напряженность на среднем проводе примерно на 7% больше величин E и E₀ .

Провода не будут коронировать, если наибольшая напряженность поля у поверхности любого провода не более 0,9E₀ .

Условие отсутствия короны можно записать:

;

;

.

Условие не выполняется. Выбираем провод АС-300/66 и повторяем расчёт:

;

;

;

;

;

.

Таким образом, выбираем провод АС-300/39, поскольку при таком сечении провода корона не образуется.

Выберем токопровод для связи блоков с генераторами G1 и G2 с ОРУ 220 кВ. Выполним связь также гибкими проводами марки АС. Сечение выбираем по экономической плотности тока, которая при числе часов использования установленной мощности равна 1 А/мм².

.

Выбираем провода АС-300/39. Проверяем их по допустимому току:

;

;

.

Аналогичным образом выберем гибкий токопровод для связи блочных автотрансформаторов с ОРУ 220 кВ:

.

Также выбираем провода АС-300/39. Проверяем их по допустимому току:

;

(одновременный отказ одного автотрансформатора и питание механизмов собственных нужд блока от РТСН маловероятны);

.

Проверку на термическую и электродинамическую стойкость выбранных проводов также не производим. Выбранные провода проходят проверку на коронирование так, как было показано выше.

4.2 Выбор выключателей, разъединителей, трансформаторов тока и напряжения, расчёт конструкции сборных шин и связей между элементами РУ и оборудованием на напряжении 110 кВ