|
|
Электрические станции и под- станции курсовая работа. КР. Контрольная работа содержит 17 страниц машинописного текста и список использованных источников из 3 наименований
Аннотация
В контрольной работе по дисциплине «Электрические станции и подстанции» раскрыта информация по следующим вопросам: Шинные конструкции. Классификация, назначение, конструктивные особенности, область применения. Выбор сечения шин. Механический расчет однополосных шин. Высоковольтные предохранители. Назначение, конструктивные особенности, номинальные параметры предохранителей. Их преимущества и недостатки. Ограничители ударного тока.
Контрольная работа содержит 17 страниц машинописного текста и список использованных источников из 3 наименований.
| |
|
|
|
|
|
КФОГУ 13.03.02.40 21.867ПЗ
|
|
|
|
|
| |
Изм.
|
Лист
|
№ докум.
|
Подпись
|
Дата
| |
Разраб.
|
Девитаев А.П.
|
|
|
Электрические станции и под- станции
|
Лит.
|
Лист
|
Листов
|
Руков.
|
Холопов А.С.
|
|
|
|
|
|
2
|
17
|
Реценз.
|
|
|
|
З-18ЭЭ(ба)Э
|
Н.Контр.
|
|
|
|
Зав.каф
|
|
|
|
Содержание
Шинные конструкции. Классификация, назначение, конструктивные особенно- сти, область применения. Выбор сечения шин. Механический расчет однополос- ных шин 4
Высоковольтные предохранители. Назначение, конструктивные особенности, но- минальные параметры предохранителей. Их преимущества и недостатки. Ограни- чители ударного тока. 10
Заключение 16
Список использованных источников 17
| |
|
|
|
|
|
КФОГУ 13.03.02.40 21.867ПЗ
|
Лист
|
|
|
|
|
|
3
| |
Изм.
|
Лист
|
№ докум.
|
Подпись
|
Дата
|
1. Шинные конструкции. Классификация, назначение, конструктивные особенности, область применения. Выбор
сечения шин. Механический расчет однополосных шин.
Электрический ток от источника передается по шинной конструкции (назы- ваемой также шиной) в распределительное устройство (РУ). Пройдя через электри- ческие аппараты соответствующей ячейки РУ, ток поступает на сборные шины и далее в линии электрической сети. Во всех электроустановках, рассчитанных на большие токи, электрическое соединение аппаратов выполняют шинами.
Неизолированные жёсткие проводники.
Проводники этого вида принято называть шинами. По соображениям эконо- мического порядка применяют исключительно шины из алюминия и его сплавов с различными электрическими и механическими характеристиками. Форму и раз- меры поперечного сечения шины выбирают в соответствии с рабочим током, учи- тывая явление поверхностного эффекта, а также требования термической и дина- мической стойкости при КЗ.
Поверхностный эффект проявляется в том, что переменный ток вытесняется к поверхности проводника, при этом потери мощности увеличиваются, что равно- сильно увеличению сопротивления. Отношение активного сопротивления Ra уеди- нённого проводника при переменном токе к сопротивлению R при постоянном токе и той же температуре называют коэффициентом поверхностного эффекта Кп = = R.а/R. Он зависит от формы и размеров поперечного сечения проводника, а также от частоты тока.
Распространённые формы поперечного сечения шин. Простейшая форма по- перечного сечения шины — прямоугольная с отношением сторон b/h от 1/8 до 1/12.
+
Рисунок 1. Распространённые виды шин.
Это так называемые плоские шины. Они обеспечивают хороший отвод тепла в окружающую среду, поскольку отношение поверхности охлаждения к объёму здесь больше, чем в шинах любой другой формы. Плоские шины изготовляют с поперечным сечением до 120 х 10=1200 мм2. Допустимый продолжительный ток таких шин из алюминия при нормированной температуре воздуха 25 °С равен 2070 А. При большем рабочем токе можно применить составные проводники из двух
| |
|
|
|
|
|
КФОГУ 13.03.02.40 21.867ПЗ
|
Лист
|
|
|
|
|
|
4
| |
Изм.
|
Лист
|
№ докум.
|
Подпись
|
Дата
|
или трех полос с зазорами между ними (рис. б, в). Допустимый ток при этом уве- личится соответственно до 3200 и 4100 А, т. е. далеко не пропорционально числу полос. Это объясняется поверхностным эффектом — вытеснением переменного тока на поверхность составного проводника. Распределение тока между полосами составного проводника неравномерно, потери мощности заметно увеличиваются.
Недостаток составных проводников заключается также в сложности монтажа и недостаточной механической прочности. Последнее объясняется взаимодей- ствием полос при КЗ. Поскольку токи в полосах направлены одинаково, они стре- мятся сблизиться. Чтобы исключить смыкание полос при КЗ, необходимы дистан- ционные прокладки между ними с соответствующим креплением. Проводники из трех и четырёх полос безусловно нецелесообразны при переменном токе. Ограни- ченное применение имеют проводники из двух полос.
При больших рабочих токах применяются составные шины из двух корыт- ных проводников (рис. г). Здесь также необходимы дистанционные прокладки между корытами.
Наиболее совершенной формой поперечного сечения шины при рабочем токе свыше 2000 А является круглое кольцевое (рис. д). При правильно выбранном от- ношении толщины стенки к диаметру трубы обеспечивается хороший отвод тепла, а также механическая прочность. Момент сопротивления изгибу одинаков в любом направлении. Применение получили трубы с наружным диаметром до 250 мм и толщиной стенки до 12 мм.
Неизолированные гибкие проводники.
В РУ 35 кВ и выше наряду с жесткими шинами применяют гибкие многопро- волочные сталеалюминиевые провода, а также пучки из двух, трех и четырёх про- водов в фазе с дистанционными распорками между ними. Такая конструкция про- водника позволяет увеличить рабочий ток и исключить коронирование. В РУ 500 кВ и выше применяют полые алюминиевые провода марок ПА 500 и ПА 640 а также пучки из таких проводов.
Это гибкие провода, свитые из проволок фасонного сечения с диаметром 45 и 59 мм и допустимой токовой нагрузкой соответственно 1340 и 1680 А.
Сечение проводов и их число в фазе выбирают в соответствии с рабочим то- ком присоединения, а также номинальным напряжением, чтобы исключить коро- нирование.
Для увеличения допустимой токовой нагрузки достаточно увеличить сум- марное сечение проводов в фазе. Коронирование может быть устранено увеличе- нием числа проводов или их диаметра.
Одиночные провода марки АС могут быть применены при напряжении до 220 кВ включительно и рабочем токе до 1050 А. При большем номинальном напря- жении и большем рабочем токе необходимы пучки из нескольких проводов. При напряжении 500 кВ могут быть применены два провода марки АС с допустимым током 2440 А или один провод марки ПА 640 с допустимым током 1680 А. При большем рабочем токе следует взять два провода марки ПА 640, что позволит уве- личить допустимый ток до 3360 А. При номинальных напряжениях 750 и 1150 кВ
| |
|
|
|
|
|
КФОГУ 13.03.02.40 21.867ПЗ
|
Лист
|
|
|
|
|
|
5
| |
Изм.
|
Лист
|
№ докум.
|
Подпись
|
Дата
|
следует применять только провода марки ПА. При этом число проводов в пучке получается минимальным, уменьшается расход алюминия и число гирлянд изоля- торов, упрощается монтаж.
Токопроводы с литой изоляцией
Применение литых токопроводов экономически обосновано по-сравнению с кабелем в изоляции из сшитого полиэтилена и токопроводом с воздушной изоля- цией в диапазоне номинальных токов от 1000 А до 6500 А, а в случае двух парал- лельных литых токопроводов – до 12 000 А. Для кабелей, чтобы обеспечить про- пускание таких токов, необходимо параллельно прокладывать их большое количе- ство, что часто весьма затруднительно и затратно. Кроме того, срок службы кабе- лей почти в три раза меньше срока службы литых токопроводов.
Применение токопроводов с воздушной изоляцией на такие токи по сравне- нию с литым токопроводом может быть значительно дороже из‑за необходимости изготовления специального фундамента для крепления токопровода и более слож- ного монтажа вследствие применения сварных работ.
Использование литых токопроводов вполне обосновано и даже может быть необходимо, если место их расположения очень ограничено и имеется много пово- ротов, если требуется высокая безопасность для работающего персонала и т. д. Максимальный экономический эффект при применении токопроводов с литой изо- ляцией с номинальным напряжением от 6 до 35 кВ достигается при строительстве новых компактных закрытых ПС на ограниченных площадях, при реконструкциях существующих закрытых ПС, на ГЭС с высокой плотностью установленного обо- рудования и большим числом отпаек у токопровода, а также на нефтеперерабаты- вающих заводах, морских газо-нефтедобывающих платформах, где требуются по- вышенные требования к степеням защиты, химической стойкости и крайне ограни- чено место для их монтажа и т. д.
Основные преимущества литых токопроводов:
компактные размеры токопроводов и недорогой монтаж; любая геометрическая форма и малые радиусы изгиба; высокая механическая прочность изоляции;
высокая пожаро- и взрывобезопасность;
высокая устойчивость к токам короткого замыкания; высокие перегрузочные способности;
высокая устойчивость в сейсмических районах; высокая химическая стойкость;
малые удельные потери мощности; большой срок службы.
Литые токопроводы до 35 кВ можно подразделить на два основных типа: Пофазноизолированные токопроводы с литой изоляцией;
Комплектные шинопроводы с литой изоляцией. Токопроводы пофазноизолированные литые
Токоведущая шина токопровода представляет собой алюминиевую (медную) трубу или пруток, на концах которого расположены контакты. Литая изоляция –
| |
|
|
|
|
|
КФОГУ 13.03.02.40 21.867ПЗ
|
Лист
|
|
|
|
|
|
6
| |
Изм.
|
Лист
|
№ докум.
|
Подпись
|
Дата
|
это эпоксидный компаунд, внутри которого находятся полупроводящие слои, а также слой заземления. Полупроводящие слои предназначены для выравнивания потенциала внутри изоляции. В токопроводах ТПЛ на напряжение до 1 кВ полу- проводящие слои в литой изоляции отсутствуют. Отдельные секции токопровода соединяются между собой шинными компенсаторами (6), которые позволяют скомпенсировать линейное расширение проводника при изменении температуры и строительных погрешностях. Изоляция места соединения секций токопровода до- стигается за счет применения соединительных муфт.
Комплектные шинопроводы с литой изоляцией
Литой токопровод состоит из секций различной геометрической формы – прямых элементов, L-образных,T-образных, Z-образных и т. д., длиной не более 4 метров. В зависимости от номинального напряжения токопровода секции могут содержать две (постоянный ток) или три токоведущие шины для средних напряже- ний и до пяти токоведущих шин для низких напряжений
Каждая секция токопровода представляет собой залитые в эпоксидной смоле алюминиевые (или медные) шины соответствующих геометрических форм. Концы шин в секциях свободны и дают возможность соединять между собой две различ- ные секции, причем место соединения секций впоследствии также заливается эпок- сидным компаундом.
Конструкция секций токопровода для средних напряжений предусматривает дополнительное охлаждение шин за счет сквозных отверстий между соседними фа- зами. С помощью специальных залитых в эпоксидной смоле втулок на секциях средних напряжений предусмотрена также возможность для крепления металличе- ского кожуха токопровода.
Присоединение токопровода к электротехническому оборудованию осу- ществляется с помощью специальных терминальных элементов, которые изготов- ляются индивидуально в зависимости от типа оборудования и способа присоеди- нения.
В РУ 35 кВ и выше применяются гибкие шины, выполненные проводами АС, обладающие малым удельным сопротивлением и хорошей механической прочно- стью.
Сечение F, мм2 питающей линии (при напряжении 220 кВ и ниже) выбирается по экономической плотности тока:
F Iраб, (1)
э jэ
где Iраб – рабочий ток на стороне высокого напряжения подстанции, A;
jэ – экономическая плотность тока, определяемая материалом проводника, конструкцией сети, числом часов использования максимальной нагрузки, Tм,
Таблица 1. Экономическая плотность тока
Проводники Экономическая плотность тока, А/мм, при числе часов использования максимума нагрузки в год
| |
|
|
|
|
|
КФОГУ 13.03.02.40 21.867ПЗ
|
Лист
|
|
|
|
|
|
7
| |
Изм.
|
Лист
|
№ докум.
|
Подпись
|
Дата
|
Рабочий ток определяется:
I S'max , (2)
раб2 3 Uвн
где S'max – максимальная мощность подстанции, МВА, с учетом компенсиру- ющих устройств;
Uвн – напряжение подстанции с высокой стороны, кВ.
Выбранное сечение необходимо проверить по нагреву в аварийном режиме, когда одна из цепей отключена:
Iдл доп > Iав , (3)
где Iдл доп – длительно допустимый ток для выбранного сечения линии, Iав – аварийный ток, A.
Аварийный ток приближенно определяется по формуле:
Iав = 2 Iраб (4)
или более точно по одной из следующих формул:
I S'max , (5)
ав3 Uвн
I Sном k2 , (6)
ав3 Uвн
где Sном – номинальная мощность трансформатора, МВА; k2 – коэффициент аварийной перегрузки.
Если условие не выполняется, следует увеличить сечение провода. Многопроволочные провода и трубчатые шины напряжением 35 кВ и выше,
выбранные по экономической плотности тока и проверенные по нагреву в аварий- ном режиме, дополнительно должны быть проверены на коронирование, поскольку на подстанции расстояние между проводами значительно меньше, чем на линии.
Разряд в виде короны возникает при максимальном значении начальной кри- тической напряженности электрического поля, E0кр, кВ/см:
| |
|
|
|
|
|
КФОГУ 13.03.02.40 21.867ПЗ
|
Лист
|
|
|
|
|
|
8
| |
Изм.
|
Лист
|
№ докум.
|
Подпись
|
Дата
|
|
более 1000 до 3000
|
более 3000 до
5000
|
более 5000
|
Неизолированные провода и шины:
|
– медные
|
2,5
|
2,1
|
1,8
|
– алюминиевые
|
1,3
|
1,1
|
1,0
|
Кабели с бумажной и провода с резиновой и поливинилхлоридной изоля- цией с жилами:
|
– медными
|
3,0
|
2,5
|
2,0
|
– алюминиевыми
|
1,6
|
1,4
|
1,2
|
Кабели с резиновой и пластмассовой изоляцией с жилами:
|
– медными
|
3,5
|
3,1
|
2,7
|
– алюминиевыми
|
1,9
|
1,7
|
1,6
|
|
|
|
Скачать 61.88 Kb.