При горизонтальном расположении фаз

D_cp = 1.26D,

где D - расстояние между соседними фазами, см.

В распределительных устройствах 330 кВ и выше каждая фаза для уменьшения коронирования выполняется двумя, тремя или четырьмя прово­дами (см. [1]), т. е. применяются расщепленные провода. В отдельных слу­чаях расщепленные провода применяются также на линиях 220 кВ. Напря­женность электрического поля (максимальное значение) вокруг расщеплен­ных проводов, кВ/см,

где k — коэффициент, учитывающий число проводов п в фазе; - эквива­лентный радиус расщепленных проводов (см. [1]).

Расстояние между проводами в расщепленной фазе а принимается в уста­новках 220 кВ 20-30 см, в установках 330-750 кВ - 40 см.

При горизонтальном расположении проводов напряженность на среднем проводе примерно на 7% больше величин, определенных ранее.

Провода не будут коронировать, если наибольшая напряженность поля у поверхности любого провода не более 0,9Е_o. Таким образом, условие образования короны можно записать в виде

1,07Е 0,9Е_o

Пример 1.

Задание. Выбрать сборные шины 110 кВ и токоведущие части в блоке от сборных шин до выводов блочного трансформатора. Генератор G3 типа ТВФ-100-2, трансформатор ТДЦ-125000/110, Т_мах = 6000 ч. Токи КЗ на шинах 110 кВ: = 14,18 кА; i_у = 34,56 кА.

Решение. Выбор сборных шин 110 кВ. Так как сборные шины по экономической плотности тока не выбираются, принимаем сечение по допустимому току при максимальной нагрузке на шинах, равной току наиболее мощного присоединения, в данном случае блока генератор — трансформатор, А:

Блочный трансформатор не может быть нагружен мощностью, большей, чем мощность генератора 118 MB • А, поэтому

I_max =I_норм = 620 А.

По [2] принимаем AC-300/48, q = 300 мм², d = 24,4 мм, I_доп = 690 А. Фазы расположены горизонтально с расстоянием между фазами 300 см.

Проверка шин на схлестывание не производится, так как <20кА [1].

Проверка на термическое действие тока КЗ не производится, так как шины выполнены голыми проводами на открытом воздухе [1].

Проверка по условиям коронирования в данном случае могла бы не производиться, так как согласно ПУЭ минимальное сечение для воздуш­ных линий 110 кВ 70 мм². Учитывая, что на ОРУ 110 кВ расстояние между проводами меньше, чем на воздушных линиях, а также для пояснения методики расчета, проведем проверочный расчет.

Начальная критическая напряженность, кВ/см:

Напряженность вокруг провода, кВ/см:

Здесь принято U=121 кВ, так как на шинах электростанции поддерживается напряжение 1,1U_ном.

Условие проверки:

1,07Е 0,9E_o;

1,07 • 14,1 = 15,1 < 0,9 • 31,6 = 28,4.

Таким образом, провод AC-300/48 no условиям короны проходит.

Токоведущие части от выводов 110 кВ блочного трансфор­матора до сборных шин выполняем гибкими проводами. Сечение выбираем по экономической плотности тока J_э= 1 А/мм² (табл. 2), мм²:

Принимаем два провода в фазе АС-300/48, наружный диаметр 24,4 мм, допустимый ток 2 690= 1380 А.

Проверяем провода по допустимому току

I_max = 620 А < I_дол = 1380 А.

Проверку на термическое действие тока согласно [1] не производим. Проверку на коронирование также не производим, так как выше было показано, что провод АС-300/48 не коронирует.

Пример 2.

Задание. Выбрать число и марки проводов в гибком токопроводе для присоединения генератора ТВФ-63 с распределительным устройством 10 кВ,если Т_max= 6000 ч, = 50 кА, допустимая стрела провеса по габаритно-монтажным условиям h=2,5 м. Проверить токопровод по условиям схлестывания при КЗ.

Решение. Выбираем сечение по экономической плотности тока J_э=1А/мм² (табл. 4.5), мм²:

Принимаем два несущих провода АС-500/64, тогда сечение алюминиевых проводов должно быть, мм²:

Число проводов А-500

Принимаем токопровод 2 АС-500/64 + 6 А-500 диаметром

d = 160мм,расстояние между фазами D = 3 м.

Проверяем по допустимому току:

А > A.

Пучок гибких неизолированных проводов имеет большую поверхность охлажде­ния, поэтому проверка на термическую стойкость не произво­дится.

Проверяем токопровод по условиям схлестывания.

Сила взаимодействия между фазами, Н/м:

Сила тяжести 1 м токопровода (с учетом массы колец 1,6 кг, массы 1 м провода АС-500/64 1,85 кг, провода А-500 1,38 кг) определяется, Н/м:

g = 9,8 (2 • 1,85 + 6 • 1,38 + 1,6) = 133.

Принимая время действия релейной защиты (дифференциальной) t_з=0,1 с, находим, с:

По диаграмме (см [1]) для значения f /g = 125/133 = 0,94 находим b/h=0,24, откуда b= 0,24 • 2,5 = 0,6 м.

Допустимое отклонение фазы, м:

Схлестывания не произойдет, так как b < b_доп.

Проверяем гибкий токопровод по электродинамическому взаимодействию проводников одной фазы. Усилие на каждый провод, Н/м:

Удельная нагрузка на каждый провод от взаимодействия при КЗ, МПа/м:

Удельная нагрузка на провод А-500 от собственного веса, МПа/м:

Принимая максимальное тяжение на фазу в нормальном режиме, Т_ф,max=100•10³ Н, определяем, МПа:

Определяем допустимое расстояние между распорками внутри фазы, м:

Таким образом, в токопроводе необходима установка внутрифазных распорок на расстоянии не более 5,77 м друг от друга.

Выбор кабелей

Кабели широко применяются в электроустановках. Потребители 6—10 кВ, как правило, получают питание по кабельным линиям, которые сначала прокладываются в кабельных туннелях в распределительном устройстве, а затем в земле (в траншеях). Для присоединения потребителей собственных нужд электростанций и подстанций к соответствующим шинам также используются кабели 6 и 0,4 кВ. Эти кабели прокладываются в кабель­ных полуэтажах, кабельных туннелях, на металлических лотках, укреплен­ных на стенах и конструкциях здания или открытого распределитель­ного устройства. Чтобы обеспечить пожарную безопасность в производст­венных помещениях ТЭС и АЭС, рекомендуется применять кабели, у кото­рых изоляция, оболочка и покрытия выполнены из невоспламеняющихся материалов, например из самозатухающего полиэтилена или поливинил-хлоридного пластиката.

В зависимости от места прокладки, свойств среды, механических усилий, воздействующих на кабель, рекомендуются различные марки кабелей (табл. 3).

Кабели выбирают:

· по напряжению установки

· по конструкции

· по экономической плотности тока

· по допустимому току

где - длительно допустимый ток с учетом поправки на число рядом положенных в земле кабелей k₁ и на температуру окружающей среды k₂.

Поправочные коэффициенты k₁ и k₂, допустимый ток находят по справоч­никам или ПУЭ.

При выборе сечения кабелей следует учитывать допустимую перегрузку их, определяемую по ПУЭ в зависимости от вида прокладки, длительности максимума и предварительной нагрузки.

Выбранные по нормальному режиму кабели проверяют на термическую стойкость по условию:

При этом кабели небольшой длины проверяют по току при КЗ в начале кабеля; одиночные кабели со ступенчатым сечением по длине проверяют по току при КЗ в начале каждого участка. Два параллельных кабеля и более проверяют по токам при КЗ непосредственно за пучком кабелей, т. е. с учетом разветвления тока КЗ.

Таблица 3 – Рекомендуемые марки кабелей

Область применения	С бумажной пропитанной изоляцией	С пластмассовой и резиновой изоляцией
В земле (в траншеях) со средней корозионной активностью:
· без блуждающих токов	ААШв, ААШп, ААПл	АпвБбШв, АВБбШв
· с наличием блуждающих токов	ААШп, ЯААБ2л, ААП2л	АПАШв, АПАШп, АВАШв
Прокладка в туннелях, каналах, кабельных полуэтажах, производственных помещениях:
· сухих	ААГ, ААШв, ААБлГ	АВВГ, АВРГ
· сырых	ААШв, ААБлГ, ААБв	АВВБГ, АВРБГ
· сырых с высокой коррозионной активностью	ААШв, ААБвГ, ААБ2лШв	АВБбШв, АПАШв
Прокладка в пожароопасных помещениях	ААГ, ААШв, ААБвГ	АВВГ, АВРГ, АПсВГ,АВВБГ, АВВБбГ, АВБбШв

Пример:Выбрать сечение кабеля в цепи линии 10 кВ, присоединенной к групповому реактору I_норм = 200 А, I_мах=310 А. Кабель прокладывается в кабельном полуэтаже закрытого распределительного устройства,

Решение. Выбираем кабель марки ААГ, 10 кВ, трехжильный. Опреде­ляем экономическое сечение, мм²:

По условиям монтажа принимаем два кабеля по 95 мм ², I_{доп,ном}=155А. По­правочный коэффициент на температуру воздуха по табл. [1] = 0,93, тогда длительно допустимый ток на два кабеля:

что меньше

поэтому увеличиваем се­чение до 120 мм ²; I_{доп.ном} =185А;

I _доп =0,93 185 2 = 344,1 А, что больше I _max= 310 А.

В конкретных условиях, при известной длительности наибольшей нагрузки, можно учесть допустимую перегрузку кабелей (табл. 1.3.1 и 1.3.2 ПУЭ) и принять меньшее сечение.

Для проверки термической стойкости определяем ток КЗ за пучком из двух кабелей (§ 1.4.17 ПУЭ).

По примеру 3.9 [1] Х_рез = 0,32Ом, по табл. 3.3 [1] X₀ = 0,08 Ом/км.Примем длину кабеля 50 м, тогда результирующее сопротивление увеличится всего на 0,08 50 10 ^-3 = 0,004Ом. Если учесть активное сопротивление, то r_о = 0,28 Ом/км, тогда, Ом:

С учетом параллельного соединения кабелей полное результирующее сопро­тивление, Ом:

Ток КЗ за пучком кабелей, кА:

По каждому кабелю проходит ток КЗ 18,82/2 = 9,41 кА, тогда тепловой импульс тока КЗ, :

Минимальное сечение по термической стойкости, мм²:

где С = 100 по табл. 3.14. [1]

Таким образом, необходимо принять два кабеля по 120 мм² .