Открытые шинные конструкции
Шинной конструкцией называют систему неизолированных проводов (шин), установленных на опорные изоляторы. Они получили широкое распространение для соединения генераторов с трансформаторами и РУ, для выполнения систем сборных шин распределительных устройств различного напряжения, а также для передачи значительных мощностей на расстояние до 1,5-2 км. Неизолированные проводники дешевле изолированных, обладают большей нагрузочной способностью по току, проще в монтаже и эксплуатации.
В электроустановках напряжением до 35 кВ включительно в качестве токоведущих элементов применяют профили и трубы, по форме и размерам соответствующие ГОСТам 15175-70, 15176-70, 434-78, 18432-79, 18475-82. При этом стремятся получить наибольшую нагрузочную способность шин при возможно меньшей затрате металла, достаточной механической прочности конструкции, удобном креплении и крепеже.
Токоведущие части шинных конструкций изготавливают из алюминия марок А8, А85, АДО, АД1, алюминиевых сплавов АМц, АМцС, АМц07, АК6, АМн, АДЗ1, АВ, Д1, 1995 и меди – ШММ, ШМТ. Трубы могут быть круглые (КР), квадратные (КВ), прямоугольные (ПР), фасонные (ФС), по форме и отожженные (М), нагартованные (Н), закаленные и естественно состаренные (Т), закаленные и искусственно состаренные (Т1), нагартованные после закалки и естественно состаренные (ТН), нагартованные после закалки и искусственно состаренные (Т1Н) по состоянию холоднодеформированные трубы.
Круглые трубы изготавливают наружным диаметром от 6 до 150 мм и толщиной стенки S от 0,5 до 5 мм. Квадратные трубы изготавливают со стороной а от 10 до 48 мм и толщиной стенки от 1 до 5 мм. Прямоугольные трубы изготавливают с размерами а от 14 до 60 мм, b – от 10 до 40 мм. Средней толщиной стенки от 1 до 5 мм. Прессованные трубы изготовляют круглой и фасонной формы наружным диаметром от 18 до 300 мм и толщиной стенки от 1,5 до 40 мм. Фасонные трубы изготовляют по чертежам, согласованные между изготовителем и потребителем.
Сортамент шин прямоугольного сечения из алюминия и алюминиевых сплавов определен. Шины прямоугольного сечении изготовляют на различные линейные размеры (со стороной Н от 3 до 110 мм и стороной В от 10 до 500 мм) площадью сечения от 0,3 до 258 см2.
При разработке конструкции распределительных устройств электрических станций и подстанций применяют преимущественно токоведущие части из алюминия и алюминиевых сплавов. Медные шины устанавливают в тех случаях, когда использование алюминиевых шин невозможно из-за коррозии, недостаточной гибкости и прочности и т.п.
В цепях с большими рабочими токами применяют многополосные шины, набранные в пакет из двух и более полос на фазу [рис.1б,в] с прокладками между полосами, равными по длине стороне Н полосы. С увеличением числа полос на фазу допустимое значение тока, нагрузки возрастает не пропорционально числу полос в пакете. Снижается отвод тепла путем лучеиспускания и конвекции с внутренних поверхностей пакета. На переменном токе, кроме того, проявляется влияние эффекта близости, вызывающего перераспределение токов в проводниках (под действием переменного магнитного поля соседнего проводника). Все это усиливает неравномерность распределения тока в проводнике, в результате чего активное сопротивление его возрастает, а допустимый ток нагрузки уменьшается. При числе полос в пакете три и более эффект близости приводит к значительной неравномерности распределения тока в полосах пакета: в средних полосах ток в полтора-два раза меньше, чем в крайних. В результате этого металл в пакете используется неэффективно по сравнению с одиночными шинами. Поэтому при переменном токе лучше применять не более двух (в виде исключения трех) полос в пакете. При постоянном токе, когда эффект близости не проявляется и ток распределяется равномерно между полосами пакета, можно применять пакеты с большим числом полос.
При больших рабочих токах чаще всего применяют трубы и четырехполосные и корытные шины. (рис. 1г - з)Главной особенностью этих шин является расположение материала по периферии сечения. Этим достигается малое проявление поверхности эффекта и эффекта близости, хорошие условия теплоотдачи с поверхности и высокая механическая прочность.
Рис. 1. Профили и трубы электротехнического назначения
Трубчатые шины сложнее при изготовлении и монтаже. Поэтому их применяют при изготовлении мощных токопроводов на напряжение до 35 кВ и в сетях 110 кВ и выше. В установках напряжением 110 кВ и выше трубчатые шины достаточно большого диаметра позволяют избежать коронирования, что повышает надежность электроустановок. Следует отметить, что в электроустановках 110 кВ и выше шины прямоугольного сечения не используются из-за коронирования.
Системы сборных шин РУ представляют собой неизолированные, сравнительно массивные проводники прямоугольного, круглого и других профилей сечения. В пределах РУ все ответвления от шин присоединения к аппаратам выполняются так же голыми проводниками, образующими ошиновку. Сборные шины являются наиболее ответственной частью электроустановки, так как связывают между собой все присоединения электрического распределительного устройства.
В помещении РУ шины монтируются на специальных полках или каркасах аппаратных ячеек. Шины укладываются на опорных фарфоровых изоляторах на ребро или плашмя и закрепляются при помощи шинодержателей. При большой длине токопровода в местах присоединения к аппаратам устанавливают шинные компенсаторы. Это снижает усилие на шину и аппарат от температурного расширения.
Коэффициент теплоотдачи шин, закрепленных на ребро, на 10-15% выше, чем расположенных плашмя. Шины, обращенные к соседним своей узкой стороной (ребром), обладают большей механической устойчивостью. Для улучшения теплоотдачи, защиты от коррозии и удобства эксплуатации (облегчается ориентировка обозначения фаз) шины окрашиваются в разные цвета с соблюдением ГОСТа 9.104-79.
При рабочих токах, превышающих допустимые для двухполюсных шин наибольшего сечения, более целесообразно применять трубчатые шины, дающие возможность лучше использовать проводниковый материал и повысить механическую прочность конструкции. Для обеспечения большей компактности и надежности электроустановок в ОРУ высокого напряжения (110 кВ и выше) все шире используют жесткую ошиновку, позволяющую уменьшить изоляционные расстояния между токоведущими частями и землей. Для устранения коронирования при этом применяют трубчатую ошиновку из алюминия или алюминиевого сплава вместо подвески двух и более гибких проводов в фазе с большим числом концевой аппаратуры и различных типов зажимов.
Гибкие токопроводы
При выполнении систем сборных шин РУ и связей между источниками питания и распределительными устройствами напряжением 35 кВ и выше применяют, как правило, гибкие токопроводы. Они изготовляются, как и воздушные линии, из многопроволочных проводов.
Для изоляции и крепления гибких проводов в электроустановках всех напряжений применяют подвесные, а в сетях до 35 кВ включительно - и линейные штыревые изоляторы. Многопроволочные провода могут быть выполнены из одного (меди, алюминия, алюминиевого сплава, стали) или двух металлов, например, алюминия и стали (так называемые сталеалюминиевые провода).
Расчетные параметры многопроволочных проводов из меди, алюминия марок AT и АТп и алюминиевого сплава ABE (сечение, диаметр, электрическое сопротивление 1 км провода постоянному току при 20°С, разрывное усилие провода, масса 1 км провода и т.д.). ГОСТу 839-80 Е соответствуют следующие марки проводов: М, А, Ап, АКП, АпКП, АН, АНКП, АЖ, АЖП, АС, АНС, АСКС, АпСКС, ДСКП, АпСКП, AСK, АпСК, Они различаются конструкцией, материалом, сроком службы (от 10 до 45 лет), областью преимущественного применения и т.п. Основные характеристики проводов приведены в обозначении их марок.
Сталеалюминиевый провод с заполненным межпроволочным пространством стального сердечника нейтральной смазкой повышенной теплостойкости, с номинальными сечениями алюминиевой части 450 мм2 и стального сердечника 56 мм2: провод АСКС 450/56.
То же, провода из алюминиевого термообработанного сплава, с номинальным сечением 50 мм2: провод АЖ 50.
То же, провода из алюминиевого термостойкого сплава, с заполненным межпроволочным пространством всего провода, за исключением наружной поверхности, нейтральной смазкой повышенной теплостойкости, с номинальным сечением 50 мм2: провод АЖКП 50.
Гибкие токопроводы нашли также распространение на электрических станциях при соединении находящихся на значительном расстоянии трансформаторов связи и генераторов с системами сборных шин распределительных устройств напряжением 6-10 кВ. Такие токопроводы состоят из пучка многопроволочных проводов и равномерно распределенных по окружности крепящего кольца-обоймы. Кольца с токоведущими проводами крепятся к стальным или сталеалюминиевым проводам, воспринимающим механическую нагрузку.
Для устранения (уменьшения) коронирования при сооружении РУ высокого напряжения (220 кВ и выше) применяют расщепление фаз, т.е. каждую фазу токопровода выполняют из двух и более гибких проводов, расположенных на определенном расстоянии между собой. В сетях 220 кВ это расстояние составляет 20-30 см, на напряжении 330-750 кВ 40 см, а на 1500 кВ - 60 см.
Отказ от расщепления фаз путем применения при сооружении сборных шин, полого провода, скрученного из фасонных алюминиевых или медных проволок, позволяет снизить расход материала на 20-35%, упростить и удешевить конструкцию РУ высокого напряжения (500 кВ и выше).
Комплектные токопроводы
Комплектный токопровод – электротехническое устройство, служащее для передачи электроэнергии, защищенное сплошными металлическими оболочками, состоящее из шин, изоляторов, встраиваемых измерительных трансформаторов и других аппаратов, и поставляемое крупными блоками в собранном либо подготовленном для сборки виде.
В цепях генераторного напряжения на электростанциях с агрегатами мощностью 100 МВт и выше (рисунок 2), где требуется высокая степень надежности, взамен гибких связей и шинных мостов открытого исполнения получили преимущественное распространение комплектные токопроводы . Особенно целесообразно применение комплектных токопроводов (КПТ) в устройствах на большие номинальные токи (до 25000 А) для цепей с незначительной протяженностью и ответвлениями (отпайками).
В настоящее время для тепловых и атомных электростанций (рисунок 2, 3) освоен выпуск комплектных токопроводов следующих назначений:
генераторного напряжения, предназначенного для соединения выводов генератора с повышающим трансформатором и трансформатором CH;
собственных нужд (напряжениями 6, 10 кВ) для соединения выводов рабочих ТСН со шкафами КРУ, а также для цепей резервного питания СН;
собственных нужд напряжением 0,4 кВ для цепей, идущих от резервного ТСН к сборкам других блоков;
резервного возбуждения турбогенераторов, предназначенных для соединения цепей от сборок резервных возбудителей к сборкам возбудителей всех турбогенераторов станций,
Применение КТП имеет следующие основные преимущества по сравнению с другими способами соединения элементов электротехнических устройств:
обеспечивается более высокая степень эксплуатационной надежности и безопасности обслуживания электроустановки;
достигается внедрение индустриальных методов сооружения и монтажа электроустановок;
становится возможной унификация проектных решений за счет применения типовых элементов КТП. Сокращаются объемы и сроки проектирования;
увеличивается комплектность заводской поставки и упрощаются вопросы комплектации и снабжения;
уменьшаются потери электроэнергии;
исключается возникновение междуфазных (рисунок 4,5) коротких замыканий, особенно опасных для турбогенераторов большой мощности (при пофазно-экранированном исполнении КТП),
Токопроводы генераторного напряжения могут состоять из следующих составных частей:
секции (блоки) прямолинейные;
секции (блоки) угловые и ответвительные;
секции с трансформаторами тока, напряжения, заземлителями и разрядниками;
секции с проходными изоляторами;
блоки нулевых выводов генераторов;
блоки с трансформаторами тока нулевой последовательности;
блоки (шкафы) или секции выключателей и разъединителей;
узлы примыкания к генераторам, трансформаторам и аппаратам;
узлы компенсации температурных и строительных перемещений ТП;
узлы стыковые;
узлы изоляции оболочек от металлоконструкций;
установки для принудительного охлаждения.
По способу установки изоляторов в оболочке токопроводы бывают со стационарно установленными изоляторами и с выемными изоляторами.
По способу выполнения оболочки пофазно-экранированные токопроводы подразделяют на КТП с секционированной оболочкой и с электрически непрерывной (цельносварной) оболочкой.
В последние годы КТП со стационарно установленными изоляторами (серии КЭТ) и секционированной оболочкой (серии ТЭК) заменяют токопроводами с выемными изоляторами и электрически непрерывной оболочкой (серии ТЭН, ТЭКН) и самонесущей конструкцией.
Конструкции выемных изоляторов имеют два основных исполнения:
ввертываемые в оболочку изоляторы (ТЭК-20, ТЭКП-20, ТЭКН-20)
изоляторы с плоским фланцем, прикрепляемым к оболочке с помощью четырех болтов (у ТЭН).
Выемная конструкция изоляторов позволяет выполнить цельносварные, электрически непрерывные оболочки, что обеспечивает возможность компенсации внешнего магнитного поля, которая достигается соединением экранов всех трех фаз КТП по его концам. Конструкции КТП с секционированными оболочками (серии КЭТ, и ТЭК) сняты с производства, но находятся в эксплуатации на многих электрических станциях страны.
Классы напряжений генераторных токопроводов: 10, 20, 24 и 35 кВ. Номинальные токи токопроводов выбираются из следующего ряда: 1000, 1600, 2000, 3150, 4000, 5000, 6300, 8000, 10000, 12500, 16000, 20000, 25000, 31500 А.
Пример условного обозначения токопровода пофазно-экранированного комплектного, с непрерывными оболочками и естественным охлаждением, класса напряжения 20 кВ, на номинальный ток 12500 А, с током электродинамической стойкости 400 кА, исполнения У, категории размещения 3; токопровод ТЭКНЕ-20-12500-400 УЗ (Е - естественное охлаждение, П - принудительное).
Назначенный срок службы КТП до первого среднего ремонта - 8 лет.
Ниже рассмотрим характеристика и конструктивные особенности КТП генераторного напряжения отечественных фирм изготовителей.
Рис.2. Схема электрических соединений энергоблоков мощностью 200 – 1000 МВт тепловых и атомных электростанций
Токопроводы предназначены для установки на высоте до 1 000 м над уровнем моря (допускается установка на высоте более 1 000 м.
Рис. 3. Принципиальное исполнение трассы токопровода генераторного напряжения на ГРЭС
1 - турбогенератор; 2 - узел подсоединения токопровода к генератору, включая блок нуля генератора; 3 - главный токопровод; 4 - компенсатор линейных расширений; 5 - токопровод ответвлений на трансформатор СН; б - трансформатор СН; 7 - узел подсоединения токопровода к силовому трансформатору; 8 - трансформатор повышающий
Структура условного обозначения токопроводов генераторного напряжения:
УСТРОЙСТВО ТОКОПРОВОДОВ. ОСНОВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ. Ввиду того, что токопроводы указанных серий монтируются в цепях генераторного напряжения на участках "Е" - "Ж" и "Л" - "М" и предназначены для передачи и распределения электроэнергии большой мощности, их исполнение отвечает самым высоким требованиям надежной эксплуатации.
КОНСТРУКЦИЯ ТОКОПРОВОДОВ СЕРИИ ТЭНЕ-10. НАПРЯЖЕНИЕМ 10 кВ. Токопроводы серии ТЭНЕ-10 имеют пофазно-экранированное исполнение. Каждая фаза токопровода состоит из токоведущей шины 2 соответствующего сечения, кожуха-экрана 1 и изоляторов 3 (рисунок 4).
Шина закрепляется по сечению одним изолятором специальным шинодержателем. Изоляторы крепятся к крышкам, которые, в свою очередь, закрепляются на кожухах-экранах 4 болтами.
Шаг между изоляторами - не более 3 м.
Рис. 4. Токопроводы типа ТЭНЕ напряжением 10 кВ. Блок прямолинейный
1 - кожух-экран; 2 - шина токоведущая; 3 - изолятор опорный; 4 - опора разъемная кольцевая с лапами; 5 - узел изолированного крепления; 6 - балка блока
КОНСТРУКЦИЯ ТОКОПРОВОДОВ СЕРИЙ ТЭНЕ И ТЭНП НАПРЯЖЕНИЕМ 20, 24 И 35 кВ
Каждая фаза токопровода в сечении состоит из алюминиевой токоведущей шины 1 соответствующего сечения и цилиндрического кожуха-экрана 2 из алюминия. Шина центрируется и закрепляется в кожухе-экране по сечению тремя изоляторами 3, расположенными под углом в 120° (рисунок 5).
Центровка шины в экранах осуществляется поворотом изоляторов в резьбовых гнездах экранов.
Рис. 1.4 Токопроводы типа ТЭНЕ и ТЭНП напряжением 20, 24, 35 кВ
Блок прямолинейный
1 - шина токоведущая; 2 - кожух-экран; 3 - изолятор; 4 -крышка с уплотнительной прокладкой; 5 - втулка резьбовая; б - опора разъемная кольцевая; 7 - узел изолированного крепления; 8 - балка блока
СОСТАВ И УСТРОЙСТВО ТОКОПРОВОДОВ
В состав токопроводов серии ТЭНЕ и ТЭНП в зависимости от конфигурации трассы и встраиваемого электрооборудования входят:
- блоки (секции) прямолинейные – рисунок 4, 5(6, 7б);
- секции: фасонные (рисунок 1.6а); с трансформаторами тока; с трансформаторами напряжения; с заземлителем; с разрядником; с ограничителями перенапряжения, с проходным изолятором;
- узлы подсоединения к линейным выводам турбогенераторов;
- блок нулевых выводов генератора (рисунок 8 а);
- блок подсоединения к силовому трансформатору;
- узлы: соединения секций встык; соединения секций с компенсаторами;
- установка воздушного принудительного охлаждения (для токопроводов серии ТЭНП);
- блок под установку выключателя (рисунок 8 б) и другие элементы.
Рис. 6. Внешний вид фазы главного токопровода типа ТЭНЕ-24-24000-560 (вид с торца по сечению)
Диаметр: экрана - 1 362 мм; шины - 800 мм 1 - изолятор верхний; 2 - контакт пружинный; 3 – шина токоведущая; 4 - кожух-экран.
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ, ПРИМЕНЯЕМОЕ В ПОФАЗНО-ЭКРАНИРОВАННЫХ ТОКОПРОВОДАХ
Токопроводы, в зависимости от проектного задания, могут быть укомплектованы соответствующей электроаппаратурой и оборудованием: тороидальными трансформаторами тока типов ТШ, ТШВ, ТШЛ, ТШЛО, ТПОЛ; трансформаторами напряжения ЗНОЛ, ЗНОЛП; разрядниками РВЭ, РВРД, РВМ, РВС, РВО; трехполюсными заземлителями типа ЗР в комплекте с приводом П4, блок-замком ЗБ-1 с ключом КЭЗ-1 постоянного тока 220 В и блок-контактом КСА; разъединителями типов РВПЗ-2, РВРЗ-2, РВРЗ-16, РРЧЗ-2 с соответствующими приводами; проходными изоляторами типа ИП и др.
а) б)
Рис. 7. а – внешний вид фасонной секции (фазы) токопровода ТЭНЕ-20 напряжением 20 кВ для турбогенератора мощностью 50, 55 МВт; б – внешний вид прямолинейной секции (фазы) токопровода ответвления ТЭНЕ-20-1600-560
Тороидальные трансформаторы тока поставляются на монтаж встроенными в кожуха-экраны токопровода.
Для установки секций с заземлителями и приводов к ним завод поставляет специальные шкафы управления, которые устанавливаются на площадках, предусмотренных проектным заданием.
Экранированные токопроводы генераторного напряжения предназначены, в основном, для электрического соединения генераторов с главными трансформаторами (главная цепь), и с трансформаторами собственных нужд, возбуждения (цепь отпайки) электростанций.
Токопроводы должны соответствовать требованиям ГОСТ 1985-74 «Токопроводы пофазно-экранированные генераторного напряжения на номинальный ток до 25000А. Общие технические условия и ТУ предприятий изготовителей».
а) б)
Рис. 8 а – внешний вид монтажного блока нулевых выводов генератора (один из вариантов исполнения); б – внешний вид блока под установку трехполюсного выключателя
1 - кожух-экран токопровода; 2 - шкаф под установку выключателя; 3 - шина токоведущая; 4 - гибкие связи для болтового подсоединения шин токопровода к выключателю; 5 -изоляторы крепления токоведущих шин вертикального участка токопровода
Условные обозначения: трест «Гидроэлектромонтаж»
Токопроводы Самарского завода «Электрощит»
Токопроводы Московского завода «Электрощит»
Примечание: Токопровод Московского завода «Электрощит» иногда условно обозначается ТЭН-300, где 300 – мощность генератора в МВт, в цепи которого установлен токопровод.
Токопровод конструктивно выполнен в виде однофазных секций состоящих из цилиндрической, алюминиевой токоведущей шины, заключенной в цилиндрический алюминиевый экран, и установленной в нем на опорных изоляторах, закрепленных на опорных элементах.
Максимальная длина цельносварной секции 12 м.
В зависимости от условий транспортирования и монтажа токопроводы на электростанцию поставляются либо однофазными секциями, либо двух или трехфазными блоками.
При необходимости перед началом монтажа может быть произведена укрупнительная сборка однофазных секций в двух или трехфазные блоки.
опорные изоляторы устанавливаются в опорные элементы через специальные ложи.
У токопроводов завода ЭМО (ТЭКНЕ) и Самарского завода (ГРТЕ) изоляторы, прикрепленные к пластмассовым фланцам, вворачиваются в специальные резьбовые отверстия, уплотненные пластмассовыми крышками, а у токопроводов московского завода «Электрощит» (ТЭНЕ) изоляторы крепятся к алюминиевым фланцам, которые в свою очередь при помощи болтов крепятся к патрубкам экрана. Зазор между фланцем изолятора и патрубками экрана уплотняется резиновой прокладкой.
В верхней арматуре опорных изоляторов установлены пружинные устройства, обеспечивающие надежный контакт между токоведущей шиной и арматурой изоляторов.
Наличие пружинных устройств позволяет производить установку без наблюдения за местом их соприкасания с шиной.
Следует отметить, что выборка возможного зазора между изолятором и шиной у токопроводов Московского завода «Электрощит» (ТЭНЕ) осуществляется за счет регулировочных прокладок, устанавливаемых между изолятором и прикрепленным к нему алюминиевым фланцем.
Линейные температурные расширения экранов токопроводов ГРТЕ и ТЭНЕ компенсируются специальными компенсаторами экранов, устанавливаемых, как правило, на стыке сечений с шагом не более 10-12 м; у токопроводов ТЭКНЕ компенсация осуществляется за счет наличия гофр на опорных элементах.
Компенсаторы шин токопроводов устанавливаются с шагом не более 10-12 м, при этом у токопроводов ГРТЕ и ТЭНЕ они устанавливаются, в основном, в местах установки компенсаторов.
Компенсационные узлы, состоящие из компенсаторов шин и экранов, могут предусматриваться для компенсации вертикальных смещений, вызванных неравномерностью осадки фундаментов, в месте прохода токопровода через стену машзала и в узлах подключения к трансформаторам.
Токопроводы ГРТЕ устанавливаются на опорных балках, поставляемых комплектно с токопроводами; токопроводы ТЭНЕ крепятся к строительным металлоконструкциям при помощи специальных переходных пластин; токопроводы ТЭКН в зависимости от конкретных условий устанавливаются либо на балках, поставляемых комплектно с ними, либо крепятся к строительным конструкциям при помощи переходных пластин или швеллеров.
Лапы токопроводов изолируются от опорных балок или переходных пластин и швеллеров при помощи изоляционных втулок и прокладок.
Конструкция узлов изоляции лап токопроводов ТЭКН и ГРТЕ обеспечивается за счет наличия, между двумя изоляционными, металлической прокладки возможность измерения электрического сопротивления узла без разборки.
У токопроводов ТЭНЕ лапы изолируются от переходной пластины при помощи одной изоляционной прокладки.
Конструкция узла крепления лапы на балке, переходной пластине или швеллере позволяет выполнить при необходимости либо скользящее, либо анкерное крепление лапы.
Стыковка секций производится только на прямолинейных участках токопроводов.
Соединение токоведущих шин выполняется на сварке.
Болтовые соединения предусмотрены только в местах присоединения к генератору, трансформаторам (силовым, с.н., возбуждения, компаундирования и др.), выключателям, разъединителям и разрядникам. Крепежные изделия контактных соединений на ток 4000 А и более изготавливаются из немагнитных материалов.
К генераторам, трансформаторам, выключателям и разъединителям токоведущие шины присоединяются либо при помощи алюминиевых откидных компенсаторов, снабженных в месте присоединения пластинами, плакированными медью, либо при помощи съемных медных или алюминиевых компенсаторов.
Откидные алюминиевые компенсаторы к шинам токопровода привариваются.
При применении съемных компенсаторов к шинам привариваются контактные вилки, состоящие из заглушек или колец и контактных алюминиевых пластин, плакированных медью.
Контактные поверхности вилок токоведущих шин главной цепи, съемных и откидных компенсаторов посеребрены.
Толщина покрытия 9 мк.
Компенсаторы с крепежными деталями для подсоединения токоведущих шин к выводам генераторов серии ТГВ поставляются Харьковским заводом «Электротяжмаш» комплектно с генератором.
Контактные болтовые соединения в узлах подключения к выводам генераторов, трансформаторов всех типов, выключателей, разъединителей и разрядников доступны для осмотра и ревизии.
Присоединение токоведущих шин к выводам генераторов и трансформаторов должно исключить передачу на фарфоровые изоляторы выводов вибраций и механических усилий за счет наличия гибких компенсаторов
Конструкция узлов установки трансформаторов напряжения и разрядников обеспечивает возможность отсоединения от токоведущих шин для замены или при проведении высоковольтных испытаний.
У токопроводов ТЭКНЕ и ГРТЕ трансформаторы напряжения и разрядники присоединяются к токоведущим шинам при помощи съемных компенсаторов или пластин; у токопроводов ТЭНЕ для этого служит специальный ламельный контакт, прикрепленный к токоведущей шине.
В местах установки проходных изоляторов на экранах предусмотрены люки, обеспечивающие доступ к изоляторам
Для компенсации внешнего магнитного поля (создан симметричной системы токов в экранах) в начале и в конце цельносварных участков между экранами смежных фаз токопровода привариваются алюминиевые токоведущие перемычки, сечение которых примерно равно сечению экрана.
В отдельных, технических обоснованных случаях, небольшие участки токопровода могут выполняться без компенсации внешнего магнитного поля. При этом токоведущие перемычки между экранами смежных фаз не устанавливаются, а экран каждой фазы заземляется в одной точке.
Узлы подключения к главным выводам турбогенераторов выполняются либо трехфазными шкафного типа с междуфазными перегородками, либо пофазными.
Узлы подключения шкафного типа выполняются заводом ЭМО для турбогенераторов от 60 до 220 МВт и Самарским заводом «Электрощит» для турбогенераторов от 60 до 120 МВт.
Дно шкафа используется в качестве токоведущей перемычки, для чего к нему привариваются экраны примыкающих секций токопровода.
Между плитой генератора и шкафом устанавливается козырек, прикрепляемый к плите. В козырьке имеются штуцеры для подключения газоанализаторов и подачи инертного газа.
Конструкция шкафа обеспечивает при необходимости демонтаж выводов генератора.
При пофазном выполнении узла подключения к выводам генератора экран в месте примыкания токопровода выполняется разъемным.
В токопроводах Московского завода «Электрощит» для возможности лучшей подгонки и недопущения передачи вибраций от генератора на экраны токопровода в узле подключения устанавливаются резиновые компенсаторы.
Подгенераторные экраны снабжены штуцерами для газоанализаторов и подачи инертных газов и имеют отверстия для выхода водорода площадью не менее 1000 см2 на фазу.
Внутренняя полость узла подключения к главным выводам турбогенераторов отделяется от внутренней полости токопроводов ГРТЕ и ТЭНЕ проходными изоляторами, устанавливаемыми непосредственно у узла подключения.
У токопроводов ТЭКНЕ проходные изоляторы устанавливаются в токопроводе на участке от главных выводов генератора до выключателя или трансформатора тока нулевой последовательности.
Конструкция узлов подключения к выводам гидрогенераторов зависит от того, выведены ли шины выводов за железобетонную бочку генератора.
В том случае, когда шины выведены за бочку генератора, узел подключения к ним выполняется пофазным. В случае, когда шины выходят только за обмотку генератора, в пределах камеры холодного воздуха устанавливается конструкция шкафного типа с ошиновкой из медных или алюминиевых прямоугольных шин. Конструкция служит переходным элементом для соединения выводов генератора с шинами токопровода. В конструкции люки для обслуживания опорных изоляторов, поддерживающих ошиновку, и контактных болтовых соединений.
Трехфазные шкафы для подключения токопроводов к выводам турбогенераторов выполняются со съемными крышками или разборными, со съемными стенками.
В стенках шкафов предусматриваются отверстия или жалюзи общей площадью не менее 1000 см2 на фазу для выхода водорода в случае его возможного прорыва через уплотнения выводов.
Узлы подключения к выводам главных трансформаторов, в зависимости от типа токопровода и трансформатора, могут быть шкафного типа со съемными люками или стенками, или с оболочкой в виде разъемного цилиндрического экрана.
Узлы подключения к трансформаторам собственных нужд и возбуждения выполняются, как правило, или телескопическими экранами.
У токопроводов ТЭНЕ в узле подключения к трансформаторам собственных нужд для удобства подгонки экранов применяются резиновые компенсаторы.
В зависимости от схемы соединения нулевых выводов генераторов блоки нулевых выводов выполняются либо с общей для каждой фазы шиной, либо с шинами, половинки каждой фазы которых изолированы друг от друга при помощи вкладышей и изоляционных втулок.
В блоках нулевых выводов устанавливаются трансформаторы тока, а также, при необходимости, трансформаторы напряжения и трансформаторы тока для поперечной дифференциальной защиты.
Масляные выключатели устанавливаются, как правило, в металлических шкафах, поставляемых комплектно с токопроводом.
Конструкции шкафов, изготавливаемых различными заводами, принципиально не отличаются друг от друга. Они обеспечивают свободный к выключателям и позволяют производить их демонтаж. Шкафы снабжены смотровыми окнами, на торцевых стенках имеются двери. Соленоидный привод может располагаться как в самом шкафу, так и вне его.
В том случае, когда выключатель имеет принудительное воздушное охлаждение, в месте входа шин в шкаф устанавливаются проходные изоляторы.
Подсоединение токоведущих шин токопровода к выключателю МГУ выполняется жесткими шинами; к выключателю ВГМ шины присоединяются при помощи компенсаторов.
Воздушные выключатели устанавливаются, как правило, в строительных камерах.
На входе и выходе из камеры в токопровод встраиваются проходные изоляторы.
Завод ЭМО и Самарский завод «Электрощит» разъединители, встроенными в алюминиевые шкафы, причем завод ЭМО изготавливает как пофазные шкафы, так и трехфазные с междуфазными перегородками, а завод «Электрощит» – только пофазного исполнения.
Шкафы снабжены смотровыми окнами.
В различных компоновках, в зависимости от местных условий, экран токопровода либо приваривается к торцевым стенкам шкафа, либо изолируется от них при помощи изоляционных прокладок и втулок.
В случае, когда экран токопровода приварен к торцевой стенке шкафа, шкаф (или рама разъединителя, если она выступает за шкаф) изолируется от поддерживающих металлоконструкций или перекрытия.
У токопроводов со скомпенсированным внешним магнитным полем контактные пластины встраиваемых заземлителей типа ЗР-24 присоединяются специальной пластиной к экрану токопровода. У токопровода, экраны смежных фаз которого изолированы, контактные пластины соединяются специальной ошиновкой из алюминиевых шин. Ошиновка присоединяется к контуру заземления электростанции. Тяги или муфты, соединяющие валы заземлителей смежных фаз, а также тяга привода заземлителя снабжены изоляционными вкладышами.
Цельносварные участки токопроводов заземляются в одной точке, для чего одна из токоведущих перемычек присоединяется к контуру заземления электростанции.
Заземление разъемных или сдвижных экранов токопроводов производится гибким медным тросиком сечением не менее 25 мм2 или гибкой алюминиевой связью.
У разъемных экранов заземляется каждая половина экрана.
Экраны однофазных изолированных секций заземляются в одной точке.
По конструкции закрытые ТП изготовляются двух видов:
с общей для трех фаз оболочкой, с раздельными междуфазовыми перегородками и без них;
пофазно-экранированные.
По форме оболочки закрытые ТП изготовляют (рисунок12): круглые (К); прямоугольные (П); многоугольные (М); экранированные пофазно (ЭП).
Пример условного обозначения токопровода с общей для трех фаз оболочкой круглой формы с междуфазовыми разделительными перегородками на номинальное напряжение б кВ, номинальный ток 1600 А, с электродинамической стойкостью 51 кА, исполнения У, категории размещения 1: токопровод ТЗКР-6/1600-51У1.
То же без разделительных перегородок, категории размещения 3: токопровод ТКЗ-6/1600-51УЗ.
То же, пофазно-экранированного, на номинальное напряжение 6 кВ, номинальный ток 3200 А, с электродинамической стойкостью 128 кА, исполнения ХЛ, категории размещения 1: токопровод ТЗКЭП-6/3200-128ХЛ1.
Токопроводы на номинальные токи до 1600 А имеют, как правило, стальные оболочки. Оболочки ТП на номинальные токи 2000 и 3200 А изготовляют из алюминия. Закрытые ТП с раздельными фазами применяют в цепях от ТСН до шкафа ввода в КРУ (рисунок 2). Для цепей резервного питания используют, как правило, токопроводы без разделения фаз. Токопроводы 6, 10 кВ поставляются на строительную площадку в виде крупных блоков длиной до 10 м. Соединения токоведущих шин комплектных токопроводов должны быть сварными.
Разборные контактные соединения допускаются в местах присоединения к генераторам, трансформаторам, аппаратам, в том числе к трансформаторам напряжения и разрядникам, для присоединения которых допускаются штепсельные соединения. Цельносварные участки оболочек токопроводов должны быть заземлены в одной точке.
Конструктивные особенности КТП закрытого типа 6, 10, 0.4, 1.2 кВ показаны ниже.
Токопроводы.
НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
Токопроводы 6 и 10 кВ на номинальные токи до 4 000 А служат для электрического соединения на электростанциях различных по назначению трансформаторов со шкафами комплектных распределительных устройств, а также турбогенераторов с повышающими трансформаторами.
Токопроводы могут быть применены также для других объектов энергетики, промышленности, транспорта, сельского хозяйства и др.
Токопроводы сейсмостойкого исполнения обеспечивают работоспособность при сейсмических воздействиях до 9 баллов по шкале MSK-64 при установке токопроводов на высоте до 10 м по ГОСТ 17516.1-90 или до 8 баллов при установке по высоте до 25 м. Структура условного обозначения токопроводов напряжением 6 и 10 кВ.
Токопроводы предназначены для установки на высоте до 1 000 м над уровнем моря (допускается установка на высоте более 1 000 м ).
КОНСТРУКЦИЯ ТОКОПРОВОДОВ СЕРИЙ: ТЗК-6, ТЗКР-6, ТЗК-10, ТЗКР-10 НАПРЯЖЕНИЕМ 6 И 10 кВ
Токопроводы (рисунок 9) состоят из оболочки 1, общей для трех фаз, и токоведущих шин 2 соответствующего профиля и сечения. Шины закрепляются к изоляторам 3 внутри оболочек по вершинам равностороннего треугольника посредством специальных шинодержателей. Токопроводы ТЗКР выполняются с междуфазовыми разделительными перегородками 4 из металла. Перегородки предназначены для исключения возможности перехода однополюсного замыкания на оболочку в междуполюсное короткое замыкание.
КОНСТРУКЦИЯ ТОКОПРОВОДОВ СЕРИИ ТЗКЭП-6 НАПРЯЖЕНИЕМ 6 кВ
Токопроводы серии ТЗКЭП-6 (рисунок 11) пофазно-экранированного исполнения. Каждая фаза токопровода состоит из алюминиевой токоведущей шины 1 соответствующего трубчатого сечения, цилиндрического кожуха-экрана 2 из алюминия и изоляторов 3. Опорные изоляторы устанавливаются на крышках, крепление каждой из которых на оболочках выполнено шестью болтами. Шина по сечению закрепляется одним изолятором посредством специального шинодержателя.
Компенсация внешнего магнитного поля в токопроводе ТЗКЭП-6 осуществляется аналогично принятому для токопроводов серии ТЭНЕ.
В местах присоединения токопроводов к шкафам КРУ и блокам с разъединителями роль перемычек экранов выполняют кожухи (оболочки) токопроводов.
Рис. 9. Токопроводы типов
ТЗК-6-1600-81, ТЗКР-6-1600-81, ТЗК-6-1600-81, ТЗКР-6-1800-81, ТЗК-6-2000-81, ТЗКР-6-2000-81, ТЗК-10-1600-81, ТЗКР-10-1600-81
1 - оболочка, 2 - шина токоведущая, 3 - изолятор, 4 - разделительная перегородка, 5 - опора кольцевая разъемная
Рис. 10 Внешний вид прямолинейной секции токопроводов ТЗКР-10-1600-81 и ТЗКР-6-1600-81
Рис. 11 Токопроводы типов
ТЗКЭП-6-2000-128; ТЗКЭП-6-3150-128; ТЗКПЭП-6-4000-180 Блок прямолинейный
1 - шина токоведущая; 2 - кожух-экран; 3 - изолятор; 4 -опора; 5 - узел крепления кожуха к балке блока; 6 - балка
Рис. 12 Внешний вид токопровода типа ТЗК-10-3150-128
Рис. 13 Внешний вид угловой секции токопровода ТЗК-10-4000-170
СОСТАВ И УСТРОЙСТВО ТОКОПРОВОДОВ
Токопроводы поставляются на монтаж отдельными блоками или секциями длиной не более 8 м (ТЗКЭП-6 - не более 6 м), имеющими максимальную степень заводской завершенности. Все секции на месте монтажа стыкуются и свариваются между собой электросваркой в среде защитных газов.
В зависимости от конфигурации и назначения элементы токопровода подразделяются на секции:
- прямолинейные – рисунок 9, 10, 12; угловые (рисунок 13); с трансформаторами тока; с разрядниками; с проходными изоляторами; с транспозицией фаз; с поворотом фаз; тройниковые; подсоединения к шкафам КРУ; подсоединения к трансформаторам;
- блоки - рисунок 11, а также узлы для соединения секций встык с шинами и с компенсаторами и другие элементы.
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ, ПРИМЕНЯЕМОЕ В ТОКОПРОВОДАХ ТЗК, ТЗКР, ТЗКЭП
Токопроводы могут быть укомплектованы соответствующей электроаппаратурой и оборудованием: трансформаторами напряжения, трансформаторами тока, разрядниками, заземлителями, проходными изоляторами и др. Потребность в оборудовании на заказ и его количество определяет проектная организация при выдаче задания.
Шинопроводы.
НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
Шинопровод типа ШЗК-0,4 переменного тока напряжением 380 В на номинальный ток 1 600 А предназначен для выполнения электрического соединения трансформаторов собственных нужд мощностью до 1 000 кВА с панелями ПСН или шкафами КТПСН-0,5 на электрических станциях.
Шинопровод типа ШЗК-1,2 постоянного тока напряжением до 1200 В, на номинальные токи 2000, 4000 и 5000 А предназначен для выполнения электрического соединения возбудителей с панелями щитов рабочего и резервного возбуждения генераторов мощностью до 1200 МВт на электрических станциях. А также для других объектов энергетики, промышленности, транспорта, сельского хозяйства и др.
Шинопроводы сейсмостойкого исполнения обеспечивают работоспособность при сейсмических воздействиях до 9 баллов по шкале MSK-64 при установке токопроводов на высоте до 10 м или до 8 баллов при установке по высоте до 25 м.
Шинопроводы предназначены для установки на высоте до 1 000 м над уровнем моря (допускается установка на высоте более 1 000 м).
Шинопроводы изготавливаются в соответствии с ТУ:
ШЗК-0,4 ТУ 3414-011-00110496-01,
ШЗК-1,2 ТУ 3414-012-00110496-01.
Структура условного обозначения шинопроводов напряжением 0,4 и 1,2 кВ
КОНСТРУКЦИЯ ШИНОПРОВОДОВ СЕРИЙ ШЗК-0,4 И ШЗК-1,2
Шинопроводы серии ШЗК закрытого исполнения.
В шинопроводе ШЗК-0,4 три швеллерообразные шины соответствующего сечения располагаются внутри оболочки по вершинам равностороннего треугольника (рисунок 14а), а в шинопроводе ШЗК-1,2 - две швеллерообразные шины соответствующего сечения по горизонтали (рисунок 14б).
Шины закрепляются к опорным изоляторам посредством специальных шинодержателей.
Опорные изоляторы крепятся к крышкам, которые закрепляются на оболочках 6 болтами через резиновые уплотнительные прокладки.
а) б)
Рис. 14 Шинопровод секция прямолинейная а – ШЗК-0,4; б – ШЗК-1,2
1 - шина токоведущая; 2 - оболочка (кожух); 3 - изолятор; 4 - шинодержатель; 5 - опора кольцевая, разъемная; 6 -крышка изолятора
СОСТАВ И УСТРОЙСТВО ШИНОПРОВОДОВ
Шинопровод поставляется на монтаж отдельными секциями длиной не более 6 м, различной конфигурации, имеющими максимальную степень заводской завершенности.
Все секции на месте монтажа стыкуются и свариваются между собой электросваркой. В зависимости от конфигурации и назначения, элементы шинопроводов подразделяются на секции:
- прямолинейные (рисунок 14а, б);
- угловые;
- ответвительные;
- секции для подсоединения к аппаратам и др. Для соединения секций изготавливаются узлы с компенсаторами и другими элементами.
Шинопроводы ШЗК-0,4 и ШЗК-1,2 при необходимости могут быть укомплектованы потребным электрооборудованием в соответствии с техническим заданием.
Провода.
ПРОВОДА НЕИЗОЛИРОВАННЫЕ для воздушных линий электропередач
ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
Провода предназначены для передачи электрической энергии в воздушных электрических сетях.
КОНСТРУКЦИЯ
• Жила:
для А - скрученная из алюминиевых проволок
для М - скрученная из медных проволок
для АС - из стального сердечника и алюминиевых проволок
ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ
Электрическое сопротивление 1 км провода постоянному току при 20 оС, Ом, не более
| А | АС | М | |
| при сечении 16 мм2 | 1,8007 | 1,7817 | - |
| при сечении 25 мм2 | 1,1498 | 1,1521 | - |
| при сечении 35 мм2 | 0,8347 | 0,7774 | - |
| при сечении 50 мм2 | 0,5784 | 0,5951 | - |
| при сечении 70 мм2 | 0,4131 | 0,4218 | - |
| при сечении 95 мм2 | 0,3114 | 0,3007 | 0,1944 |
| при сечении 120 мм2 | 0,2459 | 0,2440 | 0,1560 |
Строительная длина, м, не менее
| А | АС | М | |
| при сечении 16 мм2 | 4500 | 3000 | - |
| при сечении 25 мм2 | 4000 | 3000 | - |
| при сечении 35 мм2 | 4000 | 3000 | - |
| при сечении 50 мм2 | 3500 | 3000 | - |
| при сечении 70 мм2 | 2500 | 2000 | - |
| при сечении 95 мм2 | 2000 | 1500 | 1200 |
| при сечении 120 мм2 | 1500 | 200 | 1000 |
| Число жил и сечение, мм2 | |||
ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
Кабели предназначены для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 10, 20 и 35 кВ номинальной частотой 50Гц для сетей с заземленной и изолированной нейтралью.
Кабели марок ПвП, АПвП, ПвПу, АПвПу предназначены для эксплуатации при прокладке в земле независимо от степени коррозионной активности грунтов.
Кабели указанных марок с индексами "г" и "2г" предназначены для эксплуатации при прокладке в земле, а также, в воде - при соблюдении мер, исключающих механические повреждения кабеля.
Кабели с индексом "у" предназначены для прокладки на сложных участках кабельных трасс.
КОНСТРУКЦИЯ
• Токопроводящая жила - круглая медная или алюминиевая многопроволочная, уплотненная
• Экран по токопроводящей жиле - экструдируемый электропроводящий сшитый полиэтилен
• Изоляция жил - сшитый полиэтилен
• Экран по изоляции - экструдируемый электропроводящий сшитый полиэтилен
• Разделительный слой
- из лент электропроводящей крепированной бумаги для кабелей марок:
АПвП, ПвП, АПвПУ, ПвПу, АПвВ, ПвВ, АПвВнг-LS, ПвВнг-LS
- из электропроводящей водоблокирующей ленты для кабелей марок:
АПвПг, ПвПг, АПвПуг, АПвП2г, ПвВ2г, АПвПу2г, ПвПу2г
• Экран - медные проволоки, скрепленные медной лентой
• Разделительный слой - две ленты крепированной бумаги или прорезиненная ткань.
Для кабелей с индексом "г" - водоблокирующая лента
• Алюмополиэтиленовая лента - для кабелей с индексом "2г"
• Оболочка - полиэтилен для кабелей марок: ПвП, АПвП, ПвПу, АПвПу
- ПВХ пластикат для кабелей марок: ПвВ, АПвВ
- ПВХ пластикат пониженной пожароопасности для кабелей марок: ПвВнг-LS, АПвВнг-LS
ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ
| Рабочее напряжение, кВ | 10, 20, 35 |
| Температура окружающей среды при эксплуатации, °С | от -60 до +50 |
| Допустимая температура нагрева жил, °С | +90 |
| Допустимый нагрев жил в аварийном режиме, °С | +130 |
| Предельно допустимая температура нагрева жил при коротком замыкании, °С | +250 |
| Кабели могут быть проложены без предварительного подогрева при температуре не ниже, °С | -20 |
| Минимальный радиус изгиба при прокладке | 15 наружных диаметров |
| Строительная длина, м | 1000 |
Шины.
Простейшая форма поперечного сечения шины – прямоугольная с отношением сторон b / h от 1/8 до 1/12 (рис.1,а). Это так называемые плоские шины. Они обеспечивают хороший отвод тепла в окружающую среду, поскольку отношение поверхности охлаждения к объему здесь больше, чем в шинах любой другой формы. Момент сопротивления изгибу относительно оси z во много раз больше, чем относительно оси y. Следовательно, при расположении проводников трех фаз в плоскости y - y плоские шины способны противостоять значительным электродинамическим силам при КЗ.
Плоские шины изготовляют с поперечным сечением до 120 x 10 = 1200 мм2. Допустимый продолжительный ток таких шин из алюминия при нормированной температуре воздуха 250С равен 2070 А. При большем рабочем токе можно применить составные проводники из двух или трех полос с зазорами между ними (рис.1,б,в). Допустимый ток при этом увеличится 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 взаимодействием полос при КЗ. Поскольку токи в полосах направлены одинаково, они стремятся сблизиться. Чтобы исключить смыкание полос при КЗ, необходимы дистанционные прокладки между ними с соответствующим креплением. Проводники из трех и четырех полос безусловно нецелесообразны при переменном токе. Ограниченное применение имеют проводники из двух полос.
При больших рабочих токах применяются составные шины из двух корытных проводников (рис.1,г). Здесь также необходимы дистанционные прокладки между корытами.
Наиболее совершенной формой поперечного сечения шины при рабочем токе свыше 2000 А является круглое кольцевое (рис.1,д). При правильно выбранном отношении 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.
рис. 1. Распространенные виды шин.
Выбор токоведущих частей и изоляторов распределительных устройств.
Сечение шин выбирают по нормировано экономической плотности тока, исходя из токовой нагрузки в рабочем нормальном режиме. Выбранное сечение проверяют на нагрев в длительном режиме, исходя из токовой нагрузки в рабочем утяжеленном режиме.
В условиях КЗ шинную конструкцию (шины и изоляторы) проверяют на электродинамическую стойкость.
Токопровод.
Назначение и область применения
Токопровод пофазно-экранированные генераторного напряжения на 10, 20, 24и 35 кВ с компенсированным внешним электромагниным полем серий ТЭНЕ и ТЭНП на номинальные токи от 1600 до 33000А предназначены для электрических соединений на электрических станциях, в цепях 3-фазного «~» тока частатой 50 Гц турбогенераторов мощностью 1200 МВт с силовыми повышающими трансформаторами, трансформаторами собственных нужд, преобразованными трансформаторами и трансформаторами тиристорного возбуждения генераторов
Кабели.
| Марка, ГОСТ | АКВБбШв, ГОСТ 1508-78. |
| Конструкция | 1. Токопроводящая жила-алюминиевая, однопроволочная, круглая. 2. Изоляция - ПВХ. 3. Поясная изоляция - ПВХ. 4. Броня - из двух стальных лент. 5. Наружный покров - Шв (шланг из ПВХ). |
| Рисунок | 
|
| Сечение, кв.мм | 2,5 -10 |
| Число жил, пар | 4-37 |
| Рабочее U, кВ | 0,66 (1,0 пост.) |
| Область применения | Для прокладки в помещениях, каналах, туннелях, в земле (траншеях): в том числе в условиях агрессивной среды и в местах, подверженных воздействию блуждающих токов, если кабель не подвергается значительным растягивающим усилиям. Диапазон t: -50 ... +50 С. |
| Марка | Число жил, сечение, мм | Внешний d, мм | Масса, кг/км | Марка | Число жил, сечение, мм | Внешний d, мм | Масса, кг/км |
| АКВБбШв | 4 х 2,5 5 х 2,5 7 х 2,5 10 х 2,5 14 х 2,5 19 х 2,5 27 х 2,5 37 х 2,5 4 х 4 7 х 4 10 х 4 4 х 6 7 х 6 10 х 6 4 х 10 7 х 10 10 х 10 | 15,7 16,6 17,5 20,7 21,7 23,7 27,7 30,4 16,8 19 22,3 18 20,2 24,7 20,7 24,2 29,6 | 377 415,6 468,4 622,1 637,4 758,9 990 1202,9 433,3 555,6 649,6 502,2 588,1 795,3 591,3 837,7 1102,3 |
В основном применяется радиальная схема распределения от понижающих трансформаторных подстанций 10/0,4 кВ, которая построена с использованием самонесущих изолированных проводов, подвешенных на деревянных опорах.
Сети 0,4 кВ выполняются трёхфазными, четырёхпроводными. Линия состоит из 1-5 изолированных проводов, навитых вокруг несущего проводника из алюминиевого сплава. Несущий проводник используется в качестве нейтрального провода. Несущий проводник может быть как голым, так и изолированным. Нейтральный провод заземлён на ТП и в конце каждой ветви или линии длиной более 200 м, или на расстоянии не более 200 м от конца линии или ветви, где подключена нагрузка.
Самонесущие изолированные провода в отличие от проводов неизолированных, имеют изолирующее полиэтиленовое покрытие на фазных проводах и, в зависимости от модификации, имеют или не имеют подобное покрытие на несущем нейтральном проводе. Кроме того, есть разновидность СИП без несущего провода, у которого все четыре провода изолированы.
Преимущества СИП состоят в том, что при его использовании:
отсутствует характерный для неизолированных линий риск схлестывания проводов;
уменьшается ширина просеки; в городе требуется меньшая полоса отчуждения земли;
применение СИП снижает эксплуатационные расходы до 80 %;
СИП-4 — провод самонесущий с алюминиевыми фазными токопроводящими жилами (без несущей жилы), с изоляцией из термопластичного светостабилизированного нульсшитого полиэтилена. Рабочее напряжение: переменное до 0,22/0,38 кВ с частотой 50 Гц.
3)Температура эксплуатации: −60 ÷ +50 °С;
4)Монтаж при температуре: не ниже −20 °С
Открытые шинные конструкции
Шинной конструкцией называют систему неизолированных проводов (шин), установленных на опорные изоляторы. Они получили широкое распространение для соединения генераторов с трансформаторами и РУ, для выполнения систем сборных шин распределительных устройств различного напряжения, а также для передачи значительных мощностей на расстояние до 1,5-2 км. Неизолированные проводники дешевле изолированных, обладают большей нагрузочной способностью по току, проще в монтаже и эксплуатации.
В электроустановках напряжением до 35 кВ включительно в качестве токоведущих элементов применяют профили и трубы, по форме и размерам соответствующие ГОСТам 15175-70, 15176-70, 434-78, 18432-79, 18475-82. При этом стремятся получить наибольшую нагрузочную способность шин при возможно меньшей затрате металла, достаточной механической прочности конструкции, удобном креплении и крепеже.
Токоведущие части шинных конструкций изготавливают из алюминия марок А8, А85, АДО, АД1, алюминиевых сплавов АМц, АМцС, АМц07, АК6, АМн, АДЗ1, АВ, Д1, 1995 и меди – ШММ, ШМТ. Трубы могут быть круглые (КР), квадратные (КВ), прямоугольные (ПР), фасонные (ФС), по форме и отожженные (М), нагартованные (Н), закаленные и естественно состаренные (Т), закаленные и искусственно состаренные (Т1), нагартованные после закалки и естественно состаренные (ТН), нагартованные после закалки и искусственно состаренные (Т1Н) по состоянию холоднодеформированные трубы.
Круглые трубы изготавливают наружным диаметром от 6 до 150 мм и толщиной стенки S от 0,5 до 5 мм. Квадратные трубы изготавливают со стороной а от 10 до 48 мм и толщиной стенки от 1 до 5 мм. Прямоугольные трубы изготавливают с размерами а от 14 до 60 мм, b – от 10 до 40 мм. Средней толщиной стенки от 1 до 5 мм. Прессованные трубы изготовляют круглой и фасонной формы наружным диаметром от 18 до 300 мм и толщиной стенки от 1,5 до 40 мм. Фасонные трубы изготовляют по чертежам, согласованные между изготовителем и потребителем.
Сортамент шин прямоугольного сечения из алюминия и алюминиевых сплавов определен. Шины прямоугольного сечении изготовляют на различные линейные размеры (со стороной Н от 3 до 110 мм и стороной В от 10 до 500 мм) площадью сечения от 0,3 до 258 см2.
При разработке конструкции распределительных устройств электрических станций и подстанций применяют преимущественно токоведущие части из алюминия и алюминиевых сплавов. Медные шины устанавливают в тех случаях, когда использование алюминиевых шин невозможно из-за коррозии, недостаточной гибкости и прочности и т.п.
В цепях с большими рабочими токами применяют многополосные шины, набранные в пакет из двух и более полос на фазу [рис.1б,в] с прокладками между полосами, равными по длине стороне Н полосы. С увеличением числа полос на фазу допустимое значение тока, нагрузки возрастает не пропорционально числу полос в пакете. Снижается отвод тепла путем лучеиспускания и конвекции с внутренних поверхностей пакета. На переменном токе, кроме того, проявляется влияние эффекта близости, вызывающего перераспределение токов в проводниках (под действием переменного магнитного поля соседнего проводника). Все это усиливает неравномерность распределения тока в проводнике, в результате чего активное сопротивление его возрастает, а допустимый ток нагрузки уменьшается. При числе полос в пакете три и более эффект близости приводит к значительной неравномерности распределения тока в полосах пакета: в средних полосах ток в полтора-два раза меньше, чем в крайних. В результате этого металл в пакете используется неэффективно по сравнению с одиночными шинами. Поэтому при переменном токе лучше применять не более двух (в виде исключения трех) полос в пакете. При постоянном токе, когда эффект близости не проявляется и ток распределяется равномерно между полосами пакета, можно применять пакеты с большим числом полос.
При больших рабочих токах чаще всего применяют трубы и четырехполосные и корытные шины. (рис. 1г - з)Главной особенностью этих шин является расположение материала по периферии сечения. Этим достигается малое проявление поверхности эффекта и эффекта близости, хорошие условия теплоотдачи с поверхности и высокая механическая прочность.
Рис. 1. Профили и трубы электротехнического назначения
Трубчатые шины сложнее при изготовлении и монтаже. Поэтому их применяют при изготовлении мощных токопроводов на напряжение до 35 кВ и в сетях 110 кВ и выше. В установках напряжением 110 кВ и выше трубчатые шины достаточно большого диаметра позволяют избежать коронирования, что повышает надежность электроустановок. Следует отметить, что в электроустановках 110 кВ и выше шины прямоугольного сечения не используются из-за коронирования.
Системы сборных шин РУ представляют собой неизолированные, сравнительно массивные проводники прямоугольного, круглого и других профилей сечения. В пределах РУ все ответвления от шин присоединения к аппаратам выполняются так же голыми проводниками, образующими ошиновку. Сборные шины являются наиболее ответственной частью электроустановки, так как связывают между собой все присоединения электрического распределительного устройства.
В помещении РУ шины монтируются на специальных полках или каркасах аппаратных ячеек. Шины укладываются на опорных фарфоровых изоляторах на ребро или плашмя и закрепляются при помощи шинодержателей. При большой длине токопровода в местах присоединения к аппаратам устанавливают шинные компенсаторы. Это снижает усилие на шину и аппарат от температурного расширения.
Коэффициент теплоотдачи шин, закрепленных на ребро, на 10-15% выше, чем расположенных плашмя. Шины, обращенные к соседним своей узкой стороной (ребром), обладают большей механической устойчивостью. Для улучшения теплоотдачи, защиты от коррозии и удобства эксплуатации (облегчается ориентировка обозначения фаз) шины окрашиваются в разные цвета с соблюдением ГОСТа 9.104-79.
При рабочих токах, превышающих допустимые для двухполюсных шин наибольшего сечения, более целесообразно применять трубчатые шины, дающие возможность лучше использовать проводниковый материал и повысить механическую прочность конструкции. Для обеспечения большей компактности и надежности электроустановок в ОРУ высокого напряжения (110 кВ и выше) все шире используют жесткую ошиновку, позволяющую уменьшить изоляционные расстояния между токоведущими частями и землей. Для устранения коронирования при этом применяют трубчатую ошиновку из алюминия или алюминиевого сплава вместо подвески двух и более гибких проводов в фазе с большим числом концевой аппаратуры и различных типов зажимов.
Гибкие токопроводы
При выполнении систем сборных шин РУ и связей между источниками питания и распределительными устройствами напряжением 35 кВ и выше применяют, как правило, гибкие токопроводы. Они изготовляются, как и воздушные линии, из многопроволочных проводов.
Для изоляции и крепления гибких проводов в электроустановках всех напряжений применяют подвесные, а в сетях до 35 кВ включительно - и линейные штыревые изоляторы. Многопроволочные провода могут быть выполнены из одного (меди, алюминия, алюминиевого сплава, стали) или двух металлов, например, алюминия и стали (так называемые сталеалюминиевые провода).
Расчетные параметры многопроволочных проводов из меди, алюминия марок AT и АТп и алюминиевого сплава ABE (сечение, диаметр, электрическое сопротивление 1 км провода постоянному току при 20°С, разрывное усилие провода, масса 1 км провода и т.д.). ГОСТу 839-80 Е соответствуют следующие марки проводов: М, А, Ап, АКП, АпКП, АН, АНКП, АЖ, АЖП, АС, АНС, АСКС, АпСКС, ДСКП, АпСКП, AСK, АпСК, Они различаются конструкцией, материалом, сроком службы (от 10 до 45 лет), областью преимущественного применения и т.п. Основные характеристики проводов приведены в обозначении их марок.
Сталеалюминиевый провод с заполненным межпроволочным пространством стального сердечника нейтральной смазкой повышенной теплостойкости, с номинальными сечениями алюминиевой части 450 мм2 и стального сердечника 56 мм2: провод АСКС 450/56.
То же, провода из алюминиевого термообработанного сплава, с номинальным сечением 50 мм2: провод АЖ 50.
То же, провода из алюминиевого термостойкого сплава, с заполненным межпроволочным пространством всего провода, за исключением наружной поверхности, нейтральной смазкой повышенной теплостойкости, с номинальным сечением 50 мм2: провод АЖКП 50.
Гибкие токопроводы нашли также распространение на электрических станциях при соединении находящихся на значительном расстоянии трансформаторов связи и генераторов с системами сборных шин распределительных устройств напряжением 6-10 кВ. Такие токопроводы состоят из пучка многопроволочных проводов и равномерно распределенных по окружности крепящего кольца-обоймы. Кольца с токоведущими проводами крепятся к стальным или сталеалюминиевым проводам, воспринимающим механическую нагрузку.
Для устранения (уменьшения) коронирования при сооружении РУ высокого напряжения (220 кВ и выше) применяют расщепление фаз, т.е. каждую фазу токопровода выполняют из двух и более гибких проводов, расположенных на определенном расстоянии между собой. В сетях 220 кВ это расстояние составляет 20-30 см, на напряжении 330-750 кВ 40 см, а на 1500 кВ - 60 см.
Отказ от расщепления фаз путем применения при сооружении сборных шин, полого провода, скрученного из фасонных алюминиевых или медных проволок, позволяет снизить расход материала на 20-35%, упростить и удешевить конструкцию РУ высокого напряжения (500 кВ и выше).
Комплектные токопроводы
Комплектный токопровод – электротехническое устройство, служащее для передачи электроэнергии, защищенное сплошными металлическими оболочками, состоящее из шин, изоляторов, встраиваемых измерительных трансформаторов и других аппаратов, и поставляемое крупными блоками в собранном либо подготовленном для сборки виде.
В цепях генераторного напряжения на электростанциях с агрегатами мощностью 100 МВт и выше (рисунок 2), где требуется высокая степень надежности, взамен гибких связей и шинных мостов открытого исполнения получили преимущественное распространение комплектные токопроводы . Особенно целесообразно применение комплектных токопроводов (КПТ) в устройствах на большие номинальные токи (до 25000 А) для цепей с незначительной протяженностью и ответвлениями (отпайками).
В настоящее время для тепловых и атомных электростанций (рисунок 2, 3) освоен выпуск комплектных токопроводов следующих назначений:
генераторного напряжения, предназначенного для соединения выводов генератора с повышающим трансформатором и трансформатором CH;
собственных нужд (напряжениями 6, 10 кВ) для соединения выводов рабочих ТСН со шкафами КРУ, а также для цепей резервного питания СН;
собственных нужд напряжением 0,4 кВ для цепей, идущих от резервного ТСН к сборкам других блоков;
резервного возбуждения турбогенераторов, предназначенных для соединения цепей от сборок резервных возбудителей к сборкам возбудителей всех турбогенераторов станций,
Применение КТП имеет следующие основные преимущества по сравнению с другими способами соединения элементов электротехнических устройств:
обеспечивается более высокая степень эксплуатационной надежности и безопасности обслуживания электроустановки;
достигается внедрение индустриальных методов сооружения и монтажа электроустановок;
становится возможной унификация проектных решений за счет применения типовых элементов КТП. Сокращаются объемы и сроки проектирования;
увеличивается комплектность заводской поставки и упрощаются вопросы комплектации и снабжения;
уменьшаются потери электроэнергии;
исключается возникновение междуфазных (рисунок 4,5) коротких замыканий, особенно опасных для турбогенераторов большой мощности (при пофазно-экранированном исполнении КТП),
Токопроводы генераторного напряжения могут состоять из следующих составных частей:
секции (блоки) прямолинейные;
секции (блоки) угловые и ответвительные;
секции с трансформаторами тока, напряжения, заземлителями и разрядниками;
секции с проходными изоляторами;
блоки нулевых выводов генераторов;
блоки с трансформаторами тока нулевой последовательности;
блоки (шкафы) или секции выключателей и разъединителей;
узлы примыкания к генераторам, трансформаторам и аппаратам;
узлы компенсации температурных и строительных перемещений ТП;
узлы стыковые;
узлы изоляции оболочек от металлоконструкций;
установки для принудительного охлаждения.
По способу установки изоляторов в оболочке токопроводы бывают со стационарно установленными изоляторами и с выемными изоляторами.
По способу выполнения оболочки пофазно-экранированные токопроводы подразделяют на КТП с секционированной оболочкой и с электрически непрерывной (цельносварной) оболочкой.
В последние годы КТП со стационарно установленными изоляторами (серии КЭТ) и секционированной оболочкой (серии ТЭК) заменяют токопроводами с выемными изоляторами и электрически непрерывной оболочкой (серии ТЭН, ТЭКН) и самонесущей конструкцией.
Конструкции выемных изоляторов имеют два основных исполнения:
ввертываемые в оболочку изоляторы (ТЭК-20, ТЭКП-20, ТЭКН-20)
изоляторы с плоским фланцем, прикрепляемым к оболочке с помощью четырех болтов (у ТЭН).
Выемная конструкция изоляторов позволяет выполнить цельносварные, электрически непрерывные оболочки, что обеспечивает возможность компенсации внешнего магнитного поля, которая достигается соединением экранов всех трех фаз КТП по его концам. Конструкции КТП с секционированными оболочками (серии КЭТ, и ТЭК) сняты с производства, но находятся в эксплуатации на многих электрических станциях страны.
Классы напряжений генераторных токопроводов: 10, 20, 24 и 35 кВ. Номинальные токи токопроводов выбираются из следующего ряда: 1000, 1600, 2000, 3150, 4000, 5000, 6300, 8000, 10000, 12500, 16000, 20000, 25000, 31500 А.
Пример условного обозначения токопровода пофазно-экранированного комплектного, с непрерывными оболочками и естественным охлаждением, класса напряжения 20 кВ, на номинальный ток 12500 А, с током электродинамической стойкости 400 кА, исполнения У, категории размещения 3; токопровод ТЭКНЕ-20-12500-400 УЗ (Е - естественное охлаждение, П - принудительное).
Назначенный срок службы КТП до первого среднего ремонта - 8 лет.
Ниже рассмотрим характеристика и конструктивные особенности КТП генераторного напряжения отечественных фирм изготовителей.
Токопроводы комплектные пофазно-экранированные
Дата: 2019-02-19, просмотров: 896.
