Расчет составных шин

Электродинамические нагрузки, испытываемые составными шинами (рисунок 5.4) при КЗ, обусловлены взаимодействием не только токов разных фаз, но и токов отдельных элементов шины одной фазы. Нагрузки на изоляторы в этих конструкциях зависят только от междуфазного взаимодействия, а расчет напряжений в материале составных шин проводят с учетом электродинамических нагрузок между элементами шины. Этот расчет выполняется в следующем порядке.

По (5.6) вычисляют первую частоту собственных колебаний соответственно шины f ₁ и ее элементов f_1э. При расчете f_1э. в (5.6) вместо l, J и т следует подставлять соответственно l_э. – длину пролета элемента шины между прокладками (см. рисунок 5.4); J_э. – момент инерции поперечного сечения элемента шины; т_э. – массу элемента на единицу длины. Параметр частоты r₁ как и выше принимают равным 4,73.

Рисунок 5.4 – Схема шинной конструкции с составными двухполосными шинами

По кривой рисунок 5.3 определяют динамический коэффициент колебаний шины η и ее элемента η_э в зависимости от частоты f₁ или f_1э. Если частота собственных колебаний шины f₁ или элемента шины f_1э больше 200 Гц, то соответствующий динамический коэффициент η или η_э. принимается равным 1.

По (5.7) вычисляют наибольшие электродинамические нагрузки, обусловленные взаимодействием токов разных фаз.

Согласно (4.2) рассчитывают электродинамические нагрузки от взаимодействия токов отдельных элементов шины, Н/м,

q_{э.расч. =} к _ф ·2· 10^-7· ί_уд / 4 · а_э , (5. 10)

где k_ф. – коэффициент формы.

По (5.8а) вычисляют максимальные напряжения в материале шин от взаимодействия токов фаз σ_ф.расч. и отдельных элементов шины σ_{э расч.}. При расчете σ_э.расч. в (5.8а) вместо l, а, W и η следует подставлять l_э., а_э., W_э. (момент сопротивления поперечного сечения элемента) и η_э.. Коэффициент λ принимают равным 12.

Находят максимальное напряжение в материале шины, Па,

σ_расч..=σ_{ф.. расч.}+σ_{э.. расч..}. (5.11)

2. Расчет шинных конструкций, фазы которых расположены по вершинам треугольника

Шины, расположенные по вершинам треугольника ( рисунок 5.1б – г), при КЗ совершают сложные пространственные колебания. Условия электродинамической стойкости шин (5.1) остаются в силе. Стойкость изоляторов (с некоторым запасом) достаточна, если одновременно выполняются условия:

F_расч. ≤F_{доп. из.}; (5.12a)

F_расч. ≤F_{доп. раст.}. (5.12б)

где F_{доп. из.} , F_{доп раст.} – допустимые изгибающая и растягивающая нагрузки, согласно (5.5) и (5.4):

F_{доп. из.} =0,6 F_{разр. из.}H/(h+H); (5.13а)

F_{доп. раст.} =0,6 F_{разр. раст.}. (5.13б)

Здесь F_{разр. из.} и F_{разр. раст.} – разрушающие изгибающая и растягивающая нагрузки, которые для изоляторов 6...35 кВ устанавливаются заводами-изготовителями одинаковыми.

Если частоты собственных колебаний в главных плоскостях инерции шины разные и меньше 200 Гц, определение динамических коэффициентов (и соответственно максимальных напряжений в материале шин и нагрузок на изоляторы) проводят, как правило, на ЭВМ по специально разработанным программам. Вместе с тем шины квадратного, круглого и кольцевого сечения имеют одинаковые главные моменты инерции, поэтому их частоты собственных колебаний в плоскости изоляторов и в плоскости, перпендикулярной осям изоляторов, оказываются одинаковыми. В этом случае расчет на электродинамическую стойкость значительно упрощается и может проводиться в следующем порядке.

1. Определяют первые основные частоты собственных колебаний шины в одной из ее главных плоскостей инерции.

2. Находят динамический коэффициент, так же как для конструкции, фазы которой расположены в одной плоскости.

3. Вычисляют максимальные напряжения в материале шин, Па, и максимальные (результирующие) нагрузки на изоляторы, Н, по формулам:

σ_расч =√ 3·10^-7·l ·ξ_σ·· η · ί²_уд / а· λ·W ; (5.14)

F_расч.= √ 3·10^-7·l· ί²_уд ξ_F·· η· β / а . (5.15)

где ξ_σ. и ξ_F. – коэффициенты, значения которых приведены в таблице 3.2.