4 Выбор токоведущих частей

Основное электрооборудование электростанций и подстанций и электрические аппараты в их цепях (выключатели, разъединители, и т.д.) соединяются между собой проводниками разного типа, которые образуют токоведущие части электроустановок.

4.1 Выбор шин

В ЗРУ 6-10 кВ ошиновка и сборные шины выполняются жёсткими алюминиевыми шинами. Медные шины из-за высокой их стоимости не применяются даже при больших токах нагрузки. При токах до 3000 А применяют одно- и двухполосные шины. При больших расчётных токах от 3000 до 5000 А рекомендуются шины коробчатого сечения, т.к. при этом обеспечиваются наименьшие добавочные потери как от поверхностного эффекта, так и от эффекта близости при наилучших условиях охлаждения. Сборные шины и ответвления от них к электрическим аппаратам (ошиновка) 6-10 кВ крепятся на опорных фарфоровых изоляторах. Соединение шин по длине обычно выполняется сваркой. Различают следующее расположение шин:

а) горизонтальное;

б) вертикальное;

в) по вершинам треугольника.

Сборные шины по экономической плотности тока не выбираются, поэтому сечение шин выбирают по допустимому току.

, (4.1.1)

Проверка шин на термическую стойкость при коротком замыкании.

Проверка термической стойкости жёсткости шин сводится к определению допустимого по условиям нагрева токами короткого замыкания сечения и сопоставления его с выбранным.

, (4.1.2)

C– коэффициент, зависящий от вида и материала проводника. Принимается по таблице №10 (стр.72).

Проверка шин на механическую прочность.

Механический расчёт однополосных шин (прямоугольного сечения) при расположении фаз в одной плоскости.

М аксимальное расчётное напряжение в материале шин [МПа] определяется по следующей формуле:

(4.1.3)

При расположении шин плашмя:

_(4.1.4)

_{Размеры b и h берутся в сантиметрах.}

_{При расположении шин на ребро:}

_{. (4.1.5)}

_{Размеры b и h берутся в сантиметрах.}

Для обеспечения механической прочности шин при токах короткого замыкания расчётное напряжение в материале шин не должно превышать допустимого.

Шины механически прочны, если

,

где – допустимое механическое напряжение в материале шин, [МПа]. Принимается по таблице №9 (стр.44) в зависимости от материала шин.

Механический расчёт шин коробчатого сечения.

Для коробчатых шин суммарное механическое напряжение складывается из двух напряжений: от взаимодействия швеллеров одной фазы и от взаимодействия фаз :

; (4.1.6)

Шины коробчатого сечения обладают большим моментом инерции, поэтому расчёт производится без учёта колебательного процесса в технической конструкции.

Считается, что швеллеры шин соединены между собой по всей длине сварным швом.

Напряжение в материале шин от взаимодействия фаз определяется с учётом расположения шин.

Если шины расположены в горизонтальной плоскости

, (4.1.7)

Если шины расположены в вертикальной плоскости

(4.1.8)

Если шины расположены в вершинах прямоугольного треугольника

(4.1.9)

Сила взаимодействия между швеллерами, составляющими шину коробчатого профиля (для всех случаев расположения) определяется:

(4.1.10)

Напряжение в материале и от действия силы определяется по формуле:

, (4.1.11)

Шины механически прочны, если

, (4.1.12)

Усилие между швеллерами значительно и может привести к их схлёстыванию. Чтобы предупредить это, между швеллерами через промежутки устанавливают прокладки.

Максимально допустимое расстояние между прокладками

(4.1.13)

Е сли условие выполняется, то в пролёте прокладок не требуется и принимается равным . В противном случае число прокладок определяется по формуле и округляется до целого числа.

1 (4.1.14)

определяется по формуле

(4.1.15)

(Л – 1 стр.264)

При токах до 3000 А применяют одно- и двухполосные шины.

l = 1,5 м.

Сборные шины по экономической плотности тока не выбираются, поэтому сечение шин выбирают по допустимому току.

; (4.1.1)

=1,4*25000/( ·10)=2023кА.

По справочнику принимаем алюминиевые шины коробчатого сечения с = 2670 А, = 695 мм².

h = 75мм; с = 5,5 мм; b = 35мм;

Рисунок 4.1- сечение шины.

Проверка шин на механическую прочность

Шины механически прочны, если:

;

где – допустимое механическое напряжение в материале шин,(МПа).

А для алюминиевых шин = 70 МПа.

Для коробчатых шин суммарное механическое напряжение складывается из двух напряжений: от взаимодействия швеллеров одной фазы δп, и от взаимодействия фаз :

Е сли шины расположены в горизонтальном положении

где – ударный ток трёхфазного короткого замыкания, (А)

– пролёт между осями изоляторов вдоль фазы,(м)

– расстояние между осями шин смежных фаз,(м)

– момент сопративления, (см³) см³

. м;

Сила взаимодействия между швеллерами, составляющими шину коробчатого профиля (для всех случаев расположения) определяется:

(4.1.10)

где – ударный ток трёхфазного короткого замыкания,

Максимальное допустимое расстояние между прокладками

(4.1.13)

где – момент сопротивления одной полосы, [см³]. см³

;

.

Следовательно в пролёте прокладок не требуется и принимается равным .

Напряжение в материале от действия силы определяется по формуле:

;

где – расстояние между прокладками, [м].

– момент сопротивления одной полосы, [см³].

= (0,004 · 1,5²) / (12 · 3,17) = 0,0002 МПа.

Шины механически прочны, если:

;

= 0,0182МПа;

;

Выбранные шины по механической прочности проходят.

Проверка шин на термическую стойкость при коротком замыкании.

Проверка термической стойкости жёсткости шин сводится к определению допустимого по условиям нагрева токами короткого замыкания сечения и сопоставления его с выбранным.

,

где – допустимое сечение по условию нагрева токами короткого замыкания, [мм²];

– сечение выбранных шин, [мм²].

(4.1.2)

= 142,52мм²;

где – расчётный тепловой импульс короткого замыкания, [кА²·с];

– коэффициент, зависящий от вида и материала проводника. Принимается по таблице №10 (стр.72).

А для алюминиевых шин = 88 Ас/мм².

= 142,52мм² .

= 142,52 мм²< = 2440 мм².

Таким образом, выбранные шины термически устойчивы.

Составляем таблицу расчетных и каталожных данных.

Р асчетные и каталожные данные. Таблица 4.1.1

Условие выбора	Расчетные данные	Каталожные данные
	2023,1А	= 2670 А
	= 0,0182МПа	= 70 МПа
	= 142,52 мм2	= 2440 мм2