2. По допустимому току из условий нагрева в рабочих утяжеленных режимах

	(4.32)
где – рабочий утяжеленный ток электроустановки, ; – допустимый ток выбранного сечения с учетом поправки при расположении плоских шин плашмя (ПУЭ п. 1.3.23) или температуре охлаждающей среды, отличной от номинальной ( ).

В последнем случае

	(4.33)
где – допустимый ток при температуре охлаждающей среды ; – допустимая температура нагрева (для шин); – действующая температура охлаждающей среды;

3. по термической стойкости при к.з.

	(4.33)
где – температура токоведущих частей при нагреве т.к.з.; – допустимая температура нагрева шин при к.з.

Для определения обычно используют вспомогательную функцию , характеризующую связь между выделившейся в проводнике энергией и его температурой (рис. 4.3). Между значениями функции при начальной температуре до к.з. ( ), при температуре в конце к.з. ( ), тепловым импульсом т.к.з. и площадью сечения проводника существует зависимость

(4.34)

откуда

(4.35)

По значению и кривым (рис. 4.3) определяется по значению – температура в конце к.з. .

Часто термическая стойкость проводника определяется по минимальной площади его сечения

	(4.36)
где – величина, характеризующая состояние проводника в конце к.з. при температуре и определяемая по кривым (рис. 4.3). Значение находим по тем же кривым при начальной допустимой температуре до к.з. . Значения и коэффициента приведены в табл. 4.5.

Таблица 4.5

Допустимая температура нагрева при к.з. и значения коэффициента

Проводник
Шины:
медные	300	170
алюминиевые	200	90
стальные, не имеющие непосредственного соединения с аппаратами	400	65
стальные с непосредственным присоединением к аппаратам	300	60
Кабели с бумажной пропитанной изоляцией на напряжение до 10 кВ и жилами:
из меди	200	160
алюминия	200	90
Кабели и изолированные провода с поливинилхлоридной и резиновой изоляцией и жилами:
из меди	150	160
алюминия	150	90
Кабели и изолированные провода с полиэтиленовой изоляцией и жилами:
из меди	120	160
алюминия	120	90

Сечение принимается как

(4.37)

4. п роверка шин на динамическую стойкость сводится к механическому расчету шинной конструкции (рис. 4.4) при к.з. Электродинамические силы, возникающие при к.з., носят колебательный характер и имеют периодические составляющие с частотой 50 и 100 Гц. Эти силы приводят шины и изоляторы, представляющие собой динамическую систему, в колебательное движение, при этом деформации элементов конструкции и соответствующие напряжения в материале зависят от собственной частоты колебаний элементов.

Особенно большие напряжения возникают в условиях резонанса, когда собственные частоты системы шины-изоляторы оказываются близкими к 50 и 100 Гц. В этом случае напряжения в материале шин и изоляторов могут в 2-3 раза превышать напряжения, рассчитанные по ударному току. Если собственные частоты системы меньше 30 и больше 200 Гц, то механического резонанса не возникает, и проверка шин на электродинамическую стойкость проводится в предположении, что шины и изоляторы являются статической системой с нагрузкой, равной максимальной электродинамической силе к.з.

Частота собственных колебаний для алюминиевых шин

(4.38)

для медных шин

				(4.39)
где		–	пролет между изоляторами, м;
		–	момент инерции поперечного сечения шины относительно оси, перпендикулярной направлению изгибающей силы, ;
		–	площадь сечения шины, .

Изменяя длину пролета и форму сечения шин, исключаем механический резонанс, т.е. . Если этого добиться не удается, то производится специальный расчет шин с учетом динамических усилий, возникающих при колебаниях шинной конструкции.

При расчетах шин как статической системы исходят из допущения, что шина каждой фазы является многопролетной балкой, свободно лежащей на жестких опорах с равномерно распределенной нагрузкой. Равномерно распределенной силой создается изгибающий момент

(4.40)

где – сила, приходящаяся на единицу длины, ; – длина пролета между опорными изоляторами шинной конструкции, ; – коэффициент, учитывающий используемый тип шинной конструкции. Для одно- и двухпролетной шинных опор . В случае трех и более пролетных опор следует использовать для крайних пролетов и для средних.

Максимальная сила, приходящаяся на единицу длины при трехфазном к.з. ( ), определяется по формуле

(4.41)

где – коэффициент формы (для круглых проводников сплошного сечения, проводников кольцевого сечения, а также шин корытообразного сечения с высотой профиля 0,1 м и более следует принимать , для шин прямоугольного сечения значение коэффициента формы определяется по диаграмме (рис. 4.5)); – коэффициент, зависящий от взаимного расположения проводников (рис. 4.6). Некоторые значения приведены в табл. 4.6.

Таблица 4.6

Значения коэффициента

Расположение шин	Расчетная фаза	Значения коэффициента для результирующих нагрузок
В одной плоскости (рис. 4.6 а)	В	1
По вершинам равностороннего треугольника (рис. 4.6 б)	А	1
	В	1
	С	1
По вершинам прямоугольного равнобедренного треугольника (рис. 4.6 в)	А	0,87
	В	0,95
	С	0,95
По вершинам равностороннего треугольника, но оси изоляторов расположены под углом 2π/3 друг к другу (рис. 4.6 г)	А, B, С	1

Напряжение (в МПа), возникающее в материале шин, определяется из выражения

	(4.42)
где – момент сопротивления шины относительно оси, перпендикулярной действию силы, .

Моменты сопротивления и инерции шин различной конфигурации и способов установки приведены в табл. 4.7.

Шины механически прочны, если выполняется условие

	(4.43)
где – допустимое механическое напряжение шин (см. табл. 4.8).

Методика расчета двух- и трехполосных шин, а также шин коробчатого сечения подробно изложена в ГОСТ Р 52736-2007.

Таблица 4.7

Моменты инерции и сопротивления шин

Форма поперечного сечения и расположение	Момент инерции	Момент сопротивления
b

Таблица 4.8

Допустимое механическое напряжение в материале шин

Материал шины	Марка	Допустимое напряжение , МПа		Модуль упругости, , МПа
		материала	в области сварного соединения
Алюминий	АО, А	82	82	7
	АДО	41-48	41,48	7
Алюминиевый сплав	АД31Т	89	84	7
	АД31Т1	137	84	7
	АВТ1	213	106	7
	1915Т	247	223	7
Медь	МГМ	171,5-178	-	10
	МП	171,5-206	-	10

Согласно ПУЭ гибкие шины РУ 110 кВ и выше должны проверяться на электродинамическое действие тока короткого замыкания при мощности короткого замыкания, равной или большей следующих значений, представленных ниже:

	110	220	330	500
	4000	8000	12000	18000

При меньших величинах проверка на схлёстывание не выполняется.