21.Условия выбора жестких шинных конструкций.

При токах до 3000 А  одно - и двухполосные шины. При больших токах  шины коробчатого сечения.      Сборные шины и ответвления от них крепятся на опорных фарфоровых изоляторах  горизонтально, вертикально, по вершинам треугольников др. Шинодержатели допускают продольное смещение шин при их удлинении вследствие нагрева. При большой длине шин устанавливаются компенсаторы.

Выбор сечения ошиновки производится по экономической плотности тока.        Найденное сечение, округляется до ближайшего меньшего стандартного сечения, если оно не отличается от экономического значения больше чем на 15%. В противном случае принимается ближайшее большее стандартное сечение. Выбранные по экономической плотности тока шины проверяются  по допустимому току из условий нагрева, на термическую и  динамическую стойкость  при к. з.

Проверка по допустимому току заключается в выполнении  соотношения  I_max I_доп, где I_доп - допустимый ток с учетом поправки при расположении шин плашмя или температуре охлаждающей среды, отличной от принятой в таблицах ( ).Проверка  на  термическую стойкость заключается в выполнении соотношения .

Для проверки шинной конструкции на электродинамическую стойкость проводится механический расчет.

Сила f , обусловленная ударным током,  создает изгибающий момент

 Н*м

 

где l - длина пролета между опорными изоляторами, м.

Напряжение в материале шины, возникающее при воздействии изгибающего момента, МПа

 

где W - момент сопротивления шины относительно оси, перпендикулярной действию усилия, см³.

Шины механически прочны, если

В случае применения двухполосных шин возникают усилия между полосами и между фазами. Усилие между полосами не должно приводить к их соприкосновению. Для того чтобы уменьшить это усилие, в пролете между полосами устанавливаются прокладки, как это показано на рисунке 11.2 . Расстояние  между прокладками l_п  выбирается так, чтобы силы  не вызывали соприкосновения полос 

Силу взаимодействия между полосами в пакете из двух полос можно определить как

     ;   

Рисунок 11.1 – Расположение двухполосных шин  с  промежуточными прокладками

Напряжение в материале шин от взаимодействия полос, МПа

где W_п – момент сопротивления одной полосы, см³; l_п - расстояние между прокладками, м.

Напряжение в материале шин от взаимодействия фаз

где l_ф – длина пролета между изоляторами;

      W_ф – момент сопротивления пакета шин .

Шины механически   прочны, если .

При механическом расчете шин коробчатого сечения учитывается способ их расположения, как это показано на рисунке 11.2.

Рисунок 11.2 – Расположение шин коробчатого сечения

Рисунок 11.3 - Расположение  шин  по вершинам равностороннего треугольника

Если шины расположены в горизонтальной плоскости и швеллеры жестко соединены то W=W_y0-y0.. При отсутствии жесткого соединения W=2W_y-y. Если шины расположены в вертикальной плоскости то W=2W_x-x.

Сила взаимодействия между швеллерами, составляющими шину коробчатого профиля, определяется  при условии k_ф =1;  i₁=i₂=i_y/2; a=h, равна

.

Напряжение в материале шин от действия силы,   .

Шины механически прочны, если . Если это условие не соблюдается, то следует уменьшить l_ф или l_п, увеличив число прокладок в пролете. Максимально допустимое расстояние между прокладками

.

При расположении по вершинам равностороннего треугольника, как это показано на рисунке 11.4.,  все три фазы находятся в одинаковых условиях. Результирующая сила f_а меняется не только по величине с частотой 2wt, но и по направлению, создавая растягивающие, изгибающие и сжимающие усилия на изоляторы

Максимальная сила взаимодействия оказывается равной силе, действующей на фазу В при горизонтальном расположении шин, Н/м:

.

Жесткие шины крепятся на опорных изоляторах, выбор которых производится по  номинальному напряжению   U_уст<=U_ном  и  по допускаемой нагрузке F_расч<=F_{доп, ,} причем допускаемая нагрузка на изолятор должна быть меньше разрушающей (F_доп=0,6F_разр).

При горизонтальном или вертикальном расположении изоляторов всех фаз расчетная сила,  действующая на изолятор равна.

 

где k_h - поправочный коэффициент на высоту шины, если она расположена "на ребро"  определяемый как отношение высоты от  основания изолятора до середины шины Н к высоте изолятора Н_из

 

 ,             .

 

В РУ 35 кВ и выше применяются гибкие шины, выполненные проводами АС. Сечение гибких шин и токопроводов выбирается по экономической плотности  тока, по длительно допустимому току и проверяются по термическому действию тока К.З. в соответствии с условиями

 

 или .

 

Расчет на электродинамическое действие не производят. В ряде случаев проводится проверка на схлестывание. При напряжении 35 кВ и выше производится проверка по условиям коронирования.