1.9. Пример расчета динамической стойкости шин

Пусть требуется определить механические напряжения в шинах и изоляторах двухфазной шинной конструкции.

Дано: ток КЗ составляет 20 кА; постоянная времени апериодической составляющей тока 0,05 с. Шины расположены горизонтально, расстояние между фазами 0,6 м. Расстояние между изоляторами 1,3 м. Шины алюминиевые, трубчатые D/d=70 мм/64 мм. Опорные изоляторы с минимальной с разрушающей нагрузкой 3675 Н и высотой Н = 0,372 м. Номинальное напряжение 35 кВ. Расчетная схема показана на рис. 1.18, а. Принимаем, что шины имеют жесткое крепление в изоляторах.

Для такой задачи максимальный изгибающий момент в месте крепления , где р – нагрузка на единицу длины шины, Н/м; l – длина пролета.

Максимальное напряжение в материале шины

Где W – момент сопротивления изгибу, ;

Нагрузка, действующая на изоляторы,

.

Условия механической прочности шин и изоляторов: . Для алюминия марки АО . Для изоляторов .

Частота колебаний 1-й гармоники

Подставив значения ; , ; J – момент инерции круглой шины, , получим

Поскольку полученное значение , явление резонанса можно не учитывать:

Поскольку , можно принять . Для круглых проводников . Ударный ток ;

;

;

.

Таким образом, конструкция шин выполнена с запасом по механической прочности.

Глава вторая. Нагрев электрических аппаратов

2.1. Общие сведения 

При работе электрических аппаратов имеют место потери электроэнергии в виде тепла, которое расходуется на нагрев электрических аппаратов и рассеивается в окружающей среде.

В результате нагрева электрических аппаратов происходит их старение. При недопустимых значениях нагрева происходит преждевременный выход из строя не только отдельных элементов, но и аппаратов в целом.

Например, при возрастании допустимой температуры лишь на 8ºС, срок службы изоляции сокращается в 2 раза. При увеличении прочность меди снижается на 40%.

Поэтому для того, чтобы электрический аппарат свои нормативные часы, необходимо обеспечить его допустимый тепловой режим работы.

2.2. Активные потери энергии в аппаратах 

В аппаратах постоянного тока нагрев происходит в основном за счет потерь в активном сопротивлении токоведущей цепи.

Энергия, выделяющаяся в проводнике

, Дж

Где I – ток, А;

R ‑ сопротивление проводника, Ом;

T – длительность протекания тока, с.

Активное сопротивление проводника различно при постоянном и переменном токе из-за поверхностного эффекта и эффекта близости.

При переменном токе

Где R- сопротивление при постоянном токе;

- коэффициент добавочных потерь из-за вышеотмеченных эффектов.

ПОВЕРХНОСТНЫЙ ЭФФЕКТ

Результатом поверхностного эффекта является неравномерность плотности тока по сечению проводника. Переменный ток, протекая по проводнику создает переменное магнитное поле, которое пронизывает проводник, наводит в нем ЭДС. Эта ЭДС создает вихревые токи, которые геометрически складываются с основным магнитным потоком. В результате наибольшая плотность будет на поверхности проводника.