Выбор и проверка шин Жестких шин

В ЗРУ 6-10 кВ ошиновка и сборные шины выполняются жесткими шинами.

Они выбираются по:

1. Экономической плотности тока

q_э=

где I_норм – ток нормального режима (без перегрузок);

j_э – экономическая плотность тока, А/мм²; полученное q_э округляется до ближайшего стандартного значения.

2. Выбранное сечение проверяется по допустимому току из условия нагрева

I_доп ≥ I_max;

где I_доп – допустимый ток выбранных шин (из справочника), с учетом расположения шин;

I_max – максимальное значение тока аварийного или после аварийного режима.

Если температура окружающей среды отличается от номинальной (υ_{0 ном}=25⁰С) то,

где υ₀ – действительная температура окружающей среды;

υ_{дл. доп} – длительно допустимая температура в нормальном режиме (из справочника), для шин υ_дл.доп=70⁰С.;

I_{доп.ном}; I_доп – допустимые токи соответственно при температурах окружающей среды υ_{0 ном} и υ₀.

3. Шины проверяют на электродинамическую стойкость.

В общем случае жесткие шины, укрепленные на изоляторах, представляют собой колебательную систему, частота колебаний которой определяется массой и жесткостью конструкции. Электродинамические силы, возникающие при К.З., имеют составляющие, которые изменяются с частотой 50 и 100 Гц. Поэтому, для исключения механического резонанса в большинстве применяемых конструкций собственные частоты колебаний менее 30 и более 200 Гц. Учитывая это, ПУЭ не требует при проверке на электродинамическую устойчивость учитывать механические колебания.

При механическом расчете жестких шин необходимо учесть способ расположения шин на изоляторах (плашмя или на ребро); их взаимное расположение между собой (в горизонтальной или вертикальной плоскости, или по вершинам равностороннего треугольника), а также сечение самих шин.

Согласно ПУЭ допустимое напряжение в материале проводников принимается равным 70% от разрушающего, т.е.

δ_доп≤0,7δ_разр.

В качестве примера рассмотрим механический расчет на изгиб однополосных шин.

Наибольшая сила, действующая на шину средней фазы (при расположении шин в одной плоскости), определяется при трехфазном К.З. по следующему выражению;

F=

где - ударный ток трехфазного К.З., кА;

 – длина пролета между изоляторами, м;

а – расстояние между фазами, м.

Эта сила создает изгибающий момент М (Нм), при определении которого шина рассматривается как многопролетная балка, свободно лежащая на опорах,

М=

Напряжение в материале шин δ_расч., МПа; возникающее при воздействии изгибающего момента

δ_расч.= ,

где W – момент сопротивления шины относительно оси, перпендикулярной действию силы, см³

Шины механически прочны, если выполняется условие:

δ_расч.≤δ_доп

4. На термическую стойкость

υ_к≤υ_к.доп,

где υ_к – температура шин при нагреве током К.З.;

υ_к.доп – допустимая температура нагрева шин при К.З. (из справочника).

Исходным выражением для определения температуры проводника к концу К.З. является

f_к=

Величину fн, характеризующую тепловое состояние проводника к моменту начала К.З., определяют по известной температуре υ_н проводника в режиме, предшествующему режиму К.З. по кривой υ=φ(f) (см. рис.4) согласно выражения:

υ_н=υ₀+(υ_доп.дл.-υ_{0 ном})

где υ_доп.дл.- длительно допустимая температура проводника (из справочника),

I_max – максимальный ток нагрузок,

I_доп – длительно допустимый ток проводника.

Рисунок 4

Значение коэффициента k, учитывающего удельное сопротивление и эффективную теплоемкость проводника, выбирают из таблицы. Вк – интеграл джоуля (тепловой импульс) q – сечение шин. При выборе и проверке рассмотренных шин следует учесть, что по экономической плотности тока не выбирают: сборные шины всех напряжений, т.к. нагрузка по длине шин неравномерна;

ошиновку и кабели резервных линий и резервных трансформаторов собственных нужд, т.к. они работают эпизодически; токоведущие части всех временных устройств; ошиновку и кабели в установках до 1 кВ, если T_max<4500 ч, т.к. потери при этом не велики.

Эти токоведущие части выбирают по длительно допустимому току по условию I_доп≥I_max

Гибкие шины.

Сечение гибких шин и токопроводов выбирают по экономической плотности тока и длительно допустимому току.