Как определяется электродинамическая устойчивость жестких шин

Обновлено: 08.01.2025

Наибольшее значение электродинамической силы в ньютонах, действующей на элементы средней фазы, в трехфазной системе шин при трехфазном к.з. определяется по формуле:

F_max = √3 . 10 –7 i_у3 2 l / а, (8.1)

где i_у3 - ударный ток трехфазного к.з., А;

l - длина пролета, м.

а - расстояние между осями шин, м;

Проверка шин на механическую прочность заключается в расчете максимального механического напряжения в материале шины σ_max и в сравнении этого напряжения с допустимым значением [σ]. Шина обладает электродинамической стойкостью, если выполняется условие:

Величина максимального механического напряжения в шине определяется по выражению

σ_max = F_max l /10W (8.3)

где W = h b 2 /6 - момент сопротивления шины, м 3 .

Физико-механические характеристики шин из различного материала

приведены в таблице 8.1

Проверка опорных изоляторов на механическую прочность заключается в проверке условия:

где F_разр - разрушающая механическая нагрузка на опорный изолятор, приводимая в технических характеристиках изолятора.

Опорные изоляторы одного номинального напряжения делятся на группы по разрушающей механической нагрузке. Значения этой нагрузки для опорных изоляторов приведены в табл. 8.2.

При выполнении условий (8.2) и (8.4) шинная конструкция отвечает требованиям электродинамической стойкости. При невыполнении условия (8.2) следует уменьшить длину пролета l. При невыполнении условия (8.4) следует выбрать более прочный опорный изолятор или уменьшить длину пролета l.

Материал шины	Марка металла	Допустимое напряжение [σ], Па.106	Модуль упругости Е, Па.1010
Алюминий	А, АО АДО
Алюминиевый сплав	АД31Т АД31Т1 АВТ1
Медь	МГМ МГТ

Марка изолятора	U_ном, кВ	F_разр, кН
ИО-6-3,75	3,75
ИО-10-3,75	3,75
ИО-6-7,50	7,5
ИО-10-7,50	7,5
ИО-10-12,50	12,50
ИО-10-16,0	16,0
ИО-10-20,0	20,0

Для проверки шинной конструкции на механический резонанс вычисляется частота собственных колебаний этой конструкции, Гц:

f_c = (r 2 / 2π l 2 )√E J / m, (8.5)

где r = 4,73 для многопролетных шин (см. рисунок 8.2);

Е - модуль упругости материала шины (см. таблицу 8.1);

J = hb 3 /12 - момент инерции шин, м 4 ;

m - масса шины на единицу длины, кг/м.

Частота вынуждающих механических сил в шинной конструкции составляет 100 Гц. Для отстройки от механического резонанса собственная частота f_c должна значительно отличаться от частоты вынуждающих сил.

Шинная конструкция считается отстроенной от механического резонанса, если выполняется условие

30 > f_c > 200 (8.6)

При невыполнении условия (8.6) изменяется длина пролета шин l.

Контрольные вопросы

1. Обозначить область применения токопроводов.

2. Назвать основные конструкции токопроводов.

3. Какие шины используются в токопроводах?

4. Привести конструкцию несимметричного токопровода с жесткими шинами.

5. Привести конструкцию симметричного токопровода с жесткими шинами.

6. Привести конструкцию токопровода с гибкими шинами.

7. Как осуществляется компенсация температурных изменений длины шин в жестких токопроводах?

8. Назвать преимущества токопроводов перед кабельной канализацией.

9. Назвать основные конструкции шинопроводов.

10. В чем отличие магистрального шинопровода от распределительного?

11. Привести конструкцию открытого шинопровода.

12. Привести конструкцию закрытого шинопровода.

13. Назвать способы прокладки шинопроводов.

14. Из каких секций комплектуются шинопроводы?

15. В чем заключается механический расчет шинной конструкции?

16. При каких условиях возникает механический резонанс?

17. Записать условие, при котором механический резонанс не будет иметь места.

18. Каковы исходные расчетные условия для шинной конструкции?

19. Записать выражение для электродинамической силы, действующей на шинную конструкцию.

20. Записать условие проверки шины на механическую прочность.

21. Записать условие проверки на механическую прочность опорного изолятора.

Литература

1. Правила устройства электроустановок.- М.: Изд-во ДЕАН, 2001.

2. Электротехнический справочник: В 3 т. Т 3. В 2 кн. Кн. 1. Производство и распределение электрической энергии/Под общ. ред. профессоров МЭИ: И.Н. Орлова (гл. ред.) и др.- 7-е изд. - М., 1988.

3. Справочник по проектированию электроэнергетических систем/В.В. Ершевич, А.Н. Зейлигер, Г.А. Илларионов и др.; Под ред. С.С. Рокотяна и И.М. Шапиро.- 3-е изд., перераб. и доп.- М.: Энергоатомиздат, 1985.

4. Крюков К. П., Новгородцев Б. П. Конструкции и механический расчет линий электропередачи. – 2-е изд., перераб. и доп. – Ленинград: Энергия, 1979. – 312 с.: ил.

5. Магидин Ф. А., Берковский А. Г. Устройство и монтаж воздушных линий электропередачи: уч. пособие. – М.: Высшая школа, 1973. – 255 с.: ил.

6. Миролюбов И. Н. Сопротивление материалов: пособие по решению задач. 6-е изд., перераб. и доп. – СПб.: Лань, 2004. – 512 с.: ил.

Токоведущие части в распределительных устройствах 35 кВ и выше электростанций и подстанций обычно выполняются гибкими сталеалюминевыми проводами АС или АСО. Гибкие провода применяются также для соединения блочных трансформаторов с ОРУ. При напряжении 500 кВ могут быть применены полые алюминиевые провода марки ПА. При номинальных напряжениях 750 и 1150 кВ следует применять только провода марки ПА. При этом число проводов в фазе получается минимальным, уменьшается расход алюминия и число гирлянд изоляторов, упрощается монтаж. В некоторых конструкциях открытых распределительных устройств часть или вся ошиновка и сборные шины могут выполняться жесткими из алюминиевых труб.

Соединение генераторов и трансформаторов с закрытым или комплектным распредустройством 6…10 кВ осуществляется гибким подвесным токопроводом, шинным мостом или закрытым комплектным токопроводом. Гибкие токопроводы для соединения генераторов и трансформаторов с РУ 6…10 кВ выполняются пучком проводов, закрепленных по окружности в кольцах-обоймах. Два провода из пучка – сталеалюминевые. Онинесут в основном механическую нагрузку от собственного веса, гололеда и ветра. Остальные провода – алюминиевые. Они являются только токоведущими. Сечения отдельных проводов в пучке рекомендуется выбирать возможно большими (500, 600 мм2)_,так как это уменьшает их число и стоимость токопровода.

Все соединения внутри закрытого распредустройства 6…10 кВ, включая сборные шины, выполняются жесткими голыми алюминиевыми шинами прямоугольного или коробчатого сечения. При токах до 3000 А в закрытых распредустройствах 6…10 кВ применяются однополосные и двухполосные алюминиевые шины. При больших токах рекомендуются шины коробчатого сечения, так как они обеспечивают лучшие условия охлаждения и меньшие потери от эффекта близости и поверхностного эффекта.

Проводники линий электропередач, длинных связей блочных трансформаторов с ОРУ, токопроводы генераторного напряжения выбираются по экономической плотности тока

, (4.1)

где - ток нормального режима (без перегрузок); - нормированная плотность тока, А/мм2.

Сечение, выбранное по экономической плотности тока, проверяется на нагрев (по допустимому току) в послеаварийном и ремонтном режимах работы электроустановки.

где I_доп – допустимый по нагреву ток шины выбранного сечения при температуре охлаждающей среды, отличной от нормируемой

, (4.3)

где q_о.ном= 25°С – нормируемая температура охлаждающей среды, при которой определяется номинальный допустимый ток проводника; I_{доп.ном} – номинальный допустимый ток проводника; q_дл.доп – длительно допустимая температура проводника (для неизолированных проводов и окрашенных шин q_дл.доп=70°С); q_о – действительная температура охлаждающей среды.

При горизонтальной прокладке жёстких шин прямоугольного сечения и расположении их плашмя допустимый ток следует уменьшить на 5% для полос шириной до 60 мм включительно и на 8% для полос большей ширины.

Выбору по экономической плотности тока не подлежат [1]:

– сети промышленных предприятий и сооружений напряжением до 1 кВ и при Т_max до 5000 ч;

– ответвления к отдельным электроприёмникам U

– сборные шины электроустановок и ошиновка в пределах открытых и закрытых РУ всех напряжений;

– сети временных сооружений, а также устройства со сроком службы 3-5 лет.

Сечение этих проводов выбирается по допустимому току.При этом учитываются не только нормальные, но и послеаварийные режимы, а также режимы в период ремонтов и возможность неравномерного распределения токов между секциями шин.

Проверка шин на термическую стойкость.

Проверка производится по условию

гдеS– выбранное сечение;S_min – минимальное сечение проводника, отвечающее требованию термической стойкости при коротком замыкании.

В приближенных расчетах можно воспользоваться упрощенной формулой определения S_min:

, (4.5)

где B_к – тепловой импульс, выделяемый током короткого замыкания; значение функции С для алюминиевых шин и проводов равно 91 , для медных – 167 .

Шины, выполненные голыми проводами на открытом воздухе, провода воздушных линий, не оборудованных устройствами АПВ, на термическое действие тока короткого замыкания не проверяются [1].

Проверка шин на электродинамическую стойкость.

Жесткие шины, укрепленные на изоляторах, представляют собой динамическую колебательную систему, на которую воздействуют электродинамические силы. Если собственные f₀ частоты колебательной системы шины-изоляторы совпадут с частотой изменения электродинамических сил, то механические нагрузки на шины и изоляторы возрастут. Если собственная частота колебаний f₀ меньше 30 и больше 200 Гц, то механического резонанса не возникает. В большинстве практически применяемых конструкций шин эти условия соблюдаются, поэтому ПУЭ [1] не требуют проверки на электродинамическую стойкость с учетом механических колебаний шинной конструкции. В отдельных случаях, например при проектировании новых конструкций, производится определение частоты собственных колебаний [8]:

, (4.6)

где l – длина пролета между изоляторами, м; J - момент инерции поперечного сечения шины относительно оси, перпендикулярной направлению изгибающей силы, см4, берётся из табл. 4.1; S – поперечное сечение шины, см2; К – коэффициент, зависящий от материала шин (для алюминия К=173,2; для меди К=125,2).

Изменяя l и S, добиваются того, чтобы механический резонанс был исключен, т.е. f₀ > 200 Гц.

Механический расчет однополосных жёстких шин прямоугольного, круглого, трубчатого или иного профиля, расположенных в одной плоскости.

Определяется наибольшее усилие, возникающее при трехфазном коротком замыкании, Н:

, (4.7)

где ударный ток, А; а – расстояние между соседними фазами, м; l – пролет шины (расстояние между соседними изоляторами одной фазы), м.

Максимальный изгибающий момент на шину при числе пролетов свыше двух (шина рассматривается как многопролетная балка, свободно лежащая на опорах), .

, (4.8)

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

, (4.9)

где W – момент сопротивления шины относительно оси, перпендикулярной действию усилия, см 3 (табл. 4.1).

Таблица 4.1

Шины динамически устойчивы, если

, (4.10)

где - допустимое механическое напряжение в материале шин.

В электроустановках широко применяют шины прессованные из алюминиевого сплава, закалённые и естественно состаренные (марка АД31Т) или закалённые и искусственно состаренные (марка АД31Т1). Допустимое механическое напряжение в материале шин марки АД31Т МПа, марки АД31Т1 МПа [4].

Если при расчете окажется, что напряжение в материале шин больше допустимого, то следует принять меры к изменению одной или нескольких величин, входящих в выражение для определения .

Методика механического расчёта шин двухполосных, коробчатого сечения, шин, расположенных в вершинах треугольника даётся в [4, 5].

Гибкие шины крепятся на гирляндах подвесных изоляторов с достаточно большим расстоянием между фазами. Так, для сборных шин приняты расстояния: при 35 кВ - 1,5 м; 110 кВ - 3 м; 220 кВ - 4 м; 330 кВ - 4,5 м; 500 кВ - 6 м; 750 кВ - 10 м.

При таких расстояниях силы взаимодействия между фазами невелики,поэтому расчета на электродинамическое действие для гибких шин обычно не производят. Но при больших токах короткого замыкания провода в фазах могут схлестнуться. Согласно ПУЭ [1] на электродинамическое действие тока короткого замыкания проверяются гибкие шины распределительного устройства при 20 кА и провода ВЛ при i_у 50 кА. Порядок проверки на схлестывание указан в [4].

Проверка по условиям коронирования делается для гибких проводников при напряжении 35 кВ и выше. Порядок расчета рассмотрен в [4]. Можно использовать также приведенные в ПУЭ [1] минимально допустимые по условиям короны сечения проводов воздушных линий электропередач: для напряжения 110 кВ - АС 70/11; 150 кВ - АС 120/9; 220 кВ - АС 240/39; 330 кВ - АС 600/72; 3 х АС 150/24; 2 х АС 240/39; 500 кВ - 3 х АС 300/66; 2хАС 700/86.

На отдельных участках электрических схем применяются комплектные токопроводы. Такими участками являются: связь между генератором и блочным трансформатором, отпайка к трансформатору собственных нужд от связи генератор-трансформатор, связь между трансформаторами собственных нужд и распределительным устройством 6 кВ, соединение трансформатора на подстанции с распределительным устройством 6…10 кВ. В этом случае токопровод выбирается при условии, что

, (4.11)

, (4.12)

. (4.13)

Приложение Г (рекомендуемое). Примеры расчета электродинамической стойкости шинных конструкций

Примеры расчета электродинамической стойкости шинных конструкций

Проверить электродинамическую стойкость трехфазной шинной конструкции, изоляторы которой обладают высокой жесткостью, при действии ударного тока КЗ =155 кА.

Шины прямоугольного сечения (60 х 6) выполнены из алюминиевого сплава марки АД31Т1, расположены горизонтально в одной плоскости, имеют четыре пролета и параметры: = 1,2 м; а = 0,6 м; m = 0,972 кг/м; Е = Па; = 137 МПа.

Частота собственных колебаний

где = 4,73 соответствует расчетной схеме 5 (таблица 2).

Для данной шинной конструкции = 1,1 (рисунок 5); = 1,0 (рисунок 1); = 1,0 (таблица 1); = 12 (таблица 2).

Максимальная сила, действующая на шинную конструкцию, составляет

при этом максимальное напряжение в материале шин, определяемое по формуле (18), равно

Поскольку =254,3 МПа> =137 МПа, то шины не удовлетворяют условию электродинамической стойкости. Для снижения максимального напряжения в материале шин необходимо уменьшить длину пролета. Наибольшая допустимая длина пролета при =137,2 МПа равна

Примем длину пролета равной 0,8 м; в этом случае = 491 Гц; = 1,0; = 5548 Н и = 102,7 МПа, что меньше = 137 МПа.

Исходя из максимальной нагрузки, действующей на изолятор, = 5548 Н принимаем к установке изоляторы типа ИОР-10-16,00 УХЛЗ. Для них согласно формуле (5) допустимая нагрузка составляет Н. Выбранные изоляторы удовлетворяют условию электродинамической стойкости

Таким образом, при уменьшении длины пролета до 0,8 м шинная конструкция отвечает требованиям электродинамической стойкости.

Проверить электродинамическую стойкость трехфазной шинной конструкции в цепи генератора, шины которой состоят из двух элементов корытообразного профиля, при = 120 кА.

Алюминиевые шины марки АДО сечением 2 х 3435 расположены в горизонтальной плоскости и имеют следующие параметры: =2 м; а=0,75 м; =9,27 кг/м; Па; =41 МПа; =0,2 м; =1 м; = м4; J = ; = ; W = .

Частоты собственных колебаний шины и элемента шины в соответствии с формулами (22) и (25) равны:

Для данной шинной конструкции =1,0 и =1,0 (рисунок 5); =1,0 (5.1.1); =1,0 (таблица 1); =12 (таблица 2).

Максимальная сила, обусловленная взаимодействием токов разных фаз, равна

При этом максимальные напряжения в материале шин, обусловленные соответственно взаимодействием токов разных фаз, определяемое по формуле (18), и токов отдельных элементов проводника одной фазы, определяемое по формуле (24), равны:

Суммарное напряжение в материале шины

Шины удовлетворяют условию электродинамической стойкости, так как =41 МПа, что больше =10,13 МПа.

Исходя из максимальной нагрузки, действующей на изолятор, =6651 Н, принимаем к установке изоляторы типа ИО-10-20,00 УЗ.

Для этих изоляторов =20000 Н, высота h=0,134 м. Изолятор имеет внутреннее крепление арматуры, поэтому для него м.

Согласно формуле (8) допустимая нагрузка на изолятор при изгибе равна

Выбранные изоляторы удовлетворяют условию электродинамической стойкости

Таким образом, шинная конструкция в целом отвечает требованиям электродинамической стойкости.

Проверить электродинамическую стойкость шинной конструкции наружной электроустановки напряжением 110 кВ при = 50кА.

Трубчатые шины квадратного сечения выполнены из алюминиевого сплава АД31Т и расположены в одной плоскости. Ширина шины Н = 125 мм, ширина окна шины h = 109 мм, погонная масса m = 8,96 кг/м. Длина пролета =5 м, расстояние между фазами а = 1 м. Допустимое напряжение в материале шины =89 МПа, модуль упругости Па. Изоляторы типа ИОС-110-600 (рисунок 3в) имеют = 6 кН, высоту = 1100 мм, расстояние от центра головки до центра масс шины 80 мм, высоту арматуры нижнего фланца 100 мм, следовательно для них значения Н и h согласно рисунку 3в равны: h = 1100 — 100 = 1000 мм; Н = 1100 — 100 + 80 = 1080 мм. Жесткость изолятора = 1100 кН/м, а частота собственных колебаний = 28 Гц.

Согласно таблице 4 момент инерции и момент сопротивления шины равны:

Допустимая нагрузка на изолятор согласно формуле (8) равна

Значения жесткости и частоты колебаний опоры допустимо принять равными жесткости и частоте колебаний изоляторов, так как изоляторы шинной конструкции установлены на весьма жестком основании. Приведенная масса в соответствии с формулой (31) равна

Необходимые для определения параметра основной частоты собственных колебаний шины значения величин равны:

По кривым рисунка 6 параметр = 3,3, поэтому

По кривой рисунка 5 коэффициент динамической нагрузки = 0,9.

Максимальные нагрузка на изоляторы и напряжение в материале шины в соответствии с формулами (2) и (18) равны:

Для данной шинной конструкции

Таким образом, шинная конструкция удовлетворяет условиям динамической стойкости.

Откройте актуальную версию документа прямо сейчас или получите полный доступ к системе ГАРАНТ на 3 дня бесплатно!

Если вы являетесь пользователем интернет-версии системы ГАРАНТ, вы можете открыть этот документ прямо сейчас или запросить по Горячей линии в системе.

Пример выбора жестких шин 10 кВ

Для питания ЗРУ-10 кВ требуется выбрать и проверить сечение сборных шин 10 кВ от силового трансформатора мощностью 16 МВА.

Максимальный трехфазный ток КЗ на шинах 10 кВ – Iк.з = 9,8 кА;
Силовой трансформаторов типа ТДН-16000/110-У1 загружен на 60%.

Согласно ПУЭ 7-издание п.1.3.28 проверку по экономической целесообразности не выполняют, поэтому выбор шин будет выполняться только по длительно допустимому току (ПУЭ 7-издание п.1.3.9 и п.1.3.22).

Проверку шин производят на термическую и электродинамическую стойкость к КЗ (ПУЭ 7-издание п.1.4.5).

1. Выбор шин по длительно допустимому току

Выбор шин по длительно допустимому току (по нагреву) учитывают не только нормальные, но и послеаварийные режимы, а также режимы в период ремонтов и возможного неравномерного распределения токов между секциями шин [Л2, с.220].

1.1 Определяем ток нормального режима, когда трансформатор загружен на 60%:

Sн.тр-ра = 16000 кВА – номинальная мощность трансформатора ТДН-16000/110-У1;
Uн.=10,5 кВ – номинальное напряжение сети;

1.2. Определяем максимальный рабочий ток, когда один из трансформаторов перегружен на 1,4 от номинальной мощности (утяжеленный режим):

По таблице 1.3.31 (ПУЭ 7-издание) определяем допустимый ток для однополосных алюминиевых шин прямоугольного сечения 80х8 мм с допустимым током Iдоп.о = 1320 А.

1.3. Определяем длительно допустимый ток для прямоугольных шин сечением 80х8 мм с учетом поправочных коэффициентов по формуле 9.11 [Л1, с.170]:

Iдоп.о =1320 А –длительно допустимый ток полосы при температуре шины θш = 70 °С, температуре окружающей среды θо.с = 25 °С и расположения шин вертикально (на ребро), определяемый по таблице 1.3.31 (ПУЭ 7-издание);

k1 — поправочный коэффициент при расположении шин горизонтально (плашмя), согласно ПУЭ 7-издание п. 1.3.23, должны быть уменьшены на 5% для шин с шириной полос до 60 мм и на 8% для шин с шириной полос более 60 мм. Принимаем k1 = 0,92 (так как шины будут расположены плашмя).

k2 – поправочный коэффициент для шин при температуре окружающей среды (воздуха) θо.с отличной от 25 °С, определяемый по ПУЭ 7-издание таблица 1.3.3. Принимаем k3 = 0,94 с учетом, что среднеемесячная температура наиболее жаркого месяца равна +30 °С.

Принимаем сечение шин 80х10 мм, с допустимым током Iдоп.о =1480 А.

1.4. Определяем длительно допустимый ток для прямоугольных шин сечением 80х10 мм с учетом поправочных коэффициентов по формуле 9.11 [Л1, с.170]:

Принимаем шины марки АД31Т1 сечением 80х10 мм.

2. Проверка шин на термическую устойчивость

2.1. Определяем тепловой импульс, который выделяется при токе короткого замыкания по выражению 3.85 [Л2, с.190]:

Iп.0 = 9,8 кА – начальное действующее значение тока КЗ на шинах 10 кВ.
Та – постоянная времени затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания. Для ориентировочных расчетов значение Та определяем по таблице 3.8 [Л2, с.150]. Для трансформатора мощность 16 МВА, принимаем Та = 0,04. Если же вы хотите более точно рассчитать значение Та, можете воспользоваться формулами, представленными в пункте 6.1.4 ГОСТ Р 52736-2007.

2.1.1. Определяем полное время отключения КЗ по выражению 3.88 [Л2, с.191] и согласно пункта 4.1.5 ГОСТ Р 52736-2007:

tоткл.= tр.з.+ tо.в=0,1+0,07=0,18 сек.

tр.з. – время действия основной защиты трансформатора, равное 0,1 сек (АПВ – не предусмотрено).
tо.в – полное время отключения выключателя выбирается из каталога, равное 0,07 сек.

2.2. Определяем минимальное сечение шин по термической стойкости при КЗ по выражению 3.90 [Л2, с.191]:

где: С – функция, значения которой приведены в таблице 3.14. Для алюминиевых шин С = 91.

Как мы видим ранее принята алюминиевая шина сечением 80х10 мм – термически устойчива.

3. Проверка шин на электродинамическую устойчивость

Ударный ток трехфазного КЗ на шинах 10 кВ — iуд = 24,5 кА;
Шины выполнены из алюминиевого сплава марки АД31Т1 сечением 80х10 мм, расположены горизонтально в одной плоскости (плашмя) и имеют восемь пролетов.
Длина пролета — l = 0,9 м;
Расстояние между осями проводников — а= 0,27 м (расположение шин см.рис. 2а ГОСТ Р 52736-2007);
Толщина шины — b = 10 мм = 0,01 м;
Высота шины — h = 80 мм = 0,08 м;

3.1. Определяем момент инерции J и момент сопротивления W по расчетным формулам согласно таблицы 4 ГОСТ Р 52736-2007:

3.2. Определяем частоту собственных колебаний для алюминиевой шины по выражению 4.18 [Л2, с.221]:

где: S = 800 мм 2 = 8 см 4 – поперечное сечение шины 80х10 мм.

Если же у вас медные шины, то частоту собственных колебаний определяют по выражению 4.19 [Л2, с.221]:

В случае, если частота собственных колебаний больше 200 Гц, то механический резонанс не возникает. Если f0 200 Гц, поэтому расчет можно вести без учета колебательного процесса в шинной конструкции [Л2, с.221].

3.3. Определяем наибольшее удельное усилие при трехфазном КЗ по выражению 3.74 [Л2, с.221]:

а = 0,27 м — расстояние между осями проводников (фазами), м;
iуд. = 24,5*103 А – ударный ток трехфазного КЗ, А;
Если расстояние между фазами а > 2*(b+h) > 2*(0,01+0,08); а = 0,27 м > 0,18 м, то в этом случае коэффициент формы kф = 1,0 [Л2, с.221];

3.4. Определяем максимальную силу, действующую на шинную конструкцию при трехфазном КЗ, данное значение нам понадобиться для проверки опорных изоляторов на механическую прочность [Л2, с.227]:

l = 0,9 м – длина пролета, м;
kп – поправочный коэффициент на высоту шины, если она расположена на ребро см. рис.4.8. В данном примере шины расположены горизонтально (плашмя), поэтому kп = 1,0:

где: Hиз. – высота изолятора.

3.5. Определяем максимальное напряжение в шинах при трехфазном КЗ, возникающее при воздействии изгибающего момента по выражению 4.20 [Л2, с.222]:

l = 0,9 м – длина пролета, м;
W = 10,7 см 3 – момент сопротивления поперечного сечения шины, определенный ранее.

3.6. Сравниваем полученное максимальное напряжение в шинах σрасч. = 2,91 МПа с допустимым напряжением материала σдоп. = 137 МПа из таблицы 3 ГОСТ Р 52736-2008.

Обращаю ваше внимание, что сравнивается максимальное напряжение в шинах с допустимым напряжением в материале жестких шин, а не с допустимым напряжением в области сварного соединения, согласно ГОСТ Р 52736-2008 пункт 5.3.1 и ПУЭ 7-издание пункт 1.4.15.

Как видно из результатов расчетов σрасч. = 2,91 МПа Вывод:

Выбранные шины марки АД31Т1 сечением 80х10 мм удовлетворяют условию электродинамической стойкости, с длиной пролета l = 0,9 м.

Справочник по электроснабжению и электрооборудованию. Том I. А.А. Федоров, 1986 г.
Электрооборудование станций и подстанций. Второе издание. Л.Д. Рожкова, В.С. Козулин. 1980 г.
ГОСТ Р 52736-2008 – Методы расчета электродинамического и термического действия тока короткого замыкания.

Данный проект поддерживается и развивается исключительно на средства от добровольных пожертвований.

Проявив лояльность к сайту, Вы можете перечислить любую сумму денег, тем самым вы поможете улучшить данный сайт, повысить регулярность появления новых интересных статей и оплатить регулярные расходы, такие как: оплата хостинга, доменного имени, SSL-сертификата, зарплата нашим авторам.

В данной статье будет рассматриваться выбор кабеля (провода) по нагреву при повторно-кратковременном.

В данном примере нужно выбрать сечение гибких шин для питания ЗРУ-10 кВ от силового трансформатора типа.

В данной статье будет рассматриваться пример расчета реактивной мощности воздушной линии напряжением 10.

Требуется определить потери активной и реактивной мощности в автотрансформаторе типа АТДЦТН-125000/220/110.

Требуется определить относительную величину потери напряжения автотрансформатора типа АТДЦТН-125000/220/110.

Пример проверки шин и изоляторов на электродинамическую стойкость по ГОСТ

В данном примере рассматривается расчет проверки шин и изоляторов на электродинамическую стойкость при коротких замыканиях в сети 10 кВ согласно ГОСТ Р 52736-2007.

Требуется проверить на электродинамическую стойкость шинную конструкцию (шины и изоляторы) на напряжение 10 кВ.

1. Ударный ток трехфазного КЗ на шинах 10 кВ — iуд = 180 кА;

2. Изоляторы применяются типа ИОР, обладающие высокой жесткостью, то есть неподвижны при КЗ.

3. Шины выполнены из алюминиевого сплава марки АД31Т1 сечением 8х60 мм (выбраны ранее), расположены горизонтально в одной плоскости и имеют шесть пролетов.

5. Расстояние между осями проводников — а= 0,6 м (см.рис. 2а ГОСТ Р 52736-2007);

6. Толщина шины — b = 8мм = 0,008 м;

7. Высота шины — h = 60 мм = 0,06 м;

8. Погонная масса шины определяется по таблице 1 ГОСТ 15176-89 для алюминиевой шины с размерами 8х60 мм — m = 1,292 кг/м;

9. Модуль упругости шин – Е = 7*1010 Па (см. таблицу 3 ГОСТ Р 52736-2007);

10. Допустимое напряжение материала – σдоп. = 137 МПа (см. таблицу 3 ГОСТ Р 52736-2007);

1. Определяем момент инерции J и момент сопротивления W по расчетным формулам согласно таблицы 4:

2. Определяем частоту собственных колебаний шины по формуле 22 [Л1, с.12]:

где: r1 = 4,73 – параметр основной частоты собственных колебаний шины, определяется по таблице 2 [Л1, с. 5]. В данном примере шины и изоляторы остаются неподвижными при КЗ, исходя из этого расчетный номер схемы №3.

3. Определяем коэффициент динамической нагрузки η при трехфазном КЗ в зависимости от отношения f1/fсинх = 315/50 = 6,3 при этом fсинх = 50 Гц. Согласно рисунка 5 коэффициент динамической нагрузки η = 1.

4. Определяем коэффициент формы Кф = 0,95 по кривой, где отношение b/h = 0,10, согласно рисунка 1.

5. Определяем коэффициент Красп = 1 по таблице 1, когда шины расположены в одной плоскости, см. рис.2а.

6. Определяем коэффициент λ = 12, согласно таблицы 2 [Л1, с.5].

7. Определяем максимальную силу, действующую на шинную конструкцию при трехфазном КЗ по формуле 2 [Л1, с.4].

l = 1,0 м – длина пролета, м;
а = 0,6 м — расстояние между осями проводников (фазами), м;
iуд. = 180*10 3 А – ударный ток трехфазного КЗ, А;
Кф = 0,95 – коэффициент формы;
Красп. = 1,0 – коэффициент, зависящий от взаимного расположения проводников.

8. Определяем максимальное напряжение в шинах при трехфазном КЗ по формуле 18 [Л1, с.11]:

l = 1,0 м – длина пролета, м;
η = 1,0 – коэффициент динамической нагрузки;
λ = 12 – коэффициент, зависящий от условия закрепления шин;
W = 4,8*10 -6 м3 – момент сопротивления поперечного сечения шины.

Сравниваем полученное максимальное напряжение в шинах σмах. = 154 МПа с допустимым напряжением материала σдоп. = 137 МПа из таблицы 3. Как видно из результатов расчетов σмах. = 154 МПа > σдоп. = 137 МПа – условие электродинамической стойкости не выполняться .

Поэтому для снижения напряжения в материале шин необходимо уменьшить длину пролета.

9. Определяем наибольшую допустимую длину пролета, м:

Принимаем длину пролета l = 0,9 м.

10. Определяем максимальное напряжение в шинах при трехфазном КЗ, с учетом длины пролета l = 0,9 м.

Условие электродинамической стойкости выполняется: σмах. = 125 МПа

где: Fразр. = 20000 Н — минимальная механическая разрушающая сила на изгиб, принимается по каталогу на изолятор.

Выбранные шины и изоляторы удовлетворяют условию электродинамической стойкости, с длиной пролета l = 0,9 м.

1. ГОСТ Р 52736-2008 – Методы расчета электродинамического и термического действия тока короткого замыкания.