Сечение шин выбирают по рекомендуемой экономической плотности тока для нормального рабочего режима и нагреву длительным током в случае рабочего форсированного режима.
При к. з. шины проверяют на механическую прочность и термическую устойчивость.
Условия выбора шин даны в табл. 39-8.
Длительно допускаемые токи для окрашенных медных и алюминиевых шин приведены в разделе.
При горизонтальной прокладке шин прямоугольного сечения плашмя следует уменьшить на 5% для шин с шириной полос до 60 мм и на 8% для шин с шириной полос более 60 мм.
Таблица 39-8 Условия выбора шин и кабелей
Номинальное напряжение (для кабелей)
Длительный допускаемый ток
Допускаемое напряжение в материале (для шин) при коротком замыкании
Максимальная допускаемая температура при кратковременном нагреве
Дополнительно по теме
При больших рабочих токах рекомендуется применять шины коробчатого сечения, так как при этом обеспечиваются наименьшие добавочные потери от поверхностного эффекта и эффекта близости и наилучшие условия охлаждения.
При выборе сечения следует применять экономическую плотность тока.
Для обеспечения механической прочности шин при токах к. з. расчетное напряжение в шине не должно превосходить допускаемого напряжение для данного материала (табл. 39-9).
Таблица 39-9 Допускаемая механическая прочность шин
Рис. 39-5. Размещение прокладок при двухполосной шине.
Максимальное расчетное напряжение в шине определяется по следующим формулам:
где f — максимальное усилие, приходящееся на 1 см длины шины, от взаимодействия между токами фаз, H/м; l — расстояние (пролет) между осями изоляторов вдоль фазы рис. 39-5, м; W — момент сопротивления шины относительно оси, перпендикулярной направлению действия усилия, м3.
Формулы для подсчета момента сопротивления даны в табл. 39-10.
Таблица 39-10 Моменты сопротивления шин
Эскиз расположения шин и форма их сечений
Момент сопротивления W, м3
Усилие при расположении шин в одной плоскости
где — ударный ток трехфазного короткого замыкания, А; а — расстояние между осями шин смежных фаз, м.
При выполнении шин в виде пакетов, собранных из отдельных полос, суммарные механические напряжения в полосе шины складываются из двух напряжений: от взаимодействия фаз 
и от взаимодействия полос пакета одной фазы 
, т. е.
Напряжение определяется, как и для однополосных шин.
Напряжение определяется как
где 
— усилие, приходящееся на 1 м длины полосы, от взаимодействия между токами полос пакета, Н/м; 
— расстояние между прокладками пакета, м (рис. 39-5).
где d определяется по кривым рис. 39-6.
Для обеспечения термической устойчивости шин и кабелей при к. з. необходимо, чтобы протекающий по ним ток не вызывал повышения температуры сверх максимально допускаемой при кратковременном нагреве, приведенной в табл. 39-11.
Таблица 39-11 Максимальные температуры и коэффициент С для шин и кабелей
Вид и материал проводника
Максимально допускаемая температура,
Стальные шины при отсутствии непосредственного соединения с аппаратами
Стальные шины при наличии непосредственного соединения с аппаратами
Читайте также: Как научить собаку прыгать через шину
Кабели с бумажной изоляцией до 10 кВ включительно с медными жилами
То же с алюминиевыми жилами
При этом принято, что до момента к. з. температура проводника не превышала допустимой температуры в длительном режиме.
Конечная температура 
, до которой нагревается проводник током к. з., определяется по кривым рис. 39-7. Для этого должно быть вычислено значение 
по формуле
где 
определяется по кривым рис. 39-7 для начальной температуры проводника 
до к. з., 
— тепловой импульс, который характеризует количество тепла, выделенное током за время к. з., 
, S-сечение проводника, мм2; минимальное сечение проводника по условию термической устойчивости
Для практических расчетов можно принимать
где значения коэффициента следует брать по табл. 39-11.
Рис. 39-7. Кривые для определения температуры нагрева проводников при коротком замыкании.
Дополнительно по теме
Изоляторы ИО-10, ИОР-10, ИП-10/630
Описание предохранителей ПК, ПР, ПН. Номенклатура предохранителей
Приводы ПР-10, ПР(А)-17, ПП-67, ППМ, ППВ-10, ПЭ-11
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.
Читайте также: Перебортовка шин что это
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];
Читайте также: Системная шина это информационная магистраль
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.
Дальнейший расчет шинной конструкции в части выбора опорных изоляторов представлен в статье: «Выбор опорных изоляторов для шинного моста 10 кВ».
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.
Поделиться в социальных сетях
Если вы нашли ответ на свой вопрос и у вас есть желание отблагодарить автора статьи за его труд, можете воспользоваться платформой для перевода средств «WebMoney Funding» и «PayPal» .
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.
Отправляя сообщение, Вы разрешаете сбор и обработку персональных данных.
Политика конфиденциальности.
- Свежие записи
- Нужно ли менять пружины при замене амортизаторов
- Скрипят амортизаторы на машине что делать
- Из чего состоит стойка амортизатора передняя
- Чем стянуть пружину амортизатора без стяжек
- Для чего нужны амортизаторы в автомобиле