Критерием термической стойкости является конечная температура, которая ограничивается механической прочностью металлов, деформациями частей аппаратов и шин. Для неизолированных медных проводников установлена максимальная температура 300 o C, для алюминиевых — 200 o C.
В практических расчетах для определения минимальной величины допустимого сечения по термической стойкости (SТ), пользуются формулой:
где: тепловой импульс (интеграл Джоуля), тока КЗ, А,
с — коэффициент, соответствующий разности выделенного тепла в проводнике после КЗ и до него, (справочная величина).
Если расчетная величина минимального сечения допустимого по термической стойкости ST меньше сечения проводника выбранного по допустимому току S, то считается, что шины термически стойкие, т.е. соблюдается условие:
Проверка на электродинамическую стойкость шин к токам КЗ
При КЗ по токоведущим частям проходят токи переходного режима, вызывая сложные динамические усилия в шинных конструкциях. Усилия, действующие на жесткие шины и изоляторы, рассчитываются по наибольшему мгновенному значению тока трехфазного КЗ ( ). Сила действующая на конструкцию определяется по (9.16).
Изгибающий момент, действующий на шину,
где: f — наибольшее удельное усилие при трехфазном КЗ, Н/М,
l — длина пролета между опорными изоляторами, м,
— коэффициент, зависящий о способа крепления шин на опорных изоляторах (для реальных конструкций =10).
Напряжение в материале шины при воздействии изгибающего момента, МПа,
где: W — момент сопротивления шины относительно оси, перпендикулярной действию момента, см 3 . Он зависит от размеров и расположения шин.
Шины механически прочны, если
где: допустимое механическое напряжение в материале шины. (справочная величина)
Примеры расчета шин
Однополосные шины
Наибольшее удельное усилие, Н/м,
где: — ударный ток трехфазного КЗ, А;
а — расстояние между фазами, м;
— коэффициент формы (находится по кривым [10]). Если расстояние между фазами значительно больше периметра шин то коэффициент формы .
Необходимо учитывать усилия как между фазами, так и между полосами.
Удельное усилие между фазами, Н/м:
Напряжение в материале от взаимодействия фаз, МПа,
где: W — момент сопротивления пакета шин, см 3 .
Удельное усилие между полосами, Н/м:
где: величины, зависящие от коэффициентов формы;
Напряжение в материале от взаимодействия полос, МПа,
где: — расстояние между прокладками, которые укладываются между шинами в пакете, м;
— момент сопротивления одной полосы, см 3 .
Шины механически прочны, если,
Максимальное расстояние между прокладками, м
Минимальное число прокладок в пролете
При жестком соединении швеллеров расчет такой же, как для однополостных
При отсутствии жесткого соединения швеллеров расчет такой же, как для двухполостных шин, (при вертикальном расположении ).
Удельное усилие действующее между фазами при отсутствии жесткого соединения швеллеров:
Формулы используются с учетом .
Шины, расположенные по вершинам треугольника
В этом случае силы, действующие на шину от других фаз, сдвинуты в пространстве. Результирующая сила меняется по величине и направлению, создавая растягивающие , изгибающие и сжимающие усилия на изоляторы.
Читайте также: Разновидности шин для авто
В табл. 9.2 приведены расчетные формулы для определения и сил, действующих на изоляторы для круглых, полых и коробчатых шин, расположенных в вершинах треугольника.
Выбрать сборные шины 10кВ понизительной подстанции 110/10кВ. Номинальная мощность трансформатора МВА; ударный ток трехфазного КЗ на шинах , тепловой импульс . Предполагается, что шины расположены в горизонтальной плоскости, расстояние между фазами , длина пролета l = 1 м.
Сборные шины выбираем по длительно допустимому току. Так как распределение нагрузки по шинам неизвестно, выбор шин производим по току трансформатора:
Принимаем алюминиевые шины прямоугольного сечения (60×6)мм 2 = 360мм 2 .
Проверяем шины на термическую стойкость, принимая , справочная величина:
Согласно условию шины термически устойчивы.
Проверка на динамическую стойкость
Удельное усилие принимая
Момент сопротивления сечения при расположении шин “плашмя”
Напряжение в материале шины:
Согласно условию шины динамически устойчивы.
Видео:Выбор и проверка сборных шин на 6 и 0,4 кВСкачать
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).
Видео:Провода, токопровод, шиныСкачать
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: Сколько должно быть давление в шинах лада гранта лифтбек
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.
Видео:Лапидус А.А. Схема распределительных устройств (РУ): 2СШ+ОСШСкачать
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.
Видео:РУ 110-220 кВ со сборными шинами (схемы 110-9, 13, 13Н)Скачать
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: Цепи шины для пил makita
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
🎦 Видео
Терминология силовой электроники: тиристорыСкачать
Какая сила переносит носители заряда в проводниках? Ток смещения и ток проводимостиСкачать
Лапидус А.А. Схемы с ГРУСкачать
Вебинар: КРУ-Т с комбинированным коммутационным модулемСкачать
Термическая обработка. ЗакалкаСкачать
Лапидус А.А. Токоведущие частиСкачать
Термическая обработка. Отжиг и нормализацияСкачать
РЗ #51 Дифференциальная защита шин (часть 1)Скачать
Что такое ШИМ? Как ШИМ регулирует яркость, температуру, обороты двигателя и напряжение? Разбираемся!Скачать
Ударный ток короткого замыканияСкачать
Лапидус А.А. Схема распределительных устройств (РУ): 3/2Скачать
ГЗШ Основная система уравнивания потенциаловСкачать
Лекция 304 Шинный формировательСкачать
Выбор трансформаторов ТЭЦ. Расчёт токов КЗ для выбора проводников и аппаратов.Скачать
Различие гибких медных шин к МТ-1928Скачать
Удивительные свойства резиныСкачать
