Условия электродинамической стойкости шин

Видео:Ударный ток короткого замыканияСкачать

Проверка шин на электродинамическую и термическую устойчивость.

Сборные шины выбирают по допустимому нагреву из условия ,

где I_расч – расчетный ток, I_доп – длительно допустимый ток по условию нагрева.

Выбранные сечения шин должны быть проверены на термическую и электродинамическую стойкость.

При прохождении токов КЗ в шинах и других токоведущих частях возникают электродинамические усилия, которые создают изгибающие моменты и напряжения в металле. Критериями электродинамической стойкости или механической прочности шин являются максимальные напряжения, которые не должны превышать допустимых для данного материала значений.

σ_р ≤ σ_доп, где σ_р, σ_доп – соответственно расчетное и допустимое напряжения материала на изгиб.

Шину, закрепленную на изоляторах, можно рассматривать как многопролетную балку. Наибольшее напряжение в металле при изгибе

где М – максимальный изгибающий момент, Н·м; W – момент сопротивления шины, м 3 .

При расположении шин на ребро , при расположении плашмя .

Здесь b и h – соответственно ширина (узкая сторона) и высота (большая сторона) сечения шины, м.

Выражение для изгибающего момента М, создаваемого ударным током КЗ, можно получить, если рассматривать шину как равномерно нагруженную многопролетную балку.

где l – расстояние между изоляторами, м; ζ – коэффициент, равный 10 для крайних пролетов и 12 для остальных пролетов; F – сила взаимодействия между проводниками при протекании по ним ударного тока КЗ.

Для трехфазных шин в качестве расчетного принимают ударный ток трехфазного КЗ. Причем расчет электродинамической стойкости проводится для проводников средней фазы, поскольку на них действуют наибольшие значения ЭДУ.

. Здесь а – расстояние между шинами, l – расстояние между изоляторами фазы, К_ф – коэффициент формы, определяемый по кривым Двайта (обычно К_ф ≈ 1).

Механические напряжения проводниковых материалов не должны превышать 140 МПа для меди (марки МТ) и 70 МПа для алюминия (марки AT).

При расчете разрушающего усилия на изолятор , где К_н = 1 при расположении шин плашмя, К_н = (h_из + b + 0,5h)/ h_из при расположении шин на ребро. Для открытых распределительных устройств, где изоляция электрических аппаратов подвергается действию ветра, гололеда, натяжения проводников, при расчете вводят коэффициент запаса К_з = 3 (нагрузка на изоляторы должна быть в 3 раза меньше предельной разрушающей). Для закрытых РУ коэффициент запаса снижается до 1,5-1,7.

Шины, как и любая другая система, совершают свободные или собственные колебания в виде стоячих волн. Если частота вынужденных колебаний под действием ЭДУ будет близка к частоте собственных колебаний, то может наступить механический резонанс и разрушение аппарата даже при сравнительно небольших усилиях. Поэтому при расчете электродинамической стойкости необходимо учитывать возможность появления механического резонанса.

Частоту собственных колебаний шин, расположенных в одной плоскости, можно определить по выражению.

, где 1 – пролет шины, м; Е – модуль упругости материала шины, Па; J – момент инерции поперечного сечения шины, м 4 ; m – масса одного погонного метра шины, кг/м. Момент инерции J определяется относительно оси сечения, перпендикулярной плоскости колебаний. При расположении шин на ребро , при расположении плашмя

При частоте собственных колебаний более 200 Гц явление резонанса не учитывают. Если же частота f₀

Для соблюдения условий термической стойкости шин необходимо, чтобы проходящий по ним ток КЗ не вызывал повышение температуры свыше предельно допустимой. Минимальное термически устойчивое сечение шины или проводника должно отвечать условию:

где В_к – расчетный тепловой импульс тока. С – термический коэффициент (функция), зависит от материала шин. Для практических расчетов В_к = I_¥ 2 t_пр,

где I_¥ – действующее значение установившегося тока КЗ; t_пр – приведенное время действия тока КЗ.

Под приведенным временем понимаются время, в течении которого установившийся ток КЗ I_¥ выделяет то же количество теплоты, что и изменяющийся во времени ток КЗ за действительное время t.

t_пр=t_пр.п + t_пр.а, где t_пр.п, t_пр.а – периодическая и апериодическая составляющие приведенного времени КЗ. Периодическую составляющую времени t_пр.п определяют по кривым зависимости t_пр.п = f(β»). Здесь β» = I»/I_¥, где I» – действующее значение периодической составляющей тока КЗ в начальный период (начальный сверхпереходный ток КЗ). Если ЭДС источника неизменна, что имеет место при питании от сети неограниченной мощности, то считают, что I» = I_¥ и β» = 1.

Читайте также: Шины для volkswagen sharan

Приведенное время периодической составляющей t_пр.а = 0,005β» 2 . Термический коэффициент С аналитически можно определить из выражения С = ,

где А_ΘКОН, А_ΘНАЧ – тепловые функции или значения среднеквадратичных импульсов тока, соответствующих конечной и начальной температуре шины или проводников при КЗ, А 2 с/мм 4 .

Обычно в справочниках приводятся кривые зависимости температуры от значений расчетного интеграла А_Θ для различных материалов. Расчет шин на термическую стойкость с помощью этих кривых производят следующим образом. Задается допустимая температура проводника при КЗ и при номинальном токе, затем по кривым находят соответствующие значения А_ΘКОН, А_ΘНАЧ. Для алюминиевых шин при номинальных условиях приняты температура начальная 70 о С, конечная – допустимая – 200 о С. В этом случае, термический коэффициент С = 95.

Таким образом, для алюминиевых шин минимальное термически стойкое сечение аналитически можно найти из выражения: .

При графоаналитическом методе расчета необходимо, чтобы θ_кр ≤ θ_доп, где θ_кр – температура нагрева шины током КЗ; θ_доп – допустимая температура нагрева, зависящая от материала шин.

Температуру нагрева шины током КЗ определяют по кривым в зависимости от начальной температуры, материала шины и теплового импульса.

Дата добавления: 2015-04-16 ; просмотров: 440 ; Нарушение авторских прав

Видео:Провода, токопровод, шиныСкачать

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 .

Читайте также: Как узнать свой pci шину

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.

Видео:Кто должен проверять термическую стойкость экранов кабелей?Скачать

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:Электродинамические усилия в электроустановках. Выбор изоляторов.Скачать

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.

Видео:Воздействие токов короткого замыкания на проводники и шины. ЭкспериментСкачать

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.

Читайте также: Есть ли в daewoo gentra can шина

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

Видео:Проверка изоляторов на динамическую устойчивость. Измерения и расчет.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];

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.

1. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию. Том I. А.А. Федоров, 1986 г.
2. Электрооборудование станций и подстанций. Второе издание. Л.Д. Рожкова, В.С. Козулин. 1980 г.
3. 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

  
  

  источники:

  https://fasad-adelante.ru/usloviya-elektrodinamicheskoy-stoykosti-shin

  🔍 Видео

  Все про короткое замыканиеСкачать

  

  Система курсовой устойчивости ESP автомобиля принцип работыСкачать

  

  Анализ динамической устойчивости механизмов собственных нужд ТЭЦСкачать

  

  Автоматизация ЭЭС. Модель "Станция - Шины ЭС"Скачать

  

  КАК работает ESP ?! ОБЯЗАТЕЛЬНО ЧТОБЫ БЫЛО И У ВАС В АВТОМОБИЛЕ! ВЕСТА vestaСкачать

  

  Реактивная мощность за 5 минут простыми словами. Четкий #энерголикбезСкачать

  

  Электродинамическая стойкость шинных конструкций. Конструкции ОРУ.Скачать

  

  Устройство разъединителя РНВЗ 750 (Disconnect device 750 kV)Скачать

  

  Цветовая маркировка проводов и шинСкачать

  

  Закалка ножа для новичковСкачать

  

  Испытание сухих токоограничивающих реакторов РТСТГ-10Скачать

  

  Электромеханические переходные процессы.Статическая устойчивость. Угловая характеристика.Скачать

  

  Болтовые соединения силовых шин в электрических шкафах.Скачать

  

  18-3 Меры повышения динамической устойчивости: АРВ и форсировка возбужденияСкачать