Допустимое напряжение при изгибе стальных шин под действием токов кз принимают равным
Обновлено: 03.05.2024
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 МПагде: 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.
ПРОВЕРКА ШИН НА ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКУЮ СТОЙКОСТЬ
Проверка шин на динамическую стойкость сводится к механическому расчету шинной конструкции при КЗ. Электродинамические силы, возникающие при КЗ, носят колебательный характер и имеют периодические составляющие с частотой 50 и 100 Гц. Эти силы приводят шины и изоляторы, представляющие собой динамическую систему, в колебательное движение. Деформация элементов конструкции и соответствующие напряжения в материале зависят от составляющих электродинамической силы и от собственной частоты элементов, приведенных в колебание.
Особенно большие напряжения возникают в условиях резонанса, когда собственные частоты системы шины – изоляторы оказываются близки к 50 и 100 Гц. В этом случае напряжения в материале шин и изоляторов могут два три раза превышать напряжения, рассчитанные по максимальной электродинамической силе при КЗ, вызванной ударным током КЗ. Если же собственные частоты системы меньше 30 или больше 200 Гц, то механического резонанса не возникает и проверка шин на электродинамическую стойкость производится в предположении, что шины и изоляторы являются статической системой с нагрузкой, равной максимальной электродинамической силе при КЗ.
В большинстве применяемых конструкций шин эти условия выполняются, и ПУЭ не требует проверки шин на электродинамическую стойкость с учетом механических колебаний.
В отдельных случаях, например при проектировании новых конструкций РУ с жесткими шинами, определяется частота собственных колебаний по следующим выражениям:
где l – пролет между изоляторами, м;
J – момент инерции поперечного сечения шины относительно оси, перпендикулярной направлению изгибающей силы, см 4 ;
S – площадь сечения шины, см 2 .
Изменяя длину пролета и форму сечения шин, добиваются того, чтобы механический резонанс был исключен, т.е. чтобы v > 200 Гц. Если этого добиться не удается, то производится специальный расчет шин с учетом динамических усилий, возникающих при колебаниях шинной конструкции.
При расчетах шин как статической системы исходят из допущения, что шина каждой фазы является многопролетной балкой, свободно лежащей на жестких опорах, с равномерно распределенной нагрузкой. В этом случае изгибающий момент определяется выражением.
где f – сила, приходящаяся на единицу длины, Н/м.
В наиболее тяжелых условиях находится средняя фаза, которая принимается за расчетную; за расчетный вид КЗ принимается трехфазное. Максимальная сила, приходящаяся на единицу длины средней фазы при трехфазном КЗ, равна
а – расстояние между осями смежных фаз, м.
Напряжение (в мегапаскалях), возникающее в материале шины,
где W – момент сопротивления шины, м 3 .
Это напряжение должно быть меньше допустимого напряжения sдоп (табл. 3.3) или равно ему.
Момент сопротивления зависит от формы сечения шин, их размеров и взаимного расположения (рис. 3.1, 3.2). Для шин короткого сечения момент сопротивления определяется по тем же каталогам, что и допустимый ток.
 |
Выполнение условия электродинамической стойкости шин (sрасч £ sдоп) обеспечивается соответствующим выбором расстояния между шинами а, пролета между опорными изоляторами l, а также расположения и формы сечения шин. Расстояние а принимается в соответствии с типовыми конструкциями универсальных РУ в пределах 40 – 80 см. Пролет l выбирается в пределах 1,5 – 2 м в зависимости от конструктивного выполнения РУ. Для шин сборных РУ значение l рекомендуется брать равным или кратным шагу ячейки.
 |
Допустимые механические напряжения в материале шин
| Материал | Е, 10 4 МПа | sдоп, МПа |
| Алюминий А0, А1 Алюминиевый сплав АД0 Алюминиевый сплав АД31Т АД331Т1 Медный сплав МГМ Медный сплав МГТ Сталь Ст. 3 | — — — | 82,3 41,2 – 48 89,2 137,2 171,5 – 178,4 171,5 – 205,8 260,7 – 322,4 |
Выбранный пролет не должен превышать наибольшего допустимого значения lmax, определяемого по выражению
В многополосных шинах, когда в пакет входят две или три полосы, возникают электродинамические усилия между фазами и между полосами внутри пакета. Усилия между полосами не должны приводить к их соприкосновению. Для придания пакету жесткости и предупреждения соприкосновения полос устанавливаются прокладки из материала шин (рис. 3.3).
Расстояние между прокладками lп выбирается таким образом, чтобы электродинамические силы при КЗ не вызывали соприкосновения полос:
где i 2 у – ударный ток трехфазного КЗ;
ап – расстояние между осями полос, см;
Jп = hb 3 /12 – момент инерции полосы, см 4 ;
 |
kф – коэффициент формы шин (рис. 3.4), учитывающий влияние поперечных размеров проводника на силу взаимодействия.
Чтобы не произошло резкого увеличения усилий в полосах в результате механического резонанса, частота собственных колебаний системы должна быть больше 200 Гц.
Исходя из этого значение lп выбирается еще по одному условию:
где mп – масса полосы на единицу длины, кг/м.
В расчет принимается меньшее из двух полученных значений.
Полное напряжение в материале шины складывается из двух составляющих – sф и sп. Напряжение от взаимодействия фаз sф находится так же, как и для однополосных шин (Wф берется в соответствии с рис. 3.2). При определении напряжения от взаимодействия полос sп принимают следующее распределение тока между полосами: в двухполосных – по 0,5iу на полосу; в трехполосных – 0,4iу в крайних и 0,2iу в средней. При этом сила взаимодействия между полосами в двухполосных шинах и сила, действующая на крайние полосы в трехполосных шинах, составляют (в ньютонах на метр) соответственно
Полосы рассматривают как балку с защепленными концами и равномерно распределенной нагрузкой; максимальный изгибающий момент (в ньютон-метрах) и sп (в мегапаскалях) определяют по выражениям
Усилие fп при любом расположении многополюсных шин действует на широкую грань шины и момент сопротивления
Условие механической прочности шин имеет вид:
Если это условие не соблюдается, то следует уменьшить sф или sп, что можно сделать, уменьшив lф или lп или увеличив а или Wф.
Решив уравнение для sп относительно lп, можно определить максимальное допустимое расстояние между прокладками
Окончательное значение lп принимают из конструктивных соображений (длина lп должна быть кратной l).
Механический расчет шин коробчатого сечения производят так же, как и двухполюсных шин.
При расчете sф принимают следующее (табл. 3.4):
— если шины расположены в горизонтальной плоскости и швеллеры жестко соединены между собой приваренными накладками, то Wрасч = Wy0-y0;
— при отсутствии жесткого соединения Wрасч = 2Wy-y;
— при расположении шин в вертикальной плоскости Wрасч = 2Wx-x.
При определении силы взаимодействия между швеллерами, составляющими шину коробчатого сечения, принимают kф = 1; расстояние между осями проводников берут равным размеру h, и тогда п = Wy-y.
В ряде конструкций РУ шины фаз расположены так, что сечения шин являются вершинами треугольника – равностороннего или прямоугольного (табл. 3.4). При расположении шин в вершинах равностороннего треугольника шины всех фаз находятся в одинаковых условиях и максимальная сила взаимодействия оказывается равной силе, действующей на фазу В при расположении шин в горизонтальной плоскости. Если шины расположены в вершинах прямоугольного треугольника, то определение возникающих усилий усложняются, так как фазы находятся в разных условиях. Определение sп или lп в коробчатых шинах производится в этом случае так же, как при расположении шин в горизонтальной или вертикальной плоскости.
Формулы для расчета шин, расположенных в вершинах треугольника
| Расположение шин | sф max, МПа | Силы, действующие на изоляторы, Н |
Примечание. В расчетных формулах iy – в амперах, l и а – в метрах, W – в кубических метрах; FР – растягивающие, FИ – изгибающие и FС — сжимающие силы.
От пролета l и удельной нагрузки на шины f зависит также механическая нагрузка на изоляторы. Поэтому выбор изоляторов производится одновременно с выбором шин. Жесткие шины крепятся на опорных и проходных изоляторах, которые выбираются из условий
где Uном.уст и Uном.из – номинальные напряжения установки и изоляторов;
Fрасч – сила, действующая на изолятор;
Fдоп – допустимая нагрузка на головку изолятора, равная 0,6Fразр;
Fразр – разрушающая нагрузка изолятора на изгиб, значение которой для изоляторов разных типов приведены ниже (в ньютонах):
ОФ-6-375, ОФ-10-375, ОФ-20-375, Оф-35-375 3 750
ОФ-6-750, ОФ-10-750, ОФ-20-750, ОФ-35-750 7 500
При расположении изоляторов всех фаз в горизонтальной или вертикальной плоскости расчетная сила опорных изоляторов определяется (в ньютонах) по выражению Fрасч = fфlфkh, где kh – поправочный коэффициент на высоту шины, если она установлена «на ребро», kh = H/Hиз (H = Hиз + b + h/2).
При расположении шин в вершинах треугольника Fрасч = khFи (табл. 3.4).
Для проходных изоляторов Fрасч = 0,5fфlф. Эти изоляторы выбираются также по допустимому току: Imax £ Iном.
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СТАНЦИИ И ПОДСТАНЦИИ- тесты МТИ (МОИ)
Решаем онлайн тесты МТИ (МОИ). Если по какой то причине не можете самостоятельно решить этот или любой другой предмет, то мы готовы Вам в этом помочь. Стоимость предмета- 500 рублей за предмет. Ниже прилагаем бесплатные вопросы и ответы на тест.
Для производства с постоянным графиком нагрузки коэффициент заполнения суточного графика можно принять равным:
Коэффициент спроса (Ррасч/Рном) для алюминиевого завода можно принять равным:
Коэффициент спроса при расчете аварийного освещения принимается равным:
Коэффициент спроса (Ррасч/Рном) для металлургического завода можно принять равным:
Коэффициент использования активной мощности электроприемника с переменным графиком нагрузки может быть принят равным:
Максимальное значение активной мощности i-ступени совмещенного графика нагрузки составляет:
На рисунке представлен типовой суточный график потребления мощности:
предприятия цветной металлургии+
предприятия угольной промышленности+
предприятия черной металлургии+
На рисунке представлен график работы электроприемника, характеризующий:
На графике нагрузке ремонтно-механического завода число пиков составляет:
При Ки=0,1 и пэ=10 Км равно:
При построении совмещенного графика нагрузки промежуточной ПС не учитываются:
потери холостого хода трансформатора+
При составлении графика потребления мощности потери собственных нужд принимаются равным:
При установке на ПС 2-х трансформаторов мощность, протекающая через каждый трансформатор не должна превышать:
Суточный график нагрузки разбивается по мощности на:
Эквивалентный двухступенчатый график нагрузки применяется:
для определения допустимой систематической перегрузки трансформатора+
Число часов использования максимума нагрузки для осветительной нагрузки состовляет:
Число часов использования максимума нагрузки для двухсменного предприятия составляет:
Допустимая температура нагрева алюминиевых шин рабочем током не должна превышать
Допустимая температура нагрева алюминиевых шин под действием кратковременных токов к.з. не должна превышать:
На рисунке выше изображено
Двухфазное к.з. на землю+
Исходным параметром токоограничивающих реакторов при расчете токов КЗ не является
Потери реактивной мощности+
Исходным параметром электроэнергетической системы для расчета токов КЗ не является
Допустимое напряжение при изгибе алюминиевых шин под действием токов кз принимают равным:
Допустимое напряжение при изгибе медных шин под действием токов кз принимают равным:
При отношении R\X =0.4 Куд лежит в диапазоне:
Ударный коэффициент показывает:
Во сколько раз ударный ток больше амплитуды периодической составляющей тока кз+
Температура нагрева проводника в нормальном режиме:
Обратно пропорциональна квадрату тока в проводнике+
В практических расчетах сил взаимодействия между проводниками в электроустановках по закону Био-Савара коэффициент формы Кф принимают равным:
Ударный коэффициент можно определить по формуле = 1+е -
Конечная температура нагрева проводника током к.з обусловлена:
Обоими температурами, указанными выше+
Результаты расчетов токов кз не используется для:
Выбор типа опор ЛЭП+
К пассивным методам ограничения токов кз нельзя отнести:
Установку токоограничивающих реакторов+
Допустимая температура нагрева медных шин под действием кратковременным токов кз не должна превышать
На рисунке выше изображено:
Если в цепи преобладает индуктивность то ударный ток кз появляется через
При расчете токов кз вводится допущение:
Влияние общественной нагрузки учитывается приближенно+
Допустимое напряжения при изгибе стальных шин под действиемтоков кз принимают равным
На рисунке представлен:
Одноколонковый поворотный разъединитель V-образной формы+
Ход подвижного контакта вакуумного выключателя 10 кВ составляет:
Воздушные выключатели применяются в электрических сетях номинальным напряжением:
Задачей короткозамыкателей является:
Создание искусственного короткого замыкания при повреждениях в трансформаторах+
При отключении масляного выключателя:
Сначала размыкаются рабочие, а затем дугогасительные контакты+
В воздушном выключателе гашение дуги осуществляется:
Предназначены для отключения рабочего тока+
К компенсирующим аппаратам относятся+
Управляемые шунтирующие реакторы
На рисунке ниже представлен
Баковые масляные выключатели применяются для напряжения:
В камере вакуумного выключателя абсолютное давление может достигать:
Электромагнитные выключатели применяются для номинального напряжения:
Генераторные воздушные выключатели выпускаются для номинальных классов напряжения:
Максимальным номинальным напряжением выключателей, выпускаемых в России, в настоящее время является:
К ограничивающим аппаратам относятся:
К измерительным аппаратам не относятся:
К коммутационным аппаратам не относятся:
К типам элегазовых выключателей по способу гашения дуги не относятся:
Выключатели баковые маслонаполненные+
Задачей разъединителей является:
Коммутация элементов цепи при отсутствии тока
Имеет замкнутый магнитопровод+
Разрядники и ограничители служат
Для ограничения напряжения появляющегося на шинах и аппаратах при атмосферных и коммутационных+
Номинальный коэффициент трансформации трансформатора тока
Отношение номинальных значений первичного тока ко вторичному+
Номинальный коэффициент трансформации трансформатора напряжения характеризуется
Отношением номинального первичного напряжения ко вторичному+
Масляно-водяное охлаждение с принудительной циркуляцией масла (тип Ц) применяется в трансформаторах мощностью:
Масляное охлаждение с дутьем и принудительной циркуляцией масла (тип ДЦ) применяется в трансформаторах мощностью:
На рисунке приведена типовая структурная схема:
На рисунке изображен:
Одиночный блок без генераторного выключателя+
На рисунке представлена схема РУ:
С двумя системами сборных шин+
Связанный многоугольник (четырехугольник)+
На ПС 500 кВ с применением КРУЭ трансформаторы собственных нужд обычно подключаются к секциям ЗРУ:
Обозначение трансформатора «ТМД-25000/110» обозначает:
Трансформатор трехфазный масляный с принудительной циркуляцией воздуха+
Обмотка низшего напряжения АТ в России выполняется на напряжение:
Перерыв в электроснабжении потребителей 3 категории не должен превышать:
Под номинальной мощностью автотрансформатора понимается мощность:
На выводах обмоток ВН или СН, имеющих между собой связь+
Питание потребителей 1 категории надежности должно осуществляться:
От двух независимых источников энергии+
Распределительное устройство, собранное из типовых унифицированных блоков (ячеек) высокой степени готовности называется:
Схема РУ «Блок-линия с разъединителями» не применяется на напряжении:
Схемы подключения генераторов с трехобмоточным трансформатором применяют:
Для сетей с различными режимами заземления нейтрали+
Схему РУ 2 и 3-й групп являются:
Схема электрическая это:
Документ, содержащий в виде условных изображений или обозначений составные части изделия, действующие при помощи электрической энергии и их взаимосвязи.+
Схема РУ, отображенная на рисунке, относится:
Схема РУ «Одна секционированная выключателями система шин» применяется для класса напряжения:
Схема РУ «Полуторная» применяется на напряжении:
В качестве независимого источника питания собственных нужд ГЭС не используется:
Доля расхода электроэнергии на собственные нужды в современных пылеугольных КЭС составляет:
Для ПГУ и ГТУ с единичной мощностью агрегатов более 25 МВт
Устанавливаются дизель-генераторы на напряжение 0,4 кВ шин собственных нужд+
Время запуска «горячего резерва» для питания шин собственных нужд АЭС запускается через:
Единичная мощность трансформаторов собственных нужд второй ступени трансформации не должна превышать:
РУ собственных нужд ТЭС выполняют по схеме:
С одной системой сборных шин, разделенной на секции+
Для ответственных потребителей собственных нужд (СН) требуется:
Обязательная установка ИБП+
При выводе одного ТСН на ГЭС в ремонт должно выполняться условие:
наличия двух независимых источников питания собственных нужд+
Единичная мощность трансформаторов собственных нужд второй ступени трансформации ограничена:
Уровнем токов к.з.+
Доля расхода электроэнергии на собственные нужды в современных ТЭЦ составляет:
Мощность ТСН, питающих шины 0,4 кВ, на ПС 220 кВ не должна превышать:
Для электроснабжения собственных нужд ГЭС предусматривают:
не менее двух источников питания+
Доля расхода электроэнергии на собственные нужды в современных АЭС составляет:
Потребителями собственных нужд являются:
Приводы рабочих машин и механизмов+
Электроснабжение собственных нужд электростанций и ПС осуществляется на напряжении:
Для обеспечения надежности защиты 0,999 и высоте одиночного тросового молниеотвода h =75 м, высота радиуса конуса r0 может быть найдена по выражению:
На рисунке изображена зона защиты:
Двойного тросового молниеотвода+
Для обеспечения надежности защиты 0,999 и высоте одиночного стержневого молниеотвода h =105 м, радиус конуса r0может быть найдена по выражению:
Молниеотвод считается двойным тросовым:
Когда расстояние между тросами L больше предельного значения Lmax
Когда расстояние между тросами L меньше предельного значения Lmax+
Молниеотвод данного типа не зависит от параметра Lmax
Двойного стрежневого молниеотвода+
Одиночного тросового молниеотвода+
Стандартной зоной защиты одиночного стержневого молниеотвода является:
Для защиты шинного моста на РУ от поражения молнией применяется:
Одиночного стержневого молниеотвода+
Для обеспечения надежности защиты 0,999 и высоте одиночного стержневого молниеотвода h =75 м, высота конуса защиты h0 может быть найдена по выражению:
При росте сопротивления грунта сопротивление заземления стержня:
Основным средством грозозащиты оборудования ПС является:
Для обеспечения надежности защиты 0,999 и высоте тросового молниеотвода h =25 м, высота конуса защиты h0 может быть найдена по выражению:
При увеличении защитного угла (альфа) вероятность прорыва молнии:
Решим этот и любой другой тест МТИ в личном кабинете студента. Не дорого, качественно и в срок
Допустимое напряжение материала шин
Допустимое механическое напряжение в материале шин
| Материал | Марка | sдоп, МПа | Модуль упругости Е, 10 4 МПа |
| Алюминий | АО, А1 АДО | 82,3 41,2 — 48 | — |
| Алюминиевый сплав | АД31Т АД31Т1 | 89,2 137,2 | — — |
| Медь | МГМ МГТ | 171,5 – 178,4 171,5 – 205,8 | |
| Сталь | Ст. 3 | 260,7 – 322,4 |
Механический расчет двухполосных шин. Если каждая фаза выполняется из двух полос (рис. 2.3), то возникают усилия между полосами и между фазами. Усилие между полосами не должно приводить к их соприкосновению. Для того чтобы уменьшить это усилие, в пролете между полосами устанавливаются прокладки. Пролет между прокладками lп выбирается таким образом, чтобы электродинамические силы, возникающие при КЗ, не вызывали соприкосновения полос:
где ап – расстояние между осями полос, см;
kф – коэффициент формы шин (рис. 2.4), учитывающий влияние поперечных размеров проводника на силы взаимодействия.
Чтобы не происходило резкого увеличения усилий в полосах в результате механического резонанса, частота собственных колебаний системы должна быть больше 200 Гц. Исходя из этого lп выбирается еще по одному условию:
где mп – масса полосы на единицу длины, кг/м.
Силу взаимодействия между полосами в пакете из двух полос можно определить
Напряжение в материале шин от взаимодействия полос рассматриваются как балки с равномерно распределенной нагрузкой и защемленными концами, МПа,
где Wп – момент сопротивления одной полосы, см 3 ; lп – расстояние между прокладками, м.
Рис. 2.3. Эскиз расположения двухполосных шин
Рис. 2.4. Кривые для определения коэффициента kф для двухполосных шин при ап= 2b
Условия механической прочности имеет вид
Если это условие не соблюдается, то следует уменьшить sф или sп, что можно сделать, уменьшив lф или lп или увеличив а или Wф.
Решив уравнение для sп относительно lп, можно определить максимально допустимое расстояние между прокладками
Длину lп из конструктивных соображений принимают кратной lф.
При определении сил взаимодействия между швеллерами составляющими шину коробчатого сечения, принимают kф=1; расстояние между осями проводников берут равными размеру h, и тогда
Расчетный момент сопротивления Wп = Wу-у, а расчетное сопротивление в материале от взаимодействия между швеллерами
Для шин коробчатого сечения при взаимодействии фаз напряжение в материале шин определяется с учетом вектора приложения силы.
Если шины расположены горизонтально (рис. 2.5а) и шины соединены между собой жестко, то
При отсутствии жесткого соединения
Для вертикального расположения шин (рис. 2.5б)
Рис. 2.5. К механическому расчету шин коробчатого сечения.
а — горизонтальное расположение;
б — вертикальное расположение,
в — сечение коробчатой шины.
Если шины расположены по вершинам треугольника, то механический расчет выполняется по формулам, приведенным в таблице 2.6.
Выбор изоляторов. В распределительных устройствах шины крепятся на опорных, проходных и подвесных изоляторах. Жесткие шины крепятся на опорных изоляторах, выбор которых производится по следующим условиям:
где .Fрасч — сила, действующая на изолятор;
Fдоп — допустимая нагрузка на головку изолятора.
где Fразр — разрушающая нагрузка на изгиб.
Формулы для механического расчета шин, расположенных
| Эскиз расположения шин | Напряжение в материале шин от взаимодействия между фазами, МПа |
При горизонтальном или вертикальном расположении изоляторов всех фаз расчетная сила, Н,
где kп – поправочный коэффициент на высоту шины, если она расположена «на ребро» (рис. 2.5):
где Низ – высота изолятора.
Рис. 2.5. К определению расчетной нагрузки на изолятор
При расположении шин в вершинах треугольника
где Fи – изгибающая сила определяется по таблице 2.6.
Разрушающая нагрузка для опорных изоляторов приведена в таблице 2.7.
| Тип изолятора | Fи, Н |
| ОФ-6-375, ОФ-10-375, ОФ-20-375, ОФ-35-375 | 3 750 |
| ОФ-6-750, ОФ-10-750, ОФ-20-750, ОФ-35-750 | 7 500 |
| ОФ-10-1250 | 12 500 |
| ОФ-10-2000, ОФ-20-2000 | 20 000 |
| ОФ-20-3000 | 30 000 |
Проходные изоляторы выбираются:
При этом расчетная сила для проходных изоляторов определяется по выражению Fрасч = 0,5fфl.
Выбрать сборные шины 10,5 ГРУ ТЭЦ и опорные изоляторы к ним для следующих данных:
— температура наиболее жаркого месяца 30 о С;
— токи продолжительных режимов Iном = 4130 А; Imax p = 4350 А;
— расстояние между фазами а = 0,8 м;
— токи короткого замыкания на шинах Iпо г = 28,2 кА; Iпо с = 32,3 кА;
— время отключения КЗ tотк = 2 с.
Сборные шины по экономической плотности тока не выбираются, поэтому сечение выбираем по допустимому току. Принимаем шины коробчатого сечения, алюминиевые 2(125´55´6,5) мм, высота h=123 мм; ширина полки b=55мм; толщина шины с=6,5 мм; сечение (2´1370) мм 2 ; Wу0-у0=100 см 3 ; Wу-у=9,5 см 3 ; Iдоп=4640 А.
Допустимый ток с учетом поправки на температуру окружающей среды:
Проверка на термическую стойкость.
Определяется термический импульс короткого замыкания по (2.8), (2.9):
Минимальное термически стойкое сечение шин по выражению (2.5)
605,6 > 2×1370, термическая стойкость шин обеспечивается.
Частота собственных колебаний шинной конструкции по (2.14)
Т.к. f > 200 Гц, то расчет можно вести по формулам для статической системы.
Момент сопротивления сечения для двух сращенных шин Wу0-у0=100 см 3 , тогда
Сила взаимодействия между швеллерами
Максимальное расстояние между местами сварки швеллеров:
Предварительно выбираем ОФ-10-2000. Максимальная сила, действующая на изгиб
Поправка на высоту коробчатых шин
Изолятор ОФ-10-2000 не проходит по механической прочности.
Расчет тока электродинамической стойкости шин
Читайте также: