 |
Шины и шинопроводы в системах электроснабжения
|
|
|
|
План лекции
1. Выбор жестких шин.
2. Конструктивное выполнение цеховых сетей.
3. Выбор комплектных шинопроводов на напряжение до 1000 В.
Выбор жестких шин
В закрытых РУ 6−10 кВ ошиновка и сборные шины выполняются жесткими алюминиевыми шинами. Стальные шины допустимо применять лишь при токах до 400 А. При токах до 3000 А используются одно- и двухполосные шины. При больших токах рекомендуются шины коробчатого сечения.
Сечение жестких шин выбирают по нагреву (по допустимому току). При этом учитывают не только нормальные, но и послеаварийные режимы в период ремонтов и возможность неравномерного распределения токов между секциями шин.
Условие выбора:
Iраб.max ≤ Iдоп, (11.1)
где Iдоп – допустимый ток на шины выбранного сечения с учетом поправки при расположении шин плашмя или при температуре воздуха, отличной от принятой в таблицах (ϑо. ном = 25 °С). В последнем случае
Iдоп = Iдоп.ном √(ϑдоп – ϑо) / (ϑдоп – ϑо.доп) (11.2)
Для неизолированных проводов и окрашенных шин принято ϑдоп = 70 °С; ϑо. ном = 25 °С, тогда
Iдоп = Iдоп.ном √70 – ϑо / 45, (11.3)
где Iдоп. ном – допустимый ток при температуре воздуха ϑо. ном = 25 °С; ϑо − действительная температура воздуха.
При расположении шин плашмя принятые по таблице значения допустимых токов должны быть уменьшены на 5 % для шин шириной полос до 60 мм и на 8 % для шин с шириной полос более 60 мм.
Шины проверяют:
На термическую устойчивость по условию
ϑк ≤ ϑк.доп, (11.4)
где ϑк − температура шин при нагреве током КЗ; ϑк. доп − допустимая температура нагрева шин при КЗ.
При проверке токоведущих частей на термическую устойчивость пользуются понятием приведенного времени tпр, в течение которого установившийся ток КЗ I∞ выделяет то же количество теплоты, что и изменяющийся во времени ток КЗ, за действительное время τt.
|
|
|
Приведенное время определяется составляющими времени периодической и апериодической составляющих тока КЗ:
tпр = tпп + tпа. (11.5)
Величину tпр при действительном времени τt < 5 с находят по кривым зависимости tпп = f (β′′) (рис. 11.1), где
βʺ = Iʺ / I∞ (11.6)
При действительном времени τt > 5 c величина tпп = tп5 +(τt – 5), где tп5 приведенное время для τt = 5 с.
Приведенное время апериодической составляющей
tпa = 0,005(βʺ)2. (11.7)
При действительном времени τt < 1 с величина tпа не учитывается.
Токоведущие части рассчитывают на термическую устойчивость по кривым нагрева металлов, представляющих зависимость ϑ = f (A) (рис. 11.2).
|
На электродинамическую устойчивость шины по условию
σрасч ≤ σдоп, (11.8)
где σрасч – расчетное напряжение на изгиб, возникающее в материале шин при протекании ударного тока трехфазного КЗ; σдоп – допустимое напряжение на изгиб материала шин.
Для определения σрасч однополосных шин прямоугольного сечения необходимо:
Вычислить наибольшую силу F(3), Н, действующую на шины при протекании по ним ударного тока трехфазного КЗ:
F(3) = 1.76 ∙ kфiy(3)2l ∙ 10-1 / a, (10.9)
где kф – коэффициент формы шин; iу(3) – ударный ток трехфазного КЗ, кА; l – длина пролета, м; а – расстояние между осями шин, м (рис. 11.3).
| |
| Рисунок 11.3 - Расположение шин на изоляторах: а − плашмя; б − на ребро |
Коэффициент kф, зависящий от формы, размеров шин и расстояния между ними, для прямоугольных шин находят по кривым (рис. 11.4) в зависимости от отношений (a − b) /(b + h) и b / h. Если отношение (a − b) /(b + h) ≥ 2 или шины с круглой площадью сечения, то kф = 1.
2. Найти момент сопротивления:
• если шины расположены в одной горизонтальной плоскости и установлены на ребро или они расположены в одной вертикальной плоскости и установлены плашмя:
|
|
|
W = b2h / 6; (11.10)
• если шины расположены в одной горизонтальной плоскости и установлены плашмя или они расположены в одной вертикальной плоскости и установлены на ребро,
W = bh2 / 6; (11.11)
момент сопротивления круглых шин
W = 0,1 ∙ d3, (11.12)
где d – диаметр шины, м.
3. Определить расчетное напряжение σрасч (МПа) при изгибе: при одном или двух пролетах:
σрасч = F(3) l / (8W); (10.13)
при числе пролетов, большем двух:
σрасч = F(3) l / (10W). (10.14)
Шины открытых распределительных устройств напряжением 35 кВ и выше проверяют на коронирование.
Наибольшая напряженность электрического поля Е у поверхности любого из проводников не должна быть больше 0,9Е0 (Е ≤0,9Е0), где Е0 – начальная напряженность электрического поля у поверхности проводника, при которой появляется корона.
Рисунок 11.4 - Кривые для определения коэффициента формы проводников прямоугольной площади поперечного сечения, где m = b/h
|
Значения Е и Е0 (кВ/cм) определяют по формулам:
E = 3,5U / [r0lg(Dcp /r0)], (11.15)
E0 = 30,3mδ / (1+0,3 / √r0), (11.16)
где U – линейное напряжение, кВ; r0 – радиус проводника, м; Dср – среднее геометрическое расстояние между проводниками (шинами), см; m – коэффициент негладкости проводника (для многопроволочных проводников m = 0,82; для горных условий m = 0,7−0,75); δ – относительная плотность воздуха.
При расположении шин в одной плоскости на средней шине напряженность больше на 7−10 %. Во всех случаях значение Е не должно быть больше 28 кВ /см.
|
|
|
