Допустимое механическое напряжение в материале шин

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 3

Материал	Марка	s_доп, МПа	Модуль упругости Е, 10⁴ 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 l_п выбирается таким образом, чтобы электродинамические силы, возникающие при КЗ, не вызывали соприкосновения полос:

(2.18)

где а_п – расстояние между осями полос, см;

k_ф– 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 l_п выбирается еще по одному условию:

(2.19)

где m_п – масса полосы на единицу длины, кг/м.

Силу взаимодействия между полосами в пакете из двух полос можно определить

(2.20)

Напряжение в материале шин от взаимодействия полос рассматриваются как балки с равномерно распределенной нагрузкой и защемленными концами, МПа,

(2.21)

где W_п – момент сопротивления одной полосы, см³; l_п – расстояние между прокладками, м.

Рис. 2.3. Эскиз расположения двухполосных шин

Рис. 2.4. Кривые для определения коэффициента k_ф для двухполосных шин при а_п= 2b

Условия механической прочности имеет вид

s_расч = s_ф + s_п£ s_доп. (2.22)

Если это условие не соблюдается, то следует уменьшить s_ф или s_п, что можно сделать, уменьшив l_ф или l_п или увеличив а или W_ф.

Решив уравнение для s_п относительно l_п, можно определить максимально допустимое расстояние между прокладками

(2.23)

Длину l_п из конструктивных соображений принимают кратной l_ф.

При определении сил взаимодействия между швеллерами составляющими шину коробчатого сечения, принимают k_ф=1; расстояние между осями проводников берут равными размеру h, и тогда

(2.24)

Расчетный момент сопротивления W_п = W_у-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

W_ф = W_у0-у0.

При отсутствии жесткого соединения

W_ф = 2W_у-у.

Для вертикального расположения шин (рис. 2.5б)

W_ф = 2W_х-х.

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:

по номинальному напряжению U_уст £ U_ном;

по допускаемой нагрузке F_расч £ F_доп,

где.F_расч - сила, действующая на изолятор;

F_доп - допустимая нагрузка на головку изолятора.

F_доп = 0, 6 F_разр,

где F_разр - разрушающая нагрузка на изгиб.

Таблица 2.6

Формулы для механического расчета шин, расположенных

в вершинах треугольника

Эскиз расположения шин	Напряжение в материале шин от взаимодействия между фазами, МПа

При горизонтальном или вертикальном расположении изоляторов всех фаз расчетная сила, Н,

(2.25)

где k_п – поправочный коэффициент на высоту шины, если она расположена «на ребро» (рис. 2.5):

(2.26)

где Н_из – высота изолятора.

Рис. 2.5. К определению расчетной нагрузки на изолятор

При расположении шин в вершинах треугольника

F_расч = k_п F_и,

где F_и – изгибающая сила определяется по таблице 2.6.

Разрушающая нагрузка для опорных изоляторов приведена в таблице 2.7.

Таблица 2.7

Тип изолятора	F_и, 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:

по напряжению U_уст £ U_ном;

по номинальному току I_max £ I_ном;

по допустимой нагрузке F_расч £ F_доп.

При этом расчетная сила для проходных изоляторов определяется по выражению F_расч = 0, 5f_фl.

Пример 2.2:

Выбрать сборные шины 10, 5 ГРУ ТЭЦ и опорные изоляторы к ним для следующих данных:

- температура наиболее жаркого месяца 30^оС;

- токи продолжительных режимов I_ном = 4130 А; I_max _p = 4350 А;

- расстояние между фазами а = 0, 8 м;

- длина пролета l = 2, 0 м;

- токи короткого замыкания на шинах I_{по г} = 28, 2 кА; I_{по с} = 32, 3 кА;

- время отключения КЗ t_отк = 2 с.

Решение:

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) мм²; W_у0-у0=100 см³; W_у-у=9, 5 см³; I_доп=4640 А.