Допустимые напряжения на шинах

Условия электродинамической стойкости шин

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 f

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: Давление в шинах автомобиля шевроле реззо

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

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: Давление в шинах 350 kpa сколько атмосфер

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.

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).

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.

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: Топология сети шина терминатор

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

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.

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

Номинальный ток сборных шин как определить

Максимальный трехфазный ток КЗ на шинах 10 кВ – Iк.з = 9,8 кА;
Силовой трансформаторов типа ТДН-16000/110-У1 загружен на 60%.

Проверку шин производят на термическую и электродинамическую стойкость к КЗ (ПУЭ 7-издание п.1.4.5).

1. Выбор шин по длительно допустимому току

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;

Принимаем сечение шин 80х10 мм, с допустимым током Iдоп.о =1480 А.

Принимаем шины марки АД31Т1 сечением 80х10 мм.

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.

Читайте также: Yamaha ybr 125 задняя шина

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.

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]:

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];

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.

l = 0,9 м – длина пролета, м;
W = 10,7 см 3 – момент сопротивления поперечного сечения шины, определенный ранее.

Читайте также: Комплекты шин полимерных иммобилизационных пневматических нпф медтехника

Как видно из результатов расчетов σрасч. = 2,91 МПа Вывод:

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

Данный проект поддерживается и развивается исключительно на средства от добровольных пожертвований.

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.

Сборные шины распределительных устройств

Необходимость соединения между собой подводящих и отводящих электроэнергию линий обусловливает применение на станциях, подстанциях, распределительных устройствах и пунктах сборных шин.

К сборным шинам присоединяют все генераторы или трансформаторы, вводы и отходящие линии. Электрическая энергия поступает на сборные шины и по ним распределяется к отдельным отходящим линиям. Таким образом, сборные шины являются узловым пунктом схемы соединения, через который протекает вся мощность станции, подстанции или распределительного пункта . Повреждение или разрушение сборных шин означает прекращение подачи электроэнергии потребителям. Поэтому сборным шинам уделяют серьезное внимание при проектировании, монтаже и эксплуатации электроустановок.

Простейшей системой является так называемая одиночная система шин (рис. 1), применяемая в электроустановках малой мощности с одним источником питания.

Рис. 1. Одиночная система шин

На станциях и подстанциях, имеющих два и более трансформатора или генератора, в целях повышения надежности снабжения потребителей электроэнергией шины секционируют, т. е. делят на две, а иногда и большее число частей. К каждой секции должно быть присоединено по возможности равное число генераторов или трансформаторов и отходящих линий (рис. 2).

Читайте также: Какие шины самые лучшие для автомобиля

Рис. 2. Одиночная секционированная система шин с межсекционным разъединителем

Секционирование шин сообщает схеме большую эксплуатационную гибкость (при выходе из работы одной секции шин отключается только часть вводов и отходящих линий).

Отдельные секции шин могут быть соединены между собой разъединителями или выключателями. При секционировании шин разъединителем последний большей частью разомкнут. При этом обе секции работают раздельно, и при повреждении одной из секций питания лишается только часть потребителей. Кроме того, при раздельной работе трансформаторов снижаются токи короткого замыкания на стороне вторичного напряжения.

В случае повреждения трансформатора его отключают и обе секции соединяют между собой разъедиителем, отключив предварительно для предотвращения перегрузки неответственные потребители.

Допустима также работа с включенным разъединителем для обеспечения равномерного распределения нагрузки между питающими линиями. В этом случае при аварии на одной из секций прекращается питание электроэнергией всех потребителей на время, необходимое для разделения секций. В случае же автоматического отключения одного из источников питания второй источник будет перегружен в течение времени, необходимого для отключения неответственных потребителей.

При наличии межсекционного выключателя (рис. 3) последний может быть также при работе замкнутым или разомкнутым.

Рис. 3. Одиночная секционированная система шин с межсекционным выключателем

При работе с замкнутым выключателем его снабжают максимальной токовой защитой, которая автоматически отключает поврежденную секцию. Однако такое решение не рекомендуется, поскольку оно не дает существенных преимуществ по сравнению со схемами с межсекционными разъединителями.

Применение межсекционного выключателя рекомендуется только в тех случаях, когда он используется для автоматического включения резервного питания от другого рабочего источника и при нормальной работе электроустановки находится в разомкнутом состоянии.

При наличии на подстанции одиночной секционированной системы шин резервирующие друг друга отходящие линии следует присоединять к различным секциям шин.

Для большей надежности питания и большего удобства эксплуатационных переключений на крупных станциях и подстанциях применяют двойную систему шин (рис. 4), которая допускается только при наличии соответствующего обоснования в каждом отдельном случае.

Рис. 4. Двойная система сборных шин

При нормальной работе электроустановки одна система шин является рабочей, а другая — резервной. Обе системы шин могут быть соединены между собой шиносоединительным выключателем, который позволяет осуществить переход с одной системы шин на другую без перерыва в подаче энергии, а также может быть использован в качестве замены любого из выключателей электроустановки. В последнем случае линию, с которой выключатель снят для ремонта, присоединяют к резервной системе шин и соединяют рабочую и резервную системы шин шиносоединительным выключателем.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

ПУЭ Раздел 1 => Таблица 1.3.31. допустимый длительный ток для шин прямоугольного сечения.

Допустимые длительные токи для неизолированных проводов и окрашенных шин приведены в табл. 1.3.29-1.3.35. Они приняты из расчета допустимой температуры их нагрева +70°С при температуре воздуха +25°С.

Для полых алюминиевых проводов марок ПА500 и ПА600 допустимый длительный ток следует принимать:

Марка провода	ПА500	Па6000
Ток, А	1340	1680

При расположении шин прямоугольного сечения плашмя токи, приведенные в табл. 1.3.33, должны быть уменьшены на 5% для шин с шириной полос до 60 мм и на 8% для шин с шириной полос более 60 мм.

При выборе шин больших сечений необходимо выбирать наиболее экономичные по условиям пропускной способности конструктивные решения, обеспечивающие наименьшие добавочные потери от поверхностного эффекта и эффекта близости и наилучшие условия охлаждения (уменьшение количества полос в пакете, рациональная конструкция пакета, применение профильных шин и т.п.).

Таблица 1.3.29. Допустимый длительный ток для неизолированных проводов по ГОСТ 839-80

Ток, А, для проводов марок

Читайте также: Формула электрического сопротивления для новичков

АС, АСКС, АСК, АСКП

Номинальное сечение,мм 2	Сечение (алюминий/сталь), мм 2	М	А и АКП	М	А и АКП
		вне помещений	внутри помещений
		10	10/1,8	84	53	95	—	60	—
16	16/2,7	111	79	133	105	102	75
25	25/4,2	142	109	183	136	137	106
35	35/6,2	175	135	223	170	173	130
50	50/8	210	165	275	215	219	165
70	70/11	265	210	337	265	268	210
95	95/16	330	260	422	320	341	255
120/19	390	313	485	375	395	300
120	120/27	375	—
150/19	450	365	570	440	465	355
150	150/24	450	365
150/34	450	—
185/24	520	430	650	500	540	410
185	185/29	510	425
185/43	515	—
240/32	605	505	760	590	685	490
240	240/39	610	505
240/56	610	—
300/39	710	600	880	680	740	570
300	300/48	690	585
300/66	680	—
330	330/27	730	—	—	—	—	—
400/22	830	713	1050	815	895	690
400	400/51	825	705
400/64	860	—
500/27	960	830	—	980	—	820
500	500/64	945	815
600	600/72	1050	920	—	1100	—	955
700	700/86	1180	1040	—	—	—	—

Таблица 1.3.30. Допустимый длительный ток для шин круглого и трубчатого сечений

Переменный ток, А

Диаметр, мм
	медные	алюминиевые	Внутренний и наружный диаметры, мм	Ток, А	Внутренний и наружный диаметры, мм	Ток, А	Условный проход, мм	Толщина стенки, мм	Наружный диаметр, мм	без разреза	с продольным разрезом
	6	155/155	120/120	12/15	340	13/16	295	8	2,8	13,5	75	—
7	195/195	150/150	14/18	460	17/20	345	10	2,8	17,0	90	—
8	235/235	180/180	16/20	505	18/22	425	15	3,2	21.3	118	—
10	320/320	245/245	18/22	555	27/30	500	20	3,2	26,8	145	—
12	415/415	320/320	20/24	600	26/30	575	25	4,0	33,5	180	—
14	505/505	390/390	22/26	650	25/30	640	32	4,0	42,3	220	—
15	565/565	435/435	25/30	830	36/40	765	40	4,0	48,0	255	—
16	610/615	475/475	29/34	925	35/40	850	50	4,5	60,0	320	—
18	720/725	560/560	35/40	1100	40/45	935	65	4,5	75,5	390	—
19	780/785	605/610	40/45	1200	45/50	1040	80	4,5	88,5	455	—
20	835/840	650/655	45/50	1330	50/55	1150	100	5,0	114	670	770
21	900/905	695/700	49/55	1580	54/60	1340	125	5,5	140	800	890
22	955/965	740/745	53/60	1860	64/70	1545	150	5,5	165	900	1000
25	1140/1165	885/900	62/70	2295	74/80	1770	—	—	—	—	—
27	1270/1290	980/1000	72/80	2610	72/80	2035	—	—	—	—	—
28	1325/1360	1025/1050	75/85	3070	75/85	2400	—	—	—	—	—
30	1450/1490	1120/1155	90/95	2460	90/95	1925	—	—	—	—	—
35	1770/1865	1370/1450	95/100	3060	90/100	2840	—	—	—	—	—
38	1960/2100	1510/1620	—	—	—	—	—	—	—	—	—
40	2080/2260	1610/1750	—	—	—	—	—	—	—	—	—
42	2200/2430	1700/1870	—	—	—	—	—	—	—	—	—
45	2380/2670	1850/2060	—	—	—	—	—	—	—	—	—

Особенности и применение медных шин

Для производства электротехнических шин используются полосы меди высшей степени очистки от примесей. Также для изготовления продукции применяются проводники с круглым сечением, переплетенные между собой. Основное применение шин – производство комплектующих для электрооборудования и изготовление электротехнических деталей.

Пользуются спросом следующие виды медных шин:

бескислородные изделия практически не содержат посторонних примесей, хорошо выдерживают воздействие температуры, свариваются и поддаются пайке;
шины М1 и М2 содержат кислород, отличаются высокой износостойкостью и длительным сроком эксплуатации;
твердые шины ШМТ изготавливаются из стандартного медного сплава, применяются при монтаже прочного и надежного шинопровода;
мягкие шины ШММ используются в различных сферах деятельности, включая металлургию и авиастроение.

Кроме указанных сортов материала, на рынке пользуются спросом и другие виды электротехнических медных шин. Универсальная в использовании продукция не подвергается коррозии и окислению, хорошо обрабатывается, обладает конструктивной универсальностью.

Перфорация медной и алюминиевой шины

Для соединения шин в шинопроводе между собой, а также для подключения питающих и отходящих линий в шине размечают и перфорируют отверстия соответствующего диаметра с применением шинного перфоратора. Расстояние между отверстиями рассчитывается таким образом, чтобы наконечники присоединений не касались друг друга и было удобно выполнять присоединение, а впоследствии, во время эксплуатации электроустановки, протяжку болтовых соединений.

Соединение шин и подключение кабелей выполняется с помощью болтов и гаек исключительно с тарельчатыми шайбами. Применение шайб типа «гровер» крайне не рекомендуется, поскольку при сильном нагреве (например КЗ), гровер теряет свои пружинящие свойства, вследствие чего болтовое соединение становится ненадежным, переходное сопротивление т в месте присоединения увеличивается.

Особенности подбора медных шин

Визуально электротехническая шина из меди имеет форму бруска с сечением в виде прямоугольника. Можно сравнить изделие с листом металла увеличенной длины и толщины. Стандартные размеры ширины бруска составляют от 8 до 250 мм. Минимальная и максимальная толщина равняется 1,2 и 80 мм соответственно.

При выборе электротехнических шин из медных сплавов учитываются следующие критерии:

условия эксплуатации продукции, в зависимости от предельной нагрузки по току выбираются изделия с разными соотношениями толщины и ширины;
поставка продукции осуществляется в бухтах и отрезках, прессованном и тянутом состоянии. Выбор по данным параметрам осуществляется покупателем на основании собственных предпочтений и особенностей монтажа;
максимально допустимая температура нагрева медного шинопровода составляет 70 градусов. При выборе толщины изделия следует учитывать этот показатель, а также температуру окружающей среды. В таблице допустимых нагрузок приведены данные из расчета температуры воздуха в 25 градусов;
при наличии финансовых возможностей, лучше выбирать шинопроводы с запасом по токовой нагрузке, с целью избежать выхода изделий из строя при скачках напряжения и коротких замыканиях.

Надежность в эксплуатации медных шин, выполненных в соответствии с требованиями нормативных документов, подтверждена на практике. Качественный материал без посторонних примесей полностью соответствует заявленным характеристикам.

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:

Читайте также: Какая мощность у аккумуляторных батареек ааа

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.

Достоинства медных шин

Медные электротехнические шины по стоимости дороже алюминиевых аналогов, но выигрывают по основным техническим характеристикам. Приобретение шинопроводов из меди выгодно по следующим причинам:

за счет высокой теплопроводности медная шина выдержит существенно большую нагрузку по току по сравнению с алюминиевыми аналогами;
при передаче энергии потери на медном шинопроводе сводятся к минимуму;
эластичность, устойчивость к растяжению и другим механическим нагрузкам без потери технических характеристик – важное достоинство продукции;
за счет устойчивости к воздействию перепадов температуры и влажности, способности выдерживать большое напряжение, медная шина является экономически более выгодным приобретением, чем алюминиевый аналог.

Объективные достоинства продукции позволяют собирать на основе медных электротехнических шин распределительные установки с компактными габаритами. Использование подобных изделий становится все более востребованным и актуальным.

Гибка медной и алюминиевой шины

Гибка шины производится на специализированных гидравлических гибочных станках. Предварительно на шину наносится разметка, позволяющая точно позиционировать в станке место гиба. В процессе гибки контролируется угол гиба, что позволяет точно воспроизводить шины по заданному размеру.

Угол гиба может быть различным и обусловлен лишь местами соединений и подключений шин, а также удобством сборки и последующего обслуживания.

Для изменения направления плоскости шины применяется продольное скручивание на 90º.

Специалисты нашего Производства с удовольствием выполнят гибку шин по Вашим чертежам и заданиям.

Допустимые нагрузки по току на медные шины

При выборе шинопровода покупателю не требуется рассчитывать параметры изделия. Достаточно знать максимально допустимый ток в системе, постоянный или переменный. ПО приведенной ниже таблице можно подобрать подходящее сечение электротехнической шины и купить продукцию в необходимом объеме.

Читайте также: Сколько киловатт выдерживает автомат 16 ампер?

Сечение шинопровода	Постоянный ток, А	Переменный ток, А
Медная электротехническая шина 15×3	210	210
Медная электротехническая шина 20×3	275	275
Медная электротехническая шина 25×3	340	340
Медная электротехническая шина 30×4	475	475
Медная электротехническая шина 40×4	625	625
Медная электротехническая шина 40×5	705	700
Медная электротехническая шина 50×5	870	860
Медная электротехническая шина 50×6	960	955
Медная электротехническая шина 60×6	1145	1125
Медная электротехническая шина 60×8	1345	1320
Медная электротехническая шина 60×10	1525	1475
Медная электротехническая шина 80×6	1510	1480
Медная электротехническая шина 80×8	1755	1690
Медная электротехническая шина 80×10	1990	1900
Медная электротехническая шина 100×6	1875	1810
Медная электротехническая шина 100×8	2180	2080
Медная электротехническая шина 100×10	2470	2310
Медная электротехническая шина 120×8	2600	2400
Медная электротехническая шина 120×10	2950	2650

Компания НТЦМ предлагает купить электротехнические медные шины в большом ассортименте. На складе предприятия представлена продукция в различных типоразмерах. Отличные технические характеристики, конкурентоспособная стоимость, сжатые сроки доставки изделий в любой регион страны – основные преимущества заказа электротехнических шинопроводов в НТЦМ.

Допустимый длительный ток для шин прямоугольного сечения

Размеры, мм	Медные шины				Алюминиевые шины				Стальные шины
	Ток*, А, при количестве полос на полюс или фазу								Размеры, мм	Ток*, А
	1	2	3	4	1	2	3	4	Размеры, мм	Ток*, А
15 х 3	210	165	_	16×2,5	55/70
20 х 3	275	—	—	—	215	—	—	—	20×2,5	60/90
25 х 3	340	—	—	—	265	—	—	—	25 х 2,5	75/110
30 х 4	475	—	—	—	365/370	—	—	—	20 х 3	65/100
40 х 4	625	-/1090	—	—	480	-/855	—	—	25 х 3	80/120
40х 5	700/705	-/1250	—	—	540/545	-/965	—	—	30х 3	95/140
50х 5	860/870	-/1525	-/1895	—	665/670	-/1180	-/1470	—	40×3	125/190
50×6	955/960	-/1700	-/2145	—	740/745	-/1315	-/1655	—	50×3	155/230″
60×6	1125/1145	1740/1990	2240/2495	—	870/880	1350/1555	1720/1940	—	60 х 3	185/280
80×6	1480/1510	2110/2630	2720/3220	—	1150/1170	1630/2055	2100/2460	—	70 х 3	215/320
100×6	1810/1875	2470/3245	3170/3940	—	1425/1455	1935/2515	2500/3040	—	75 х 3	230/345
60 х 8	1320/1345	2160/2485	2790/3020	—	1025/1040	1680/1840	2180/2330	—	80 х 3	245/365
80 х 8	1690/1755	2620/3095	3370/3850	—	1320/1355	2040/2400	2620/2975	—	90×3	275/410
100×8	2080/2180	3060/3810	3930/4690	—	1625/1690	2390/2945	3050/3620	—	100×3	305/460
120×8	2400/2600	3400/4400-	4340/5600	—	1900/2040	2650/3350	3380/4250	—	20×4	70/115
60 х 10	1475/1525	2560/2725	3300/3530	—	1155/1180	2010/2110	2650/2720	—	22 х 4	75/125
80 х 10	1900/1990	3100/3510	3990/4450	—	1480/1540	2410/2735	3100/3440	—	25 х 4	85/140
100 х 10	2310/2470	3610/4325	4650/5385	5300/6060	1820/1910	2860/3350	3650/4160	4150/4400	30×4	100/165
120 х 10	2650/2950	4100/5000	5200/6250	5900/6800	2070/2300	3200/3900	4100/4860	4650/5200	40×4	130/220
50×4	165/270
60×4	195/325
70×4	225/375
80×4	260/430
90х 4	290/480
100×4	325/535

*В числителе приведены значения переменного тока, в знаменателе — постоянного.

Способы расчёта сечения кабелей

Есть два способа определения необходимого сечения кабеля. При расчёте необходимо применять оба метода и использовать большую из полученных величин.

Расчёт сечения по нагреву

Во время протекания электрического тока по кабелю он греется. Допустимая температура нагрева и сечение провода зависят от типа изоляции и способов прокладки. При недостаточном сечении токопроводящей жилы она нагревается до недопустимой температуры, что может привести к разрушению изоляции, короткому замыканию и пожару.

Совет! Для тщательного расчёта необходимо использовать специальные таблицы, программы или онлайн-калькуляторы, но для большинства практических задач допускается применить таблицу, которую можно найти в ПУЭ, п. 1.3.10.

Расчёт сечения по допустимым потерям напряжения

Токопроводящая жила в проводе обладает сопротивлением и при прохождении по ней тока, согласно закону Ома, происходит падение напряжения. Величина этого падения растёт при уменьшении сечения кабеля и увеличении его длины.

При прокладке кабеля большой длины его сечение, необходимое для уменьшения потерь, может многократно превышать величину, выбранную по допустимому нагреву. Для расчёта используются специальные формулы, программы и онлайн-калькуляторы.

Совет! При подключении устройств, работающих на пониженном напряжении, блок питания располагается как можно ближе к аппарату.

Рубка медной и алюминиевой шины

Обрезка шин по требуемому размеру также осуществляется с помощью специализированного гидравлического оборудования — гильотин, называемых также шинорезами.

Перед резкой шина размечается и фиксируется на станине гильотины. Рез получается ровным и практически не требует дополнительной обработки.

Для заказа резки шин Вам необходимо указать их сечение и требуемые размеры изделий.

Таблица сечения кабеля по мощности и току

Обычно для практических нужд достаточно использовать таблицу сечения кабеля, которая находится в Правилах Устройства Электроустановок в таблицах 1.3.4 и 1.3.5.

Также можно использовать следующие таблицы.

Для гибкого шнура и кабеля с медной жилой (ПВС, ШВВП, КГ)

Для силового кабеля с медной жилой (ВВГ)

Для силового кабеля с алюминиевой жилой (АВВГ)

В этих таблицах указаны необходимые сечения алюминиевых и медных кабелей для различных токовых нагрузок и условий прокладки. Тип изоляции — резиновая и виниловая, аналогичен большинству видов изоляционных материалов.

Выбор производится по номинальному току нагрузки. Если ток неизвестен, то он вычисляется исходя из мощности устройства, количества фаз и напряжения сети.

источники:

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

https://fasad-adelante.ru/nominalnyy-tok-sbornyh-shin-kak-opredelit/

https://lux-stahl.ru/elektrika-drugoe/sechenie-shin.html