Занятие 13

Проверка электродинамической стойкости шин

Литература [2, гл. 6; 3, § 3,6, 3,7; 5, гл. 3,4; 6, гл. 3,4]

Методические указания

1. Жесткие шины представляют собой колебательную систему, собственная частота колебаний которой зависит от массы шины, длины пролета и конфигурации поперечного сечения

,

где параметр первой частоты, равный

3,14 для разрезных шин (110 кВ и выше) и

4,73 для неразрезных шин (35 кВ и ниже);

- длина пролета в м;

- модуль упругости для АL и его сплавов;

- момент инерции поперечного сечения, м⁴;

- масса шины на 1 м, кг/м (2770 кг/м³);

Если частота будет больше 40 Гц или меньше 200 Гц, возможно резонансное возрастание электродинамических усилий, имеющих частоту 50 и 100 Гц.

Если Гц, то производят механический расчет в предположении, что система статична.

2. Механический расчет начинают с определения электродинамических усилий от ударного тока при 3х-фазном КЗ:

где - ударный ток;

- расстояние между фазами (ориентировочно 1м для 110 кВ, 0,5м для 35 кВ, 0,25 м для 10 кВ)

3. Максимальное напряжение в материале

, Па

где - длина пролета, м [(6-9 м) для 35-110 кВ; (1-3 м) для 10 кВ]

- параметр (8 - для 110 кВ и выше, 12 – для 35 кВ и ниже)

- момент сопротивления поперечного сечения, м³

- динамический коэффициент (для статической системы равен 1)

4. Шинная конструкция считается электродинамически стойкой, если

5. Согласно ПУЭ, допустимое напряжение принимается равным 70% временного сопротивления разрыву (предела прочности) материала шин - (Прил. 3)

Таким образом

6. Допустимая нагрузка на изолятор принимается равной 60% от разрушающей нагрузки, т.е.

; и

Пример. Проверить электродинамическую стойкость шинной конструкции на стороне 10 кВ. Шины сплава АДО (80х10) мм расположены в одной плоскости на ребро, расстояния между фазами м, длина пролета 2 м. кА; m=2770801010^-6=2.216 кг/м

1) м⁴; м³

2) Гц (<40 Гц)

3) Н/м

4) МПа

5) МПа т.е

6) Н

7) Н т.е

Занятие 14 проверка термической стойкости шин Методические указания

1. Термическое воздействие токов КЗ на проводники и аппараты определяют по величине интеграла Джоуля

или сумме тепловых импульсов от периодической и апериодической составляющих тока.

2. При , формула сводится к выражению

3. Решая дифференциальное уравнение теплового баланса, получим

где - площадь поперечного сечения, мм²

, - функции, соответствующие конечной и начальной температурам, соответственно.

АДО

В_К/S₂

А_QК

А_QН

Q_Н

Q_К

A_Q10⁴

Q_C⁰

0

0,25

0,5

0,75

1

1,25

1,5

50

100

150

200

250

Кривая для определения конечной температуры нагрева, для сплава АДО

4. Задавшись начальной температурой , находим по кривой для сплава АДО функцию , тогда и по по кривой определим . В соответствии с ПУЭ для алюминия (в режиме КЗ). Если , то шины термически стойкие.

5. Для сплавов отличных от АДО вводится поправка

где величины , , - удельное сопротивление, плотность и удельная теплоемкость сплавов (Прил. 3)

6. В некоторых случаях, при упрощенных расчетах, для определения термической стойкости достаточно, задавшись (для алюминия), определить минимальное термически стойкое сечение шины или , где значения приведены в Пр. 3

Если , то шины термически стойкие.

Пример 1

Проверить термическую стойкость шины из сплава АДО (80х10) мм на стороне НН: кА, с, с.

1. Определим А²с

2. Определим по кривой для А²с/ мм²

3. Рассчитаем А²с т.е. практически

4. мм², т.е. намного меньше выбранного сечения. Шины термически стойкие.

Пример 2

Проверить термическую стойкость шин на стороне ВН: труба 13/16 мм, (S=68 мм²), сплав 1915Т; кА, с, с.

1. Определим А²с

2. По кривой А²с при

3. Для сплава 1915Т определяем с поправкой

т.е. и сечение термически нестойкое.

4. Определим мм². Выбираем трубу из сплава 1915Т 17/20 (S=87 мм²), А.

Тема 7