8.2 Механический расчет шин

Наибольшее значение электродинамической силы в ньютонах, действующей на элементы средней фазы, в трехфазной системе шин при трехфазном к.з. определяется по формуле:

_

F_max = √3^.10^–7 i_у3² l / а, (8.1)

где i_у3 - ударный ток трехфазного к.з., А;

l - длина пролета, м.

а - расстояние между осями шин, м;

Проверка шин на механическую прочность заключается в расчете максимального механического напряжения в материале шины σ_max и в сравнении этого напряжения с допустимым значением [σ]. Шина обладает электродинамической стойкостью, если выполняется условие:

σ_max < [σ] (8.2)

Величина максимального механического напряжения в шине определяется по выражению

σ_max = F_max l /10W (8.3)

где W = h b²/6 - момент сопротивления шины, м³.

Физико-механические характеристики шин из различного материала

приведены в таблице 8.1

Проверка опорных изоляторов на механическую прочность заключается в проверке условия:

F_max < 0,6F_разр (8.4)

где F_разр - разрушающая механическая нагрузка на опорный изолятор, приводимая в технических характеристиках изолятора.

Опорные изоляторы одного номинального напряжения делятся на группы по разрушающей механической нагрузке. Значения этой нагрузки для опорных изоляторов приведены в табл. 8.2.

При выполнении условий (8.2) и (8.4) шинная конструкция отвечает требованиям электродинамической стойкости. При невыполнении условия (8.2) следует уменьшить длину пролета l. При невыполнении условия (8.4) следует выбрать более прочный опорный изолятор или уменьшить длину пролета l.

Таблица 8.1

Материал шины	Марка металла	Допустимое напряжение [σ], Па.106	Модуль упругости Е, Па.1010
Алюминий	А, АО АДО	82 45	7 7
Алюминиевый сплав	АД31Т АД31Т1 АВТ1	89 137 213	7 7 7
Медь	МГМ МГТ	175 190	10 10

Таблица 8.2

Марка изолятора	Uном, кВ	Fразр, кН
ИО-6-3,75	6	3,75
ИО-10-3,75	10	3,75
ИО-6-7,50	6	7,5
ИО-10-7,50	10	7,5
ИО-10-12,50	6	12,50
ИО-10-16,0	10	16,0
ИО-10-20,0	10	20,0

Для проверки шинной конструкции на механический резонанс вычисляется частота собственных колебаний этой конструкции, Гц:

_____

f_c = (r² / 2π l²)√E J / m, (8.5)

где r = 4,73 для многопролетных шин (см. рисунок 8.2);

Е - модуль упругости материала шины (см. таблицу 8.1);

J = hb³/12 - момент инерции шин, м⁴;

m - масса шины на единицу длины, кг/м.

Частота вынуждающих механических сил в шинной конструкции составляет 100 Гц. Для отстройки от механического резонанса собственная частота f_c должна значительно отличаться от частоты вынуждающих сил.

Шинная конструкция считается отстроенной от механического резонанса, если выполняется условие

30 > f_c > 200 (8.6)

При невыполнении условия (8.6) изменяется длина пролета шин l.