Механический расчет однополосных шин

Наибольшее усилие в шинах возникает при трехфазном КЗ:

,

где a – периметр шин, м;

i _УД – ударный ток трехфазного КЗ, А.

Равномерно распределенная сила f создает изгибающий момент

,

где l ‒ длина пролета между опорными изоляторами, м.

При этом шина рассматривается как многопролетная балка, лежащая на опорах (рис. 3.14).

 

Расчетное напряжение в материале шины, возникающее при воздействии изгибающего момента

,

где W – момент сопротивления шины относительно оси, перпендикулярной действию усилия, см³.

Из сопротивления материалов условие прочности шин – ,

где σ_ДОП – допустимое механическое напряжение материала шин.

Согласно ПУЭ σ_ДОП ≤ 0,7σ_РАЗР, т.е. допустимое механическое напряжение материала шин σ_ДОП должно быть не менее чем на 30% меньше напряжения разрушения металла, из которого изготовлены шины σ_РАЗР. Значения допустимых и разрушающих напряжений для шин представлены в табл. 3.1.

 

Таблица 3.1. Величины разрушающих и допустимых напряжений материала шин

Материал шин	Марка металла	Разрушающее напряжение σразр, МПа	Допустимое  напряжение σдоп, МПа
Алюминий	АДО	60 – 70	40
Алюминиевые сплавы	АД31Т АД31Т1	130 200	75 90
Медь	МГТ	250 – 300	140

Особенности расчета двухполосных шин

Если каждая фаза выполнена из двух полос шин (рис. 3.15), то усилия возникают и между фазами, и между полосами в фазах. Усилия между полосами не должны приводить к их соприкосновению, для чего между полосами устанавливаются прокладки.

 

Длина пролета между прокладками, установленными между полосами шин вычисляется по следующей формуле:

,

где  – расстояние между осями полос, см;

 Е – модуль упругости материала шин, Па;

к_ф – коэффициент формы шин (определяется по справочникам);

J _П – момент инерции полосы, см⁴.

Так как во избежание явления резонанса система шины – изоляторы должна иметь собственную частоту колебаний более 200 Гц, то длина полос шин должна соответствовать неравенству:

,

где m ₀ – масса полосы на единицу ее длины, кг/м.

Сила взаимодействия, действующая между полосами в пакете шин определяется по формуле:

.

Здесь b – ширина полосы, см.

При этом в материале шин при взаимодействии полос возникает напряжение

,

где W _П – момент сопротивления одной полосы, см³.

Напряжение в материале шин от взаимодействия фаз

,

где W _Ф – момент сопротивления пакета шин фазы, см³.

Шины считаются механически прочными, если

.

Выбор изоляторов

Шины в РУ крепятся на опорных, проходных или подвесных изоляторах. Жесткие шины крепятся на опорных изоляторах, которые выбираются по условиям:

– по номинальному напряжению U _ном.из ≥ U _{ном.сети};

– по допустимой нагрузке              F _расч ≤ F _доп = 0,6 F _разр,

где U _ном.из. – номинальное напряжение изолятора;

  F _расч. – расчетная сила, действующая на изолятор;

   F _доп. – допустимая нагрузка на головку изолятора;

F _разр. – разрушающая нагрузка головки изолятора на изгиб.

Соответственно, между напряжениями в материале изоляторов тоже существует соотношение:

σ_расч ≤ σ_доп = 0,6 σ_разр.

При горизонтальном или вертикальном расположении изоляторов расчетная сила, действующая на шину равна

,

где l – длина пролета шин, м;

k _h – поправочный коэффициент на высоту шины, если она расположена на ребре (рис. 3.16),

.

Здесь H = H _ИЗ + 0,5 h + b.

При расположении шин в вершинах треугольника расчетная сила, действующая на шину равна

где: а – расстояние между шинами, м.

Проходные изоляторы выбираются по следующим критериям:

– по напряжению                  U _Н._ИЗ ≥ U _Н._С;

– по номинальному току       I _н ≥ I _{расч max};

– по допустимой нагрузке   .

Подвесные изоляторы выбираются по напряжению и по допустимой нагрузке в соответствии с методикой выбора изоляторов для ВЛЭП.

Контрольные вопросы по главе 3

1. Что называется распределительным устройством?

2. Какова классификация РУ?

3. Какие требования предъявляются к РУ?

4. Чем достигается безопасность эксплуатации РУ?

5. Чем обеспечивается надежность РУ?

6. Что такое закрытые распределительные устройства?

7. Что такое комплектное распределительное устройство?

8. Какова классификация комплектных РУ?

9. Какое оборудование может входить в состав КРУ?

10. Что такое открытые распределительные устройства?

11. Какие существуют РУ напряжением до 1000 В?

12. Какое оборудование входит в состав РУ напряжением до 1000 В?

13. Каким цветом окрашиваются шины в РУ?

14. Что называется распределительным пунктом?

15. Какие распределительные устройства входят в состав системы электроснабжения зданий и сооружений?

16. Что такое вводное и вводно-распределительное устройство?

17. Что такое главное распределительное устройство?

18. Что такое групповой, этажный, квартирный щиток?

19. Что такое распределительный щиток?

20. Что такое магистральная, распределительная и групповая сеть здания?

21. Какие проводники применяются в качестве шин РУ?

22. Что такое сборные и соединительные шины РУ?

23. Как шины соединяются между собой?

24. По каким параметрам выбираются шины?

25. Как производится проверка правильности выбора шин?

26. Что следует учитывать при выборе многополосных шин?