Шинные конструкции и изоляторы

 

В закрытых РУ 6-10 кВ ошиновка и сборные шины выполняются жесткими алюминиевыми шинами. Медные шины из-за высокой их стоимости не применяются даже при больших токовых нагрузках. При токах до 3000 А применяются одно- и двухполосные шины. При больших токах рекомендуются шины коробчатого сечения, так как они обеспечивают меньшие потери от эффекта близости и поверхностного эффекта, а также лучшие условия охлаждения. Например, при токе 2650 А необходимы алюминиевые шины трехполосные размером 60 х 10 мм или коробчатые 2 х 695 мм2 с допустимым током 2670 А. В первом случае общее сечение шин составляет 1800 мм2, во втором — 1390 мм2. Как видно, допустимая плотность тока в коробчатых шинах значительно больше (1,92 вместо 1,47 А/мм2).

Сборные шины и ответвления от них к электрическим аппаратам (ошиновка) 6-10 кВ из проводников прямоугольного или коробчатого профиля крепятся на опорных фарфоровых изоляторах. Шинодержатели, с помощью которых шины закреплены на изоляторах, допускают продольное смещение шин при их удлинении вследствие нагрева. При большой длине шин устанавливаются компенсаторы из тонких полосок того же материала, что и шины (рис. 2.5.1).

 

 

 

 

Рис. 2.5.1. Компенсатор для однополосных

шин: 1 — шина; 2 — компенсатор; 3 — опорный изолятор; 4 — пружинящая шайба; 5 — болт

 

 

Концы шин на изоляторе имеют скользящее крепление через продольные овальные отверстия и шпильку с пружинящей шайбой. В местах присоединения к аппаратам изгибают шины или устанавливают компенсаторы, чтобы усилие, возникающее при температурных удлинениях шин, не передавалось на аппарат.

Эскизы различных способов расположения шин на изоляторах показаны на рис. 2.5.2. Соединение шин по длине обычно осуществляется сваркой. Присоединение алюминиевых шин к медным (латунным) зажимам аппаратов производится с помощью переходных зажимов, предотвращающих образование электролитической пары медь — алюминий.

Для лучшей теплоотдачи и удобства эксплуатации шины окрашивают при переменном токе фаза А в желтый, фаза В — зеленый и фаза С — красный цвет;


 

 

при постоянном токе положительная шина в красный, отрицательная — синий цвет.

 

 

Рис. 2.5.2. Эскизы расположения шин: а – горизонтальное; б – вертикальное; в – по вершинам треугольника; г – крепление шин в узлах , , ; 1 – опорный изолятор; 2 – стальная планка; 3 – шина; 4 – стальная распорная трубка; 5 – алюминиевая планка; 6 – шпилька

 

 

 

Согласно § 1.3.28 ПУЭ сборные шины электроустановок и ошиновка в пределах открытых и закрытых РУ всех напряжений по экономической плотности тока не проверяются.

Выбор сечения шин производится по нагреву(по допустимому току). При этом учитываются не только нормальные, но и послеаварийные режимы, а также режимы в период ремонтов и возможность неравномерного распределения токов между секциями шин. Условие выбора

, (2.5.1)

где Iдоп — допустимый ток на шины выбранного сечения с учетом поправки при расположении шин плашмя (см. табл. П 3.4) или температуре воздуха, отличной от принятой в таблицах ( 0.НОМ = 25°С). В последнем случае

 

. (2.5.2)

 

Для неизолированных проводов и окрашенных шин принято доп = 70 °С;
( 0.ном=25°С, тогда

 

| , (2.5.3)

 

где Iдоп.ном - допустимый ток по таблицам [1.12] при температуре воздуха 0.ном = 25 °С; 0 — действительная температура воздуха; доп — допустимая температура нагрева продолжительного режима (по § 1.3.22 ПУЭ для шин принято + 70°С).

Проверка шин на термическую стойкость при КЗ производится по условию

 

к К.ДОП или qmin q, (2.5.4)

 

где к — температура шин при нагреве током КЗ; К.ДОП — допустимая температура нагрева шин при КЗ; qminминимальное сечение по термической стойкости; q — выбранное сечение.

Проверка шин на электродинамическую стойкость. Жесткие шины, укрепленные на изоляторах, представляют собой динамическую колебательную систему, находящуюся под воздействием электродинамических

сил. В такой системе возникают колебания, частота которых зависит от массы и жесткости конструкций. Электродинамические силы, возникающие при КЗ, имеют составляющие, которые изменяются с частотой 50 и 100 Гц. Если собственные частоты колебательной системы шины — изоляторы совпадут с этими значениями, то нагрузки на шины и изоляторы возрастут. Если собственные частоты меньше 30 и больше 200 Гц, то механического резонанса не возникает. В большинстве практически применяемых конструкций шин эти

 

условия соблюдаются, поэтому ПУЭ не требуют проверки на электродинамическую стойкость с учетом механических колебаний. В частных случаях, например при проектировании новых конструкций РУ с жесткими шинами, производится определение частоты собственных колебаний для алюминиевых шин [1.14]:

 

; (2.5.5)

 

для медных шин

; (2.5.6)

 

где l — длина пролета между изоляторами, м; J - момент инерции поперечного сечения шины относительно оси, перпендикулярной направлению изгибающей силы, см4; q — поперечное сечение шины, см2.

Изменяя длину пролета и форму сечения шин, добиваются того, чтобы механический резонанс был исключен, т. е. f0 > 200 Гц. В этом случае проверка шин на электродинамическую стойкость производится в предположении, что шины и изоляторы являются статической системой с нагрузкой, равной максимальной электродинамической силе, возникающей при КЗ. Если f0 < 200 Гц, то производится специальный расчет шин с учетом дополнительных динамических усилий, возникающих при механических колебаниях шинной конструкции [3.7].