Samlingsskenas konstruktioner av ställverk
Samlingsskenor är nakna, relativt massiva strömförande ledare med rektangulärt, runt eller profilerat tvärsnitt. I lokalerna för ett slutet ställverk är alla grenar från samlingsskenorna och anslutningar till enheterna också gjorda med nakna ledare som bildar en samlingsskena.
Skinny är den centrala och mest kritiska delen av ställverket, eftersom de får el från alla stationsgeneratorer (eller transformatorstationer) och alla utgående ledningar är anslutna till dem.
I slutna ställverk upp till och med 35 kV är samlingsskenorna gjorda av rektangulära aluminiumlister. Ståldäck används i elinstallationer med låg effekt vid belastningsströmmar som inte överstiger 300-400 A.
Det bör noteras att rektangulära (platta) trådar är mer ekonomiska än runda trådar. Med samma tvärsnittsarea har ett rektangulärt däck en större lateral kylyta än ett runt däck.
I distributionsrummet monteras däck på speciella bussställ eller utrustningsburramar. Samlingsskenor placeras på de stödjande porslinsisolatorerna på kanten eller platt och fixeras med samlingsskenhållare.
Det finns många olika sätt att montera däck. Var och en av dem har sina fördelar och nackdelar.
Kylförhållandena är bättre för ribbade däck än för punkterade däck. I det första fallet är värmeöverföringskoefficienten 10-15% högre än i det andra, och detta beaktas vid bestämning av den tillåtna strömbelastningen (PUE). Däck som är vända mot sina grannar med sin smala sida (ribba) har större mekanisk stabilitet.
För att låta däcken röra sig längs med sitt lilla mönster när temperaturen förlängs, fästs däcket tätt i mitten av sektionen och löst på avstånd. Dessutom, för långa busslängder, installeras kompensatorer för att ta emot temperaturexpansion. De två samlingsskenorna är sammankopplade med hjälp av ett flexibelt knippe av tunna koppar- eller aluminiumlister. Samlingsskenornas ändar är inte stadigt fastsatta i den bärande isolatorn, utan ett glidfäste genom de längsgående ovala hålen.
För att eliminera temperaturpåkänningar är samlingsskenorna i vissa fall kopplade till fasta anordningar (klämmor) med hjälp av flexibla paket som är byggda i ändarna av stela samlingsskenor.
De största enkelbandsstorlekarna för koppar och aluminium som används är 120×10 mm.
För höga strömbelastningar (för kopparskenor över 2650 A och för aluminium - 2070 A) används flerbandsskenor - paket med två eller mindre ofta tre band per fas; det normala avståndet mellan remsorna i förpackningen är lika med tjockleken på en remsa (b).
Närheten av remsor från samma paket till varandra orsakar en ojämn fördelning av ström mellan dem: en stor belastning faller på paketets ändlister och mindre på de mittersta. Till exempel, i ett paket med tre remsor, flyter 40 % vardera i de yttre remsorna och endast 20 % av den totala fasströmmen i mitten. Detta fenomen, som är analogt med peeling-fenomenet i en enda ledare, gör det opraktiskt att använda fler än tre AC-bussar.
Med driftsströmmar som överstiger de tillåtna för tvåfiliga bussar rekommenderas det mest att använda däck med profil (kanaler), som möjliggör bättre användning av det ledande materialet och uppnår hög mekanisk hållfasthet.
Kraftinstallationer använder för närvarande ett paket med två kanaler per fas, som ungefär i form och kp till en ihålig kvadrat. Den största kanalstorleken med en vägg på 250 mm och en tjocklek på 12,5 mm med två kanaler i paketet tillåter överföring av en ström på 12 500 A för koppar och 10 800 A för aluminium.
Däcken och alla samlingsskenor i ett slutet ställverk är målade med emaljfärger i identifierande färger, vilket gör att servicepersonalen enkelt kan känna igen spänningsförande delar som är anslutna till vissa faser och kretsar.
Dessutom skyddar lacken däcken från oxidation och förbättrar värmeöverföringen från ytan. Ökningen av tillåten ström från samlingsskenors färg är 15-17% för koppar och 25-28% för aluminiumskenor.
Följande färger används för bussar med olika faser: trefasström: fas A — gul, fas B — grön, fas C — röd; noll samlingsskenor: med ojordad neutral — vit, med jordad neutral, samt jordledningar — svart; Likström: positiv skena är röd, negativ skena är blå.
De öppna ställverkens samlingsskena kan implementeras med flexibla trådar eller styva gummin. Vid spänningar 35, 110 kV och mer, för att öka koronaspänningen och minska koronaförlusterna, används endast runda ledningar.
I de flesta öppna ställverk är samlingsskenan gjord av tvinnade stål-aluminiumledare av samma design som kraftledningar.
Kopparbussledare används endast i de fall där det öppna ställverket är beläget nära (cirka 1,5 km) till stranden av salta hav eller kemiska anläggningar, vars aktiva ångor och medbringande kan orsaka snabb korrosion av aluminiumledare. I vissa fall använder öppna ställverk en styv samlingsskena gjord av stål- eller aluminiumrör fästa på stödisolatorer.
Tvärsnitt av däck och andra strömförande ledare kan beräknas utifrån värdet av driftströmmar och tillåtna temperaturer baserat på uppvärmningsförhållanden.
När det gäller samlingsskenor som används i ställverk är deras tvärsnitt standardiserade och tabeller över tillåtna kontinuerliga strömbelastningar har upprättats för dem. Därför finns det i praktiken inget behov av att beräkna med formler, utan det räcker att göra ett val enligt tabellerna.
Tabeller över tillåtna kontinuerliga strömbelastningar på nakna samlingsskenor och ledare beräknas och verifieras experimentellt; vid sammanställningen antogs en tillåten uppvärmningstemperatur på 70 ° C vid en omgivningstemperatur på + 25 ° C.
Sådana tabeller för standardtvärsnitt av däck och vajrar av grundläggande ledande material och vissa profiler (rektangulära, rörformiga, kanal, ihåliga kvadrater, etc.) finns i PUE och referensböcker.
För rektangulära samlingsskenor sammanställs de tabellerade strömbelastningarna när de installeras vid kanten; därför, när däcken är punkterade, bör belastningen minskas med 5 % för däck med mönsterbredder upp till 60 mm och med 8 % för däck över 60 mm. I de fall där den genomsnittliga omgivningstemperaturen skiljer sig från standarden (+ 25 ° C), måste de tillåtna däckbelastningarna som erhållits från tabellerna beräknas om enligt följande ungefärliga formel:
där IN är den tillåtna belastningen från tabellerna.
Tvärsnittet på ledningarna måste kontrolleras mot den ekonomiska strömtätheten.
Det ekonomiska tvärsnittet av trådar eller bussar qEC kallas ett sådant tvärsnitt där den totala årliga kostnaden, bestämd av kapitalkostnader och driftskostnader, visar sig vara den minsta.
Det ekonomiska tvärsnittet av ledningar och samlingsskenor erhålls genom att dividera den maximala belastningsströmmen i normalt läge med den elektriska strömtätheten:
Det resulterande tvärsnittet enligt det ekonomiska tillståndet avrundas till närmaste standard och kontrolleras för den långsiktigt tillåtna belastningsströmmen. Det bör noteras att RU-skenorna för alla spänningar inte väljs enligt den ekonomiska strömtätheten, eftersom ekonomiska sektioner vid höga strömmar är lika med eller mindre än de sektioner som valts för uppvärmning.
Dessutom kontrolleras RU-däck för termisk och elektrodynamisk stabilitet vid kortslutning, och vid 110 kV och uppåt, även för corona.
Således måste ledningar av vilket syfte som helst uppfylla kraven för maximal tillåten uppvärmning, med hänsyn till inte bara normala utan också nödlägen.
Om ledartvärsnittet som bestäms av ekonomiska och kontinuerliga belastningsförhållanden inte är lika med det tvärsnitt som krävs för andra nödsituationer (termisk och dynamisk stabilitet vid kortslutning), bör ett större tvärsnitt antas uppfylla alla betingelser.
Det bör också noteras att vid installation av däck med stora sektioner är det nödvändigt att säkerställa de lägsta ytterligare förlusterna från yteffekten och närhetseffekten och de bästa kylförhållandena. Detta kan uppnås genom att minska antalet remsor i paketet och deras korrekta rumsliga och inbördes arrangemang, rationell design av paketet, användning av profildäck - tråg, ihålig, etc.
Vid användning av ståldäck görs bestämningen av det tillåtna strömvärdet på ett lite annorlunda sätt.
I ståldäck, på grund av yteffekten, finns det en betydande förskjutning av strömmen till ledarens yta, penetrationsdjupet överstiger inte 1,5-1,8 mm.
Studier har funnit att den tillåtna belastningen av AC-stålskenor praktiskt taget beror på samlingsskenans tvärsnittsomkrets, inte på arean av detta tvärsnitt.
Baserat på dessa studier antogs följande metod för beräkning av AC stålskenor:
1. Bestäm först bussens belastningsström (för en buss med en sida som inte överstiger 300-400 A) och hitta den linjära strömtätheten:
där In — lastström, A; p är däckets tvärsnittsomkrets, mm.
Den linjära strömtätheten beror på den tillåtna överhettningstemperaturen för stålbussen över den omgivande temperaturen. Detta beroende definieras av följande uttryck:
Det visade sig att för bultförband av ståldäck bör värdet på Θ inte överstiga 40 ° C, och för svetsade leder kan det ökas till 55 ° C.
Om vi tar omgivningstemperaturen v0 — 35 °, kommer den linjära strömtätheten för bultanslutningar att vara lika med
och för svetsfogar
2. Baserat på dessa data bestämmer vi värdet på den erforderliga omkretsen av däckets tvärsnitt:
På omkretsen av däcken, med en uppsättning däck, kan du enkelt välja önskad storlek på standardstålremsor, observera tillståndet
där h är däckets höjd, mm; b — däcktjocklek, mm.
Ståldäcksberäkningen ovan är för enkelmönsterdäck.
För höga belastningsströmmar kan buntar av flera stålskenor användas. I det här fallet väljs omkretsen av tvärsnittet av en remsa av däcket som ingår i paketet med förbehåll för följande villkor:
• för tvåvägsbussar
• för trevägsbussar
För att förenkla beräkningarna kan du använda diagrammet över beroendet av omkretsen p av busstvärsnittet på lastströmmen IN.