Меню

Расчет сечения шины по току короткого замыкания

Расчет тока короткого замыкания в сети 0,4 кВ

Введение

В соответствии с пунктом 3.1.8. ПУЭ электрические сети должны иметь защиту от токов короткого замыкания, обеспечивающую по возможности наименьшее время отключения при этом указано что защита должна проверяться по отношению наименьшего расчетного тока короткого замыкания (далее — тока КЗ) к номинальному току плавкой вставки предохранителя или расцепителя автоматического выключателя. (Подробнее о выборе защиты от токов короткого замыкания читайте статью: Расчет электрической сети и выбор аппаратов защиты)

В сетях 0,4 кВ с глухозаземленной нейтралью наименьшим током КЗ является ток однофазного короткого замыкания методика расчета которого и приведена в данной статье.

Основные понятия и принцип расчета

Сама формула расчета тока короткого замыкания проста, она выходит из закона ома для полной цепи и имеет следующий вид:

  • Uф — фазное напряжение сети (230 Вольт);
  • Zф-о — полное сопротивление петли (цепи) фаза-нуль в Омах.

Что такое петля фаза-нуль (фаза-ноль)? Это электрическая цепь состоящая из фазного и нулевого проводников, а так же обмотки трансформатора к которым они подключены.

петля фаза-нуль

В свою очередь сопротивление данной электрической цепи и называется сопротивлением петли фаза нуль.

Как известно есть три типа сопротивлений: активное (R), реактивное (X) и полное (Z). Для расчета тока короткого замыкания необходимо использовать полное сопротивление определить которое можно из треугольника сопротивлений:

сопротивление петли фаза-ноль

Примечание: Сумма полных сопротивлений нулевого и фазного проводников называется полным сопротивлением питающей линии.

Рассчитать точное сопротивление петли фаза-нуль довольно сложно, т.к. на ее сопротивление влияет множество различных факторов, начиная с переходных сопротивлений контактных соединений и сопротивлений внутренних элементов аппаратов защиты, заканчивая температурой окружающей среды. Поэтому для практических расчетов используются упрощенные методики расчета токов КЗ одна из которых и приведена ниже.

Справочно: Расчетным путем ток короткого замыкания определяется, как правило, только для новых и реконструируемых электроустановок на этапе проектирования электрической сети и выбора аппаратов ее защиты. В действующих электроустановках наиболее целесообразно определять ток короткого замыкания путем проведения соответствующих измерений (путем непосредственного измерения тока КЗ, либо путем косвенного измерения, т.е. измерения сопротивления петли-фаза-нуль и последующего расчета тока КЗ).

Методика расчета тока кз

1) Определяем полное сопротивление питающей линии до точки короткого замыкания:

  • Rл — Активное сопротивление линии, Ом;
  • Xл — Реактивное сопротивление линии, Ом;

Примечание: Расчет производится для каждого участка линии с различным сечением и/или материалом проводника, с последующим суммированием сопротивлений всех участков (Zпл=Zл1+Zл2+…+Zлn).

Активное сопротивление линии определяется по формуле:

  • Lфо — Сумма длин фазного и нулевого проводника линии, Ом;
  • p — Удельное сопротивление проводника (для алюминия — 0,028, для меди – 0,0175), Ом* мм 2 /м;
  • S — Сечение проводника, мм 2 .

Примечание: формула приведена с учетом, что сечения и материал фазного и нулевого проводников линии одинаковы, в противном случае расчет необходимо выполнять по данной формуле для каждого из проводников индивидуально с последующим суммированием их сопротивлений.

Реактивное сопротивление линии определяется по формуле:

2) Определяем сопротивление питающего трансформатора

Сопротивление трансформатора зависит от множества факторов, таких как мощность, конструкция трансформатора и главным образом схема соединения его обмоток. Для упрощенного расчета сопротивление трансформатора при однофазном кз (Zтр(1)) можно принять из следующей таблицы:

сопротивление питающего трансформатора при однофазном коротком замыкании

3) Рассчитываем ток короткого замыкания

Ток однофазного короткого замыкания определяем по следующей формуле:

  • Uф — Фазное напряжение сети в Вольтах (для сетей 0,4кВ принимается равным 230 Вольт);
  • Zтр(1) — Сопротивление питающего трансформатора при однофазном кз в Омах (из таблицы выше);
  • Z пл — Полное сопротивление питающей линии (цепи фаза-ноль) от питающего трансформатора до точки короткого замыкания в Омах.

    Пример расчета тока кз

    Для примера возьмем следующую упрощенную однолинейную схему:

    пример однолинейной схемы для расчета тока кз

    1. Определяем полное сопротивление питающей линии до точки короткого замыкания

    Как видно из схемы всего имеется три участка сети, расчет сопротивления необходимо производить для каждого в отдельности, после чего сложить рассчитанные сопротивления всех участков.

    Таким образом полное сопротивление питающей линии (цепи фаза-ноль) от питающего трансформатора до точки кз составит:

    1. Определяем сопротивление трансформатора

    Как видно из схемы источником питания является трансформатор на 160 кВА, со схемой соединения обмоток «звезда — звезда с выведенной нейтралью». Определяем сопротивление трансформатора по таблице выше:

    1. Рассчитываем ток короткого замыкания

    Была ли Вам полезна данная статья? Или может быть у Вас остались вопросы? Пишите в комментариях!

    Не нашли на сайте статьи на интересующую Вас тему касающуюся электрики? Напишите нам здесь. Мы обязательно Вам ответим.

    Источник

    Расчет сечения шины по току короткого замыкания

    ГОСТ Р 52736-2007

    НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

    Короткие замыкания в электроустановках

    МЕТОДЫ РАСЧЕТА ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКОГО
    И ТЕРМИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ ТОКА КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

    Short-circuits in electrical installations.
    Calculation methods of electrodynamics and thermal effects of short-circuit current

    Дата введения 2008-07-01

    Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ «О техническом регулировании», а правила применения национальных стандартов Российской Федерации — ГОСТ Р 1.0-2004 «Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения»

    Сведения о стандарте

    1 РАЗРАБОТАН Филиалом ОАО «НТЦ электроэнергетики» — ВНИИЭ, Московским энергетическим институтом (Техническим университетом) (МЭИ (ТУ))

    2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 437 «Токи короткого замыкания»

    Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется ежегодно в издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок — в ежемесячно издаваемых информационных указателях «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет

    1 Область применения

    Настоящий стандарт распространяется на трехфазные электроустановки промышленной частоты и определяет методы расчета и проверки проводников и электрических аппаратов на электродинамическую и термическую стойкость при коротких замыканиях (КЗ).

    2 Нормативные ссылки

    В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

    ГОСТ 687-78 Выключатели переменного тока на напряжение свыше 1000 В. Общие технические условия

    ГОСТ 16442-80 Кабели силовые с пластмассовой изоляцией. Технические условия

    ГОСТ 18410-73 Кабели силовые с пропитанной бумажной изоляцией. Технические условия

    Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный документ заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) документом. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

    3 Термины и определения

    В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

    термическое действие тока короткого замыкания в электроустановке: Изменение температуры элементов электроустановки под действием тока короткого замыкания.

    электродинамическое действие тока короткого замыкания в электроустановке: Механическое действие электродинамических сил, обусловленных током короткого замыкания, на элементы электроустановки.

    интеграл Джоуля: Условная величина, характеризующая тепловое действие тока короткого замыкания на рассматриваемый элемент электроустановки, численно равная интегралу от квадрата тока короткого замыкания по времени, в пределах от начального момента короткого замыкания до момента его отключения.

    ток термической стойкости электрического аппарата при коротком замыкании (ток термической стойкости): Нормированный ток, термическое действие которого электрический аппарат способен выдержать при коротком замыкании в течение нормированного времени термической стойкости.

    ток электродинамической стойкости электрического аппарата при коротком замыкании (ток электродинамической стойкости): Нормированный ток, электродинамическое действие которого электрический аппарат способен выдержать при коротком замыкании без повреждений, препятствующих его дальнейшей работе.

    4 Общие положения

    4.1 Исходные положения

    4.1.1 При проверке проводников и электрических аппаратов электроустановок на электродинамическую и термическую стойкость при КЗ предварительно должны быть выбраны расчетные условия КЗ, т.е. расчетная схема электроустановки, расчетный вид КЗ в электроустановке, расчетная точка КЗ, а также расчетная продолжительность КЗ в электроустановке (последнюю используют при проверке на термическую стойкость проводников и электрических аппаратов, а также при проверке на невозгораемость кабелей).

    4.1.2 Расчетная схема электроустановки должна быть выбрана на основе анализа возможных электрических схем этой электроустановки при продолжительных режимах ее работы. К последним следует относить также ремонтные и послеаварийные режимы работы.

    4.1.3 В качестве расчетного вида КЗ следует принимать:

    — при проверке электрических аппаратов и жестких проводников с относящимися к ним поддерживающими и опорными конструкциями на электродинамическую стойкость — трехфазное КЗ;

    — при проверке электрических аппаратов и проводников на термическую стойкость — трех- или однофазное КЗ, а на генераторном напряжении электростанций — трех- или двухфазное КЗ, в зависимости от того, какое из них приводит к большему термическому воздействию;

    — при проверке гибких проводников по условию их допустимого сближения во время КЗ — двухфазное КЗ.

    4.1.4 В качестве расчетной точки КЗ следует принимать такую точку на расчетной схеме, при КЗ в которой проводник или электрический аппарат подвергается наибольшему электродинамическому или термическому воздействию.

    Примечание — Исключения из этого требования допустимы лишь при учете вероятностных характеристик КЗ и должны быть обоснованы требованиями соответствующих ведомственных нормативных документов.

    4.1.5 Расчетную продолжительность КЗ при проверке проводников и электрических аппаратов на термическую стойкость следует определять путем сложения времени действия основной релейной защиты, в зону которой входят проверяемые проводники и электрические аппараты, и полного времени отключения соответствующего выключателя, а при проверке кабелей на невозгораемость — путем сложения времени действия резервной релейной защиты и полного времени отключения ближайшего к месту КЗ выключателя.

    При наличии устройств автоматического повторного включения (АПВ) цепи следует учитывать суммарное термическое действие тока КЗ.

    4.1.6 При расчетной продолжительности КЗ до 1 с допустимо процесс нагрева проводников под действием тока КЗ считать адиабатическим, а при расчетной продолжительности КЗ более 1 с и при небыстродействующих АПВ следует учитывать теплоотдачу в окружающую среду.

    5 Электродинамическое действие тока короткого замыкания

    5.1 Расчет электродинамических сил взаимодействия проводников

    5.1.1 Электродинамические силы взаимодействия , Н, двух параллельных проводников с токами следует определять по формуле

    где — постоянный параметр, Н/А ;

    — мгновенные значения токов проводников, А;

    — длина проводников, м;

    — расстояние между осями проводников, м;

    Для проводников прямоугольного сечения коэффициент формы следует определять по кривым, приведенным на рисунке 1.

    Рисунок 1 — Диаграмма для определения коэффициента формы проводников прямоугольного сечения

    Для круглых проводников сплошного сечения, проводников кольцевого сечения, а также проводников (шин) корытообразного сечения с высотой профиля 0,1 м и более следует принимать =1,0.

    5.1.2 Наибольшее значение электродинамической силы имеет место при ударном токе КЗ.

    5.1.3 Максимальную силу , Н, (эквивалентную равномерно распределенной по длине пролета нагрузки), действующую в трехфазной системе проводников на расчетную фазу при трехфазном КЗ, следует определять по формуле

    где — длина пролета, м;

    — ударный ток трехфазного КЗ, А;

    — коэффициент, зависящий от взаимного расположения проводников.

    Значения коэффициента для некоторых типов шинных конструкций (рисунок 2) указаны в таблице 1.

    Рисунок 2 — Схемы взаимного расположения шинных конструкций

    Источник

    РАСЧЕТ ДЛЯ ШИН ПО ТОКУ

    РАСЧЕТ ДЛЯ ШИН ПО ТОКУ

    ДЛИТЕЛЬНО ДОПУСТИМЫЙ ТОК ДЛЯ ШИН

    1. РАСЧЕТ ДЛЯ МЕДНЫХ ШИН ПО ТОКУ

    ТОК МЕДНОЙ ШИНЫ ПО ПЭУ П.1.3.24

    Расчет сечения медной шины по длительно допустимым токам нужно проводить в соответствии с главой 1.3 «Правил устройства электроустановок» выпущенных Министерством Энергетики СССР в 1987 году.

    То есть те самые ПУЭ 1.3.24, знакомые всем электрикам » При выборе шин больших сечений необходимо выбирать наиболее экономичные по условиям пропускной способности конструктивные решения, обеспечивающие наименьшие добавочные потери от поверхностного эффекта и эффекта близости и наилучшие условия охлаждения (уменьшение количества полос в пакете, рациональная конструкция пакета, применение профильных шин и т. п.).». На основании их выбираются допустимые длительные токи для неизолированных проводов и шин. Кроме того, часто в среде электротехники можно услышать, что это пропускная способность по току медной полосы. Предельно допустимые длительные токи для медных шин прямоугольного сечения ПУЭ 1.3.31 для постоянного и переменного тока при подключении 1 полосы на фазу собраны в нижеследующей таблице токов медных шин:

    Допустимый ток шина медная 15×3

    210

    210

    Допустимый ток шина медная 20×3

    275

    275

    Допустимый ток шина медная 25×3

    340

    340

    Допустимый ток шина медная 30×4

    475

    475

    Допустимый ток шина медная 40×4

    625

    625

    Допустимый ток шина медная 40×5

    705

    700

    Допустимый ток шина медная 50×5

    870

    860

    Допустимый ток шина медная 50×6

    960

    955

    Допустимый ток шина медная 60×6

    1145

    1125

    Допустимый ток шина медная 60×8

    1345

    1320

    Допустимый ток шина медная 60×10

    1525

    1475

    Допустимый ток шина медная 80×6

    1510

    1480

    Допустимый ток шина медная 80×8

    1755

    1690

    Допустимый ток шина медная 80×10

    1990

    1900

    Допустимый ток шина медная 100×6

    1875

    1810

    Допустимый ток шина медная 100×8

    2180

    2080

    Допустимый ток шина медная 100×10

    2470

    2310

    Допустимый ток шина медная 120×8

    2600

    2400

    Допустимый ток шина медная 120×10

    2950

    2650

    2. КАКОЙ ДЛИТЕЛЬНО ДОПУСТИМЫЙ ПРЕДЕЛЬНЫЙ ТОК ДЛЯ АЛЮМИНИЕВОЙ ШИНЫ?

    СЕЧЕНИЕ ШИНЫ, ММ

    ПОСТОЯННЫЙ ТОК, А

    ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК, А

    Длительно допустимый ток для шины алюминиевой 15×3

    165

    165

    Длительно допустимый ток для шины алюминиевой 20×3

    215

    215

    Длительно допустимый ток для шины алюминиевой 25×3

    265

    265

    Длительно допустимый ток для шины алюминиевой 30×4

    370

    365

    Длительно допустимый ток для шины алюминиевой 40×4

    480

    480

    Длительно допустимый ток для шины алюминиевой 40×5

    545

    540

    Длительно допустимый ток для шины алюминиевой 50×5

    670

    665

    Длительно допустимый ток для шины алюминиевой 50×6

    745

    740

    Длительно допустимый ток для шины алюминиевой 60×6

    880

    870

    Длительно допустимый ток для шины алюминиевой 60×8

    1040

    1025

    Длительно допустимый ток для шины алюминиевой 60×10

    1180

    1155

    Длительно допустимый ток для шины алюминиевой 80×6

    1170

    1150

    Длительно допустимый ток для шины алюминиевой 80×8

    1355

    1320

    Длительно допустимый ток для шины алюминиевой 80×10

    1540

    1480

    Длительно допустимый ток для шины алюминиевой 100×6

    1455

    1425

    Длительно допустимый ток для шины алюминиевой 100×8

    1690

    1625

    Длительно допустимый ток для шины алюминиевой 100×10

    1910

    1820

    Длительно допустимый ток для шины алюминиевой 120×8

    2040

    1900

    Длительно допустимый ток для шины алюминиевой 120×10

    2300

    2070

    Super User

    Super User

    Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing elit, sed do eiusmod tempor incididunt ut labore et dolore magna aliqua. Ut enim ad minim veniam.

    Email Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

    Источник

    

    Проверка на термическую стойкость шин при токах КЗ

    Критерием термической стойкости является конечная температура, которая ограничивается механической прочностью металлов, деформациями частей аппаратов и шин. Для неизолированных медных проводников установлена максимальная температура 300 o C, для алюминиевых — 200 o C.

    В практических расчетах для определения минимальной величины допустимого сечения по термической стойкости (SТ), пользуются формулой:

    где: тепловой импульс (интеграл Джоуля), тока КЗ, А,

    с — коэффициент, соответствующий разности выделенного тепла в проводнике после КЗ и до него, (справочная величина).

    Если расчетная величина минимального сечения допустимого по термической стойкости ST меньше сечения проводника выбранного по допустимому току S, то считается, что шины термически стойкие, т.е. соблюдается условие:

    Проверка на электродинамическую стойкость шин к токам КЗ

    При КЗ по токоведущим частям проходят токи переходного режима, вызывая сложные динамические усилия в шинных конструкциях. Усилия, действующие на жесткие шины и изоляторы, рассчитываются по наибольшему мгновенному значению тока трехфазного КЗ ( ). Сила действующая на конструкцию определяется по (9.16).

    Изгибающий момент, действующий на шину,

    где: f — наибольшее удельное усилие при трехфазном КЗ, Н/М,

    l — длина пролета между опорными изоляторами, м,

    — коэффициент, зависящий о способа крепления шин на опорных изоляторах (для реальных конструкций =10).

    Напряжение в материале шины при воздействии изгибающего момента, МПа,

    где: W — момент сопротивления шины относительно оси, перпендикулярной действию момента, см 3 . Он зависит от размеров и расположения шин.

    Шины механически прочны, если

    где: допустимое механическое напряжение в материале шины. (справочная величина)

    Примеры расчета шин

    Однополосные шины

    Наибольшее удельное усилие, Н/м,

    где: — ударный ток трехфазного КЗ, А;

    а — расстояние между фазами, м;

    — коэффициент формы (находится по кривым [10]). Если расстояние между фазами значительно больше периметра шин то коэффициент формы .

    Необходимо учитывать усилия как между фазами, так и между полосами.

    Удельное усилие между фазами, Н/м:

    Напряжение в материале от взаимодействия фаз, МПа,

    где: W — момент сопротивления пакета шин, см 3 .

    Удельное усилие между полосами, Н/м:

    для двуполосных шин:

    для трехполосных шин:

    где: величины, зависящие от коэффициентов формы;

    b — толщина шины, м.

    Напряжение в материале от взаимодействия полос, МПа,

    где: — расстояние между прокладками, которые укладываются между шинами в пакете, м;

    — момент сопротивления одной полосы, см 3 .

    Шины механически прочны, если,

    Максимальное расстояние между прокладками, м

    Минимальное число прокладок в пролете

    где: l — длина пролета.

    Шины коробчатого сечения

    При жестком соединении швеллеров расчет такой же, как для однополостных

    При отсутствии жесткого соединения швеллеров расчет такой же, как для двухполостных шин, (при вертикальном расположении ).

    Удельное усилие действующее между фазами при отсутствии жесткого соединения швеллеров:

    где: h — высота швеллера, м.

    Формулы используются с учетом .

    Шины, расположенные по вершинам треугольника

    В этом случае силы, действующие на шину от других фаз, сдвинуты в пространстве. Результирующая сила меняется по величине и направлению, создавая растягивающие , изгибающие и сжимающие усилия на изоляторы.

    В табл. 9.2 приведены расчетные формулы для определения и сил, действующих на изоляторы для круглых, полых и коробчатых шин, расположенных в вершинах треугольника.

    Выбрать сборные шины 10кВ понизительной подстанции 110/10кВ. Номинальная мощность трансформатора МВА; ударный ток трехфазного КЗ на шинах , тепловой импульс . Предполагается, что шины расположены в горизонтальной плоскости, расстояние между фазами , длина пролета l = 1 м.

    Сборные шины выбираем по длительно допустимому току. Так как распределение нагрузки по шинам неизвестно, выбор шин производим по току трансформатора:

    Принимаем алюминиевые шины прямоугольного сечения (60×6)мм 2 = 360мм 2 .

    Проверяем шины на термическую стойкость, принимая , справочная величина:

    Согласно условию шины термически устойчивы.

    Проверка на динамическую стойкость

    Удельное усилие принимая

    Момент сопротивления сечения при расположении шин “плашмя”

    Напряжение в материале шины:

    Согласно условию шины динамически устойчивы.

    Источник

    Пример выбора жестких шин 10 кВ

    Для питания ЗРУ-10 кВ требуется выбрать и проверить сечение сборных шин 10 кВ от силового трансформатора мощностью 16 МВА.

    • Максимальный трехфазный ток КЗ на шинах 10 кВ – Iк.з = 9,8 кА;
    • Силовой трансформаторов типа ТДН-16000/110-У1 загружен на 60%.

    Согласно ПУЭ 7-издание п.1.3.28 проверку по экономической целесообразности не выполняют, поэтому выбор шин будет выполняться только по длительно допустимому току (ПУЭ 7-издание п.1.3.9 и п.1.3.22).

    ПУЭ 7-издание пункты 1.3.9, 1.3.22 и 1.3.28

    Проверку шин производят на термическую и электродинамическую стойкость к КЗ (ПУЭ 7-издание п.1.4.5).

    ПУЭ 7-издание пункт 1.4.5

    1. Выбор шин по длительно допустимому току

    Выбор шин по длительно допустимому току (по нагреву) учитывают не только нормальные, но и послеаварийные режимы, а также режимы в период ремонтов и возможного неравномерного распределения токов между секциями шин [Л2, с.220].

    1.1 Определяем ток нормального режима, когда трансформатор загружен на 60%:

    Определяем ток нормального режима

    • Sн.тр-ра = 16000 кВА – номинальная мощность трансформатора ТДН-16000/110-У1;
    • Uн.=10,5 кВ – номинальное напряжение сети;

    1.2. Определяем максимальный рабочий ток, когда один из трансформаторов перегружен на 1,4 от номинальной мощности (утяжеленный режим):

    Определяем максимальный рабочий ток

    По таблице 1.3.31 (ПУЭ 7-издание) определяем допустимый ток для однополосных алюминиевых шин прямоугольного сечения 80х8 мм с допустимым током Iдоп.о = 1320 А.

    ПУЭ 7-издание таблица 1.3.31

    1.3. Определяем длительно допустимый ток для прямоугольных шин сечением 80х8 мм с учетом поправочных коэффициентов по формуле 9.11 [Л1, с.170]:

    Определяем длительно допустимый ток для прямоугольных шин сечением 80х8 мм

    Iдоп.о =1320 А –длительно допустимый ток полосы при температуре шины θш = 70 °С, температуре окружающей среды θо.с = 25 °С и расположения шин вертикально (на ребро), определяемый по таблице 1.3.31 (ПУЭ 7-издание);

    k1 — поправочный коэффициент при расположении шин горизонтально (плашмя), согласно ПУЭ 7-издание п. 1.3.23, должны быть уменьшены на 5% для шин с шириной полос до 60 мм и на 8% для шин с шириной полос более 60 мм. Принимаем k1 = 0,92 (так как шины будут расположены плашмя).

    k2 – поправочный коэффициент для шин при температуре окружающей среды (воздуха) θо.с отличной от 25 °С, определяемый по ПУЭ 7-издание таблица 1.3.3. Принимаем k3 = 0,94 с учетом, что среднеемесячная температура наиболее жаркого месяца равна +30 °С.

    ПУЭ 7-издание таблица 1.3.3

    Принимаем сечение шин 80х10 мм, с допустимым током Iдоп.о =1480 А.

    1.4. Определяем длительно допустимый ток для прямоугольных шин сечением 80х10 мм с учетом поправочных коэффициентов по формуле 9.11 [Л1, с.170]:

    Определяем длительно допустимый ток для прямоугольных шин сечением 80х10 мм

    Принимаем шины марки АД31Т1 сечением 80х10 мм.

    2. Проверка шин на термическую устойчивость

    2.1. Определяем тепловой импульс, который выделяется при токе короткого замыкания по выражению 3.85 [Л2, с.190]:

    Определяем тепловой импульс

    • Iп.0 = 9,8 кА – начальное действующее значение тока КЗ на шинах 10 кВ.
    • Та – постоянная времени затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания. Для ориентировочных расчетов значение Та определяем по таблице 3.8 [Л2, с.150]. Для трансформатора мощность 16 МВА, принимаем Та = 0,04. Если же вы хотите более точно рассчитать значение Та, можете воспользоваться формулами, представленными в пункте 6.1.4 ГОСТ Р 52736-2007.

    Таблица 3.8 - Значения постоянной времени затухания апериодической состовляющей тока КЗ

    2.1.1. Определяем полное время отключения КЗ по выражению 3.88 [Л2, с.191] и согласно пункта 4.1.5 ГОСТ Р 52736-2007:

    tоткл.= tр.з.+ tо.в=0,1+0,07=0,18 сек.

    • tр.з. – время действия основной защиты трансформатора, равное 0,1 сек (АПВ – не предусмотрено).
    • tо.в – полное время отключения выключателя выбирается из каталога, равное 0,07 сек.

    Пункт 4.1.5 ГОСТ Р 52736-2007

    2.2. Определяем минимальное сечение шин по термической стойкости при КЗ по выражению 3.90 [Л2, с.191]:

    Определяем минимальное сечение шин по термической стойкости при КЗ

    где: С – функция, значения которой приведены в таблице 3.14. Для алюминиевых шин С = 91.

    С – функция, значения которой приведены в таблице 3.14.

    Как мы видим ранее принята алюминиевая шина сечением 80х10 мм – термически устойчива.

    3. Проверка шин на электродинамическую устойчивость

    • Ударный ток трехфазного КЗ на шинах 10 кВ — iуд = 24,5 кА;
    • Шины выполнены из алюминиевого сплава марки АД31Т1 сечением 80х10 мм, расположены горизонтально в одной плоскости (плашмя) и имеют восемь пролетов.
    • Длина пролета — l = 0,9 м;
    • Расстояние между осями проводников — а= 0,27 м (расположение шин см.рис. 2а ГОСТ Р 52736-2007);
    • Толщина шины — b = 10 мм = 0,01 м;
    • Высота шины — h = 80 мм = 0,08 м;

    рис. 2а ГОСТ Р 52736-2007

    3.1. Определяем момент инерции J и момент сопротивления W по расчетным формулам согласно таблицы 4 ГОСТ Р 52736-2007:

    Определяем момент инерции J и момент сопротивления W

    таблицы 4 ГОСТ Р 52736-2007

    3.2. Определяем частоту собственных колебаний для алюминиевой шины по выражению 4.18 [Л2, с.221]:

    Определяем частоту собственных колебаний для алюминиевой шины

    где: S = 800 мм 2 = 8 см 4 – поперечное сечение шины 80х10 мм.

    Если же у вас медные шины, то частоту собственных колебаний определяют по выражению 4.19 [Л2, с.221]:

    Определяем частоту собственных колебаний для медной шины

    В случае, если частота собственных колебаний больше 200 Гц, то механический резонанс не возникает. Если f0 200 Гц, поэтому расчет можно вести без учета колебательного процесса в шинной конструкции [Л2, с.221].

    3.3. Определяем наибольшее удельное усилие при трехфазном КЗ по выражению 3.74 [Л2, с.221]:

    Определяем наибольшее удельное усилие при трехфазном КЗ

    • а = 0,27 м — расстояние между осями проводников (фазами), м;
    • iуд. = 24,5*103 А – ударный ток трехфазного КЗ, А;
    • Если расстояние между фазами а > 2*(b+h) > 2*(0,01+0,08); а = 0,27 м > 0,18 м, то в этом случае коэффициент формы kф = 1,0 [Л2, с.221];

    3.4. Определяем максимальную силу, действующую на шинную конструкцию при трехфазном КЗ, данное значение нам понадобиться для проверки опорных изоляторов на механическую прочность [Л2, с.227]:

    Определяем максимальную силу, действующую на шинную конструкцию

    • l = 0,9 м – длина пролета, м;
    • kп – поправочный коэффициент на высоту шины, если она расположена на ребро см. рис.4.8. В данном примере шины расположены горизонтально (плашмя), поэтому kп = 1,0:

    kп – поправочный коэффициент на высоту шины

    где: Hиз. – высота изолятора.

    Вертикальное расположение шин на изоляторе

    Дальнейший расчет шинной конструкции в части выбора опорных изоляторов представлен в статье: «Выбор опорных изоляторов для шинного моста 10 кВ».

    3.5. Определяем максимальное напряжение в шинах при трехфазном КЗ, возникающее при воздействии изгибающего момента по выражению 4.20 [Л2, с.222]:

    Определяем максимальное напряжение в шинах при трехфазном КЗ

    • l = 0,9 м – длина пролета, м;
    • W = 10,7 см 3 – момент сопротивления поперечного сечения шины, определенный ранее.

    3.6. Сравниваем полученное максимальное напряжение в шинах σрасч. = 2,91 МПа с допустимым напряжением материала σдоп. = 137 МПа из таблицы 3 ГОСТ Р 52736-2008.

    Таблица 3 ГОСТ Р 52736-2007

    Обращаю ваше внимание, что сравнивается максимальное напряжение в шинах с допустимым напряжением в материале жестких шин, а не с допустимым напряжением в области сварного соединения, согласно ГОСТ Р 52736-2008 пункт 5.3.1 и ПУЭ 7-издание пункт 1.4.15.

    Допустимые напряжение материала ГОСТ Р 52736-2008 пункт 5.3.1 и ПУЭ 7-издание пункт 1.4.15

    Как видно из результатов расчетов σрасч. = 2,91 МПа Вывод:

    Выбранные шины марки АД31Т1 сечением 80х10 мм удовлетворяют условию электродинамической стойкости, с длиной пролета l = 0,9 м.

    1. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию. Том I. А.А. Федоров, 1986 г.
    2. Электрооборудование станций и подстанций. Второе издание. Л.Д. Рожкова, В.С. Козулин. 1980 г.
    3. ГОСТ Р 52736-2008 – Методы расчета электродинамического и термического действия тока короткого замыкания.

    Поделиться в социальных сетях

    Если вы нашли ответ на свой вопрос и у вас есть желание отблагодарить автора статьи за его труд, можете воспользоваться платформой для перевода средств «WebMoney Funding» .

    Данный проект поддерживается и развивается исключительно на средства от добровольных пожертвований.

    Проявив лояльность к сайту, Вы можете перечислить любую сумму денег, тем самым вы поможете улучшить данный сайт, повысить регулярность появления новых интересных статей и оплатить регулярные расходы, такие как: оплата хостинга, доменного имени, SSL-сертификата, зарплата нашим авторам.

    Пример определения потери напряжения в линии 10 кВ

    В данной статье я буду рассматривать 2 примера определения потери напряжения в воздушной линии 10 кВ.

    Расчет осветительной сети при двухстороннем питании

    В данном примере требуется определить максимальные потери напряжения в нормальном и аварийном режимах в.

    Преимущества использования устройств КРМ

    В данной статье будут рассматриваться преимущества использования устройств компенсации реактивной.

    Выбор аккумуляторной батареи для потребителей постоянного тока

    Для питания потребителей постоянного тока, требуется выбрать внешнюю аккумуляторную батарею, для.

    Пример выбора кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена

    Исходные данные: Требуется обеспечить питание двух трансформаторов ТМ-4000/10 от подстанции. Линия.

    Отправляя сообщение, Вы разрешаете сбор и обработку персональных данных.
    Политика конфиденциальности.

    Источник

Читайте также:  Оказание первой медицинской помощи при ударе тока