Samleskinnekonstruksjoner av koblingsanlegg
Samleskinner er nakne, relativt massive strømførende ledere med rektangulært, rundt eller profilert tverrsnitt. I lokalene til et lukket bryteranlegg er alle forgreninger fra samleskinnene og tilkoblinger til enhetene også laget med bare ledere som danner en samleskinne.
Skinnende er den sentrale og mest kritiske delen av koblingsanlegget, da de mottar strøm fra alle stasjonsgeneratorer (eller transformatorstasjoner) og alle utgående linjer er koblet til dem.
I lukkede koblingsanlegg til og med 35 kV er samleskinnene laget av rektangulære aluminiumslister. Ståldekk brukes i elektriske installasjoner med lav effekt ved belastningsstrømmer som ikke overstiger 300-400 A.
Det skal bemerkes at rektangulære (flate) ledninger er mer økonomiske enn runde ledninger. Med samme tverrsnittsareal har et rektangulært dekk en større sidekjøling enn et rundt dekk.
I fordelingsrommet monteres dekk på spesielle bussstativer eller utstyrsburrammer. Samleskinner plasseres på de bærende porselensisolatorene på kanten eller flatt og festes med samleskinneholdere.
Det er mange forskjellige måter å montere dekk på. Hver av dem har sine fordeler og ulemper.
Kjøleforholdene er bedre for ribbede dekk enn for flate dekk. I det første tilfellet er varmeoverføringskoeffisienten 10-15% høyere enn i det andre, og dette tas i betraktning ved bestemmelse av tillatt strømbelastning (PUE). Dekk som vender mot naboene med sin smale side (ribbe) har større mekanisk stabilitet.
For å la dekkene bevege seg langs det lille mønsteret når temperaturen er forlenget, festes dekket tett i midten av seksjonen og løst i det fjerne. I tillegg, for lange busslengder, er det installert kompensatorer for å imøtekomme temperaturutvidelse. De to samleskinnene er sammenkoblet ved hjelp av en fleksibel bunt av tynne kobber- eller aluminiumslister. Endene av samleskinnelistene er ikke fast festet til støtteisolatoren, men et glidefeste gjennom de langsgående ovale hullene.
For å eliminere temperaturpåkjenninger er samleskinnene i noen tilfeller koblet til faste innretninger (klemmer) ved hjelp av fleksible pakker som bygges i endene av stive samleskinner.
De største enkeltlistene kobber- og aluminiumskinnestørrelsene som brukes er 120×10 mm.
For høye strømbelastninger (for kobberskinner over 2650 A og for aluminium - 2070 A) brukes flerbånds samleskinner - pakker med to eller mindre ofte tre bånd per fase; normal avstand mellom stripene i pakken er lik tykkelsen på en stripe (b).
Nærheten av strimler fra samme pakke til hverandre forårsaker en ujevn fordeling av strøm mellom dem: en stor belastning faller på endelistene til pakken og mindre på de midterste. For eksempel, i en tre-strips pakke, flyter 40% hver i de ytre stripene og bare 20% av den totale fasestrømmen i midten. Dette fenomenet, som er analogt med peeling-fenomenet i en enkelt leder, gjør det upraktisk å bruke mer enn tre AC-busser.
Med driftsstrømmer som overstiger det som er tillatt for tofelts busser, anbefales det mest å bruke dekk med profil (kanaler), som muliggjør bedre utnyttelse av det ledende materialet og oppnår høy mekanisk styrke.
Kraftinstallasjoner bruker i dag en pakke med to kanaler per fase, som tilnærmer seg i form og kp til en hul firkant. Den største kanalstørrelsen med en vegg på 250 mm og en tykkelse på 12,5 mm med to kanaler i pakken tillater overføring av en strøm på 12 500 A for kobber og 10 800 A for aluminium.
Dekkene og alle samleskinner i et lukket bryteranlegg er malt med emaljefarger i identifiserende farger, noe som gjør at servicepersonell enkelt kan gjenkjenne spenningsførende deler koblet til visse faser og kretser.
I tillegg beskytter malingen dekkene mot oksidasjon og forbedrer varmeoverføringen fra overflaten. Økningen i tillatt strøm fra samleskinnefarge er 15-17 % for kobber og 25-28 % for aluminiumsskinner.
Følgende farger brukes for busser med forskjellige faser: trefasestrøm: fase A — gul, fase B — grønn, fase C — rød; null samleskinner: med ujordet nøytral - hvit, med jordet nøytral, samt jordingsledninger - svart; DC strøm: positiv skinne er rød, negativ skinne er blå.
Samleskinnen til de åpne koblingsanleggene kan implementeres med fleksible ledninger eller stive gummier. Ved spenninger 35, 110 kV og mer, for å øke koronaspenningen og redusere korona tap, brukes kun runde ledninger.
I de fleste åpne koblingsanlegg er samleskinnen laget av flertrådet stål-aluminium-ledere med samme design som kraftledninger.
Kobberbussledere brukes bare i tilfeller der det åpne bryteranlegget er plassert nær (ca. 1,5 km) til kysten av salt hav eller kjemiske anlegg, hvis aktive damper og medføring kan forårsake rask korrosjon av aluminiumsledere. I noen tilfeller bruker åpent bryterutstyr en stiv samleskinne laget av stål- eller aluminiumsrør festet på støtteisolatorer.
Tverrsnitt av dekk og andre strømførende ledere kan beregnes ut fra verdien av driftsstrømmer og tillatte temperaturer basert på oppvarmingsforhold.
Når det gjelder samleskinnene som brukes i koblingsanlegg, er deres tverrsnitt standardisert og det er utarbeidet tabeller over tillatte kontinuerlige strømbelastninger for dem. Derfor er det i praksis ikke nødvendig å regne med formler, men det er nok å ta et valg i henhold til tabellene.
Tabeller over tillatte kontinuerlige strømbelastninger på blanke samleskinner og ledere er beregnet og verifisert eksperimentelt; Ved sammenstilling av dem ble det antatt en tillatt oppvarmingstemperatur på 70 ° C ved en omgivelsestemperatur på + 25 ° C.
Slike tabeller for standardtverrsnitt av dekk og ledninger av grunnleggende ledende materialer og visse profiler (rektangulære, rørformede, kanalformede, hule kvadrater, etc.) er gitt i PUE og oppslagsverk.
For rektangulære samleskinner sammenstilles de tabulerte strømbelastningene når de er installert i kanten; Derfor, når dekkene er flate, bør belastningen reduseres med 5 % for dekk med mønsterbredde opp til 60 mm og med 8 % for dekk over 60 mm. I tilfeller der gjennomsnittlig omgivelsestemperatur avviker fra standarden (+ 25 ° C), må de tillatte dekkbelastningene fra tabellene beregnes på nytt i henhold til følgende omtrentlige formel:
hvor IN er tillatt last tatt fra tabellene.
Tverrsnittet til ledningene må kontrolleres mot den økonomiske strømtettheten.
Det økonomiske tverrsnittet av ledninger eller busser qEC kalles et slikt tverrsnitt der den totale årlige kostnaden, bestemt av kapitalkostnader og driftskostnader, viser seg å være den minste.
Det økonomiske tverrsnittet av ledninger og samleskinner oppnås ved å dele den maksimale belastningsstrømmen i normal modus med den elektriske strømtettheten:
Det resulterende tverrsnittet i henhold til den økonomiske tilstanden avrundes til nærmeste standard og kontrolleres for den langsiktige tillatte belastningsstrømmen. Det skal bemerkes at RU-skinnene for alle spenninger ikke velges i henhold til den økonomiske strømtettheten, fordi økonomiske seksjoner ved høye strømmer er lik eller mindre enn seksjonene valgt for oppvarming.
I tillegg kontrolleres RU-dekk for termisk og elektrodynamisk stabilitet ved kortslutning, og ved 110 kV og over, også for korona.
Dermed må ledninger av ethvert formål oppfylle kravene til maksimal tillatt oppvarming, under hensyntagen til ikke bare normale, men også nødmoduser.
Hvis ledertverrsnittet bestemt av økonomiske og kontinuerlige belastningsforhold ikke er lik tverrsnittet som kreves for andre nødforhold (termisk og dynamisk stabilitet under kortslutning), bør et større tverrsnitt antas å oppfylle alle forhold.
Det skal også bemerkes at når du installerer dekk med store seksjoner, er det nødvendig å sikre de laveste tilleggstapene fra overflateeffekten og nærhetseffekten og de beste kjøleforholdene. Dette kan oppnås ved å redusere antall strimler i pakken og deres riktige romlige og innbyrdes arrangement, rasjonell utforming av pakken, bruk av profildekk - trau, hule, etc.
Ved bruk av ståldekk utføres bestemmelsen av tillatt strømverdi på en litt annen måte.
I ståldekk, på grunn av overflateeffekten, er det en betydelig forskyvning av strømmen til overflaten av lederen, inntrengningsdybden overstiger ikke 1,5-1,8 mm.
Studier har funnet at den tillatte belastningen av AC-stålskinner praktisk talt avhenger av tverrsnittsomkretsen til samleskinnen, ikke av arealet til dette tverrsnittet.
Basert på disse studiene ble følgende metode tatt i bruk for beregning av AC stål samleskinner:
1. Bestem først busslaststrømmen (for en buss med en side som ikke overstiger 300-400 A) og finn den lineære strømtettheten:
hvor In — belastningsstrøm, A; p er dekkets tverrsnittsomkrets, mm.
Den lineære strømtettheten avhenger av den tillatte overhetingstemperaturen til stålbussen over omgivelsestemperaturen. Denne avhengigheten er definert av følgende uttrykk:
Det ble funnet at for boltede skjøter av ståldekk, bør verdien av Θ ikke overstige 40 ° C, og for sveisede skjøter kan den økes til 55 ° C.
Hvis vi tar omgivelsestemperaturen v0 — 35 °, vil den lineære strømtettheten for boltede forbindelser være lik
og for sveisede skjøter
2. Basert på disse dataene bestemmer vi verdien av den nødvendige omkretsen av dekkets tverrsnitt:
På omkretsen av dekkene, med et sett med dekk, kan du enkelt velge den nødvendige størrelsen på standard stålstrimler, og observere tilstanden
hvor h er høyden på dekket, mm; b — dekktykkelse, mm.
Ståldekkberegningen ovenfor er for enkeltdekk.
For høye belastningsstrømmer kan bunter av flere stålskinner brukes. I dette tilfellet velges omkretsen av tverrsnittet til en stripe av dekket som er inkludert i pakken, underlagt følgende betingelser:
• for toveisbusser
• for treveisbusser
For å forenkle beregningene kan du bruke diagrammet over avhengigheten av omkretsen p av busstverrsnittet av laststrømmen IN.