Приложение Г (рекомендуемое). Примеры расчета электродинамической стойкости шинных конструкций

Приложение Г
(рекомендуемое)

Примеры расчета электродинамической стойкости шинных конструкций

Пример 1

Проверить электродинамическую стойкость трехфазной шинной конструкции, изоляторы которой обладают высокой жесткостью, при действии ударного тока КЗ =155 кА.

Шины прямоугольного сечения (60 х 6) выполнены из алюминиевого сплава марки АД31Т1, расположены горизонтально в одной плоскости, имеют четыре пролета и параметры: = 1,2 м; а = 0,6 м; m = 0,972 кг/м; Е = Па; = 137 МПа.

Согласно таблице 4

;

(Г. 1)

.

(Г.2)

Частота собственных колебаний

Гц,

(Г.3)

где = 4,73 соответствует расчетной схеме 5 (таблица 2).

Для данной шинной конструкции = 1,1 (рисунок 5); = 1,0 (рисунок 1); = 1,0 (таблица 1); = 12 (таблица 2).

Максимальная сила, действующая на шинную конструкцию, составляет

Н,

(Г.4)

при этом максимальное напряжение в материале шин, определяемое по формуле (18), равно

МПА.

(Г.5)

Поскольку =254,3 МПа>=137 МПа, то шины не удовлетворяют условию электродинамической стойкости. Для снижения максимального напряжения в материале шин необходимо уменьшить длину пролета. Наибольшая допустимая длина пролета при =137,2 МПа равна

м.

(Г.6)

Примем длину пролета равной 0,8 м; в этом случае = 491 Гц; = 1,0; = 5548 Н и = 102,7 МПа, что меньше = 137 МПа.

Исходя из максимальной нагрузки, действующей на изолятор, = 5548 Н принимаем к установке изоляторы типа ИОР-10-16,00 УХЛЗ. Для них согласно формуле (5) допустимая нагрузка составляет Н. Выбранные изоляторы удовлетворяют условию электродинамической стойкости

= 9600 H > = 5548 Н.

(Г.7)

Таким образом, при уменьшении длины пролета до 0,8 м шинная конструкция отвечает требованиям электродинамической стойкости.

Пример 2

Проверить электродинамическую стойкость трехфазной шинной конструкции в цепи генератора, шины которой состоят из двух элементов корытообразного профиля, при = 120 кА.

Алюминиевые шины марки АДО сечением 2 х 3435  расположены в горизонтальной плоскости и имеют следующие параметры: =2 м; а=0,75 м; =9,27 кг/м; Па; =41 МПа; =0,2 м; =1 м; = м4; J =  ; =  ; W =  .

Частоты собственных колебаний шины и элемента шины в соответствии с формулами (22) и (25) равны:

Гц,

(Г.8)

Гц.

(Г.9)

Для данной шинной конструкции =1,0 и =1,0 (рисунок 5); =1,0 (5.1.1); =1,0 (таблица 1); =12 (таблица 2).

Максимальная сила, обусловленная взаимодействием токов разных фаз, равна

Н.

(Г.10)

При этом максимальные напряжения в материале шин, обусловленные соответственно взаимодействием токов разных фаз, определяемое по формуле (18), и токов отдельных элементов проводника одной фазы, определяемое по формуле (24), равны:

МПА;

(Г.11)

МПА.

(Г.12)

Суммарное напряжение в материале шины

МПА.

(Г.13)

Шины удовлетворяют условию электродинамической стойкости, так как =41 МПа, что больше =10,13 МПа.

Исходя из максимальной нагрузки, действующей на изолятор, =6651 Н, принимаем к установке изоляторы типа ИО-10-20,00 УЗ.

Для этих изоляторов =20000 Н, высота h=0,134 м. Изолятор имеет внутреннее крепление арматуры, поэтому для него  м.

Согласно формуле (8) допустимая нагрузка на изолятор при изгибе равна

Н.

(Г.14)

Выбранные изоляторы удовлетворяют условию электродинамической стойкости

Н > H.

(Г.15)

Таким образом, шинная конструкция в целом отвечает требованиям электродинамической стойкости.

Пример 3

Проверить электродинамическую стойкость шинной конструкции наружной электроустановки напряжением 110 кВ при = 50кА.

Трубчатые шины квадратного сечения выполнены из алюминиевого сплава АД31Т и расположены в одной плоскости. Ширина шины Н = 125 мм, ширина окна шины h = 109 мм, погонная масса m = 8,96 кг/м. Длина пролета =5 м, расстояние между фазами а = 1 м. Допустимое напряжение в материале шины =89 МПа, модуль упругости Па. Изоляторы типа ИОС-110-600 (рисунок 3в) имеют = 6 кН, высоту = 1100 мм, расстояние от центра головки до центра масс шины 80 мм, высоту арматуры нижнего фланца 100 мм, следовательно для них значения Н и h согласно рисунку 3в равны: h = 1100 - 100 = 1000 мм; Н = 1100 - 100 + 80 = 1080 мм. Жесткость изолятора = 1100 кН/м, а частота собственных колебаний = 28 Гц.

Согласно таблице 4 момент инерции и момент сопротивления шины равны:

,

(Г.16)

.

(Г.17)

Допустимая нагрузка на изолятор согласно формуле (8) равна

Н.

(Г.18)

Значения жесткости и частоты колебаний опоры допустимо принять равными жесткости и частоте колебаний изоляторов, так как изоляторы шинной конструкции установлены на весьма жестком основании. Приведенная масса в соответствии с формулой (31) равна

кг.

(Г.19)

Необходимые для определения параметра основной частоты собственных колебаний шины значения величин равны:

(Г.20)

.

(Г.21)

По кривым рисунка 6 параметр = 3,3, поэтому

Гц.

(Г22)

По кривой рисунка 5 коэффициент динамической нагрузки = 0,9.

Максимальные нагрузка на изоляторы и напряжение в материале шины в соответствии с формулами (2) и (18) равны:

Н,

(Г.23)

МПА.

(Г.24)

Для данной шинной конструкции

=89 МПа > = 5,88 МПа;

(Г.25)

Н > H.

(Г.26)

Таким образом, шинная конструкция удовлетворяет условиям динамической стойкости.