Railconstructies van schakelinstallaties

Busbars zijn kale, relatief massieve stroomvoerende geleiders met een rechthoekige, ronde of geprofileerde doorsnede. In de gebouwen van een gesloten schakelinstallatie worden alle aftakkingen van de rails en verbindingen naar de apparaten ook gemaakt met blootliggende geleiders die een rail vormen.

Glanzend zijn het centrale en meest kritieke onderdeel van de schakelapparatuur, aangezien ze elektriciteit ontvangen van alle stationgeneratoren (of onderstationtransformatoren) en alle uitgaande lijnen erop zijn aangesloten.

In gesloten schakelinstallaties tot en met 35 kV zijn de rails gemaakt van rechthoekige aluminium lamellen. Stalen banden worden gebruikt in elektrische installaties met laag vermogen bij belastingsstromen die niet hoger zijn dan 300-400 A.

Opgemerkt moet worden dat rechthoekige (platte) draden zuiniger zijn dan ronde draden. Bij dezelfde dwarsdoorsnede heeft een rechthoekige band een groter zijdelings koeloppervlak dan een ronde band.

In de distributieruimte worden banden gemonteerd op speciale busrekken of apparatuurkooiframes. Busbars worden op de ondersteunende porseleinen isolatoren op de rand of vlak geplaatst en vastgezet met railhouders.

Er zijn veel verschillende manieren om banden te monteren. Elk van hen heeft zijn voor- en nadelen.

Koelomstandigheden zijn beter voor geribbelde banden dan voor lekke banden. In het eerste geval is de warmteoverdrachtscoëfficiënt 10-15% hoger dan in het tweede, en hiermee wordt rekening gehouden bij het bepalen van de toegestane stroombelasting (PUE). Banden die met hun smalle kant (rib) naar hun buren gericht zijn, hebben een grotere mechanische stabiliteit.

Om ervoor te zorgen dat de banden hun kleine patroon kunnen volgen wanneer de temperatuur stijgt, wordt de band strak in het midden van de sectie en losjes in de verte bevestigd. Bovendien worden voor lange buslengtes compensatoren geïnstalleerd om temperatuuruitzetting op te vangen. De twee rails zijn met elkaar verbonden door middel van een flexibele bundel dunne koperen of aluminium strips. De uiteinden van de railstrips zijn niet stevig bevestigd aan de ondersteunende isolator, maar een glijdende bevestiging door de ovale gaten in de lengterichting.

Om temperatuurspanningen te elimineren, zijn de rails in sommige gevallen verbonden met vaste apparaten (klemmen) met behulp van flexibele pakketten die aan de uiteinden van starre rails zijn gebouwd.

De grootste gebruikte koperen en aluminium railafmetingen van een enkele strip zijn 120 × 10 mm.

Voor hoge stroombelastingen (voor koperen rails van meer dan 2650 A en voor aluminium - 2070 A) worden multi-band rails gebruikt - pakketten van twee of minder vaak drie banden per fase; de normale afstand tussen de stroken in de verpakking is gelijk aan de dikte van één strook (b).

De nabijheid van strips van hetzelfde pakket tot elkaar veroorzaakt een ongelijke stroomverdeling tussen hen: een grote belasting valt op de eindstrips van het pakket en minder op de middelste. In een pakket met drie strips stroomt bijvoorbeeld elk 40% in de buitenste strips en slechts 20% van de totale fasestroom in het midden. Dit fenomeen, dat analoog is aan het afpelfenomeen in een enkele geleider, maakt het onpraktisch om meer dan drie AC-bussen te gebruiken.

Bij bedrijfsstromen die hoger zijn dan toegestaan ​​voor bussen met twee rijstroken, wordt het aanbevolen om banden met een profiel (kanalen) te gebruiken, die een beter gebruik van het geleidende materiaal mogelijk maken en een hoge mechanische sterkte bereiken.

Krachtinstallaties gebruiken momenteel een pakket van twee kanalen per fase, wat qua vorm en kp een hol vierkant benadert. De grootste kanaalmaat met een wand van 250 mm en een dikte van 12,5 mm met twee kanalen in het pakket maakt de overdracht mogelijk van een stroom van 12.500 A voor koper en 10.800 A voor aluminium.

De banden en alle rails van een gesloten schakelinstallatie zijn geverfd met emailverf in identificerende kleuren, waardoor onderhoudspersoneel gemakkelijk delen onder spanning kan herkennen die zijn aangesloten op bepaalde fasen en circuits.

Bovendien beschermt de verf de banden tegen oxidatie en verbetert het de warmteoverdracht van het oppervlak. De toename in toegestane stroom van railkleur is 15-17% voor koperen en 25-28% voor aluminium rails.

De volgende kleuren worden gebruikt voor bussen met verschillende fasen: driefasige stroom: fase A - geel, fase B - groen, fase C - rood; nulrails: met ongeaarde nulleider - wit, met geaarde nulleider, evenals aardingsdraden - zwart; Gelijkstroom: positieve rail is rood, negatieve rail is blauw.

De rail van de open schakelkasten kan worden uitgevoerd met flexibele draden of stijve rubbers. Bij spanningen van 35, 110 kV en meer worden, om de coronaspanning te verhogen en coronaverliezen te verminderen, alleen ronde draden gebruikt.

In de meeste open schakelinstallaties is de rail gemaakt van gevlochten staal-aluminium geleiders van hetzelfde ontwerp als hoogspanningskabels.

Koperen busgeleiders worden alleen gebruikt in gevallen waarin de open schakelapparatuur zich dicht (ongeveer 1,5 km) bij de oevers van zoute zeeën of chemische fabrieken bevindt, waarvan de actieve dampen en meevoering snelle corrosie van aluminium geleiders kunnen veroorzaken. In sommige gevallen maakt open schakelapparatuur gebruik van een stijve stroomrail gemaakt van stalen of aluminium buizen die op steunisolatoren zijn bevestigd.

Dwarsdoorsneden van banden en andere stroomvoerende geleiders kunnen worden berekend op basis van de waarde van bedrijfsstromen en toegestane temperaturen op basis van verwarming voorwaarden.

Wat betreft de rails die in schakelapparatuur worden gebruikt, zijn hun doorsneden gestandaardiseerd en zijn er tabellen met toegestane continue stroombelastingen opgesteld. Daarom is het in de praktijk niet nodig om met formules te berekenen, maar volstaat het om een ​​keuze te maken volgens de tabellen.

Tabellen met toegestane continue stroombelastingen op kale rails en geleiders worden experimenteel berekend en geverifieerd; bij het samenstellen is uitgegaan van een toelaatbare stooktemperatuur van 70°C bij een omgevingstemperatuur van +25°C.

Dergelijke tabellen voor standaarddoorsneden van banden en draden van geleidende basismaterialen en bepaalde profielen (rechthoekig, buisvormig, kanaal, hol vierkant, enz.) Worden gegeven in PUE en naslagwerken.

Voor rechthoekige rails worden de getabelleerde stroombelastingen samengesteld bij installatie aan de rand; daarom moeten de belastingen bij lekke banden met 5% worden verminderd voor banden met een profielbreedte tot 60 mm en met 8% voor banden met een grotere breedte dan 60 mm. In gevallen waarin de gemiddelde omgevingstemperatuur afwijkt van de norm (+ 25°C), moeten de toegestane bandenbelastingen uit de tabellen worden herberekend volgens de volgende benaderende formule:

waarbij IN de toegestane belasting van de tabellen is.

De doorsnede van de draden moet worden gecontroleerd aan de hand van de economische stroomdichtheid.

De economische doorsnede van draden of bussen qEC wordt zo'n doorsnede genoemd waarbij de totale jaarlijkse kost, bepaald door kapitaalkosten en exploitatiekosten, het kleinst blijkt te zijn.

De economische doorsnede van draden en rails wordt verkregen door de maximale belastingsstroom in normale modus te delen door de elektrische stroomdichtheid:

De resulterende doorsnede volgens de economische toestand wordt afgerond naar de dichtstbijzijnde standaard en gecontroleerd op de toelaatbare belastingsstroom op lange termijn.Opgemerkt moet worden dat de RU-rails voor alle spanningen niet worden geselecteerd op basis van de economische stroomdichtheid, omdat de economische secties bij hoge stromen zijn gelijk aan of kleiner dan de secties geselecteerd voor verwarming.

Daarnaast worden RU-banden gecontroleerd op thermische en elektrodynamische stabiliteit bij kortsluiting en bij 110 kV en hoger ook op corona.

Draden van elk doel moeten dus voldoen aan de vereisten voor de maximaal toegestane verwarming, waarbij niet alleen rekening wordt gehouden met de normale, maar ook met de noodmodi.

Als de doorsnede van de geleider bepaald door economische en continue belastingsomstandigheden niet gelijk is aan de doorsnede die vereist is voor andere noodsituaties (thermische en dynamische stabiliteit tijdens kortsluiting), dan moet worden aangenomen dat een grotere doorsnede voldoet aan alle voorwaarden.

Er moet ook worden opgemerkt dat bij het installeren van banden met grote secties, het noodzakelijk is om te zorgen voor de laagste extra verliezen door het oppervlakte-effect en het nabijheidseffect en de beste koelomstandigheden. Dit kan worden bereikt door het aantal strips in het pakket te verminderen en hun juiste ruimtelijke en onderlinge opstelling, rationeel ontwerp van het pakket, gebruik van profielbanden - trog, hol, enz.

Bij gebruik van stalen banden wordt de bepaling van de toegestane stroomwaarde op een iets andere manier uitgevoerd.

Bij stalen banden is er vanwege het oppervlakte-effect een aanzienlijke verschuiving van de stroom naar het oppervlak van de geleider, de penetratiediepte is niet groter dan 1,5 - 1,8 mm.

Studies hebben aangetoond dat de toegestane belasting van AC-stalen rails praktisch afhangt van de omtrek van de dwarsdoorsnede van de rail, niet van het oppervlak van deze doorsnede.

Op basis van deze studies is de volgende methode toegepast voor de berekening van stalen AC-rails:

1. Bepaal eerst de busbelastingstroom (voor een bus met één zijde niet meer dan 300-400 A) en bepaal de lineaire stroomdichtheid:

waar In - laadstroom, A; p is de omtrek van de dwarsdoorsnede van de band, mm.

De lineaire stroomdichtheid is afhankelijk van de toegestane oververhittingstemperatuur van de stalen bus boven de omgevingstemperatuur. Deze afhankelijkheid wordt gedefinieerd door de volgende uitdrukking:

Er werd vastgesteld dat voor boutverbindingen van stalen banden de waarde van Θ niet hoger mag zijn dan 40 ° C, en voor lasverbindingen kan deze worden verhoogd tot 55 ° C.

Als we de omgevingstemperatuur v0 — 35 ° nemen, dan is de lineaire stroomdichtheid voor boutverbindingen gelijk aan

en voor lasverbindingen

2. Op basis van deze gegevens bepalen we de waarde van de vereiste omtrek van de dwarsdoorsnede van de band:

Op de omtrek van de banden, met een set banden, kunt u eenvoudig de vereiste maat van standaard stalen strips kiezen, rekening houdend met de staat

waarbij h de hoogte van de band is, mm; b — bandendikte, mm.

De bovenstaande berekening voor stalen banden is voor banden met enkel profiel.

Voor hoge belastingsstromen kunnen bundels van meerdere stalen rails worden gebruikt. In dit geval wordt de omtrek van de doorsnede van één strook van de band in het pakket geselecteerd onder de volgende voorwaarden:

• voor tweerichtingsbussen

• voor driewegbussen

Om de berekeningen te vereenvoudigen, kunt u het diagram gebruiken van de afhankelijkheid van de omtrek p van de busdoorsnede van de belastingsstroom IN.