Механический расчет шин

Наибольшее значение электродинамической силы в ньютонах, действующей на элементы средней фазы, в трехфазной системе шин при трехфазном к.з. определяется по формуле:

F_max = √3^.10^–7 i_у3² l / а, (8.1)

где i_у3 - ударный ток трехфазного к.з., А;

l - длина пролета, м.

а - расстояние между осями шин, м;

Проверка шин на механическую прочность заключается в расчете максимального механического напряжения в материале шины σ_max и в сравнении этого напряжения с допустимым значением [σ]. Шина обладает электродинамической стойкостью, если выполняется условие:

σ_max < [σ] (8.2)

Величина максимального механического напряжения в шине определяется по выражению

σ_max = F_max l /10W (8.3)

где W = h b²/6 - момент сопротивления шины, м³.

Физико-механические характеристики шин из различного материала

приведены в таблице 8.1

Проверка опорных изоляторов на механическую прочность заключается в проверке условия:

F_max < 0,6F_разр (8.4)

где F_разр - разрушающая механическая нагрузка на опорный изолятор, приводимая в технических характеристиках изолятора.

Опорные изоляторы одного номинального напряжения делятся на группы по разрушающей механической нагрузке. Значения этой нагрузки для опорных изоляторов приведены в табл. 8.2.

При выполнении условий (8.2) и (8.4) шинная конструкция отвечает требованиям электродинамической стойкости. При невыполнении условия (8.2) следует уменьшить длину пролета l. При невыполнении условия (8.4) следует выбрать более прочный опорный изолятор или уменьшить длину пролета l.

Таблица 8.1

Материал шины	Марка металла	Допустимое напряжение [σ], Па.106	Модуль упругости Е, Па.1010
Алюминий	А, АО АДО
Алюминиевый сплав	АД31Т АД31Т1 АВТ1
Медь	МГМ МГТ

Таблица 8.2

Марка изолятора	U_ном, кВ	F_разр, кН
ИО-6-3,75		3,75
ИО-10-3,75		3,75
ИО-6-7,50		7,5
ИО-10-7,50		7,5
ИО-10-12,50		12,50
ИО-10-16,0		16,0
ИО-10-20,0		20,0

Для проверки шинной конструкции на механический резонанс вычисляется частота собственных колебаний этой конструкции, Гц:

_____

f_c = (r² / 2π l²)√E J / m, (8.5)

где r = 4,73 для многопролетных шин (см. рисунок 8.2);

Е - модуль упругости материала шины (см. таблицу 8.1);

J = hb³/12 - момент инерции шин, м⁴;

m - масса шины на единицу длины, кг/м.

Частота вынуждающих механических сил в шинной конструкции составляет 100 Гц. Для отстройки от механического резонанса собственная частота f_c должна значительно отличаться от частоты вынуждающих сил.

Шинная конструкция считается отстроенной от механического резонанса, если выполняется условие

30 > f_c > 200 (8.6)

При невыполнении условия (8.6) изменяется длина пролета шин l.

Контрольные вопросы

1. Обозначить область применения токопроводов.

2. Назвать основные конструкции токопроводов.

3. Какие шины используются в токопроводах?

4. Привести конструкцию несимметричного токопровода с жесткими шинами.

5. Привести конструкцию симметричного токопровода с жесткими шинами.

6. Привести конструкцию токопровода с гибкими шинами.

7. Как осуществляется компенсация температурных изменений длины шин в жестких токопроводах?

8. Назвать преимущества токопроводов перед кабельной канализацией.

9. Назвать основные конструкции шинопроводов.

10. В чем отличие магистрального шинопровода от распределительного?

11. Привести конструкцию открытого шинопровода.

12. Привести конструкцию закрытого шинопровода.

13. Назвать способы прокладки шинопроводов.

14. Из каких секций комплектуются шинопроводы?

15. В чем заключается механический расчет шинной конструкции?

16. При каких условиях возникает механический резонанс?

17. Записать условие, при котором механический резонанс не будет иметь места.

18. Каковы исходные расчетные условия для шинной конструкции?

19. Записать выражение для электродинамической силы, действующей на шинную конструкцию.

20. Записать условие проверки шины на механическую прочность.

21. Записать условие проверки на механическую прочность опорного изолятора.

Литература

1. Правила устройства электроустановок.- М.: Изд-во ДЕАН, 2001.

2. Электротехнический справочник: В 3 т. Т 3. В 2 кн. Кн. 1. Производство и распределение электрической энергии/Под общ. ред. профессоров МЭИ: И.Н. Орлова (гл. ред.) и др.- 7-е изд. - М., 1988.

3. Справочник по проектированию электроэнергетических систем/В.В. Ершевич, А.Н. Зейлигер, Г.А. Илларионов и др.; Под ред. С.С. Рокотяна и И.М. Шапиро.- 3-е изд., перераб. и доп.- М.: Энергоатомиздат, 1985.

4. Крюков К. П., Новгородцев Б. П. Конструкции и механический расчет линий электропередачи. – 2-е изд., перераб. и доп. – Ленинград: Энергия, 1979. – 312 с.: ил.

5. Магидин Ф. А., Берковский А. Г. Устройство и монтаж воздушных линий электропередачи: уч. пособие. – М.: Высшая школа, 1973. – 255 с.: ил.

6. Миролюбов И. Н. Сопротивление материалов: пособие по решению задач. 6-е изд., перераб. и доп. – СПб.: Лань, 2004. – 512 с.: ил.