Construcții de bare de comutație

Barele colectoare sunt conductoare goale, relativ masive, purtătoare de curent, cu o secțiune transversală dreptunghiulară, rotundă sau profilată. În incinta unui tablou închis, toate ramurile de la barele colectoare și conexiunile la dispozitive sunt, de asemenea, realizate cu conductoare goale care formează o bară colectoare.

Strălucitor sunt partea centrală și cea mai critică a aparatului de distribuție, deoarece primesc energie electrică de la toate generatoarele de stație (sau transformatoarele de substație) și toate liniile de ieșire sunt conectate la acestea.

În tablourile închise până la 35 kV inclusiv, barele colectoare sunt realizate din benzi dreptunghiulare de aluminiu. Anvelopele din oțel sunt utilizate în instalațiile electrice de putere redusă la curenți de sarcină care nu depășesc 300-400 A.

Trebuie remarcat faptul că firele dreptunghiulare (plate) sunt mai economice decât firele rotunde. Cu aceeași secțiune transversală, o anvelopă dreptunghiulară are o suprafață laterală de răcire mai mare decât o anvelopă rotundă.

În sala de distribuție, anvelopele sunt montate pe rafturi speciale pentru autobuze sau pe cadre de cuști pentru echipamente. Barele colectoare sunt așezate pe izolatoarele de porțelan de susținere pe margine sau plane și fixate cu suporturi pentru bare colectoare.

Există multe moduri diferite de a monta anvelopele. Fiecare dintre ele are avantajele și dezavantajele sale.

Condițiile de răcire sunt mai bune pentru anvelopele cu nervuri decât pentru anvelopele deflate. În primul caz, coeficientul de transfer de căldură este cu 10-15% mai mare decât în ​​al doilea, iar acest lucru este luat în considerare la determinarea sarcinii curente admisibile (PUE). Anvelopele orientate spre vecine cu partea îngustă (nervatura) au o stabilitate mecanică mai mare.

Pentru a permite anvelopelor să se deplaseze de-a lungul modelului lor mic atunci când temperatura este extinsă, anvelopa este fixată strâns în mijlocul secțiunii și lejer în depărtare. În plus, pentru lungimi mari de magistrală, compensatoare sunt instalate pentru a se adapta la creșterea temperaturii. Cele două bare colectoare sunt interconectate folosind un pachet flexibil de benzi subțiri de cupru sau aluminiu. Capetele benzilor de bare nu sunt atașate ferm de izolatorul de susținere, ci un accesoriu de alunecare prin găurile ovale longitudinale.

Pentru a elimina solicitările de temperatură, barele sunt în unele cazuri conectate la dispozitive fixe (cleme) folosind pachete flexibile care sunt construite la capetele barelor rigide.

Cele mai mari dimensiuni de bare colectoare din cupru și aluminiu utilizate sunt 120×10 mm.

Pentru sarcini de curent ridicat (pentru bare de cupru peste 2650 A și pentru aluminiu - 2070 A) se folosesc bare multi-bandă - pachete de două sau mai puțin adesea trei benzi pe fază; distanța normală dintre benzile din ambalaj se ia egală cu grosimea unei benzi (b).

Apropierea benzilor din același pachet între ele provoacă o distribuție neuniformă a curentului între ele: o sarcină mare cade pe benzile de capăt ale pachetului și mai puțin pe cele din mijloc. De exemplu, într-un pachet cu trei benzi, 40% fiecare curge în benzile exterioare și doar 20% din curentul total de fază în mijloc. Acest fenomen, care este analog cu fenomenul de peeling într-un singur conductor, face imposibilă utilizarea a mai mult de trei magistrale de curent alternativ.

Cu curenții de funcționare care depășesc cei admisi pentru autobuzele cu două benzi, cel mai bine se recomandă utilizarea anvelopelor cu un profil (canale), care să permită o mai bună utilizare a materialului conductor și să obțină o rezistență mecanică ridicată.

Instalațiile electrice utilizează în prezent un pachet de două canale pe fază, care se aproximează ca formă și kp la un pătrat gol. Cea mai mare dimensiune a canalului cu un perete de 250 mm și o grosime de 12,5 mm cu două canale în pachet permite transmiterea unui curent de 12.500 A pentru cupru și 10.800 A pentru aluminiu.

Anvelopele și toate barele colectoare ale unui tablou închis sunt vopsite cu vopsele de email în culori de identificare, permițând personalului de service să recunoască cu ușurință piesele sub tensiune conectate la anumite faze și circuite.

În plus, vopseaua protejează anvelopele de oxidare și îmbunătățește transferul de căldură de la suprafață. Creșterea curentului admisibil de la culoarea barelor este de 15-17% pentru cupru și 25-28% pentru barele din aluminiu.

Pentru magistralele cu diferite faze se folosesc următoarele culori: curent trifazat: faza A — galben, faza B — verde, faza C — roșu; bare zero: cu neutru neîmpământat — alb, cu neutru împământat, precum și fire de împământare — negru; Curent DC: șina pozitivă este roșie, șina negativă este albastră.

Bara de distribuție a tablourilor deschise poate fi implementată cu fire flexibile sau cauciucuri rigide. La tensiuni de 35, 110 kV și mai mult, pentru a crește tensiunea corona și a reduce pierderile corona, se folosesc numai fire rotunde.

În majoritatea aparatelor de distribuție deschise, bara este realizată din conductori torți din oțel-aluminiu de același design ca și liniile de alimentare.

Conductoarele de magistrală din cupru sunt utilizate numai în cazurile în care tabloul deschis este situat aproape (aproximativ 1,5 km) de țărmurile mărilor sărate sau ale uzinelor chimice, ai căror vapori activi și antrenare pot provoca coroziunea rapidă a conductorilor de aluminiu. În unele cazuri, tabloul deschis folosește o bară rigidă din tuburi de oțel sau aluminiu fixate pe izolatori suport.

Secțiunile transversale ale anvelopelor și ale altor conductori purtători de curent pot fi calculate pe baza valorii curenților de funcționare și a temperaturilor admisibile pe baza conditii de incalzire.

În ceea ce privește barele colectoare utilizate în aparatele de distribuție, secțiunile lor transversale sunt standardizate și pentru acestea au fost întocmite tabele cu sarcinile de curent continuu admisibile. Prin urmare, în practică nu este nevoie să calculați prin formule, dar este suficient să faceți o alegere conform tabelelor.

Se calculează și se verifică experimental tabele cu sarcinile de curent continuu admisibile pe barele și conductoarele goale; la compilarea acestora, s-a presupus o temperatură de încălzire admisă de 70 ° C la o temperatură ambientală de + 25 ° C.

Astfel de tabele pentru secțiuni transversale standard ale anvelopelor și sârmelor din materiale conductoare de bază și anumite profile (dreptunghiulare, tubulare, canal, pătrat gol etc.) sunt date în PUE și cărțile de referință.

Pentru barele colectoare dreptunghiulare, sarcinile de curent tabulate sunt compilate atunci când sunt instalate la margine; prin urmare, atunci când anvelopele sunt plate, sarcinile ar trebui reduse cu 5% pentru anvelopele cu lățimi de rulare de până la 60 mm și cu 8% pentru anvelopele de peste 60 mm. În cazurile în care temperatura medie a mediului diferă de standard (+ 25 ° C), încărcările admisibile în pneuri obținute din tabele trebuie recalculate conform următoarei formule aproximative:

unde IN este sarcina admisibilă luată din tabele.

Secțiunea transversală a firelor trebuie verificată în raport cu densitatea de curent economică.

Secțiunea transversală economică a firelor sau autobuzelor qEC se numește o astfel de secțiune transversală în care costul total anual, determinat de costurile de capital și costurile de exploatare, se dovedește a fi cel mai mic.

Secțiunea transversală economică a firelor și a barelor colectoare se obține prin împărțirea curentului maxim de sarcină în regim normal la densitatea curentului electric:

Secțiunea transversală rezultată în funcție de starea economică este rotunjită la cel mai apropiat standard și verificată pentru curentul de sarcină admisibil pe termen lung. Trebuie remarcat că barele colectoare RU pentru toate tensiunile nu sunt selectate în funcție de densitatea de curent economică, deoarece secțiunile economice la curenți mari sunt egale sau mai mici decât secțiunile selectate pentru încălzire.

În plus, anvelopele RU sunt verificate pentru stabilitatea termică și electrodinamică în cazul unui scurtcircuit și la 110 kV și mai sus, de asemenea, pentru corona.

Astfel, firele de orice scop trebuie să îndeplinească cerințele pentru încălzirea maximă admisă, ținând cont nu numai de modurile normale, ci și de urgență.

Dacă secțiunea transversală a conductorului determinată de condițiile economice și de sarcină continuă nu este egală cu secțiunea transversală necesară pentru alte condiții de urgență (stabilitate termică și dinamică în timpul scurtcircuitului), atunci se presupune că o secțiune transversală mai mare îndeplinește toate conditii.

De asemenea, trebuie remarcat faptul că la instalarea anvelopelor cu secțiuni mari, este necesar să se asigure cele mai mici pierderi suplimentare din efectul de suprafață și efectul de proximitate și cele mai bune condiții de răcire. Acest lucru se poate realiza prin reducerea numărului de benzi din pachet și aranjarea lor spațială și reciprocă corectă, proiectarea rațională a pachetului, utilizarea anvelopelor cu profil - jgheab, gol etc.

La utilizarea anvelopelor din oțel, determinarea valorii curente admisibile se realizează într-un mod ușor diferit.

În anvelopele din oțel, datorită efectului de suprafață, există o schimbare semnificativă a curentului la suprafața conductorului, adâncimea de penetrare nu depășește 1,5-1,8 mm.

Studiile au constatat că sarcina admisibilă a barelor colectoare din oțel AC depinde practic de perimetrul secțiunii transversale a barei colectoare, nu de aria acestei secțiuni transversale.

Pe baza acestor studii, a fost adoptată următoarea metodă pentru calculul barelor colectoare din oțel AC:

1. Mai întâi, determinați curentul de sarcină al magistralei (pentru o magistrală cu o parte care nu depășește 300-400 A) și găsiți densitatea curentului liniar:

unde In — curent de sarcină, A; p este perimetrul secțiunii transversale a anvelopei, mm.

Densitatea curentului liniar depinde de temperatura de supraîncălzire admisă a magistralei de oțel peste temperatura ambiantă. Această dependență este definită de următoarea expresie:

S-a constatat că pentru îmbinările cu șuruburi ale anvelopelor din oțel, valoarea lui Θ nu trebuie să depășească 40 ° C, iar pentru îmbinările sudate poate fi crescută la 55 ° C.

Dacă luăm temperatura ambiantă v0 — 35 °, atunci densitatea de curent liniară pentru conexiunile cu șuruburi va fi egală cu

și pentru îmbinări sudate

2. Pe baza acestor date, determinăm valoarea perimetrului necesar al secțiunii transversale a anvelopei:

Pe perimetrul anvelopelor, având un set de anvelope, puteți alege cu ușurință dimensiunea necesară a benzilor standard de oțel, respectând starea

unde h este înălțimea anvelopei, mm; b — grosimea anvelopei, mm.

Calculul anvelopelor din oțel de mai sus este pentru anvelopele cu o singură bandă de rulare.

Pentru curenți de sarcină mari pot fi utilizate fascicule de mai multe șine de oțel. În acest caz, perimetrul secțiunii transversale a unei benzi de anvelopă inclusă în pachet este selectat în următoarele condiții:

• pentru autobuzele dus-întors

• pentru autobuzele cu trei sensuri

Pentru a simplifica calculele, puteți utiliza diagrama dependenței perimetrului p a secțiunii transversale a magistralei de curentul de sarcină IN.