Kapcsolóberendezések sínszerkezetei
A gyűjtősínek csupasz, viszonylag nagy tömegű, négyszögletes, kerek vagy profilozott keresztmetszetű áramvezető vezetékek. Zárt kapcsolóberendezések helyiségeiben a gyűjtősínekről minden leágazás és a készülékekhez való csatlakozás is gyűjtősínt képező csupasz vezetékekkel történik.
Gyephoki a kapcsolóberendezés központi és legkritikusabb része, mivel az összes állomási generátortól (vagy alállomási transzformátortól) kapják az áramot, és minden kimenő vezeték rá van kötve.
Zárt kapcsolóberendezésekben 35 kV-ig bezárólag a sínek téglalap alakú alumínium szalagokból készülnek. Az acél gumiabroncsokat kis teljesítményű elektromos berendezésekben használják 300-400 A-t meg nem haladó terhelési áram mellett.
Meg kell jegyezni, hogy a téglalap alakú (lapos) vezetékek gazdaságosabbak, mint a kerek vezetékek. Ugyanolyan keresztmetszeti terület mellett a téglalap alakú gumiabroncs oldalirányú hűtőfelülete nagyobb, mint egy kerek abroncs.
Az elosztó helyiségben a gumiabroncsokat speciális buszállványokra vagy felszerelési ketrecekre szerelik fel. A gyűjtősíneket a tartó porcelán szigetelőkre a szélén vagy laposan helyezzük el, és gyűjtősíntartókkal rögzítjük.
A gumiabroncsok felszerelésének sokféle módja van. Mindegyiknek megvannak a maga előnyei és hátrányai.
A bordás abroncsok hűtési feltételei jobbak, mint a lapos abroncsok esetében. Az első esetben a hőátbocsátási tényező 10-15%-kal magasabb, mint a másodikban, és ezt figyelembe veszik a megengedett áramterhelés (PUE) meghatározásakor. Azok a gumiabroncsok, amelyek keskeny oldalukkal (bordával) a szomszédjuk felé néznek, nagyobb mechanikai stabilitást mutatnak.
Annak érdekében, hogy a gumiabroncsok kis mintájukon mozoghassanak, amikor a hőmérséklet megnő, a gumiabroncsot szorosan rögzítik a szakasz közepén és lazán a távolságban. Ezen túlmenően a hosszú buszok esetében kompenzátorok vannak beépítve a hőmérséklet-táguláshoz. A két gyűjtősínt vékony réz- vagy alumíniumszalagokból álló rugalmas köteggel kötik össze. A gyűjtősínszalagok végei nem erősen rögzítve vannak a tartószigetelőhöz, hanem egy csúszó rögzítés a hosszanti ovális lyukakon keresztül.
A hőmérsékleti feszültségek kiküszöbölése érdekében a gyűjtősíneket bizonyos esetekben rögzített eszközökhöz (bilincsekhez) csatlakoztatják, rugalmas csomagokkal, amelyeket merev gyűjtősínek végeire építenek.
A legnagyobb használt egycsíkos réz és alumínium gyűjtősín méretek 120×10 mm.
Nagy áramterheléshez (2650 A feletti rézsínekhez és 2070 A alumíniumhoz) többsávos gyűjtősíneket használnak - fázisonként két vagy ritkábban három sávból álló csomagokat; a csomagban lévő csíkok közötti normál távolságot egy csík vastagságának kell tekinteni (b).
Az ugyanabból a csomagból származó csíkok egymáshoz való közelsége egyenetlen árameloszlást okoz közöttük: nagy terhelés nehezedik a csomag végléceire, és kisebb a középső csíkokra. Például egy háromcsíkos csomagban a külső sávokban mindegyik 40%-a folyik, középen pedig a teljes fázisáramnak csak 20%-a. Ez a jelenség, amely analóg az egyetlen vezető leválási jelenségével, nem teszi lehetővé háromnál több AC busz használatát.
A kétsávos buszoknál megengedettet meghaladó üzemi áramok esetén leginkább olyan profilú (csatornás) gumiabroncsok használata javasolt, amelyek lehetővé teszik a vezető anyag jobb kihasználását és nagy mechanikai szilárdságot.
A villamosenergia-berendezések jelenleg fázisonként két csatornából álló csomagot használnak, amely alakja és kp értéke megközelíti az üreges négyzetet. A legnagyobb csatornaméret 250 mm-es falával és 12,5 mm-es vastagsággal, két csatornával a csomagban, lehetővé teszi 12 500 A-es áram átvitelét réznél és 10 800 A-es alumíniumnál.
A zárt kapcsolóberendezés gumiabroncsait és összes gyűjtősínét azonosító színű zománcfestékkel festették, így a szervizszemélyzet könnyen felismerheti az egyes fázisokhoz és áramkörökhöz kapcsolódó feszültség alatt álló részeket.
Ezenkívül a festék védi az abroncsokat az oxidációtól és javítja a hőátadást a felületről. A megengedhető áram növekedése a gyűjtősín színétől 15-17% réz és 25-28% alumínium sínek esetében.
A különböző fázisú buszoknál a következő színek használatosak: háromfázisú áram: A fázis – sárga, B fázis – zöld, C fázis – piros; nulla gyűjtősínek: földeletlen nullával - fehér, földelt nullával, valamint földelő vezetékekkel - fekete; DC áram: a pozitív sín piros, a negatív sín kék.
A nyitott kapcsolóberendezések gyűjtősínje rugalmas vezetékekkel vagy merev gumikkal valósítható meg. 35, 110 kV és nagyobb feszültségeknél a koronafeszültség növelése és a koronaveszteségek csökkentése érdekében csak kerek vezetékeket használnak.
A legtöbb nyitott kapcsolóberendezésben a gyűjtősín sodrott acél-alumínium vezetékekből készül, amelyek ugyanolyan kialakításúak, mint az elektromos vezetékeknél.
A rézbusz-vezetőket csak olyan esetekben alkalmazzák, ahol a nyitott kapcsolóberendezés közel (kb. 1,5 km-re) található sós tengerek vagy vegyi üzemek partjaitól, amelyek aktív gőzei és magával ragadása az alumíniumvezetők gyors korrózióját okozhatja. Egyes esetekben a nyitott kapcsolóberendezések merev, acél- vagy alumíniumcsövekből készült gyűjtősínt használnak, amely tartószigetelőkre van rögzítve.
A gumiabroncsok és egyéb áramvezető vezetékek keresztmetszete az üzemi áramok értéke és a megengedett hőmérsékletek alapján számítható ki. fűtési feltételek.
Ami a kapcsolóberendezésekben használt gyűjtősíneket illeti, azok keresztmetszete szabványos, és a megengedett folyamatos áramterhelések táblázata is készült hozzájuk. Ezért a gyakorlatban nem kell képletekkel számolni, hanem elég a táblázatok alapján választani.
A csupasz síneken és vezetékeken megengedett folyamatos áramterhelések táblázatait kiszámítjuk és kísérletileg ellenőrizzük; összeállításukkor 70 ° C-os megengedett fűtési hőmérsékletet feltételeztünk + 25 ° C-os környezeti hőmérséklet mellett.
Az ilyen táblázatokat a gumiabroncsok és az alapvető vezető anyagokból készült huzalok szabványos keresztmetszete, valamint bizonyos profilok (téglalap, cső, csatorna, üreges négyzet stb.) A PUE és a referenciakönyvek tartalmazzák.
A téglalap alakú gyűjtősíneknél a táblázatos áramterhelések összeállítása az élre történő beépítéskor történik; ezért, ha a gumiabroncsok laposak, a terhelést 5%-kal kell csökkenteni a 60 mm-ig terjedő futófelület-szélességű gumiabroncsoknál, és 8%-kal a 60 mm-nél nagyobb gumiabroncsoknál. Azokban az esetekben, amikor az átlagos környezeti hőmérséklet eltér a szabványtól (+ 25 ° C), a táblázatokból kapott megengedett gumiabroncs-terheléseket újra kell számítani a következő közelítő képlet szerint:
ahol IN a táblázatokból vett megengedett terhelés.
A vezetékek keresztmetszetét a gazdaságos áramsűrűség függvényében kell ellenőrizni.
A qEC vezetékek vagy buszok gazdasági keresztmetszetét olyan keresztmetszetnek nevezzük, ahol a beruházási és üzemeltetési költségek által meghatározott éves összköltség a legkisebb.
A vezetékek és gyűjtősínek gazdaságos keresztmetszetét úgy kapjuk meg, hogy a normál üzemmódban a maximális terhelési áramot elosztjuk az elektromos áram sűrűségével:
Az így kapott keresztmetszetet a gazdasági állapotnak megfelelően a legközelebbi szabványra kerekítjük, és ellenőrizzük a hosszú távon megengedett terhelési áramot Figyelembe kell venni, hogy az RU gyűjtősíneket minden feszültséghez nem a gazdaságos áramsűrűség szerint választjuk ki, mert a a gazdaságos szakaszok nagy áramerősségnél egyenlőek vagy kisebbek, mint a fűtésre kiválasztott szakaszok.
Ezenkívül az RU gumiabroncsok hő- és elektrodinamikai stabilitását rövidzárlat esetén, valamint 110 kV-nál és afeletti feszültségnél a koronát is ellenőrzik.
Így a bármilyen célú vezetékeknek meg kell felelniük a maximálisan megengedett fűtés követelményeinek, figyelembe véve nemcsak a normál, hanem a vészhelyzeti üzemmódokat is.
Ha a gazdaságos és folyamatos terhelési viszonyok által meghatározott vezeték-keresztmetszet nem egyenlő az egyéb vészhelyzetek (termikus és dinamikus stabilitás zárlat alatti) szükséges keresztmetszetével, akkor nagyobb keresztmetszetet kell feltételezni, amely megfelel minden körülmények.
Azt is meg kell jegyezni, hogy a nagy keresztmetszetű gumiabroncsok felszerelésekor biztosítani kell a felülethatásból és a közelséghatásból adódó legkisebb járulékos veszteséget, valamint a legjobb hűtési feltételeket. Ez a csomagban lévő csíkok számának csökkentésével és azok helyes térbeli és kölcsönös elrendezésével, a csomag ésszerű kialakításával, profilabroncsok használatával érhető el – vályús, üreges stb.
Acél gumiabroncsok használata esetén a megengedett áramérték meghatározása kissé eltérő módon történik.
Az acél gumiabroncsoknál a felülethatás miatt az áram jelentős eltolódása a vezető felülete felé, a behatolási mélység nem haladja meg az 1,5-1,8 mm-t.
Tanulmányok kimutatták, hogy az AC acélsínek megengedett terhelése gyakorlatilag a gyűjtősín keresztmetszeti kerületétől függ, nem pedig ennek a keresztmetszetnek a területétől.
E tanulmányok alapján a következő módszert alkalmazták az AC acélsínek számítására:
1. Először határozza meg a busz terhelési áramát (olyan busznál, amelynek egyik oldala nem haladja meg a 300-400 A-t), és keresse meg a lineáris áramsűrűséget:
ahol In — terhelési áram, A; p a gumiabroncs keresztmetszeti kerülete, mm.
A lineáris áramsűrűség az acélbusz megengedett túlhevítési hőmérsékletétől függ a környezeti hőmérséklet felett. Ezt a függőséget a következő kifejezés határozza meg:
Megállapítást nyert, hogy az acél gumiabroncsok csavarkötéseinél a Θ értéke nem haladhatja meg a 40 ° C-ot, a hegesztett kötéseknél pedig 55 ° C-ra növelhető.
Ha a környezeti hőmérsékletet v0 - 35 ° -nak vesszük, akkor a csavarkötések lineáris áramsűrűsége egyenlő lesz
és hegesztett kötésekhez
2. Ezen adatok alapján meghatározzuk a gumiabroncs keresztmetszetének szükséges kerületének értékét:
A gumiabroncsok kerületén abroncskészlettel könnyedén kiválaszthatja a szabványos acélszalagok kívánt méretét, figyelemmel az állapotra
ahol h a gumiabroncs magassága, mm; b — gumiabroncs vastagság, mm.
A fenti acél gumiabroncs-számítás egy futófelületű gumiabroncsokra vonatkozik.
Nagy terhelési áramok esetén több acélsínből álló kötegek használhatók. Ebben az esetben a csomagban található gumiabroncs egyik csíkjának keresztmetszetének kerületét a következő feltételek mellett kell kiválasztani:
• kétirányú buszokhoz
• háromirányú buszokhoz
A számítások egyszerűsítése érdekében használhatja a busz-keresztmetszet p kerületének az IN terhelési áramtól való függésének diagramját.