Выбор токоведущих шин распределительных устройств

Сечение шин выбирают по рекомендуемой экономической плотности тока для нормального рабочего режима и нагреву длительным током в случае рабочего форсированного режима.
При к. з. шины проверяют на механическую прочность и термическую устойчивость.
Условия выбора шин даны в табл. 39-8.
Длительно допускаемые токи для окрашенных медных и алюминиевых шин приведены в разделе.
При горизонтальной прокладке шин прямоугольного сечения плашмя
следует уменьшить на 5% для шин с шириной полос до 60 мм и на 8% для шин с шириной полос более 60 мм.

При больших рабочих токах рекомендуется применять шины коробчатого сечения, так как при этом обеспечиваются наименьшие добавочные потери от поверхностного эффекта и эффекта близости и наилучшие условия охлаждения.
При выборе сечения следует применять экономическую плотность тока.
Для обеспечения механической прочности шин при токах к. з. расчетное напряжение в шине не должно превосходить допускаемого напряжение для данного материала (табл. 39-9).

Таблица 39-8 Условия выбора шин и кабелей
Номинальные данныеУсловия выбора
Номинальное напряжение (для кабелей)
Длительный допускаемый ток
Экономическое сечение
Допускаемое напряжение в материале (для шин) при коротком замыкании
Максимальная допускаемая температура при кратковременном нагреве
Таблица 39-9 Допускаемая механическая прочность шин
Материал и марка
Медь (МТ)140
Алюминий (AT)70
Алюминий (АТТ)90
Сталь160
p450_1_01

Рис. 39-5. Размещение прокладок при двухполосной шине.

Максимальное расчетное напряжение в шине определяется по следующим формулам:
а) Однополосные шины

где f — максимальное усилие, приходящееся на 1 см длины шины, от взаимодействия между токами фаз, H/м; l — расстояние (пролет) между осями изоляторов вдоль фазы рис. 39-5, м; W — момент сопротивления шины относительно оси, перпендикулярной направлению действия усилия, м3.
Формулы для подсчета момента сопротивления даны в табл. 39-10.

Усилие при расположении шин в одной плоскости

где — ударный ток трехфазного короткого замыкания, А; а — расстояние между осями шин смежных фаз, м.

Таблица 39-10 Моменты сопротивления шин
Эскиз расположения шин и форма их сеченийМомент
сопротивления W, м3

б) Многополосные шины.
При выполнении шин в виде пакетов, собранных из отдельных полос, суммарные механические напряжения в полосе шины складываются из двух напряжений: от взаимодействия фаз
и от взаимодействия полос пакета одной фазы , т. е.

Напряжение определяется, как и для однополосных шин.
Напряжение
определяется как

где — усилие, приходящееся на 1 м длины полосы, от взаимодействия между токами полос пакета, Н/м; — расстояние между прокладками пакета, м (рис. 39-5).
Усилие

где d определяется по кривым рис. 39-6.
Для обеспечения термической устойчивости шин и кабелей при к. з. необходимо, чтобы протекающий по ним ток не вызывал повышения температуры сверх максимально допускаемой при кратковременном нагреве, приведенной в табл. 39-11.

Таблица 39-11 Максимальные температуры и коэффициент С для шин и кабелей
Вид и материал проводникаМаксимально допускаемая температура, Коэффициент С
Медные шины300170
Алюминиевые шины20090
Стальные шины при отсутствии непосредственного соединения с аппаратами40065
Стальные шины при наличии непосредственного соединения с аппаратами30060
Кабели с бумажной изоляцией до 10 кВ включительно с медными жилами200160
То же с алюминиевыми жилами20090

При этом принято, что до момента к. з. температура проводника не превышала допустимой температуры в длительном режиме.
Конечная температура
, до которой нагревается проводник током к. з., определяется по кривым рис. 39-7. Для этого должно быть вычислено значение по формуле

где определяется по кривым рис. 39-7 для начальной температуры проводника до к. з., — тепловой импульс, который характеризует количество тепла, выделенное током за время к. з., , S-сечение проводника, мм2; минимальное сечение проводника по условию термической устойчивости

Для практических расчетов можно принимать

где значения коэффициента следует брать по табл. 39-11.

p450_1_03

Рис. 39-6.

p450_1_00

Рис. 39-7.

Кривые для определения температуры нагрева проводников при коротком замыкании