Meloci.ru

Как подобрать шину по току

Выбор мощности, тока и сечения проводов и кабелей, а так же шин прямоугольного сечения.

В таблице сведены данные мощности, тока и сечения кабельно-проводниковых материалов, для расчетов и выбора защитных средств, кабельно-проводниковых материалов и электрооборудования.

Медные жилы, проводов и кабелей

Сечение токопроводящей жилы Медные жилы, проводов и кабелей
Напряжение, 220 В Напряжение, 380 В
ток, А мощность, кВт ток, А мощность, кВт
1,5 мм² 19 4,1 16 10,5
2,5 мм² 27 5,9 25 16,5
4 мм² 38 8,3 30 19,8
6 мм² 46 10,1 40 26,4
10 мм² 70 15,4 50 33,0
16 мм² 85 18,7 75 49,5
25 мм² 115 25,3 90 59,4
35 мм² 135 29,7 115 75,9
50 мм² 175 38,5 145 95,7
70 мм² 215 47,3 180 118,8
95 мм² 260 57,2 220 145,2
120 мм² 300 66,0 260 171,6

Алюминивые жилы, проводов и кабелей

© pkftim.ru

Сечение токопроводящей жилы Алюминивые жилы, проводов и кабелей
Напряжение, 220 В Напряжение, 380 В
ток, А мощность, кВт ток, А мощность, кВт
2,5 мм² 20 4,4 19 12,5
4 мм² 28 6,1 23 15,1
6 мм² 36 7,9 30 19,8
10 мм² 50 11,0 39 25,7
16 мм² 60 13,2 55 36,3
25 мм² 85 18,7 70 46,2
35 мм² 100 22,0 85 56,1
50 мм² 135 29,7 110 72,6
70 мм² 165 36,3 140 92,4
95 мм² 200 44,0 170 112,2
120 мм² 230 50,6 200 132,0
150 мм²

В расчете применялись: данные таблиц ПУЭ; формулы активной мощности для однофазной и трехфазной симметричной нагрузки

Таблица шин прямоугольного сечения

Шины прямоугольного сечения медные, алюминиевые и стальные при одной полосе на фазу при переменном токе.

методики расчета шин распределительных устройств.

Шины распределительных устройств служат для сбора и распределения электрической энергии; их применяют также для присоединения к сборным шинам генераторов, трансформаторов и аппаратов и для соединения их между собой. Обычно в качестве шин применяют голые (неизолированные) проводники.

В береговых установках распространены более дешевые – алюминиевые, а в установках на небольшие токи – стальные шины, на судах же используют медные шины, довольно устойчивые к коррозии.

В установившемся режиме допустимый ток нагрузки на шины

,

где k – коэффициент, учитывающий все виды теплоотдачи , Вт/м 2 °С;

F – поверхность охлаждения, м 2 ;

θдоп – длительно допустимая температура нагрева, °С;

θсреды – расчетная температура среды, °С;

R – сопротивление шины, Ом.

Допустимый ток, таким образом, зависит от ряда рассматриваемых ниже факторов.

Окраска шин повышает допустимую нагрузку примерно на 15%. Объясняется это тем, что около 40% тепла отдается с поверхности шин путем лучеиспускания, а краски имеют постоянную лучеиспускания ε, в полтора – два раза большую, чем неокрашенные окисленные поверхности, и в четыре – десять раз большую, чем поверхности полированные.

Окраска шин, кроме того, облегчает ориентировку персонала.

Форма сечения шин существенно влияет на величину поверхности охлаждения и, следовательно, на допустимый ток нагрузки. При той же площади поперечного сечения шина прямоугольного сечения всегда имеет большую поверхность охлаждения, чем шина сплошного круглого сечения, и разница тем больше, чем тоньше шина. Кроме того, при той же площади сечения поверхностный эффект и, значит, активное сопротивление у шины прямоугольного сечения меньше.

Расположение шин несколько влияет на величину допустимого тока, так как от него зависит теплоотдача путем конвекции. Допустимая нагрузка на шины, расположенные плашмя, на 5-8% меньше допустимой нагрузки при расположении на ребро.

Число полос шин на фазу (полюс) сказывается на величине допустимого тока вследствие ухудшения условий охлаждения каждой из шин в пакете. В установке переменного тока допустимый ток на пакет шин дополнительно снижается из-за эффекта близости, природа которого та же, что и поверхностного эффекта, но обуславливается магнитными полями соседних полос (потоком взаимоиндукции). Вытеснение тока из средних полос пакета в результате эффекта близости ухудшает использование металла шин. Поэтому обычно в установках переменного тока включают в пакет не более двух-трех полос. При токах, требующих большего числа полос, применяют шины, образующие в сечении полый, почти замкнутый квадрат (коробчатое сечение).

Читать еще:  Как заклеить шину велосипеда

Температура нагрева шин, принимая за допустимую, θдоп, и температура среды, принимаемая за расчетную, θсреды, существенно влияют на величину допустимого тока нагрузки.

В судовых установках температуру окружающей среды в соответствии с указаниями Регистра принимают θсреды=40 и 45°С, а тепловую нагрузку шин, чтобы облегчить вес установки, берут высокой, принимая θдоп=90°С.

При покрытии же медных шин в месте контакта слоем полуды или кадмия Регистр допускает нагрев контактов шин до 100 °С, а при серебрении – до 120 °С.

Если фактическая температура внутри РЩ θфакт больше 40°С, и тогда допустимый ток нагрузки Iθ определяют расчетом по формуле:

, (8.1)

где I40 – допустимый ток нагрузки шины при θсреды=40°С.

Выбор сборных шин распределительного устройства включает в себя определение наибольшего длительного тока нагрузки на шины, выбор сечения шин и проверку шин на динамическую и термическую устойчивость, возможность появления механического резонанса.

Наибольший ток определяют исходя из фактического распределения нагрузки вдоль шин в проектируемой установке с учетом коэффициента одновременности работы потребителей. При этом выбирается наиболее тяжелый режим работы установки. На мощных установках учитывают изменение рабочего тока по длине сборных шин.

Определив максимальный длительный ток нагрузки Iн.макс., сечение шин выбирают по справочным данным. Необходимо, чтобы было соблюдено условие

.

При работе шин в условиях среды с температурой, отличающейся от принятой при составлении таблиц, прибегают к формуле (8.1).

Проверка шин на динамическую устойчивость (механическую прочность) при к.з. производится из допущения, что шину каждой фазы (полюса) можно рассматривать как многопролетную, равномерно нагруженную балку, жестко закрепленную на средней опоре (изоляторе) и лежащую свободно на всех других опорах (изоляторах). Свободное расположение шин на изоляторах, кроме среднего, применяют для предотвращения деформации шин при их удлинении в результате нагревания.

Максимальный изгибающий момент, действующий на шину (балку), при принятых особенностях крепления, определяется по формуле

, нм,

где Fпред – значение электродинамической силы при наибольшем мгновенном значении тока к.з.;

l – расстояние между осями опор, к которым крепятся шины (рис.8.1).

Если число пролетов один или два, то лучше воспользоваться формулой

, нм.

Максимальное напряжение в материале шины определится из известного выражения

, н/м 2 ,

где W – момент сопротивления сечения шины относительно оси, м 3 .

При расположении прямоугольных шин по рис.8.1, а

, м 3 .

Рис.8.1. Расположение шин:

а – ребром на опорных изоляторах; б – плашмя на опорных колодках (в судовых установках напряжением до 500 В)

При расположении шин по рис.8.1,б

, м 3 .

Очевидно, что во втором случае момент сопротивления больше. Полученное расчетом значение напряжения не должно превосходить допускаемого, т.е.

. (8.2)

Принимают σдоп для меди марки МТ 1400 кгс/см 2 .

Если условие (8.2) не выполнено, а шины расположены взаимно так, что величина W имеет наибольшее значение, то для уменьшения σрасч радикальнее всего ограничить ток к.з. или уменьшить длину пролета l , однако последняя чаще всего принимается равной шагу ячейки распределительного устройства (береговые установки и высоковольтные распределительные устройства ГЭУ) или по ширине панели РЩ (судовые установки напряжением до 1000 В), что затрудняет ее произвольное изменение. Менее эффективно, но проще увеличить расстояние меду осями шин а.

При проверке шин на динамическую устойчивость не следует упускать из виду возможность появления резонанса между гармонически меняющейся электродинамической силой и собственными механическими колебаниями шин.

Для параллельных шин частоту собственных механических колебаний модно определить с помощью формулы

,

где k – коэффициент, зависящий от характера крепления шин (k=49 при шинах, свободно лежащих на опорах; k=48 при свободном креплении на одной опоре и жестком – на другой);

l – пролет между опорными изоляторами;

E – модуль упругости материала шин;

J – момент инерции площади сечения шины;

γ – удельный вес;

s – площадь сечения шины.

Необходимо, чтобы собственная частота была ниже основной частоты силы или превосходила ее не менее чем в два раза. Проверка возможности появления резонанса предусмотрена Правилами Регистра.

Читать еще:  Как переработать автомобильные шины

Шины также необходимо проверять на термическую устойчивость.

| следующая лекция ==>
Расчет кабеля на допустимую потерю напряжения | ТРЕТИЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ. ТЕПЛОВАЯ ТЕОРИЯ НЕРНСТА

Дата добавления: 2016-02-02 ; просмотров: 3952 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

ВЫБОР, РАСЧЕТ И ПРОВЕРКА ШИН, ОСНОВНЫХ КОММУТАЦИОННЫХ АППАРАТОВ И ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Выбор шин РУ

Выбор шин ОРУ-110 кВ

Шины ОРУ 110 кВ выполняются гибкими проводами АС, АСУ, АСО (сечением не менее 70 мм 2 ). Сечение сборных шин выбирают по условию

где Iдоп – длительно-допускаемый ток для шины данного сечения и материала, А;

Iраб.max. – максимальный длительный ток нагрузки, А.

Максимальный длительный ток нагрузки находится по формуле:

где Sн.тр –номинальная мощность трансформатора, Sн.тр=16000 кВА;

Uн –номинальное напряжение первичной обмотки трансформатора, Uн =110 кВ;

Кпер–коэффициент перегрузки, Кпер =1,3.

Выбраны шины марки АС-70 на допускаемый ток 265 (А).

Параметры шин представлены в табл.6

Наружный диаметр провода, мм.

Токовая нагрузка, А.

, т. е. выполняется условие

Выбранные шины необходимо также проверить на термическую устойчивость воздействию тока к.з. Для этого вычисляем минимальное термически стойкое сечение, мм 2 :

где – тепловой импульс к.з., кА 2 с;

C – функция, зависящая от перегрева (принимаем C = 90).

Тепловой импульс короткого замыкания вычисляется по формуле:

где- постоянная времени отключения цепи (принимаем =0,05 с).

– начальный ток короткого замыкания в точке К-1;

-полное время отключения высоковольтного выключателя;

Время отключения высоковольтного выключателя определяется по формуле:

где- собственное время отключения выключателя; =0,05 с;

– время действия релейной защиты; =0,1 с.

Таким образом, значение теплового импульса равно:

Термическая устойчивость обеспечивается, если выполняется условие:

Условие термической стойкости в данном случае выполняется:

Выбор шин ЗРУ-10,5 кВ

Шины ЗРУ-10 кВ выполняются жесткими, из алюминия прямоугольного сечения. Сечение указанных шин выбирается аналогично шинам ОРУ, но проверка производится не только на термическую устойчивость, но и на электродинамическую стойкость.

Сечение сборных шин выбирается по условию: ,

где – дополнительно допускаемый ток для шин данного сечения и материала, А (определяется по [2]).

Максимальный длительный ток нагрузки для данных шин находится по формуле:

где Кпер – коэффициент допустимой перегрузки трансформатора, равный 0,7;

Sнтр – номинальная мощность понижающего трансформатора, кВА;

Uн2 – номинальное напряжение обмотки НН понижающего трансформатора, кВ.

Согласно условию, принимаем шины ЗРУ – 10 кВ алюминиевые, прямоугольного сечения, окрашенные, выполненные одной полосой, установленные на ребро марки А – 40х5 на ток .

Параметры шин представлены в табл.7

Размеры шины, мм

Сечение одной полосы, мм 2

Масса одной полосы, кг/м

Допустимый ток, А

, т. е. выполняется условие

Выбранные шины необходимо также проверить на термическую устойчивость воздействию тока к.з. Для этого вычисляем минимальное термически стойкое сечение, мм 2 :

Тепловой импульс к.з. определен по формуле:

Минимальное термически стойкое сечение вычислено по формуле:

Как видно, условие термической стойкости выполняется:

Проверка шин на электродинамическую стойкость:

Проверка на электродинамическую стойкость выполняется по условию: , где – допускаемое напряжение для материала шин, МПа; принято для алюминиевых проводов =65 (МПа);

– расчетное механическое напряжение в материале шины, МПа.

Расчетное механическое напряжение в материале шины определяется по формуле:

где M – изгибающий момент, ;

W – момент сопротивления, м 3 .

Изгибающий момент зависит от силы F, действующей на шину при коротком замыкании, и находится по следующей формуле:

где – максимальная сила, действующая на шины при коротком замыкании, Н;

– длина пролета, т. е. расстояние между соседними опорными изоляторами; принято =1 м.

Максимальная сила, действующая на шины при коротком замыкании определяется по формуле:

где – ударный ток короткого замыкания, кА;

а – расстояние между осями токоведущих частей, м; принято а=0,25 м.

Момент сопротивления определяется размером сечения и способом установки шины:

где – толщина шины, см (0,04 см);

– высота шины, см (0,005 см).

Следовательно, подставляя в получаем:

Таким образом, условие электродинамической стойкости также выполняется: .

Читать еще:  Какой пистолет для подкачки шин лучше

Выбор шин ЗРУ-3,3 кВ

Максимальный рабочий ток на главной плюсовой шине РУ – 3,3 кВ тяговой подстанции определяется по формуле

где -число преобразовательных агрегатов;

-номинальный выпрямленный ток преобразователя;

-коэффициент нагрузки на шинах, при

В связи с тем, что 2 выпрямителя никогда не работают на полную нагрузку принимаем шины алюминиевые, прямоугольного сечения, окрашенные, выполненные тремя полосами, установленные плашмя.

Параметры шин представлены в табл.8

Размеры шины, мм

Сечение одной полосы, мм 2

Масса одной полосы, кг/м

Допустимый ток, А

, т. е. выполняется условие

Выбранные шины необходимо также проверить на термическую устойчивость воздействию тока к.з. Для этого вычисляем минимальное термически стойкое сечение, мм 2 :

Тепловой импульс к.з. определен по формуле:

Минимальное термически стойкое сечение вычислено по формуле:

Как видно, условие термической стойкости выполняется:

Проверка шин на электродинамическую стойкость:

Проверка на электродинамическую стойкость выполняется по условию: ,

Таким образом, условие электродинамической стойкости также выполняется: .

В конце приведем сводную таблицу, в которой представлены все выбранные шины и их краткие характеристики (см. табл.9).

ГОСТ 434-78. Шины медные электротехнического назначения

Продукция выпускаемая по ГОСТ 434-78

Медные шины производят следующих марок:

  • ШМТВ – шина медная твёрдая без кислорода;
  • ШММ и ШМТ – шина медная мягкая и твёрдая соответственно.

Номинальные размеры шин из меди представлены в таблице 4 на странице 10. По вертикали указана ширина b, по горизонтали – толщина a, в пересечение – площадь поперечного сечения с учётом радиуса скругления.

Технические характеристики медных электротехнических шин согласно ГОСТ 434-78

Погонная масса электротехнической шины, выполненной из меди, вычисляется согласно выражению:
m = ρ · S,
где ρ = 8900 кг/м 3 – плотность меди;
S – площадь сечения шины, определяемая по таблице 4 (требуется мм 2 перевести в м 2 или умножить на 10 -6 ).

Предельные отклонения размеров нормируются согласно таблице 5 настоящего действующего стандарта.
Радиусы скругления электротехнических шин указаны в таблице 7а.

Для производства шинопроводов используется медная катанка, прессованная заготовка, сортовой подкат либо слитки.
Не допустимы дефекты, приводящие к отклонению размеров за отрицательный предел и за удвоенный положительный предел.
Допускается наличие остатков технологической смазки, потемнение материала из-за окисления.

Твёрдость шин с маркировкой ШМТ и ШМТВ не меньше 637 МПа по Бринеллю.
Относительное удлинение мягкой шины ШММ приравнивается 40 %.

Гарантийный срок хранения для твёрдых шин – полгода, для мягких – 1 год.

Токовые нагрузки на медные электротехнические шины

  • ребром токовая нагрузка извлекается из таблицы;
  • плашмя (худшие условия охлаждения) следует снижать силу тока:
    • на 5 % для шин с большей стороной менее 60 мм;
    • на 8 % для шин с большей стороной более 60 мм.

Токовая нагрузка для медных шинопроводов:

Размеры шины, мм Проводимая сила тока, А
Ширина Толщина 1 2 3 4
15 3 210
20 3 275
25 3 340
30 4 475
40 4 625 – / 1090
40 5 700 / 705 – / 1250
50 5 860 / 870 – / 1525 – / 1895
50 6 955 / 960 – / 1700 – / 2145
60 6 1125 / 1145 1740 / 1990 2240 / 2495
80 6 1480 / 1510 2110 / 2630 2720 / 3220
100 6 1810 / 1875 2470 / 3245 3170 / 3940
60 8 1320 / 1345 2160 / 2485 2790 / 3020
80 8 1690 / 1755 2620 / 3095 3370 / 3850
100 8 2080 / 2180 3060 / 3810 3930 / 4690
120 8 2400 / 2600 3400 / 4400 4340 / 5600
60 10 1475 / 1525 2560 / 2725 3300 / 3530
80 10 1900 / 1990 3100 / 3510 3990 / 4450
100 10 2310 / 2470 3610 / 4325 4650 / 5385 5300 / 6060
120 10 2650 / 2950 4100 / 5000 5200 / 6250 5900 / 6800

Цифры 1, 2, 3 и 4 – количество объединённых одноразмерных шин.
При дробном указании значения, понимается токовая нагрузка для сети переменного / постоянного тока.

Таблица извлечена из справочника:
Белоруссов Н. И. Электрические кабели, провода и шнуры. Справочник. – М.: Энергоатомиздат, 1987 – 536 с.
Скачать книгу возможно здесь (открывается в специальной программе, ссылка на той же странице).

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector