Kojeiston virtakiskorakenteet
Kiskot ovat paljaita, suhteellisen massiivisia virtaa kuljettavia johtimia, joiden poikkileikkaus on suorakaiteen muotoinen, pyöreä tai profiloitu. Suljetun kojeiston tiloissa myös kaikki virtakiskojen haarat ja liitännät laitteisiin tehdään paljain johtimin, jotka muodostavat kiskon.
Kivuta ovat kojeiston keskeisin ja kriittisin osa, koska ne saavat sähköä kaikilta asemageneraattoreilta (tai sähköasemamuuntajilta) ja kaikki lähtevät johdot on kytketty niihin.
Suljetuissa kojeistoissa 35 kV:iin saakka kiskot on valmistettu suorakaiteen muotoisista alumiininauhoista. Teräsrenkaita käytetään pienitehoisissa sähköasennuksissa kuormitusvirroilla, jotka eivät ylitä 300-400 A.
On huomattava, että suorakaiteen muotoiset (litteät) johdot ovat taloudellisempia kuin pyöreät johdot. Samalla poikkipinta-alalla suorakaiteen muotoisella renkaalla on suurempi sivuttainen jäähdytyspinta kuin pyöreällä renkaalla.
Jakeluhuoneessa renkaat asennetaan erityisiin linja-autotelineisiin tai varustekoriin. Virtakiskot asetetaan kannattavien posliinieristeiden päälle reunaan tai tasaisesti ja kiinnitetään kiskokannattimilla.
Renkaiden asennustapoja on monia erilaisia. Jokaisella niistä on hyvät ja huonot puolensa.
Jäähdytysolosuhteet ovat paremmat uurteisille renkaille kuin tyhjille renkaille. Ensimmäisessä tapauksessa lämmönsiirtokerroin on 10-15% suurempi kuin toisessa, ja tämä otetaan huomioon määritettäessä sallittua virtakuormaa (PUE). Renkailla, jotka ovat naapureihinsa päin kapealla kyljellään (ripa), on parempi mekaaninen vakaus.
Jotta renkaat pääsisivät liikkumaan pientä kuviota pitkin lämpötilan noustessa, rengas kiinnitetään tiukasti osan keskelle ja löysästi etäisyydelle. Lisäksi pitkille väyläpituuksille asennetaan kompensaattoreita, jotka mahdollistavat lämpötilan nousun. Kaksi virtakiskoa on yhdistetty toisiinsa joustavalla kupari- tai alumiiniliuskojen nipulla. Virtakiskolistojen päät eivät ole tukevasti kiinnitetty tukieristimeen, vaan liukukiinnitys pitkittäisten soikeiden reikien läpi.
Lämpötilarasituksen poistamiseksi kiskot liitetään joissain tapauksissa kiinteisiin laitteisiin (puristimiin) joustavilla paketeilla, jotka rakennetaan jäykkien kiskojen päihin.
Suurimmat käytetyt yksiliuskaiset kupari- ja alumiinikiskokoot ovat 120×10 mm.
Suurille virtakuormituksille (kuparikiskoille yli 2650 A ja alumiinille - 2070 A) käytetään monikaistaisia kiskoja - paketteja, joissa on kaksi tai harvemmin kolme kaistaa vaihetta kohti; normaali etäisyys pakkauksessa olevien nauhojen välillä on yhden nauhan paksuus (b).
Saman pakkauksen nauhojen läheisyys aiheuttaa epätasaisen virran jakautumisen niiden välillä: suuri kuorma kohdistuu pakkauksen päätyliuskoille ja vähemmän keskimmäisille. Esimerkiksi kolmiliuskaisessa paketissa 40 % kumpikin virtaa uloimmissa liuskoissa ja vain 20 % kokonaisvaihevirrasta keskellä. Tämä ilmiö, joka on analoginen yhden johtimen kuoriutumisilmiön kanssa, tekee useamman kuin kolmen vaihtovirtaväylän käyttämisestä epäkäytännöllistä.
Kun käyttövirrat ylittävät kaksikaistaisten linja-autojen sallitut käyttövirrat, suositellaan käytettäväksi profiilirenkaita (kanavia), jotka mahdollistavat sähköä johtavan materiaalin paremman käytön ja korkean mekaanisen lujuuden.
Voimalaitoksissa käytetään tällä hetkellä kahden kanavan pakettia vaihetta kohden, joka on muodoltaan ja kp:n likimain ontto neliö. Suurin kanavakoko seinällä 250 mm ja paksuus 12,5 mm kahdella kanavalla paketissa mahdollistaa 12 500 A virran siirtämisen kuparille ja 10 800 A alumiinille.
Suljetun kojeiston renkaat ja kaikki virtakiskot on maalattu emalimaaleilla tunnisteväreillä, jolloin huoltohenkilöstö tunnistaa helposti tiettyihin vaiheisiin ja piireihin kytketyt jännitteiset osat.
Lisäksi maali suojaa renkaita hapettumiselta ja parantaa lämmönsiirtoa pinnasta. Sallitun virran lisäys kiskojen väristä on kuparilla 15-17 % ja alumiinikiskoilla 25-28 %.
Seuraavia värejä käytetään eri vaiheisilla väylillä: kolmivaihevirta: vaihe A — keltainen, vaihe B — vihreä, vaihe C — punainen; nollavirtakiskot: maadoittamattomalla nollalla - valkoinen, maadoitetulla nollalla sekä maadoitusjohdoilla - musta; Tasavirta: positiivinen kisko on punainen, negatiivinen on sininen.
Avokytkinlaitteiden virtakisko voidaan toteuttaa joustavilla johtimilla tai jäykillä kumeilla. Jännitteillä 35, 110 kV ja enemmän käytetään koronajännitteen lisäämiseksi ja koronahäviöiden vähentämiseksi vain pyöreitä johtoja.
Useimmissa avoimissa kytkinlaitteissa virtakisko on tehty säikeisistä teräs-alumiinijohtimista, jotka ovat rakenteeltaan samanlaisia kuin voimajohdot.
Kupariväyläjohtimia käytetään vain tapauksissa, joissa avoin kojeisto sijaitsee lähellä (n. 1,5 km) suolaisen meren tai kemiantehtaiden rantoja, joiden aktiiviset höyryt ja mukana kulkeutuminen voivat aiheuttaa alumiinijohtimien nopeaa korroosiota. Joissakin tapauksissa avoimessa kojeistossa käytetään jäykkää teräs- tai alumiiniputkista valmistettua virtakiskoa, joka on kiinnitetty tukieristimiin.
Renkaiden ja muiden virtaa kuljettavien johtimien poikkileikkaukset voidaan laskea käyttövirtojen ja sallittujen lämpötilojen arvon perusteella. lämmitysolosuhteet.
Kojeistoissa käytettävien kiskojen poikkileikkaukset on standardoitu ja niille on laadittu taulukot sallituista jatkuvatoimisista virtakuormista. Siksi käytännössä ei tarvitse laskea kaavoilla, vaan riittää, että tehdään valinta taulukoiden mukaan.
Taulukot sallituista jatkuvista virtakuormista paljaissa kiskoissa ja johtimissa lasketaan ja tarkistetaan kokeellisesti; niitä laadittaessa oletettiin sallituksi lämmityslämpötilaksi 70 ° C ympäristön lämpötilassa + 25 ° C.
Tällaisia taulukoita johtavien perusmateriaalien renkaiden ja lankojen ja tiettyjen profiilien (suorakulmainen, putkimainen, kanava, ontto neliö jne.) standardipoikkileikkauksille on annettu PUE- ja hakukirjoissa.
Suorakaiteen muotoisille virtakiskoille taulukoidut virtakuormat lasketaan, kun ne asennetaan reunaan; siksi, kun renkaat ovat tyhjiä, kuormia tulisi vähentää 5 % renkaissa, joiden kulutuspinnan leveys on enintään 60 mm, ja 8 % yli 60 mm:n renkaissa. Tapauksissa, joissa keskimääräinen ympäristön lämpötila poikkeaa standardista (+ 25 ° C), taulukoista saadut sallitut rengaskuormitukset on laskettava uudelleen seuraavan likimääräisen kaavan mukaan:
missä IN on taulukoista otettu sallittu kuorma.
Johtojen poikkileikkaus on tarkistettava taloudellisen virrantiheyden mukaan.
Johtojen tai linja-autojen taloudelliseksi poikkileikkaukseksi qEC kutsutaan sellaista poikkileikkausta, jossa pääoma- ja käyttökustannuksilla määrätty vuosittainen kokonaiskustannus osoittautuu pienimmäksi.
Johtojen ja virtakiskojen taloudellinen poikkileikkaus saadaan jakamalla normaalitilassa suurin kuormitusvirta sähkövirran tiheydellä:
Tuloksena oleva taloudellisen tilanteen mukainen poikkileikkaus pyöristetään lähimpään standardiin ja tarkistetaan pitkäaikaisen sallitun kuormitusvirran suhteen.On huomattava, että kaikkien jännitteiden RU-kiskoja ei valita taloudellisen virrantiheyden mukaan, koska taloudelliset osat suurilla virroilla ovat yhtä suuria tai pienempiä kuin lämmitykseen valitut osat.
Lisäksi RU-renkaiden lämpö- ja elektrodynaaminen vakaus tarkastetaan oikosulkutilanteessa sekä 110 kV:n ja sitä korkeammilla jännitteillä myös koronan varalta.
Siten minkä tahansa tarkoituksen johtojen on täytettävä suurimman sallitun lämmityksen vaatimukset, ottaen huomioon paitsi normaalit myös hätätilat.
Jos taloudellisten ja jatkuvan kuormituksen mukainen johtimen poikkipinta-ala ei ole yhtä suuri kuin muissa hätätilanteissa vaadittava poikkipinta (lämpö ja dynaaminen stabiilisuus oikosulun aikana), tulee olettaa, että suurempi poikkileikkaus täyttää kaikki ehdot.
On myös huomioitava, että asennettaessa renkaita, joissa on suuri osa, on varmistettava mahdollisimman pienet lisähäviöt pintavaikutuksesta ja läheisyysvaikutuksesta sekä parhaat jäähdytysolosuhteet. Tämä voidaan saavuttaa vähentämällä pakkauksessa olevien nauhojen määrää ja niiden oikeaa tila- ja keskinäistä sijoittelua, pakkauksen järkevää suunnittelua, profiilirenkaiden käyttöä — kouru, ontto jne.
Teräsrenkaita käytettäessä sallitun virta-arvon määritys tapahtuu hieman eri tavalla.
Teräsrenkaissa pintavaikutuksesta johtuen virta siirtyy merkittävästi johtimen pintaan, tunkeutumissyvyys ei ylitä 1,5-1,8 mm.
Tutkimukset ovat osoittaneet, että AC-teräskiskojen sallittu kuormitus riippuu käytännössä kiskon poikkileikkauksen kehästä, ei tämän poikkileikkauksen pinta-alasta.
Näiden tutkimusten perusteella otettiin seuraava menetelmä AC-teräskiskojen laskemiseen:
1. Määritä ensin väylän kuormitusvirta (väylälle, jonka toinen puoli ei ylitä 300-400 A) ja etsi lineaarinen virrantiheys:
jossa In — kuormitusvirta, A; p on renkaan poikkileikkauksen ympärysmitta, mm.
Lineaarinen virrantiheys riippuu teräsväylän sallitusta ylikuumenemislämpötilasta ympäristön lämpötilan yläpuolella. Tämä riippuvuus määritellään seuraavalla lausekkeella:
Havaittiin, että teräsrenkaiden pulttiliitoksissa Θ:n arvo ei saa ylittää 40 ° C, ja hitsausliitoksissa se voidaan nostaa 55 ° C: een.
Jos otamme ympäristön lämpötilaksi v0 - 35 °, niin lineaarinen virrantiheys pulttiliitoksille on yhtä suuri kuin
ja hitsausliitoksille
2. Näiden tietojen perusteella määritämme renkaan poikkileikkauksen vaaditun kehän arvon:
Renkaiden kehällä, jolla on rengassarja, voit helposti valita vaaditun koon vakioteräsnauhoja tarkkailemalla kuntoa
missä h on renkaan korkeus, mm; b — renkaan paksuus, mm.
Yllä oleva teräsrengaslaskelma koskee yksipintaisia renkaita.
Suurille kuormitusvirroille voidaan käyttää useiden teräskiskojen nippuja. Tässä tapauksessa pakkaukseen sisältyvän renkaan yhden kaistaleen poikkileikkauksen ympärysmitta valitaan seuraavin ehdoin:
• kaksisuuntaisiin linja-autoihin
• kolmisuuntaisiin linja-autoihin
Laskelmien yksinkertaistamiseksi voit käyttää kaaviota väylän poikkileikkauksen kehän p riippuvuudesta kuormitusvirrasta IN.