---

1.2. Максимальное смещение провода (s_отк) в метрах следует определять по формулам:

при W_к / Mgl < 1;

s_отк = f_п при W_к / Mgl  1.

При кратковременном КЗ энергию, накопленную проводником (W_к) в джоулях, следует вычислять по формуле

,

где  и ' - угол отклонения провода и его первая производная по времени в момент отключения КЗ;

J - момент инерции провода относительно оси, проходящей через опоры провода, м⁴.

Кривые зависимости относительных параметров проводника (W_к / MgL) от относительной продолжительности КЗ (), относительных нагрузок на провод ( ) и относительных размеров (a/L) при двух- и трехфазном КЗ приведены соответственно на рисунках 23 и 24. При этом относительную продолжительность КЗ следует определять как

,

где t - расчетная продолжительность КЗ, с;

.

Характеристики при двухфазном КЗ

Рисунок 23

Характеристики при трехфазном КЗ

Рисунок 24

Нагрузки ( ) в ньютонах следует определять для различных видов КЗ (j = 2, 3):

- для двухфазного КЗ

- для трехфазного КЗ

где и - начальные действующие значения периодической составляющей токов соответственно двух- и трехфазного КЗ, А.

1.3. При относительной продолжительности КЗ  > 0,6 энергию, накопленную проводником (W_к) в джоулях, следует определять в зависимости от вида КЗ:

- при двухфазном КЗ

, если

W_к = Mgh, если

- при трехфазном КЗ

, если

W_к = Mgh, если

где h - максимальная высота подъема центра масс провода во время КЗ, определяемая из соотношения h / a, м.

Параметры h / a для случаев двух- и трехфазного КЗ следует определять по кривым, приведенным соответственно на рисунках 25 и 26.

Характеристики при двухфазном КЗ

Рисунок 25

Характеристики при трехфазном КЗ

Рисунок 26

2. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ГИБКИХ ТОКОПРОВОДОВ С УЧЕТОМ КОНСТРУКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК

Допустимое сближение фаз оценивают по следующему условию

,

где y - максимальное отклонение провода, м;

a - расстояние между токопроводами соседних фаз, м;

r_p - радиус расщепления фазы, м;

a_minдоп - наименьшее допустимое расстояние между фазами, м.

Максимальное отклонение провода при двухфазном КЗ определяют по выражению

,

где f₀ - стрела провеса провода, м;

H - высота расположения провода относительно точки подвеса в момент его максимального отклонения, м, которая равна

,

где  - угол отклонения провода фазы к моменту отключения КЗ, рад;

v - скорость движения центра масс провода к моменту отключения КЗ, м/с.

Угол  определяют по формуле

,

где t_к - расчетная продолжительность КЗ, с.

Скорость v определяют по формуле

,

где I_по - начальное действующее значение периодической составляющей тока КЗ, кА;

T_a - постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ, с;

q - приведенная нагрузка на фазу, Н/м, которая равна q = p K,

где p - погонный вес фазы, Н/м;

K - коэффициент нагрузки, учитывающий влияние натяжных гирлянд изоляторов и спусков. Например, для пролета воздушной линии K = 1, для пролета наружной электроустановки с двумя натяжными гирляндами

,

где

l₁ = l – 2 l_г; Q = p l; Q₁ = p l₁.

Если H < 0, то принимать H = 0.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Рекомендуемое

Таблица 10 - Расчетные выражения для определения коэффициента 1 /  (Z)

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Рекомендуемое

МЕТОДИКА ПРОВЕРКИ ТОКОПРОВОДОВ НА ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКУЮ СТОЙКОСТЬ ПРИ ПОВТОРНОМ ВКЛЮЧЕНИИ НА КЗ

Наибольшее напряжение в материале шин и максимальную нагрузку на изоляторы при повторном включении на КЗ определяют по формулам:

,

где ₁(Z) и F_1max - наибольшее напряжение и нагрузка при первом КЗ;

 - коэффициент превышения напряжения и нагрузки при повторном КЗ.

К определению коэффициента превышения  в зависимости от , t_б.п, f₁

Рисунок 27

Коэффициент превышения  определяют по кривым рисунка 27а в зависимости от декремента затухания . Номер расчетной кривой на рисунке 27а определяют в зависимости от продолжительности бестоковой паузы t_б.п и частоты собственных колебаний шины f₁, используя рисунок 27б. Если точка с координатами t_б.п и f₁ лежит в зоне, ограниченной осями координат и кривой I, то коэффициент  определяют по кривой 1, рисунок 27а. Если эта точка лежит в зоне, ограниченной кривыми I и II, то  определяют по кривой 2 и т.д. Следует отметить, что расчетные коэффициенты  получены при наиболее неблагоприятных условиях коммутаций, которые приводят при первом КЗ, в бестоковую паузу и повторном включении на КЗ к наибольшим напряжениям в материале шин и нагрузкам на изоляторы и таким образом обеспечивают оценку электродинамической стойкости ошиновки.

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

Рекомендуемое

ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКОЙ СТОЙКОСТИ ШИННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Пример 1. Проверить электродинамическую стойкость трехфазной шинной конструкции, изоляторы которой обладают высокой жесткостью, при действии тока КЗ = 155 кА.

Шины выполнены из алюминиевого сплава марки АД31Т1, имеют прямоугольное сечение (606) мм², четыре пролета, расположены в одной плоскости и их параметры:

l = 1,2 м; a = 0,6 м; m = 0,972 кг/м;

E = 7 · 10¹⁰ Па; _доп = 137,2 МПа.

Согласно таблице 4

cм⁴ = 10,8 · 10^-8 м⁴;

cм³ = 3,6 · 10^-6 м³.

Частота собственных колебаний

Гц,

где r₁ = 4,73 соответствует расчетной схеме 5, таблицы 2.

В соответствии с рисунком 5 коэффициент динамической нагрузки равен  = 1,1.

Максимальное напряжение в шинах, определяемое по формуле (15), равно

Па = 254 МПа.

где определено по формуле (2), коэффициент  - из таблицы 2.

Поскольку _max = 254 МПа > _доп = 137,2 МПа, то шины не удовлетворяют условию электродинамической стойкости. Для снижения максимального напряжения в материале шин необходимо уменьшить длину пролета. Наибольшая допустимая длина пролета

м.

Примем длину пролета l = 0,8 м.

В этом случае f₁ = 491 Гц;  = 1,04 и

МПа < _доп.

Максимальную нагрузку на изолятор определяем по формуле (2):

Н.

Выбираем изоляторы типа ИОР-10-16,00 УХЛ3. Они удовлетворяют условию электродинамической стойкости (29), так как

Н > Н.

Таким образом шинная конструкция при уменьшении длины пролета до 0,8 м отвечает требованиям электродинамической стойкости.

Пример 2. Проверить электродинамическую стойкость трехфазной шинной конструкции в цепи генератора, шины которой состоят из двух элементов корытного профиля при = 120 кА.

Алюминиевые шины (марки АДО) сечением 2·3435 мм² расположены в горизонтальной плоскости и имеют следующие параметры: l = 2 м; a = 0,75 м; m_эл = 9,27 кг/м; Е = 7·10¹⁰ Па; _доп= 41 МПа; а_эл = 0,2 м; l_эл = 1 м; = J_эл = 254·10^-8 м⁴; J_y-y = J = 4220·10^-8 м⁴; W = 422·10^-6 м³; W_эл = 40·10^-6 м³.

Частоты собственных колебаний шины и элемента шины, определяемые по формулам (22) и (24), равны

Гц;

Гц.

Для полученных значений f₁ и f_1эл,  и _эл равны 1,0 (рисунок 5).

Максимальные напряжения в материале шин, которые обусловлены взаимодействием токов разных фаз и токов элементов одной фазы в соответствии с формулами (15) и (22) равны

МПа,

МПа.

Суммарное напряжение в материале шины

МПа

Шины удовлетворяют условию электродинамической стойкости, так как

_max = 10,12 МПа < _доп = 41 МПа.

Максимальная нагрузка на изолятор, определяемая по формуле (2), равна

Н.

Выбираем изолятор типа ИО-10-20,00 УЗ.

Разрушающая нагрузка для этого изолятора составляет F_разр = 20000 Н, высота Н_из = 134 мм. Изолятор имеет внутреннее крепление арматуры (рисунок 3а), поэтому h_ц = а_эл / 2 = 0,1 м.

Согласно (8) допустимая нагрузка при изгибе изолятора равна

Н.

Расчетная максимальная нагрузка на изоляторы не превышает допустимую

= 6643 Н < F_доп = 6872 Н,

поэтому изолятор типа ИО-10-20,00 У3 удовлетворяет условиям электродинамической стойкости.

Пример 3. Проверить электродинамическую стойкость шинной конструкции наружной электроустановки напряжением 110 кВ при i_уд = 50 кА. Трубчатые шины квадратного сечения выполнены из алюминиевого сплава АД31Т и расположены в одной плоскости. Высота шины H=125 мм, толщина t = 8 мм, погонная масса m = 8,96 кг/м. Длина пролета l = 5,0 м; расстояние между фазами a = 1,0 м. Допустимое напряжение в материале шины _доп = 89 МПа, модуль упругости E = 7·10¹⁰ Па. Изоляторы типа ИОС-110-600 имеют высоту H_из = 1100 мм, расстояние от головки изолятора до центра тяжести шины h_ц = 80 мм, высоту арматуры нижнего фланца изолятора H_арм = 100 мм.

Жесткость изолятора С_из = 1100 кН/м, частота собственных колебаний f_из = 28 Гц.

Момент инерции и момент сопротивления шины в соответствии с формулами таблицы 4 составляют

м⁴;

м³;

где см.

Допустимая нагрузка на изолятор

Н,

где мм.

Значения жесткости и частоты колебаний опоры допустимо принять равными жесткости и частоте колебаний изолятора, так как изоляторы шинной конструкции установлены на весьма жестком основании.

Приведенная масса в соответствии с формулой (28) равна

кг.

Необходимые для определения параметра основной частоты величины соответственно равны

По кривым рисунка 6 параметры частоты r₁ = 3,3, поэтому

Гц.

По кривой рисунка 5  = 0,90.

Максимальное напряжение в материале шины и нагрузка на изоляторы в соответствии с (15) и (2) составляют

МПа;

Н, т.е.

_max = 5,9 МПа < _доп = 89 МПа и

F_max = 1946 Н < F_доп = 3300 Н.

Шинная конструкция удовлетворяет условиям электродинамической стойкости.