Κατασκευές ζυγών διακοπτών
Οι ζυγοί είναι γυμνοί, σχετικά ογκώδεις αγωγοί που μεταφέρουν ρεύμα με ορθογώνια, στρογγυλή ή διαμορφωμένη διατομή. Στις εγκαταστάσεις ενός κλειστού συστήματος διανομής, όλες οι διακλαδώσεις από τους ζυγούς και οι συνδέσεις με τις συσκευές γίνονται επίσης με γυμνούς αγωγούς που σχηματίζουν μια ράβδο.
Χόκυ αποτελούν το κεντρικό και πιο κρίσιμο μέρος του εξοπλισμού διανομής, καθώς λαμβάνουν ηλεκτρική ενέργεια από όλες τις γεννήτριες σταθμών (ή μετασχηματιστές υποσταθμών) και όλες οι εξερχόμενες γραμμές συνδέονται με αυτές.
Σε κλειστούς διακόπτες έως και 35 kV, οι ζυγοί είναι κατασκευασμένοι από ορθογώνιες λωρίδες αλουμινίου. Τα χαλύβδινα ελαστικά χρησιμοποιούνται σε ηλεκτρικές εγκαταστάσεις χαμηλής ισχύος σε ρεύματα φορτίου που δεν υπερβαίνουν τα 300-400 A.
Πρέπει να σημειωθεί ότι τα ορθογώνια (επίπεδα) καλώδια είναι πιο οικονομικά από τα στρογγυλά σύρματα. Με την ίδια επιφάνεια διατομής, ένα ορθογώνιο ελαστικό έχει μεγαλύτερη πλευρική επιφάνεια ψύξης από ένα στρογγυλό ελαστικό.
Στην αίθουσα διανομής, τα ελαστικά τοποθετούνται σε ειδικές σχάρες λεωφορείων ή πλαίσια κλουβιών εξοπλισμού. Οι ζυγοί τοποθετούνται στους μονωτές πορσελάνης στήριξης στην άκρη ή επίπεδες και στερεώνονται με υποδοχές ζυγών.
Υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί τρόποι τοποθέτησης ελαστικών. Κάθε ένα από αυτά έχει τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματά του.
Οι συνθήκες ψύξης είναι καλύτερες για ελαστικά με ραβδώσεις παρά για σκασμένα ελαστικά. Στην πρώτη περίπτωση, ο συντελεστής μεταφοράς θερμότητας είναι 10-15% υψηλότερος από ό,τι στη δεύτερη και αυτό λαμβάνεται υπόψη κατά τον προσδιορισμό του επιτρεπόμενου φορτίου ρεύματος (PUE). Τα ελαστικά που βλέπουν τους γείτονές τους με τη στενή τους πλευρά (νεύρο) έχουν μεγαλύτερη μηχανική σταθερότητα.
Για να επιτραπεί στα ελαστικά να κινούνται κατά μήκος του μικρού τους σχεδίου όταν αυξάνεται η θερμοκρασία, το ελαστικό στερεώνεται σφιχτά στη μέση του τμήματος και χαλαρά στην απόσταση. Επιπλέον, για μεγάλα μήκη διαύλου, εγκαθίστανται αντισταθμιστές για την προσαρμογή της διαστολής της θερμοκρασίας. Οι δύο ζυγοί συνδέονται μεταξύ τους χρησιμοποιώντας μια εύκαμπτη δέσμη από λεπτές λωρίδες χαλκού ή αλουμινίου. Τα άκρα των λωρίδων του ζυγού δεν είναι σταθερά συνδεδεμένα με τον μονωτήρα στήριξης, αλλά ένα συρόμενο εξάρτημα μέσα από τις διαμήκεις οβάλ οπές.
Για την εξάλειψη των καταπονήσεων θερμοκρασίας, οι ζυγοί συνδέονται σε ορισμένες περιπτώσεις με σταθερές συσκευές (σφιγκτήρες) χρησιμοποιώντας εύκαμπτες συσκευασίες που είναι κατασκευασμένες στα άκρα άκαμπτων ράβδων ζυγών.
Τα μεγαλύτερα μεγέθη μονής λωρίδας χάλκινου και αλουμινίου ζυγού που χρησιμοποιούνται είναι 120×10 mm.
Για φορτία υψηλού ρεύματος (για χάλκινους ζυγούς άνω των 2650 A και για αλουμίνιο - 2070 A) χρησιμοποιούνται ζυγοί πολλαπλών ζωνών - συσκευασίες δύο ή λιγότερο συχνά τριών ζωνών ανά φάση. Η κανονική απόσταση μεταξύ των λωρίδων στη συσκευασία λαμβάνεται ίση με το πάχος μιας λωρίδας (β).
Η εγγύτητα των λωρίδων από την ίδια συσκευασία μεταξύ τους προκαλεί ανομοιόμορφη κατανομή του ρεύματος μεταξύ τους: μεγάλο φορτίο πέφτει στις ακραίες λωρίδες της συσκευασίας και λιγότερο στις μεσαίες. Για παράδειγμα, σε μια συσκευασία τριών λωρίδων, το 40% καθεμία ρέει στις εξωτερικές λωρίδες και μόνο το 20% του συνολικού ρεύματος φάσης στη μέση. Αυτό το φαινόμενο, το οποίο είναι ανάλογο με το φαινόμενο ξεφλούδισμα σε έναν μόνο αγωγό, καθιστά ανέφικτη τη χρήση περισσότερων από τριών λεωφορείων AC.
Με ρεύματα λειτουργίας που υπερβαίνουν τα επιτρεπόμενα για λεωφορεία δύο λωρίδων, συνιστάται η χρήση ελαστικών με προφίλ (κανάλια), που επιτρέπουν καλύτερη χρήση του αγώγιμου υλικού και επιτυγχάνουν υψηλή μηχανική αντοχή.
Οι εγκαταστάσεις ισχύος χρησιμοποιούν αυτήν τη στιγμή ένα πακέτο δύο καναλιών ανά φάση, το οποίο προσεγγίζει το σχήμα και το kp σε ένα κοίλο τετράγωνο. Το μεγαλύτερο μέγεθος καναλιού με τοίχο 250 mm και πάχος 12,5 mm με δύο κανάλια στη συσκευασία επιτρέπει τη μετάδοση ρεύματος 12.500 A για τον χαλκό και 10.800 A για το αλουμίνιο.
Τα ελαστικά και όλες οι ράβδοι ενός κλειστού συστήματος διανομής είναι βαμμένα με εμαγιέ χρώματα σε αναγνωρίσιμα χρώματα, επιτρέποντας στο προσωπικό σέρβις να αναγνωρίζει εύκολα τα ενεργά μέρη που συνδέονται σε ορισμένες φάσεις και κυκλώματα.
Επιπλέον, η βαφή προστατεύει τα ελαστικά από την οξείδωση και βελτιώνει τη μεταφορά θερμότητας από την επιφάνεια. Η αύξηση του επιτρεπόμενου ρεύματος από το χρώμα της ράβδου είναι 15-17% για τον χαλκό και 25-28% για τις ράβδους αλουμινίου.
Τα ακόλουθα χρώματα χρησιμοποιούνται για λεωφορεία με διαφορετικές φάσεις: τριφασικό ρεύμα: φάση Α — κίτρινο, φάση Β — πράσινο, φάση Γ — κόκκινο. μηδενικοί δίαυλοι: με μη γειωμένο ουδέτερο — λευκό, με γειωμένο ουδέτερο, καθώς και καλώδια γείωσης — μαύρα. Ρεύμα συνεχούς ρεύματος: η θετική ράγα είναι κόκκινη, η αρνητική ράγα είναι μπλε.
Η ράβδος των ανοιχτών διακοπτών μπορεί να εφαρμοστεί με εύκαμπτα σύρματα ή άκαμπτα λάστιχα. Στις τάσεις 35, 110 kV και άνω, για να αυξηθεί η τάση κορώνας και να μειωθούν οι απώλειες κορώνας, χρησιμοποιούνται μόνο στρογγυλά καλώδια.
Στους περισσότερους ανοικτούς διακόπτες, η ράβδος είναι κατασκευασμένη από αγώγιμες αγωγούς χάλυβα-αλουμινίου του ίδιου σχεδιασμού με τα καλώδια ισχύος.
Οι χάλκινοι αγωγοί λεωφορείων χρησιμοποιούνται μόνο σε περιπτώσεις όπου ο ανοιχτός διακόπτης βρίσκεται κοντά (περίπου 1,5 χλμ.) στις ακτές αλμυρών θαλασσών ή χημικών εργοστασίων, των οποίων οι ενεργοί ατμοί και η συμπλοκή μπορούν να προκαλέσουν ταχεία διάβρωση των αγωγών αλουμινίου. Σε ορισμένες περιπτώσεις, ο ανοικτός διακόπτης χρησιμοποιεί μια άκαμπτη ράβδο από χάλυβα ή σωλήνες αλουμινίου στερεωμένους σε μονωτήρες στήριξης.
Οι διατομές των ελαστικών και άλλων αγωγών που μεταφέρουν ρεύμα μπορούν να υπολογιστούν με βάση την τιμή των ρευμάτων λειτουργίας και τις επιτρεπόμενες θερμοκρασίες με βάση συνθήκες θέρμανσης.
Όσον αφορά τους ζυγούς που χρησιμοποιούνται στα συστήματα διανομής, οι διατομές τους είναι τυποποιημένες και έχουν συνταχθεί πίνακες επιτρεπόμενων φορτίων συνεχούς ρεύματος για αυτούς. Επομένως, στην πράξη δεν χρειάζεται να υπολογιστούν με τύπους, αλλά αρκεί να κάνετε μια επιλογή σύμφωνα με τους πίνακες.
Οι πίνακες των επιτρεπόμενων φορτίων συνεχούς ρεύματος σε γυμνούς ζυγούς και αγωγούς υπολογίζονται και επαληθεύονται πειραματικά. κατά τη σύνταξή τους, υποτέθηκε μια επιτρεπόμενη θερμοκρασία θέρμανσης 70 ° C σε θερμοκρασία περιβάλλοντος + 25 ° C.
Τέτοιοι πίνακες για τυπικές διατομές ελαστικών και συρμάτων βασικών αγώγιμων υλικών και ορισμένων προφίλ (ορθογώνιο, σωληνωτό, κανάλι, κοίλο τετράγωνο κ.λπ.) δίνονται σε βιβλία PUE και αναφοράς.
Για ορθογώνιους διαύλους, τα φορτία ρεύματος σε πίνακα μεταγλωττίζονται όταν εγκαθίστανται στην άκρη. Επομένως, όταν τα ελαστικά είναι σκασμένα, τα φορτία πρέπει να μειώνονται κατά 5% για ελαστικά με πλάτος πέλματος έως 60 mm και κατά 8% για ελαστικά άνω των 60 mm. Σε περιπτώσεις όπου η μέση θερμοκρασία περιβάλλοντος διαφέρει από την τυπική (+ 25 ° C), τα επιτρεπόμενα φορτία των ελαστικών που λαμβάνονται από τους πίνακες πρέπει να υπολογίζονται εκ νέου σύμφωνα με τον ακόλουθο κατά προσέγγιση τύπο:
όπου IN είναι το επιτρεπόμενο φορτίο που λαμβάνεται από τους πίνακες.
Η διατομή των καλωδίων πρέπει να ελέγχεται έναντι της οικονομικής πυκνότητας ρεύματος.
Η οικονομική διατομή των καλωδίων ή των λεωφορείων qEC ονομάζεται μια τέτοια διατομή όπου το συνολικό ετήσιο κόστος, που καθορίζεται από το κόστος κεφαλαίου και το κόστος λειτουργίας, αποδεικνύεται ότι είναι το μικρότερο.
Η οικονομική διατομή των καλωδίων και των ζυγών προκύπτει διαιρώντας το μέγιστο ρεύμα φορτίου σε κανονική λειτουργία με την πυκνότητα του ηλεκτρικού ρεύματος:
Η προκύπτουσα διατομή σύμφωνα με την οικονομική κατάσταση στρογγυλοποιείται στο πλησιέστερο πρότυπο και ελέγχεται για το μακροπρόθεσμο επιτρεπτό ρεύμα φορτίου Πρέπει να σημειωθεί ότι οι ζυγοί RU για όλες τις τάσεις δεν επιλέγονται σύμφωνα με την οικονομική πυκνότητα ρεύματος, επειδή τα οικονομικά τμήματα σε υψηλά ρεύματα είναι ίσα ή μικρότερα από τα τμήματα που επιλέγονται για θέρμανση.
Επιπλέον, τα ελαστικά RU ελέγχονται για θερμική και ηλεκτροδυναμική σταθερότητα σε περίπτωση βραχυκυκλώματος και στα 110 kV και άνω, επίσης για κορώνα.
Έτσι, τα καλώδια οποιουδήποτε σκοπού πρέπει να πληρούν τις απαιτήσεις για τη μέγιστη επιτρεπόμενη θέρμανση, λαμβάνοντας υπόψη όχι μόνο τις κανονικές, αλλά και τις λειτουργίες έκτακτης ανάγκης.
Εάν η διατομή του αγωγού που προσδιορίζεται από συνθήκες οικονομικού και συνεχούς φορτίου δεν είναι ίση με τη διατομή που απαιτείται για άλλες καταστάσεις έκτακτης ανάγκης (θερμική και δυναμική σταθερότητα κατά τη διάρκεια βραχυκυκλώματος), τότε μια μεγαλύτερη διατομή θα πρέπει να θεωρείται ότι πληροί όλα τα συνθήκες.
Θα πρέπει επίσης να σημειωθεί ότι κατά την τοποθέτηση ελαστικών με μεγάλα τμήματα, είναι απαραίτητο να διασφαλίζονται οι μικρότερες πρόσθετες απώλειες από το φαινόμενο επιφάνειας και το φαινόμενο εγγύτητας και τις καλύτερες συνθήκες ψύξης. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί με τη μείωση του αριθμού των λωρίδων στη συσκευασία και της σωστής χωροταξικής και αμοιβαίας διαρρύθμισής τους, την ορθολογική σχεδίαση της συσκευασίας, τη χρήση ελαστικών προφίλ — γούρνα, κοίλο κ.λπ.
Όταν χρησιμοποιείτε χαλύβδινα ελαστικά, ο προσδιορισμός της επιτρεπόμενης τιμής ρεύματος πραγματοποιείται με ελαφρώς διαφορετικό τρόπο.
Στα χαλύβδινα ελαστικά, λόγω του επιφανειακού φαινομένου, υπάρχει σημαντική μετατόπιση του ρεύματος στην επιφάνεια του αγωγού, το βάθος διείσδυσης δεν υπερβαίνει τα 1,5-1,8 mm.
Μελέτες έχουν δείξει ότι το επιτρεπόμενο φορτίο των χαλύβδινων ράβδων εναλλασσόμενου ρεύματος εξαρτάται πρακτικά από την περίμετρο της διατομής της ράβδου και όχι από την περιοχή αυτής της διατομής.
Με βάση αυτές τις μελέτες, υιοθετήθηκε η ακόλουθη μέθοδος για τον υπολογισμό των χαλύβδινων ράβδων AC:
1. Αρχικά, προσδιορίστε το ρεύμα φορτίου του διαύλου (για ένα δίαυλο με μια πλευρά που δεν υπερβαίνει τα 300-400 A) και βρείτε τη γραμμική πυκνότητα ρεύματος:
όπου In — ρεύμα φορτίου, A; p είναι η περίμετρος διατομής του ελαστικού, mm.
Η γραμμική πυκνότητα ρεύματος εξαρτάται από την επιτρεπόμενη θερμοκρασία υπερθέρμανσης του χαλύβδινου διαύλου πάνω από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος. Αυτή η εξάρτηση ορίζεται από την ακόλουθη έκφραση:
Διαπιστώθηκε ότι για τις βιδωμένες αρθρώσεις των ελαστικών από χάλυβα, η τιμή του Θ δεν πρέπει να υπερβαίνει τους 40 ° C και για τις συγκολλημένες αρθρώσεις μπορεί να αυξηθεί στους 55 ° C.
Εάν πάρουμε τη θερμοκρασία περιβάλλοντος v0 — 35 °, τότε η γραμμική πυκνότητα ρεύματος για τις βιδωτές συνδέσεις θα είναι ίση με
και για συγκολλημένους αρμούς
2. Με βάση αυτά τα δεδομένα, προσδιορίζουμε την τιμή της απαιτούμενης περιμέτρου της διατομής του ελαστικού:
Στην περίμετρο των ελαστικών, έχοντας ένα σετ ελαστικών, μπορείτε εύκολα να επιλέξετε το απαιτούμενο μέγεθος τυπικών λωρίδων χάλυβα, τηρώντας την κατάσταση
όπου h είναι το ύψος του ελαστικού, mm. β — πάχος ελαστικού, mm.
Ο παραπάνω υπολογισμός χαλύβδινων ελαστικών αφορά ελαστικά με ένα πέλμα.
Για ρεύματα υψηλού φορτίου μπορούν να χρησιμοποιηθούν δέσμες πολλών χαλύβδινων σιδηροτροχιών. Στην περίπτωση αυτή, η περίμετρος της διατομής μιας λωρίδας του ελαστικού που περιλαμβάνεται στη συσκευασία επιλέγεται υπό τις ακόλουθες προϋποθέσεις:
• για λεωφορεία διπλής κατεύθυνσης
• για λεωφορεία τριών δρόμων
Για να απλοποιήσετε τους υπολογισμούς, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το διάγραμμα της εξάρτησης της περιμέτρου p της διατομής του διαύλου από το ρεύμα φορτίου IN.