Проверка шинных конструкций с жесткими опорами на электродинамическую стойкость

7.3.3.1. Шинную конструкцию, изоляторы которой обладают высокой жесткостью и неподвижны при КЗ, при расчете следует представлять как стержень с защемленными концами, имеющий основную частоту собственных колебаний.

Рис. 7.4. Двухполосная шина

Таблица 7.4

Формулы для определения момента инерции J

и момента сопротивления W поперечных сечений шин

Сечения шин	Расчетные формулы
	J, м4	W, м3
		0,118Н3
	Для одного элемента ;
	; ; ; ; a»1/6 для стандартных двутавровых профилей
	;	;
Сечение прокатных профилей стандартных размеров	Приближенные формулы: двутавровый профиль на «ребро» швеллерообразный (корытный) профиль на «ребро»
Сечение любой формы	Ориентировочная оценка момента сопротивления относительно центральной оси: для сплошного симметричного сечения ; ; для полого симметричного сечения ; ; где S - площадь сечения; h, b - высота и ширина сечения соответственно; l - длина периметра; D - толщина стенки (для полого сечения)

* Если прокладки приварены к обеим полосам пакета, моменты инерции и момент сопротивления принимаются равными: и .

7.3.3.2. Максимальное напряжение в материале шин и нагрузку на изоляторы шинной конструкции, в которой шины расположены в одной плоскости, а изоляторы обладают высокой жесткостью, следует определять по формулам:

при трехфазном КЗ

(7.19)

и

, (7.20)

при двухфазном КЗ

(7.21)

и

, (7.22)

где h - коэффициент динамической нагрузки, зависящий от расчетной основной частоты собственных колебаний шины f₁. Значения коэффициента для двухфазного и трехфазного КЗ в зависимости от отношения f₁/f_c (f_c = 50 Гц) следует определять по графику на рис. 7.5.

Значения расчетной частоты собственных колебаний (f₁) в герцах следует определять в соответствии с п. 7.3.3.4.

7.3.3.3. Максимальные нагрузки на проходные изоляторы следует определять по формуле

, (7.23)

где l_пр - расстояние от торца проходного изолятора до ближайшего опорного изолятора фазы, м.

7.3.3.4. Расчетную частоту собственных колебаний шины в герцах следует определять по формуле

, (7.24)

где Е - модуль упругости материала шины, Па;

J - момент инерции поперечного сечения шины, м⁴;

т - масса шины на единицу длины, кг/м;

r₁ - параметр основной собственной частоты шины.

Значения параметра частоты зависят от типа шинной конструкции и представлены в табл. 7.1.

7.3.3.5. Максимальное напряжение в материале составных шин следует определять по формуле

s_max = s_ф.max + s_эл.max, (7.25)

где s_ф.max - максимальное напряжение в материале шин, которое следует определять в зависимости от вида КЗ по формуле (7.19) или (7.21);

s_эл.max - максимальное напряжение в материале шины, которое следует определять по формуле

, (7.26)

где h_эл - коэффициент динамической нагрузки, зависящий от основной частоты (f_1эл) собственных колебаний элементов составной шины, который следует определять по расчетному графику, приведенному на рис. 7.5.

Рис. 7.5. Зависимость динамического коэффициента для изоляторов и шин от частоты собственных колебаний шины, где 1 при К_уд ³ 1,60; 2 при К_уд = 1,40;

3 при К_уд =1,25; 4 при К_уд = 1,10; 5 при К_уд = 1,00

Расчетную основную частоту собственных колебаний элементов составной шины фазы в герцах следует определять по формуле

, (7.27)

где l_эл - длина пролета элемента шины между прокладками, м;

J_эл - момент инерции поперечного сечения элемента шин, м⁴;

т_эл - масса элемента на единицу длины, кг/м;

а_эл - расстояние между осями элементов составных шин (рис. 7.4), м.

7.3.3.6. Максимальные напряжения в материале шин и максимальные нагрузки на опорные и проходные изоляторы при расположении шин по вершинам треугольника (рис. 7.2, б, в, г) следует определять с учетом их пространственных колебаний по формулам

; (7.28)

; (7.29)

, (7.30)

где W - меньший из двух моментов сопротивлений поперечного сечения шины (момента сопротивления W_J при изгибе в плоскости J и момента сопротивления W_t при изгибе шины в плоскости t) (рис. 7.2), м³;

, - электродинамические силы, определяемые соответственно по формулам (7.10) и (7.11);

z_s, z_F - коэффициенты, значения которых для наиболее распространенных типов шинных конструкций (рис. 7.2, б, в, г) приведены в табл. 7.5.

Таблица 7.5

Значения коэффициентов z_s и z_F шинных конструкций

Расположение	Эскиз	Значения	Значения коэффициента zs
шин	конструкции на рис. 7.2	коэффициента zF	для шин круглого и кольцевого сечения	для шин квадратного сечения
По вершинам прямоугольного равнобедренного треугольника	в	0,95	0,95	1,16
По вершинам равностороннего	б	1,0	1,0	1,39
треугольника	г	1,0	1,0	1,21