Модуль 1 Энергожүйе туралы түсінік. Тақырып «Электр станцияның және қосалқы станцияның таратушы құрылғыларындағы

ПРАКТИКАЛЫҚ ЖҰМЫС №4

Тақырып «Электр станцияның және қосалқы станцияның таратушы құрылғыларындағы

шиналарды таңдау»

Сұрақтар:

1. Қимасы тікбұрышты шиналар үшін ұзақ рұқсат етілген тоқты анықтау

2. Есептік кернеуді анықтау тәртіптері

3. Шиналарды қызу төзімділігіне тексеру

4. Шиналарды электр динамикалық төзімділікке тексеру

Шиналар электр станциялары мен қосалқы станцияның таратушы тораптары мен тұтынушылары арасындағы буынды байланыстырады. Шиналардан тоқ өткенде олардан жылу энергиясы шығады, соның себебінен олар қызады.

Шиналар мыстан, алюминийден, болаттан жасалынып жабық және ашық таратушы құрылғыларда пайдаланылады. Мыс шиналар жабық және ашық таратушы құрылғыларда пайдаланылады, үлкен жүктемелерде немесе қоршаған ортада алюминий және болат шиналары осы материалдардың қоспаларын бұзатын әсеріне байланысты орнатылмайды.

Негізінен тапшылығы (дефицит) жоқтығына байланысты алюминийлі, ал жүктеме тоғы аз (300 А дейін) таратушы құрылғыларда - болат шиналар қолданылады.

20 кВ және төмен кернеулі электр қондырғыларында қимасы төртбұрышты шиналар пайдаланылады, 35 кВ және жоғары кернеулерде -дөңгелек қима, электрстанциялары мен ҚС ашық және жабық таратушы құрылғыларында шиналарды жалаңаш көпталды сымнан жасайды. Шиналарды І_доп ұзақ рұқсат етілген тоғымен таңдайды және электрдинамикалық пен қызу төзімділігіне тексереді. Шиналарды І_доп ұзақ рұқсат етілген тоқ бойынша тексергенде төмендегі шарт орындалуы керек.

І_доп ≥ І_р.

Қимасы тікбұрышты шиналар үшін ұзақ рұқсат етілген тоқты 3.1 кестесі бойынша анықтайды.

3.1-кесте Қимасы тікбұрышты шиналар үшін ұзақ рұқсат етілген тоқ

Шиналардың қимасы, Мм	Қималары тікбұрышты шиналардың ұзақ рұқсат етілген тоқ жүктемелері, А	Шиналардың қимасы, мм	Қималары тік шиналардың рұқсат етілген тоқ жүктемелері, А
мыс	алюминий	мыс	алюминий
15x3 20x3 25x3 30x4 40x4 40x5 50x5 50x6 60x6 80x6			100x6 60x8 80x8 100x8 120x8 60x10 80x10 100x10 120x10

Қимасы тік бұрышты шиналардың жалпақ жағымен жатқанда 3.1-кестедегі тоқтардың рұқсат етілген мәндері ені 60 мм дейінгі шиналар үшін 5 % азаю керек және ені 60 мм көп шиналар үшін- 8%.

Шиналарды электрдинамикалық төзімділікке тексергенде келесі шарт орындалуы керек:

мұнда -үшфазалы қ.т. соққылық тоғы өткенде шина материалында пайда болатын майысудың есептік кернеуі;

-шина материалындағы майысудың рұқсат етілген кернеуі.

3.2 кестеде шиналар үшін жасалған материалына тәуелді рұқсат етілген майыстыру кернеулері келтірілген.

Есептік кернеуді анықтау үшін:

1. Үшфазалық қ.т. соққы тоғы өткенде шиналарға әсер жасайтын күшті Ғ⁽³⁾ (Н) анықтайды:

мұнда k_ф –шина формасының коэффициенті;

-үшфазалық қ.т. соққы тоғы, кА;

l –өткіннің ұзындығы, м;

а –шина өстерінің арасындағы қашықтық, м.

3.2-кесте Шина жасалған материалға тәуелді рұқсат етілген майыстыру кернеулері

Шина материалы	Шина түрі	Майыстыруға рұқсат етілген кернеу
МПа	кг. с/ см2
Мыс Алюминий   Болат	МТ АТ АТТ

Тікбұрышты шиналар үшін шиналардың формасына, өлшемдеріне және олардың арасындағы қашықтыққа тәуелді k_ф коэффициентті, (а-b)/(b+h) және b/h қатынастарына тәуелді қисықтар (3.1-сурет.) бойынша табады. Егер (а-b)/(b+h) қатынасы ≥2 немесе шиналардың қимасы дөңгелек болса, онда k_ф=1.

3.1 сурет –Қимасы тікбұрышты өткізгіштер формасының коэффициентін анықтауға арналған қисықтар

2. Кедергі иінкүшін анықтайды:

а) егер шиналар бір жазықтықта қабырғасымен орналасқан болса немесе бір тік жазықтықта жалпағымен жайғасса:

б) егер шиналар бір жазық жазықтықта жалпағымен жайғасса немесе олар бір тік жазықтықта қабырғасымен орналасса:

мұнда b –шинаның ені, м;

в) дөңгелек шиналардың кедергі иінкүші:

мұнда d –шинаның диаметрі, мм.

3. Майысқан кездегі есептік кернеуді анықтайды (МПа):

а) бір немесе екі өткінде

б) өткіндер саны екеуден артық болса,

Кернеуі 35 кВ және жоғары ашық таратушы құрылғылардың шиналары тәжденуге тексерілуі керек. Кез келген өткізгіштің бетіндегі электр өрісінің ең үлкен кернеулігі 0,9 Е_о (Е≤ Е_о)-дан көп болмауы керек, мұнда Е_о –өткізгіштің бетіндегі электр өрісінің бастапқы тәждік кернеулігі.

Е және Е_о (МВм) мәндері келесі формулалармен анықталады:

мұнда U –электрқондырғының желілік кернеуі;

r_o –өткізгіштің радиусы, м;

D_cp –өткізгіштер (шиналар) арасындағы орташа геометриялық қашықтық, м;

m –өткізгіштің тегіс емес коэффициенті (көпталды сым үшін 0,82 тең, таулы жағдайлар үшін 0,7...0,75 аралығында);

δ –ауаның салыстырмалы тығыздығы.

Шиналар бір жазықтықта орналасқанда ортаңғы шинадағы кернеулік шеткілермен салыстырғанда 7...10% көп. Барлық жағдайда Е мәні 2,8 МВ/м (28кВ/см)-ден көп болмауы керек.

3.1 есеп. Келесі бастапқы деректерде РАҚ-ы (АВР) бар дизельдік электростанция үшін генераторлық кернеудің шиналарын таңдау керек. Қалыпты режимде бөлек жұмыс атқаратын шиналардың екі секциясы бар. Әр секцияның І_ж.макс= 1,24 кА. Бір секция зақымдалғанда немесе жөндеуде болғанда, басқа секциядағы жүктеме 1,4 есе көбейеді: ; ; ; ; . Фазааралық қысқа тұйықтауларда қ.т.т. ағуының есептік уақыты t_к =1,5. Өткіні l=1,5 м, шиналар өстерінің арасы 0,25 м, шиналарды бір жатық жазықтықта қырымен орналастырған. Сымдардың саны екеуден көп.

Шешуі. Бір секция жұмыстан шыққандағы І_ж анықтаймыз:

І_ж = 1,4 І_ж.макс = 1,4 * 1,24 = 1,74 кА.

І_рұқ ≥ І_ж өрнегінен, 3.1-кестеден рұқсат етілген тоғы І_рұқ=1900А АТ120×8 мм шиналарын таңдайды жэне оларды электрдинамикалық жэне қызу төзімділігіне тексереді.

Шиналарды электрдинамикалық төзімділігіне тексереді:

(а-b)/(b+h) = (250-8)/(8+120) =1,89

және

b/h = 8/120 = 0,067

3.1-сурет қисықтары бойынша шиналардың форма коэффициентін табады k_ф=0,95. Онда үшфазалық қ.т. шиналарға әсер жасайтын күш:

F⁽³⁾ = 1,76 * k_ф * i_y⁽³⁾ * l *10^-1 /a = 1,76 * 0,95 *20² 1,5*10^-1 / 0,25 =400 H.

Есептік кернеу:

δ_есеп = F⁽³⁾ l / 10W = 400 * 1,5 /10*1,28 * 10^-6 =46,8 МПа ≈ 468 кгс /см².

δ_рұқ = 70 МПа болғасын, бүл майысқандағы кернеудің δ _рас =46,8 МПа есептік мәнінен көп, яғни 70 >46,8 МПа, олай болса таңдалған шиналар механикалық тұрақты.

Шиналарды қызу төзімділігіне тексереді.

Үшфазалық қ.т.т. қатынасын қысқа тұйықтаудың бастапқы және орныққан сәтінде анықтайды:

β¹¹⁽³⁾ = I¹¹⁽³⁾ / I_∞⁽³⁾ = 7,85/4,42=1,73

және t_к =1,5 с біле отыра, 3.2 сурет қисықтары бойынша

t_пр.р⁽³⁾ = 1,53 с табады:

β¹¹⁽²⁾ = I¹¹⁽²⁾ / I_∞⁽²⁾ = 6,3/5,5=1,15

және 3.2-сурет қисықтары бойынша t_пр.р⁽²⁾= 1,38 с анықтайды.

t_к > 1с болғасын, қ.т.т. апериодтық құраушысының келтірілген уақытын ескермейді және t_пр.=t_пр._р қабылдайды, яғни үшфазалық қ.т. t_пр. =1,53 с және екіфазалық қ.т.- t_пр. =1,38 с. Екіфазалық және үшфазалық қ.т. температура мәндерін салыстырады:

I⁽³⁾² t_пр⁽³⁾ =4,42² * 1,53 = 30 кА² с

және

I_∞⁽²⁾² t_пр² = 5,5² * 1,38 =41,8 кА² с.

Онда шиналардың температурасы екіфазалық қ.т. үшфазалық қысқа тұйықтаудағыдан жоғары.

Сурет 3.2 Өткізгіштердің материалы: 1 -ММ; 2 -МТ; 3 -A; 4 -АТ; 5 -АД0; ACT;

6 -АД31Т1; 7 -АД31Т; 8 -Ст3

Қысқа тұйықтауға дейінгі шиналардың температурасын анықтайды:

Ө_р = Ө_о.н + (Ө_доп – Ө_о.н) (I_{р макс} / I_доп) =25 + (70-25)( 1,24/1,9) =44,1 °С.

Сурет 3.3 Сымдардың материалы: 1 -АЖ және АЖКП қорытпасы; 2 - АН және АНКП қорытпасы; 3 - А, АКП, АпКП маркалы алюминий және АС, АСКП, АСКС, АСК, АпС, АпСКС, АпСК маркалы болат алюминий

3.3-сурет қисықтары бойынша t_p =44,1^оС мәнімен алюминий үшін А_р = 0,38 * 10⁴ табады.

Келесі өрнекті пайдалана отырып, А_к тұрақты құраушысын анықтайды.

А_к = А_р + (I_∞⁽²⁾ / F)² t_p⁽²⁾ = 0,38*10⁴ +(55 00/ 120*8)² ×1,38=0,385×10⁴ А²с/м².

3.3-суреттегі тоқ өткізгіш бөліктердің графигі бойынша Ө_к =48 ⁰С анықтайды, бұл Ө_{к рұқ}.=200 ⁰С-тан едәуір аз. Сонымен, шиналар таңдаудың барлық шарттарын қанағаттандырады және орнатуға қабылданады.