Construccions de barres de commutació
Les barres colectores són conductors nus i relativament massius que transporten corrent amb una secció transversal rectangular, rodona o perfilada. A les instal·lacions d'un aparell tancat, totes les branques de les barres i les connexions als dispositius també es fan amb conductors nus formant una barra colectora.
Brillant són la part central i més crítica de l'aparell de commutació, ja que reben electricitat de tots els generadors de les estacions (o transformadors de les subestacions) i hi estan connectades totes les línies de sortida.
En aparells tancats de fins a 35 kV inclosos, les barres estan fetes de tires rectangulars d'alumini. Els pneumàtics d'acer s'utilitzen en instal·lacions elèctriques de baixa potència amb corrents de càrrega que no superen els 300-400 A.
Cal tenir en compte que els cables rectangulars (plans) són més econòmics que els cables rodons. Amb la mateixa àrea de secció transversal, un pneumàtic rectangular té una superfície de refrigeració lateral més gran que un pneumàtic rodó.
A la sala de distribució, els pneumàtics es munten en bastidors d'autobusos especials o marcs de gàbia d'equips. Les barres es col·loquen sobre els aïllants de porcellana de suport a la vora o plana i es fixen amb suports de barres.
Hi ha moltes maneres diferents de muntar pneumàtics. Cadascun d'ells té els seus avantatges i desavantatges.
Les condicions de refrigeració són millors per als pneumàtics amb nervadures que per als pneumàtics planats. En el primer cas, el coeficient de transferència de calor és un 10-15% més gran que en el segon, i això es té en compte a l'hora de determinar la càrrega de corrent admissible (PUE). Els pneumàtics que s'enfronten als seus veïns amb el seu costat estret (costlla) tenen una major estabilitat mecànica.
Per tal de permetre que els pneumàtics es moguin al llarg del seu petit patró quan la temperatura s'estén, el pneumàtic es fixa fortament al centre de la secció i sense problemes a la distància. A més, per a llargs busos, s'instal·len compensadors per adaptar-se a l'expansió de la temperatura. Les dues barres estan interconnectades mitjançant un paquet flexible de tires fines de coure o alumini. Els extrems de les tires de barres no estan fermament units a l'aïllant de suport, sinó un accessori lliscant a través dels forats ovals longitudinals.
Per eliminar les tensions de temperatura, les barres es connecten en alguns casos a dispositius fixos (pinces) mitjançant paquets flexibles que es construeixen als extrems de les barres rígides.
Les mides de barres de coure i alumini més grans utilitzades són 120 × 10 mm.
Per a càrregues de corrent elevat (per a barres de coure superiors a 2650 A i per a alumini - 2070 A) s'utilitzen barres de múltiples bandes: paquets de dues o menys sovint tres bandes per fase; la distància normal entre les tires del paquet es pren igual al gruix d'una tira (b).
La proximitat de les tires del mateix paquet entre elles provoca una distribució desigual del corrent entre elles: una gran càrrega cau a les tires finals del paquet i menys a les del mig. Per exemple, en un paquet de tres tires, el 40% de cadascuna flueix a les tires exteriors i només el 20% del corrent de fase total al mig. Aquest fenomen, que és anàleg al fenomen de pelatge en un sol conductor, fa que sigui poc pràctic utilitzar més de tres busos de CA.
Amb corrents de funcionament superiors a les permeses per als autobusos de dos carrils, el més recomanable és l'ús de pneumàtics amb un perfil (canals), que permetin un millor aprofitament del material conductor i aconsegueixen una gran resistència mecànica.
Les instal·lacions d'energia utilitzen actualment un paquet de dos canals per fase, que s'aproxima en forma i kp a un quadrat buit. La mida de canal més gran amb una paret de 250 mm i un gruix de 12,5 mm amb dos canals en el paquet permet la transmissió d'un corrent de 12.500 A per al coure i 10.800 A per a l'alumini.
Els pneumàtics i totes les barres d'un aparell tancat estan pintats amb pintures d'esmalt en colors identificatius, cosa que permet al personal de servei reconèixer fàcilment les parts actives connectades a determinades fases i circuits.
A més, la pintura protegeix els pneumàtics de l'oxidació i millora la transferència de calor de la superfície. L'augment del corrent admissible del color de les barres és del 15-17% per a les barres de coure i del 25-28% per a les barres d'alumini.
Els colors següents s'utilitzen per als autobusos amb diferents fases: corrent trifàsica: fase A — groc, fase B — verd, fase C — vermell; barres zero: amb neutre sense terra: blanc, amb neutre posat a terra, així com cables de connexió a terra: negre; Corrent DC: el carril positiu és vermell, el carril negatiu és blau.
La barra colectora dels aparells oberts es pot implementar amb cables flexibles o gomes rígides. A tensions de 35, 110 kV i més, per augmentar la tensió de corona i reduir les pèrdues de corona, només s'utilitzen cables rodons.
A la majoria d'aparells de commutació oberts, la barra de distribució està feta de conductors trenats d'acer-alumini del mateix disseny que les línies elèctriques.
Els conductors de bus de coure només s'utilitzen en els casos en què l'aparell de commutació obert es troba a prop (uns 1,5 km) de les costes de mars salats o plantes químiques, els vapors actius i l'arrossegament de les quals poden provocar una ràpida corrosió dels conductors d'alumini. En alguns casos, l'aparell de distribució oberta utilitza una barra colectora rígida feta de tubs d'acer o alumini fixats sobre aïllants de suport.
Les seccions transversals dels pneumàtics i altres conductors que transporten corrent es poden calcular en funció del valor dels corrents de funcionament i les temperatures permeses en funció de condicions de calefacció.
Pel que fa a les barres que s'utilitzen en els aparells de commutació, les seves seccions transversals estan estandarditzades i s'han elaborat taules de càrregues de corrent continu admissibles per a elles. Per tant, a la pràctica no cal calcular per fórmules, però n'hi ha prou amb fer una elecció segons les taules.
Es calculen i es verifiquen experimentalment taules de càrregues de corrent contínua admissibles en barres i conductors nus; en compilar-los, es va suposar una temperatura d'escalfament admissible de 70 ° C a una temperatura ambient de + 25 ° C.
Aquestes taules per a seccions transversals estàndard de pneumàtics i cables de materials conductors bàsics i determinats perfils (rectangulars, tubulars, canals, quadrats buits, etc.) es donen en PUE i llibres de referència.
Per a barres rectangulars, les càrregues de corrent tabulades es compilen quan s'instal·len a la vora; per tant, quan els pneumàtics són plans, les càrregues s'han de reduir un 5% per a pneumàtics amb amplades de la banda de rodadura de fins a 60 mm i un 8% per a pneumàtics de més de 60 mm. En els casos en què la temperatura ambient mitjana difereix de l'estàndard (+ 25 ° C), les càrregues permeses dels pneumàtics obtingudes a partir de les taules s'han de recalcular segons la fórmula aproximada següent:
on IN és la càrrega permesa presa de les taules.
La secció transversal dels cables s'ha de comprovar amb la densitat de corrent econòmica.
La secció econòmica dels cables o autobusos qEC s'anomena tal secció transversal on el cost total anual, determinat pels costos de capital i els costos d'explotació, resulta ser el més petit.
La secció econòmica dels cables i barres s'obté dividint el corrent de càrrega màxima en mode normal per la densitat de corrent elèctric:
La secció transversal resultant segons la condició econòmica s'arrodoneix a l'estàndard més proper i es verifica el corrent de càrrega admissible a llarg termini. Cal tenir en compte que les barres RU per a totes les tensions no es seleccionen segons la densitat de corrent econòmica, perquè les seccions econòmiques a corrents altes són iguals o inferiors a les seccions seleccionades per a la calefacció.
A més, es revisa l'estabilitat tèrmica i electrodinàmica dels pneumàtics RU en cas de curtcircuit, i a 110 kV i més, també per corona.
Per tant, els cables de qualsevol propòsit han de complir els requisits per a la calefacció màxima admissible, tenint en compte no només els modes normals, sinó també els d'emergència.
Si la secció transversal del conductor determinada per les condicions econòmiques i de càrrega contínua no és igual a la secció requerida per a altres condicions d'emergència (estabilitat tèrmica i dinàmica durant el curtcircuit), s'hauria de suposar una secció transversal més gran que compleixi tots els requisits. condicions.
També cal tenir en compte que en instal·lar pneumàtics amb grans seccions, cal garantir les pèrdues addicionals més baixes per l'efecte de superfície i l'efecte de proximitat i les millors condicions de refrigeració. Això es pot aconseguir reduint el nombre de tires a l'envàs i la seva correcta disposició espacial i mútua, un disseny racional de l'envàs, l'ús de pneumàtics de perfil: canal, buit, etc.
Quan s'utilitzen pneumàtics d'acer, la determinació del valor actual admissible es realitza d'una manera lleugerament diferent.
En els pneumàtics d'acer, a causa de l'efecte de la superfície, hi ha un canvi significatiu del corrent a la superfície del conductor, la profunditat de penetració no supera els 1,5-1,8 mm.
Els estudis han trobat que la càrrega admissible de les barres d'acer de CA depèn pràcticament del perímetre de la secció transversal de la barra, no de l'àrea d'aquesta secció transversal.
A partir d'aquests estudis, es va adoptar el següent mètode per al càlcul de barres d'acer de corrent altern:
1. Primer, determineu el corrent de càrrega del bus (per a un bus amb un costat que no superi els 300-400 A) i trobeu la densitat de corrent lineal:
on In — corrent de càrrega, A; p és el perímetre de la secció transversal del pneumàtic, mm.
La densitat de corrent lineal depèn de la temperatura de sobreescalfament admissible del bus d'acer per sobre de la temperatura ambient. Aquesta dependència es defineix per la següent expressió:
Es va trobar que per a les juntes cargolades de pneumàtics d'acer, el valor de Θ no hauria de superar els 40 ° C, i per a les juntes soldades es pot augmentar a 55 ° C.
Si prenem la temperatura ambient v0 — 35 °, aleshores la densitat de corrent lineal per a connexions cargolades serà igual a
i per a juntes soldades
2. A partir d'aquestes dades, determinem el valor del perímetre requerit de la secció transversal del pneumàtic:
Al perímetre dels pneumàtics, tenint un conjunt de pneumàtics, podeu triar fàcilment la mida requerida de tires d'acer estàndard, observant la condició
on h és l'alçada del pneumàtic, mm; b — gruix del pneumàtic, mm.
El càlcul de pneumàtics d'acer anterior és per a pneumàtics d'una sola banda de rodadura.
Per a corrents de càrrega elevats es poden utilitzar paquets de diversos carrils d'acer. En aquest cas, el perímetre de la secció transversal d'una tira del pneumàtic inclosa al paquet es selecciona amb les condicions següents:
• per a autobusos de doble sentit
• per a autobusos de tres sentits
Per simplificar els càlculs, podeu utilitzar el diagrama de la dependència del perímetre p de la secció transversal del bus sobre el corrent de càrrega IN.