Cấu tạo thanh cái của thiết bị đóng cắt

Thanh cái là dây dẫn mang dòng điện trần, tương đối lớn với mặt cắt ngang hình chữ nhật, tròn hoặc định hình. Trong cơ sở của một thiết bị đóng cắt kín, tất cả các nhánh từ thanh cái và kết nối với các thiết bị cũng được thực hiện với các dây dẫn trần tạo thành một thanh cái.

sáng bóng là phần trung tâm và quan trọng nhất của thiết bị đóng cắt, vì chúng nhận điện từ tất cả các máy phát của trạm (hoặc máy biến áp của trạm biến áp) và tất cả các đường dây ra đều được kết nối với chúng.

Trong thiết bị đóng cắt kín đến và bao gồm 35 kV, các thanh cái được làm bằng các dải nhôm hình chữ nhật. Lốp thép được sử dụng trong lắp đặt điện công suất thấp ở dòng tải không vượt quá 300-400 A.

Cần lưu ý rằng dây hình chữ nhật (dẹt) tiết kiệm hơn dây tròn. Với cùng một diện tích mặt cắt ngang, lốp hình chữ nhật có bề mặt làm mát ngang lớn hơn so với lốp hình tròn.

Trong phòng phân phối, lốp xe được gắn trên giá đỡ xe buýt đặc biệt hoặc khung lồng thiết bị. Thanh cái được đặt trên các sứ đỡ cách điện ở cạnh hoặc bằng phẳng và được cố định bằng các giá đỡ thanh cái.

Có nhiều cách khác nhau để gắn lốp xe. Mỗi người trong số họ đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng.

Điều kiện làm mát tốt hơn đối với lốp có gân so với lốp phẳng. Trong trường hợp đầu tiên, hệ số truyền nhiệt cao hơn 10-15% so với trường hợp thứ hai và điều này được tính đến khi xác định tải trọng hiện tại cho phép (PUE). Lốp đối mặt với các hàng xóm có mặt hẹp (xương sườn) có độ ổn định cơ học cao hơn.

Để cho phép các lốp xe di chuyển theo mô hình nhỏ của chúng khi nhiệt độ được kéo dài, lốp được cố định chặt ở giữa phần và lỏng lẻo ở phía xa. Ngoài ra, đối với chiều dài thanh cái dài, bộ bù được lắp đặt để phù hợp với sự giãn nở nhiệt độ. Hai thanh cái được kết nối với nhau bằng cách sử dụng một bó linh hoạt gồm các dải đồng hoặc nhôm mỏng. Các đầu của dải thanh cái không được gắn chặt vào chất cách điện hỗ trợ mà là một bộ phận trượt qua các lỗ hình bầu dục dọc.

Để loại bỏ ứng suất nhiệt độ, trong một số trường hợp, các thanh cái được kết nối với các thiết bị cố định (kẹp) bằng cách sử dụng các gói linh hoạt được chế tạo ở các đầu của thanh cái cứng.

Kích thước thanh cái đồng và nhôm dải đơn lớn nhất được sử dụng là 120×10 mm.

Đối với tải dòng điện cao (đối với thanh cái bằng đồng trên 2650 A và đối với nhôm - 2070 A), thanh cái nhiều dải được sử dụng - các gói có hai hoặc ít hơn ba dải trên mỗi pha; khoảng cách bình thường giữa các dải trong gói được lấy bằng độ dày của một dải (b).

Sự gần gũi của các dải từ cùng một gói với nhau gây ra sự phân bố dòng điện không đồng đều giữa chúng: tải trọng lớn rơi vào dải cuối của gói và ít hơn ở dải giữa. Ví dụ, trong gói ba dải, 40% mỗi dải chạy ở các dải bên ngoài và chỉ 20% tổng dòng điện pha ở giữa. Hiện tượng này, tương tự như hiện tượng bong tróc trong một dây dẫn, khiến cho việc sử dụng nhiều hơn ba thanh cái AC là không thực tế.

Với dòng điện hoạt động vượt quá mức cho phép đối với xe buýt hai làn, tốt nhất nên sử dụng lốp xe có biên dạng (kênh) cho phép sử dụng vật liệu dẫn điện tốt hơn và đạt được độ bền cơ học cao.

Hệ thống lắp đặt nguồn điện hiện đang sử dụng gói hai kênh mỗi pha, gần đúng về hình dạng và kp thành hình vuông rỗng. Kích thước kênh lớn nhất với thành 250 mm và độ dày 12,5 mm với hai kênh trong gói cho phép truyền dòng điện 12.500 A đối với đồng và 10.800 A đối với nhôm.

Lốp xe và tất cả các thanh cái của thiết bị đóng cắt kín được sơn bằng sơn men theo màu sắc nhận dạng, cho phép nhân viên bảo trì dễ dàng nhận ra các bộ phận mang điện được kết nối với các pha và mạch nhất định.

Ngoài ra, sơn bảo vệ lốp xe khỏi quá trình oxy hóa và cải thiện khả năng truyền nhiệt từ bề mặt. Mức tăng dòng điện cho phép từ màu thanh cái là 15-17% đối với thanh cái đồng và 25-28% đối với thanh cái nhôm.

Các màu sau được sử dụng cho xe buýt có các pha khác nhau: dòng điện ba pha: pha A — vàng, pha B — xanh lục, pha C — đỏ; thanh cái bằng không: với dây trung tính không nối đất - màu trắng, với dây trung tính nối đất, cũng như dây nối đất - màu đen; Dòng điện một chiều: đường ray dương có màu đỏ, đường ray âm có màu xanh lam.

Thanh cái của thiết bị đóng cắt hở có thể được thực hiện bằng dây mềm hoặc cao su cứng. Ở điện áp 35, 110 kV trở lên, để tăng điện áp corona và giảm tổn thất corona, chỉ sử dụng dây tròn.

Trong hầu hết các thiết bị đóng cắt hở, thanh cái được làm bằng dây dẫn nhôm-thép bện có cùng thiết kế với đường dây điện.

Dây dẫn xe buýt bằng đồng chỉ được sử dụng trong trường hợp thiết bị đóng cắt mở được đặt gần (khoảng 1,5 km) với bờ biển mặn hoặc nhà máy hóa chất, nơi hơi hoạt động và sự cuốn theo có thể gây ra sự ăn mòn nhanh chóng của dây dẫn bằng nhôm. Trong một số trường hợp, thiết bị đóng cắt hở sử dụng thanh cái cứng làm bằng ống thép hoặc nhôm được cố định trên chất cách điện hỗ trợ.

Mặt cắt ngang của lốp xe và các dây dẫn mang dòng điện khác có thể được tính toán dựa trên giá trị của dòng điện vận hành và nhiệt độ cho phép dựa trên điều kiện sưởi ấm.

Đối với các thanh cái được sử dụng trong thiết bị đóng cắt, mặt cắt ngang của chúng được tiêu chuẩn hóa và các bảng tải dòng điện liên tục cho phép đã được lập cho chúng. Do đó, trong thực tế, không cần tính toán theo công thức mà chỉ cần đưa ra lựa chọn theo bảng.

Bảng phụ tải dòng điện liên tục cho phép trên thanh cái trần và dây dẫn được tính toán và kiểm chứng bằng thực nghiệm; khi biên soạn chúng, giả định nhiệt độ gia nhiệt cho phép là 70 ° C ở nhiệt độ môi trường + 25 ° C.

Các bảng như vậy về mặt cắt tiêu chuẩn của lốp và dây của vật liệu dẫn điện cơ bản và một số cấu hình nhất định (hình chữ nhật, hình ống, kênh, hình vuông rỗng, v.v.) được đưa ra trong PUE và sách tham khảo.

Đối với các thanh cái hình chữ nhật, các tải hiện tại được lập bảng được tổng hợp khi lắp đặt ở cạnh; do đó, khi lốp non hơi, tải trọng nên giảm 5% đối với lốp có bề rộng gai lốp đến 60 mm và 8% đối với lốp trên 60 mm. Trong trường hợp nhiệt độ môi trường trung bình khác với tiêu chuẩn (+ 25 ° C), tải trọng lốp cho phép thu được từ các bảng phải được tính toán lại theo công thức gần đúng sau:

trong đó IN là tải trọng cho phép lấy từ bảng.

Mặt cắt ngang của dây phải được kiểm tra theo mật độ dòng điện kinh tế.

Tiết diện kinh tế của dây hoặc xe buýt qEC được gọi là tiết diện như vậy trong đó tổng chi phí hàng năm, được xác định bởi chi phí vốn và chi phí vận hành, hóa ra là nhỏ nhất.

Tiết diện kinh tế của dây dẫn và thanh cái thu được bằng cách chia dòng tải tối đa ở chế độ bình thường cho mật độ dòng điện:

Mặt cắt kết quả theo điều kiện kinh tế được làm tròn theo tiêu chuẩn gần nhất và được kiểm tra dòng tải cho phép dài hạn. Cần lưu ý rằng thanh cái RU cho tất cả các điện áp không được chọn theo mật độ dòng điện kinh tế, bởi vì Tiết diện kinh tế ở dòng điện cao bằng hoặc nhỏ hơn tiết diện được chọn để gia nhiệt.

Ngoài ra, lốp RU còn được kiểm tra độ ổn định nhiệt và điện động trong trường hợp đoản mạch, và ở điện áp 110 kV trở lên, cũng như đối với corona.

Do đó, dây của bất kỳ mục đích nào phải đáp ứng các yêu cầu về mức nhiệt tối đa cho phép, không chỉ tính đến các chế độ bình thường mà còn cả các chế độ khẩn cấp.

Nếu tiết diện dây dẫn được xác định bởi các điều kiện kinh tế và tải liên tục không bằng tiết diện cần thiết cho các điều kiện khẩn cấp khác (ổn định nhiệt và động trong thời gian ngắn mạch), thì nên giả sử tiết diện lớn hơn để đáp ứng tất cả điều kiện.

Cũng cần lưu ý khi lắp lốp có tiết diện lớn phải đảm bảo tổn thất phụ từ hiệu ứng bề mặt và hiệu ứng tiệm cận là thấp nhất và có điều kiện làm mát tốt nhất. Điều này có thể đạt được bằng cách giảm số lượng dải trong gói và sự sắp xếp không gian và lẫn nhau chính xác của chúng, thiết kế gói hợp lý, sử dụng lốp định hình - máng, rỗng, v.v.

Khi sử dụng lốp thép, việc xác định giá trị dòng điện cho phép được thực hiện theo một cách hơi khác.

Ở lốp thép, do hiệu ứng bề mặt nên có sự dịch chuyển đáng kể dòng điện lên bề mặt dây dẫn, độ sâu xuyên không vượt quá 1,5-1,8 mm.

Các nghiên cứu đã phát hiện ra rằng tải trọng cho phép của thanh cái thép AC thực tế phụ thuộc vào chu vi mặt cắt ngang của thanh cái chứ không phụ thuộc vào diện tích của mặt cắt ngang này.

Dựa trên những nghiên cứu này, phương pháp sau đây đã được áp dụng để tính toán thanh cái thép AC:

1. Trước tiên, hãy xác định dòng tải của xe buýt (đối với xe buýt có một bên không quá 300-400 A) và tìm mật độ dòng điện tuyến tính:

trong đó In - tải hiện tại, A; p là chu vi mặt cắt ngang của lốp, mm.

Mật độ dòng điện tuyến tính phụ thuộc vào nhiệt độ quá nhiệt cho phép của thanh cái thép trên nhiệt độ môi trường xung quanh. Sự phụ thuộc này được xác định bởi biểu thức sau:

Người ta thấy rằng đối với các mối nối bắt vít của lốp thép, giá trị của Θ không được vượt quá 40 ° C và đối với các mối hàn, giá trị này có thể tăng lên 55 ° C.

Nếu chúng ta lấy nhiệt độ môi trường v0 — 35 °, thì mật độ dòng điện tuyến tính cho các kết nối bắt vít sẽ bằng

và cho mối hàn

2. Dựa trên những dữ liệu này, chúng tôi xác định giá trị của chu vi cần thiết của mặt cắt ngang của lốp xe:

Trên chu vi của lốp xe, có một bộ lốp xe, bạn có thể dễ dàng chọn kích thước mong muốn của dải thép tiêu chuẩn, quan sát tình trạng

trong đó h là chiều cao của lốp, mm; b - độ dày của lốp, mm.

Cách tính lốp bố thép ở trên là dành cho lốp gai đơn.

Đối với dòng tải cao, có thể sử dụng bó nhiều đường ray thép. Trong trường hợp này, chu vi của mặt cắt ngang của một dải lốp có trong gói được chọn theo các điều kiện sau:

• cho xe buýt hai chiều

• cho xe buýt ba chiều

Để đơn giản hóa việc tính toán, bạn có thể sử dụng sơ đồ về sự phụ thuộc của chu vi p của mặt cắt ngang của xe buýt vào dòng tải IN.