Strutture di sbarre di quadri

Le sbarre collettrici sono conduttori di corrente nudi e relativamente massicci con sezione trasversale rettangolare, rotonda o profilata. Nei locali di un quadro chiuso, anche tutte le derivazioni dalle sbarre e le connessioni ai dispositivi sono realizzate con conduttori nudi che formano una sbarra.

Brillante sono la parte centrale e più critica del quadro, in quanto ricevono energia elettrica da tutti i generatori di stazione (o trasformatori di cabina) e ad essi sono collegate tutte le linee uscenti.

Nei quadri chiusi fino a 35 kV inclusi, le sbarre sono costituite da piattine rettangolari in alluminio. I pneumatici in acciaio sono utilizzati in installazioni elettriche a bassa potenza con correnti di carico che non superano i 300-400 A.

Va notato che i fili rettangolari (piatti) sono più economici dei fili tondi. A parità di sezione trasversale, uno pneumatico rettangolare ha una superficie di raffreddamento laterale più ampia rispetto a uno pneumatico tondo.

Nella sala di distribuzione, i pneumatici sono montati su speciali rastrelliere per autobus o telai di gabbie per attrezzature. Le sbarre sono posizionate sugli isolatori in porcellana di supporto sul bordo o in piano e fissate con i portabarre.

Esistono molti modi diversi per montare i pneumatici. Ciascuno di loro ha i propri vantaggi e svantaggi.

Le condizioni di raffreddamento sono migliori per i pneumatici scanalati che per i pneumatici a terra. Nel primo caso, il coefficiente di scambio termico è superiore del 10-15% rispetto al secondo e questo viene preso in considerazione quando si determina il carico di corrente consentito (PUE). I pneumatici rivolti verso i vicini con il lato stretto (nervatura) hanno una maggiore stabilità meccanica.

Per consentire alle gomme di muoversi lungo il loro piccolo schema quando la temperatura è estesa, la gomma è fissata saldamente al centro della sezione e allentata in lontananza. Inoltre, per lunghezze bus lunghe, vengono installati compensatori per adattarsi all'espansione della temperatura. Le due sbarre sono interconnesse mediante un fascio flessibile di sottili strisce di rame o alluminio. Le estremità delle strisce di sbarre non sono saldamente fissate all'isolante di supporto, ma un fissaggio scorrevole attraverso i fori ovali longitudinali.

Per eliminare le sollecitazioni termiche, le sbarre sono in alcuni casi collegate a dispositivi fissi (morsetti) mediante pacchetti flessibili che vengono realizzati alle estremità delle sbarre rigide.

Le dimensioni più grandi delle sbarre collettrici in rame e alluminio a striscia singola utilizzate sono 120 × 10 mm.

Per carichi di corrente elevati (per sbarre in rame superiori a 2650 A e per alluminio - 2070 A) vengono utilizzate sbarre multibanda - pacchetti di due o meno spesso tre bande per fase; la distanza normale tra le strisce nella confezione è considerata uguale allo spessore di una striscia (b).

La vicinanza tra di loro di strisce di uno stesso pacco provoca una distribuzione disomogenea della corrente tra di loro: un carico elevato ricade sulle strisce di estremità del pacco e meno su quelle centrali. Ad esempio, in un pacchetto a tre strisce, il 40% di ciascuna scorre nelle strisce esterne e solo il 20% della corrente di fase totale nel mezzo. Questo fenomeno, analogo al fenomeno della desquamazione in un singolo conduttore, rende poco pratico l'utilizzo di più di tre sbarre CA.

Con correnti di esercizio superiori a quelle consentite per gli autobus a due corsie, si consiglia vivamente di utilizzare pneumatici con profilo (canali), che consentono un migliore utilizzo del materiale conduttivo e raggiungono un'elevata resistenza meccanica.

Gli impianti di potenza utilizzano attualmente un pacchetto di due canali per fase, che si avvicina per forma e kp a un quadrato cavo. La dimensione del canale più grande con una parete di 250 mm e uno spessore di 12,5 mm con due canali nel pacchetto consente la trasmissione di una corrente di 12.500 A per il rame e 10.800 A per l'alluminio.

Le gomme e tutte le sbarre di un quadro chiuso sono verniciate con vernici a smalto in colori identificativi, consentendo al personale di servizio di riconoscere facilmente le parti in tensione collegate a determinate fasi e circuiti.

Inoltre, la vernice protegge i pneumatici dall'ossidazione e migliora il trasferimento di calore dalla superficie. L'aumento della corrente ammissibile dal colore delle sbarre è del 15-17% per le sbarre in rame e del 25-28% per le sbarre in alluminio.

Per i bus con fasi diverse vengono utilizzati i seguenti colori: corrente trifase: fase A — giallo, fase B — verde, fase C — rosso; zero busbar: con neutro senza messa a terra - bianco, con neutro messo a terra, nonché fili di messa a terra - nero; Corrente continua: il binario positivo è rosso, il binario negativo è blu.

La sbarra dei quadri aperti può essere realizzata con fili flessibili o gommini rigidi. A tensioni 35, 110 kV e oltre, per aumentare la tensione corona e ridurre le perdite corona, vengono utilizzati solo fili tondi.

Nella maggior parte dei quadri aperti, la sbarra collettrice è costituita da conduttori a trefoli in acciaio-alluminio dello stesso design delle linee elettriche.

I conduttori bus in rame vengono utilizzati solo nei casi in cui il quadro aperto si trova in prossimità (circa 1,5 km) di coste di mari salati o impianti chimici, i cui vapori attivi e trascinamento possono causare una rapida corrosione dei conduttori in alluminio. In alcuni casi, i quadri aperti utilizzano una sbarra rigida in tubi di acciaio o alluminio fissati su isolatori di supporto.

Le sezioni trasversali di pneumatici e altri conduttori che trasportano corrente possono essere calcolate in base al valore delle correnti operative e delle temperature consentite in base a condizioni di riscaldamento.

Per quanto riguarda le sbarre utilizzate nei quadri, le loro sezioni sono unificate e per esse sono state redatte tabelle di carichi di corrente continua ammissibili. Pertanto, in pratica non è necessario calcolare in base a formule, ma è sufficiente effettuare una scelta in base alle tabelle.

Le tabelle dei carichi di corrente continua ammissibili su sbarre e conduttori nudi sono calcolate e verificate sperimentalmente; durante la compilazione si è ipotizzata una temperatura di riscaldamento consentita di 70 ° C a una temperatura ambiente di + 25 ° C.

Tali tabelle per sezioni trasversali standard di pneumatici e fili di materiali conduttori di base e determinati profili (rettangolari, tubolari, canali, quadrati cavi, ecc.) Sono fornite in PUE e libri di riferimento.

Per le sbarre rettangolari, i carichi di corrente tabulati sono compilati quando installati al bordo; pertanto, a pneumatici sgonfi, i carichi devono essere ridotti del 5% per pneumatici con larghezza battistrada fino a 60mm e dell'8% per pneumatici oltre 60mm. Nei casi in cui la temperatura ambiente media differisce dallo standard (+ 25 ° C), i carichi pneumatici ammissibili ricavati dalle tabelle devono essere ricalcolati secondo la seguente formula approssimativa:

dove IN è il carico ammissibile ricavato dalle tabelle.

La sezione dei cavi deve essere verificata rispetto alla densità di corrente economica.

La sezione economica dei cavi o dei bus qEC è chiamata tale sezione trasversale in cui il costo annuo totale, determinato dai costi di capitale e dai costi operativi, risulta essere il più piccolo.

La sezione economica dei cavi e delle sbarre si ottiene dividendo la corrente di carico massima in modalità normale per la densità di corrente elettrica:

La sezione trasversale risultante in base alla condizione economica viene arrotondata allo standard più vicino e verificata per la corrente di carico ammissibile a lungo termine.Va notato che le sbarre RU per tutte le tensioni non sono selezionate in base alla densità di corrente economica, perché il le sezioni economiche ad alte correnti sono uguali o inferiori alle sezioni selezionate per il riscaldamento.

Inoltre, i pneumatici RU vengono controllati per la stabilità termica ed elettrodinamica in caso di cortocircuito, ea 110 kV e oltre, anche per la corona.

Pertanto, i cavi di qualsiasi scopo devono soddisfare i requisiti per il riscaldamento massimo consentito, tenendo conto non solo delle modalità normali, ma anche di emergenza.

Se la sezione del conduttore determinata dalle condizioni economiche e di carico continuativo non è uguale alla sezione richiesta per altre condizioni di emergenza (stabilità termica e dinamica durante il cortocircuito), allora si dovrebbe assumere una sezione maggiore per soddisfare tutte le condizioni.

Va inoltre notato che durante l'installazione di pneumatici di grandi sezioni, è necessario garantire le minori perdite aggiuntive per effetto superficie e per effetto prossimità e le migliori condizioni di raffreddamento. Ciò può essere ottenuto riducendo il numero di strisce nella confezione e la loro corretta disposizione spaziale e reciproca, progettazione razionale della confezione, utilizzo di pneumatici profilati - trogolo, cavità, ecc.

Quando si utilizzano pneumatici in acciaio, la determinazione del valore di corrente consentito viene eseguita in modo leggermente diverso.

Nei pneumatici in acciaio, a causa dell'effetto superficiale, si verifica un significativo spostamento della corrente sulla superficie del conduttore, la profondità di penetrazione non supera 1,5-1,8 mm.

Gli studi hanno scoperto che il carico ammissibile delle sbarre in acciaio CA dipende praticamente dal perimetro della sezione trasversale della sbarra, non dall'area di questa sezione trasversale.

Sulla base di questi studi, è stato adottato il seguente metodo per il calcolo delle sbarre in acciaio AC:

1. Innanzitutto, determinare la corrente di carico del bus (per un bus con un lato non superiore a 300-400 A) e trovare la densità di corrente lineare:

dove In — corrente di carico, A; p è il perimetro della sezione trasversale del pneumatico, mm.

La densità di corrente lineare dipende dalla temperatura di surriscaldamento consentita del bus in acciaio al di sopra della temperatura ambiente. Questa dipendenza è definita dalla seguente espressione:

È stato riscontrato che per i giunti bullonati di pneumatici in acciaio, il valore di Θ non deve superare i 40 ° C e per i giunti saldati può essere aumentato a 55 ° C.

Se prendiamo la temperatura ambiente v0 - 35 °, la densità di corrente lineare per le connessioni bullonate sarà uguale a

e per giunti saldati

2. Sulla base di questi dati, determiniamo il valore del perimetro richiesto della sezione trasversale del pneumatico:

Sul perimetro dei pneumatici, avendo un set di pneumatici, puoi facilmente scegliere la dimensione richiesta delle strisce di acciaio standard, osservando le condizioni

dove h è l'altezza del pneumatico, mm; b - spessore del pneumatico, mm.

Il calcolo del pneumatico in acciaio di cui sopra è per pneumatici a battistrada singolo.

Per correnti di carico elevate possono essere utilizzati fasci di diverse rotaie in acciaio. In questo caso, il perimetro della sezione trasversale di una striscia del pneumatico incluso nella confezione viene selezionato alle seguenti condizioni:

• per autobus a doppio senso

• per autobus a tre vie

Per semplificare i calcoli, è possibile utilizzare il diagramma della dipendenza del perimetro p della sezione del bus dalla corrente di carico IN.