Проводники. Конструкции проводников и токопроводов

1. 7. Проводники

2. 7.1 Конструкции проводников и токопроводов

h
7.1 Конструкции проводников и
токопроводов
b
D
t
Для медных шин t ≤ 14 мм
Для алюминиевых шин t ≤ 20 мм

3. 7.2 Электродинамическое действие токов на проводники

×
i1
F
×
i2

4. Взаимодействие двух цилиндрических проводников с током

a
l
F
7
F 2 10
F
i1
i2
Для шин произвольного сечения:
7
F 2 10
l
i1 i2
a
l
kф i1 i2
a

5. Кривые для определения коэффициента формы шин прямоугольного сечения

h
a
b

6. Электродинамическое взаимодействие в трехфазной системе проводников

7
F 3 10
2 l
kф I m
a
7
F 3 10
2 l
kф iу
a

7. Определение механического напряжения в материале шины

Fl 2
Изгибающий момент: M
10
[ Н м]
h
h
Момент сопротивления шины относительно оси,
перпендикулярной действию усилия:
a
a
a
a
b
hb 2
W
6
[см3 ]
Механическое напряжение:
bh2
W
6
M W
[см3 ]
[МПа ]

8. Допустимое механическое напряжение в материале шин

Материал
Алюминий
Алюминиевый
сплав
Медь
Сталь
Марка
σдоп, МПа
АО, А1
82,3
АДО
41,2 ÷ 48
АД31Т
89,2
АД31Т1
137,2
МГМ
171,5 ÷ 178,4
МГТ
171,5 ÷ 205,8
Ст. 3
260,7 ÷ 322,4
Условие динамической стойкости: доп

9. Условие отсутствия механического резонанса

Собственная частота
колебаний алюминиевых шин:
173,2 J
f0
2
q
l
[Гц]
Собственная частота
колебаний медных шин:
125,2 J
f0
q
l2
[Гц]
l – длина пролета между изоляторами;
J – момент инерции поперечного сечения шины
относительно оси, перпендикулярной направлению
силы, см4;
q – поперечное сечение шины, см2.
Резонанс отсутствует в случае:
f 0 200 Гц или f0 30 Гц

10. Моменты инерции поперечного сечения шины

a
a
a
h
h
a
b
hb 3
J
12
bh3
J
12

11. 7.3 Термическое действие токов на проводники

Энергия,
расходуемая
на нагрев
проводника
Энергия,
выделяемая в
виде тепла
dQ
=
dQ1
Энергия,
отводимая в
окружающую
среду
+
dQ 2
=
=
=
I 2r dt
C d
kF ( 0 ) dt

12. 7.3 Термическое действие токов на проводники

θ, ºC
Включение
нагрузки
КЗ
РЗ
θк доп
θк
(3÷4)T
θн доп
θн
θ0
t1
dQ dQ2
t2
dQ1 dQ2
≈
dQ dQ1 dQ2
dQ
dQ1
t3
t4
t, c

13. Нагрев проводников в нормальном режиме

н 0 ( н доп 0т )
I2
2
I доп
θ0 – температура окружающей среды;
θн доп – допустимая температура нагрева в
длительном режиме;
Iдоп – допустимое значение длительного тока для
проводника (табличное значение);
θ0т – табличное значение температуры окружающей
среды (25 ºC).

14. Допустимые температуры для проводников в нормальном режиме

Допустимая
температура, ºC
Проводники
Неизолированные провода и шины
Кабели с бумажной
изоляцией
70
≤3 кВ
80
6 кВ
65
10 кВ
60
20÷35 кВ
50
Условие термической стойкости:
н н доп

15. Нагрев проводников при коротком замыкании

(Неклепаев, Крючков, стр.19, рис. 1.1)
θ, °C
сплав
АД31Т
сталь
алюминий
200
медь
100
θк
θн
0
0,5
Aн
Aк Aн Bк S 2
1,0
Aк
1,5
A, 1016∙(А2∙с)/м4
Bк Iп20 tотк Tа

16. Допустимые температуры нагрева проводников при коротком замыкании

Проводники
Допустимая
температура, ºC
Неизолированные медные проводники
300
Неизолированные алюминиевые
проводники
200
Кабели с бумажной пропитанной
изоляцией до 10 кВ с медными и
алюминиевыми жилами
200
Кабели 20÷220 кВ
125
Условие термической стойкости:
к к доп

17. Комплектные пофазно-экранированные токопроводы

18. Комплектные пофазно-экранированные токопроводы