Přípojnicové konstrukce rozváděčů
Přípojnice jsou holé, poměrně masivní vodiče s proudem pravoúhlého, kruhového nebo profilovaného průřezu. V prostorách uzavřeného rozvaděče jsou všechny odbočky z přípojnic a připojení k přístrojům rovněž provedeny holými vodiči tvořícími přípojnici.
Shinny jsou centrální a nejkritičtější částí rozváděče, protože přijímají elektřinu ze všech generátorů stanice (nebo transformátorů rozvodny) a jsou k nim připojena všechna výstupní vedení.
V uzavřených rozváděčích do 35 kV včetně jsou přípojnice vyrobeny z pravoúhlých hliníkových pásků. Ocelové pneumatiky se používají v elektrických instalacích s nízkým výkonem při zátěžových proudech, které nepřesahují 300-400 A.
Je třeba poznamenat, že obdélníkové (ploché) dráty jsou ekonomičtější než kulaté dráty. Při stejné ploše průřezu má obdélníková pneumatika větší boční chladicí plochu než kulatá pneumatika.
V distribuční místnosti se pneumatiky montují na speciální autobusové nosiče nebo rámy klece zařízení. Přípojnice jsou umístěny na nosných porcelánových izolátorech na hraně nebo naplocho a upevněny držáky přípojnic.
Existuje mnoho různých způsobů montáže pneumatik. Každý z nich má své výhody a nevýhody.
Chladicí podmínky jsou lepší pro žebrované pneumatiky než pro prázdné pneumatiky. V prvním případě je součinitel prostupu tepla o 10-15% vyšší než ve druhém, a to se zohledňuje při stanovení přípustného proudového zatížení (PUE). Pneumatiky obrácené k sousedům svou úzkou stranou (žebrem) mají větší mechanickou stabilitu.
Aby se pneumatiky mohly pohybovat po jejich malém vzorku, když je teplota prodloužena, je pneumatika pevně upevněna uprostřed sekce a volně v dálce. U dlouhých sběrnic jsou navíc instalovány kompenzátory pro přizpůsobení teplotní expanzi. Obě přípojnice jsou vzájemně propojeny pomocí ohebného svazku tenkých měděných nebo hliníkových pásků. Konce přípojnicových lišt nejsou pevně připevněny k nosnému izolátoru, ale posuvným uchycením skrz podélné oválné otvory.
Pro eliminaci teplotního namáhání jsou přípojnice v některých případech připojeny k pevným zařízením (svorkám) pomocí pružných obalů, které jsou zabudovány na koncích pevných přípojnic.
Největší použité velikosti jednopáskových měděných a hliníkových přípojnic jsou 120×10 mm.
Pro vysoké proudové zatížení (pro měděné přípojnice nad 2650 A a pro hliník - 2070 A) se používají vícepásmové přípojnice - balíčky dvou nebo méně často tří pásem na fázi; normální vzdálenost mezi pásy v balení je rovna tloušťce jednoho pásku (b).
Vzájemná blízkost pásků ze stejného obalu způsobuje nerovnoměrné rozložení proudu mezi nimi: velká zátěž dopadá na koncové pásy obalu a menší na střední. Například v třípáskovém balení teče 40 % každého ve vnějších páscích a pouze 20 % celkového fázového proudu uprostřed. Tento jev, který je analogický jevu odlupování v jednom vodiči, znemožňuje použití více než tří střídavých sběrnic.
Při provozních proudech přesahujících povolené hodnoty pro dvouproudové autobusy se nejvíce doporučuje používat pneumatiky s profilem (kanálky), které umožňují lepší využití vodivého materiálu a dosahují vysoké mechanické pevnosti.
Energetické instalace v současné době používají sadu dvou kanálů na fázi, která se tvarem a kp blíží dutému čtverci. Největší velikost kanálu se stěnou 250 mm a tloušťkou 12,5 mm se dvěma kanály v balení umožňuje přenos proudu 12 500 A pro měď a 10 800 A pro hliník.
Pneumatiky a všechny přípojnice uzavřeného rozváděče jsou natřeny smaltovanými barvami v identifikačních barvách, což umožňuje servisnímu personálu snadno rozpoznat živé části připojené k určitým fázím a obvodům.
Barva navíc chrání pneumatiky před oxidací a zlepšuje přenos tepla z povrchu. Nárůst přípustného proudu z barvy přípojnice je 15-17% u měděných a 25-28% u hliníkových přípojnic.
Pro sběrnice s různými fázemi se používají následující barvy: třífázový proud: fáze A — žlutá, fáze B — zelená, fáze C — červená; nulové přípojnice: s neuzemněným neutrálem — bílé, s uzemněným neutrálem, stejně jako zemnící vodiče — černé; Stejnosměrný proud: kladná lišta je červená, záporná lišta je modrá.
Přípojnice otevřených rozváděčů může být realizována pomocí ohebných drátů nebo tuhých pryží. Při napětích 35, 110 kV a více se pro zvýšení koronového napětí a snížení korónových ztrát používají pouze kulaté vodiče.
U většiny otevřených rozváděčů je přípojnice vyrobena z lankových ocelo-hliníkových vodičů stejného designu jako silové vedení.
Měděné sběrnicové vodiče se používají pouze v případech, kdy je otevřený rozváděč umístěn v blízkosti (cca 1,5 km) břehů slaných moří nebo chemických závodů, jejichž aktivní páry a strhávání mohou způsobit rychlou korozi hliníkových vodičů. V některých případech používá otevřený rozváděč tuhou přípojnici vyrobenou z ocelových nebo hliníkových trubek upevněných na nosných izolátorech.
Průřezy pneumatik a jiných vodičů s proudem lze vypočítat na základě hodnoty provozních proudů a povolených teplot na základě topné podmínky.
U přípojnic používaných v rozvaděčích jsou jejich průřezy normalizované a jsou pro ně zpracovány tabulky přípustných trvalých proudových zatížení. V praxi tedy není potřeba počítat podle vzorců, ale stačí si vybrat podle tabulek.
Tabulky přípustného trvalého proudového zatížení na holých přípojnicích a vodičích jsou vypočteny a ověřeny experimentálně; při jejich sestavování se předpokládala přípustná teplota ohřevu 70 °C při teplotě okolí + 25 °C.
Takové tabulky pro standardní průřezy pneumatik a drátů ze základních vodivých materiálů a určitých profilů (pravoúhlý, trubkový, kanálový, dutý čtverec atd.) jsou uvedeny v PUE a referenčních knihách.
Pro pravoúhlé přípojnice jsou tabulková proudová zatížení sestavena při instalaci na okraji; proto, když jsou pneumatiky prázdné, zatížení by se mělo snížit o 5 % u pneumatik s šířkou běhounu do 60 mm a o 8 % u pneumatik nad 60 mm. V případech, kdy se průměrná okolní teplota liší od normy (+ 25 °C), musí být přípustné zatížení pneumatik získané z tabulek přepočítáno podle následujícího přibližného vzorce:
kde IN je dovolené zatížení převzaté z tabulek.
Průřez vodičů je třeba zkontrolovat podle ekonomické hustoty proudu.
Ekonomický průřez vodičů nebo sběrnic qEC se nazývá takový průřez, kde se celkové roční náklady, určované kapitálovými a provozními náklady, ukazují jako nejmenší.
Ekonomický průřez vodičů a přípojnic se získá vydělením maximálního zatěžovacího proudu v normálním režimu hustotou elektrického proudu:
Výsledný průřez podle ekonomického stavu se zaokrouhlí na nejbližší normu a zkontroluje se na dlouhodobě přípustný zatěžovací proud.Je třeba poznamenat, že přípojnice RU pro všechna napětí se nevybírají podle ekonomické hustoty proudu, protože ekonomické úseky při vysokých proudech jsou stejné nebo menší než úseky vybrané pro vytápění.
Kromě toho jsou pneumatiky RU kontrolovány na tepelnou a elektrodynamickou stabilitu v případě zkratu a při 110 kV a více také na koronu.
Dráty jakéhokoli účelu tedy musí splňovat požadavky na maximální přípustné vytápění, přičemž je třeba vzít v úvahu nejen normální, ale i nouzové režimy.
Pokud se průřez vodiče určený ekonomickým a trvalým zatížením nerovná průřezu požadovanému pro jiné havarijní stavy (tepelná a dynamická stabilita při zkratu), pak by se měl předpokládat větší průřez, aby vyhovoval všem podmínky.
Je třeba také poznamenat, že při montáži pneumatik s velkými sekcemi je nutné zajistit co nejnižší dodatečné ztráty povrchovým efektem a efektem přiblížení a nejlepší podmínky chlazení. Toho lze dosáhnout snížením počtu pásů v obalu a jejich správným prostorovým a vzájemným uspořádáním, racionálním provedením obalu, použitím profilových pneumatik — korýtkové, duté atd.
Při použití ocelových pneumatik se stanovení přípustné hodnoty proudu provádí trochu jiným způsobem.
U ocelových pneumatik dochází vlivem povrchového efektu k výraznému posunu proudu k povrchu vodiče, hloubka průniku nepřesahuje 1,5-1,8 mm.
Studie zjistily, že přípustné zatížení AC ocelových přípojnic prakticky závisí na obvodu průřezu přípojnice, nikoli na ploše tohoto průřezu.
Na základě těchto studií byla pro výpočet AC ocelových přípojnic přijata následující metoda:
1. Nejprve určete zatěžovací proud sběrnice (pro sběrnici s jednou stranou nepřesahující 300-400 A) a zjistěte hustotu lineárního proudu:
kde In — zatěžovací proud, A; p je obvod průřezu pneumatiky, mm.
Lineární proudová hustota závisí na dovolené přehřátí ocelové sběrnice nad teplotou okolí. Tato závislost je definována následujícím výrazem:
Bylo zjištěno, že u šroubových spojů ocelových pneumatik by hodnota Θ neměla překročit 40 °C a u svarových spojů ji lze zvýšit na 55 °C.
Pokud vezmeme okolní teplotu v0 — 35 °, pak bude lineární proudová hustota pro šroubové spoje rovna
a pro svarové spoje
2. Na základě těchto údajů určíme hodnotu požadovaného obvodu průřezu pneumatiky:
Na obvodu pneumatik se sadou pneumatik si můžete snadno vybrat požadovanou velikost standardních ocelových pásů při dodržení stavu
kde h je výška pneumatiky, mm; b — tloušťka pneumatiky, mm.
Výše uvedený výpočet ocelové pneumatiky je pro pneumatiky s jedním běhounem.
Pro vysoké zatěžovací proudy lze použít svazky několika ocelových kolejnic. V tomto případě se obvod průřezu jednoho pásu pneumatiky, který je součástí balení, volí za následujících podmínek:
• pro obousměrné autobusy
• pro třísměrné autobusy
Pro zjednodušení výpočtů lze použít diagram závislosti obvodu p průřezu sběrnice na zatěžovacím proudu IN.