Расчет шинных конструкций

Общие положения

Под шинными конструкциями понимаются токопроводы и шинопроводы различного назначения. Основными элементами этих конструкций являются жесткие шины различного профиля, закрепленные на опорных изоляторах.

При протекании по шинам тока короткого замыкания (к.з.) в элементах шинных конструкций возникают электродинамические силы, способные вызвать механические повреждения этих элементов. Поэтому шинные конструкции должны удовлетворять условиям электродинамической стойкости к токам к.з. Механический расчет шинной конструкции состоит в проверке механической прочности шин и опорных изоляторов.

Любая шинная конструкция имеет собственную частоту механических колебаний f_c. Если частота вынуждающей силы совпадает или близка к частоте f_c, в шинной конструкции возникнет механический резонанс. При этом механическая нагрузка на элементы шинной конструкции увеличивается в несколько раз по сравнению с нагрузкой от тока к.з. Поэтому шинная конструкция должна быть выбрана таким образом, чтобы механический резонанс не имел места, т.е. шинная конструкция должна быть отстроена от механического резонанса.

В настоящей главе рассматривается механический расчет наиболее распространенных конструкций с жесткими однополосными шинами прямоугольного сечения, расположенными в одной плоскости. Такая шинная конструкция с геометрическими размерами шин b x h и расстоянием а между осями шин показана на рисунке 7.1. Прямоугольные шины 1 крепятся на опорных изоляторах 2, установленных на основании 1.

Рисунок 7.1 – Эскиз шинной конструкции с прямоугольными шинами, расположенными в одной плоскости

При выполнении механического расчета каждая шина рассматривается как многопролетная балка, лежащая на опорах (см. рисунок 7.2). На эту балку действует механическая нагрузка F, обусловленная взаимодействием токов к.з., протекающих по шинам. Эта нагрузка равномерно распределена вдоль балки. Расстояние между опорами (длина пролета) обозначено l. Величина l выбирается в пределах 1...2 м. В комплектных распределительных устройствах длина пролета l принимается равной или кратной ширине ячейки.

Рисунок 7.2 – Представление шины многопролетной балкой

В качестве расчетного тока к.з. принимается ударный ток трехфазного к.з. Механический расчет на прочность ведется для элементов средней фазы, работающих в наиболее тяжелых условиях.