Влияние геометрических параметров изоляторов и токопроводящих шин на электродинамическую стойкость при коротком замыкании

Abstract

В результате проведенного обзора ряда работ по исследованию изоляторов и токопроводящих шин на электродинамическую стойкость в качестве наиболее удобного выбран аналитический метод расчета. С использованием этого аналитического метода выполнено исследование влияния геометрических параметров изоляторов и однополосных прямоугольных токопроводящих шин из алюминиевого сплава на электродинамическую стойкость при коротком замыкании. Полученные характеристики для максимального напряжения в материале шин и для нагрузки на изоляторы проверены на соответствие условиям электродинамической стойкости. Приведен алгоритм расчета для исследования влияния геометрических параметров изоляторов и токопроводящих шин на электродинамическую стойкость при коротком замыкании. В качестве примера исследована электродинамическая стойкость при коротком замыкании однополосных шин прямоугольного сечения 10×0,6 см из алюминиевого сплава с модулем упругости E 7•1010 Па, которые обращены друг к другу узкими сторонами. Расстояние между шинами составляет a 0,7 м, ударный ток трехфазного короткого замыкания равен iуд 87 кА, постоянная времени принята равной Ta 0,05 c. Выполнен расчет и получены зависимости частоты собственных колебаний f шины, динамического коэффициента η , максимального напряжения та l для различной длины h и ширины b однополосной прямоугольной шины. Результаты анализа полученных характеристик свидетельствуют о соответствии выбранных геометрических параметров изоляторов и однополосных прямоугольных токопроводящих шин условиям электродинамической стойкости при коротком замыкании для рассмотренных диапазонов значений.

As a result of the review of the scientific publications devoted to the analysis of the electrodynamic stability of isolators and bus bars the most convenient analytical method of calculation is selected. The research of the influence of the geometric parameters of isolators and single-lane bus bars on the electrodynamic stability in a short circuit is conducted using this analytical method. The characteristics obtained for the maximal tension in bus bar and for isolator’s load are checked for conformity with the conditions of electrodynamic stability. The calculation algorithm of the research of the influence of the geometric parameters of isolators and bus bars on the electrodynamic stability in a short circuit is considered. As an example the electrodynamic stability in a short circuit of the single-lane bus bars with rectangular cross-section 10×0,6 cm is investigated. Bus bars material is an aluminum alloy with the elasticity modulus E 7•1010 Pa. The bus bars are placed at a distance a 0,7 m (between narrow sides of the bus bars). The three-phase short circuit current is i 87 kA, the time constant is Ta 0,05 s. The calculation and functional dependences of own bus frequency f , dynamic coefficient η , maximal tension in bus bars material σmax and isolator’s loads Rmax for different span’s length l are obtained. Moreover the functional dependences of moment of inertia J , resisting moment W , own bus frequency f , dynamic coefficient η , maximal tension in bus bars material σmax and isolator’s loads Rmax for a different thickness and length of single-lane rectangular bus bars are obtained. The results of the analysis show the correctness of the chosen geometric parameters of single-lane rectangular bus bars and isolators for the electrodynamic stability in a short circuit. The conditions of electrodynamic stability are observed for all ranges of values.