2.1.2. KONTROLA PRESJEKA SABIRNICA S OBZIROM NA MEHANIČ MEHANI ČKA NAPREZANJA ZADATAK 2. Potrebno je provjeriti izbor sabirnica 110 kV iz prethodnog zadatka u pogledu mehaničkih naprezanja u kratkom spoju. Za najgori slu čaj pretpostaviti tropolni kratki spoj uz vrijednost po četne struje 3pKS-a od 20 kA. Omjer R/X iznosi 0,2. RJEŠENJE Prvi korak u provjeri presjeka sabirnica s obzirom na mehani čka naprezanja jest određivanje razmaka između sabirnica pojedinih faza te razmake potpornih izolatora. Razmak sabirnica određuje se prema nazivnom naponu. Za 110 kV razmak sabirnica na otovrenom iznosi, prema tablici 9.41 (str. 629): a = 2200 mm Razmak potpornih izolatora određujemo prema sljedećoj tablici, a u ovisnosti o nazivnom naponu: PREPORUKA
U ZGRADI
NA OTVORENOM
do 35 kV
600-1200 mm
900 mm
110 kV
≥ 4200 mm
6000 mm
110 kV
≥ 6600 mm
9000 mm
220 kV
≥ 13200 mm
15000 mm
380 kV
≥ 16500 mm
21000 mm
Odabiremo razmak potpornih izolatora: l = 7000 mm Za odabrani materijal sabirnica (E-Cu F 37) granica te čenja, mjerodavna za dimenzioniranje sabirnica za zadana mehanička naprezanja iznosi2 (str. 1088, Kon čarev priručnik): σ 0.2,min
= 320 MPa
Maksimalno naprezanje (koristimo model uklještene grede s kontinuiranim opterećenjem), mjerodavno za dimenzioniranje sabirnice u njenoj čitavoj duljini, nastaje u uporištu sabirnice i za njega mora vrijediti relacija:
σ
gdje je:
νs W Mmax
-
= ν s ⋅
M max W
≤ 2 ⋅ σ 0.2,min
frekventni faktor, koji za praktične proračune ima vrijednost 1, linijski otporni moment, maksimalni moment savijanja koji se javlja u uporištima.
5
Linijski otporni moment i maksimalni moment savijanja ra čunaju se prema slijede ćim relacijama, uz napomenu da izrazi vrijede samo za odabrani tip sabirnica (cijevne):
⋅ [ D 4 − ( D − 2 ⋅ s )4 ] π ⋅ [30 4 − (30 − 8)4 ] = = 1.884 ⋅ 10 −6 m 3 W = 32 ⋅ D 32 ⋅ 30 π
gdje je:
M max
=
D
-
vanjski promjer cijevi,
s
-
debljina stijenke cijevi.
f ⋅ l 2
gdje je: f l
f
12
ϕ
-
Ik3''
-
= 2 ⋅ ϕ ⋅
I k '' 3
2
a
N ⋅ 10 −7 ⎡⎢ ⎤⎥ ⎣m⎦
T a
=
L R
=
X
2 ⋅ π ⋅ f ⋅ R
najveća sila po jedinici duljine za najgori slu čaj kratkog spoja, razmak između uporišta (potpornih izolatora), veličina ovisna o vremenskoj konstanti istosmjerne komponente Ta, efektivna vrijednost izmjenične komponente struje tropolnog kratkog spoja neposredno nakon njegovog nastanka.
Za zadani omjer R/X = 0,2 i frekvenciju mreže 50 Hz, izra čunata vrijednost vremenske konstante istosmjerne komponente je: Ta = 15,9 ms. Prema konstanti Ta, a pomoću grafa sa slike 4.25 1 (str. 236) odre đujemo iznos koeficijenta ϕ: ϕ = 6,1. Sada je moguće izračunati i sve ostale veli čine pa tako one redom iznose:
f
= 2 ⋅ ϕ ⋅
M max
=
I k '' 3
2
a
f ⋅ l 2
12
=
−7
⋅ 10 = 2 ⋅ 6,1 ⋅ 221,82 ⋅ 7 2 12 M max
N ⋅ 10 −7 = 221,82 ⎡⎢ ⎤⎥ 2,2 ⎣m⎦
20000 2
= 905,8 Nm
= ν s ⋅
σ
= 480 MPa ≤ 2 ⋅ σ 0.2,min = 640 MPa
W
= 1⋅
905,8
σ
1,884 ⋅ 10 −6
= 480 MPa
Iz podatka o maksimalnom naprezanju vidljivo je da odabrani presjek sabirnica zadovoljava u pogledu mehani čkih naprezanja budući je maksimalno naprezanje od 480 MPa manje od dvostruke vrijednosti granice te čenja za odabrani materijal koje iznosi (2*320 MPa = 640 MPa).
6
