Constructions de jeux de barres d'appareillage de commutation

Les jeux de barres sont des conducteurs conducteurs de courant nus, relativement massifs, de section rectangulaire, ronde ou profilée. Dans les locaux d'un appareillage fermé, toutes les dérivations des jeux de barres et les connexions aux appareils sont également réalisées avec des conducteurs nus formant un jeu de barres.

brillant sont la partie centrale et la plus critique de l'appareillage de commutation, car ils reçoivent l'électricité de tous les générateurs de la station (ou transformateurs de la sous-station) et toutes les lignes sortantes leur sont connectées.

Dans les tableaux fermés jusqu'à 35 kV inclus, les jeux de barres sont constitués de bandes rectangulaires en aluminium. Les pneus en acier sont utilisés dans les installations électriques de faible puissance à des courants de charge ne dépassant pas 300-400 A.

Il convient de noter que les fils rectangulaires (plats) sont plus économiques que les fils ronds. Avec la même section transversale, un pneu rectangulaire a une surface de refroidissement latérale plus grande qu'un pneu rond.

Dans la salle de distribution, les pneus sont montés sur des racks de bus spéciaux ou des cadres de cage d'équipement. Les jeux de barres sont placés sur les isolateurs en porcelaine de support sur le bord ou à plat et fixés avec des supports de jeu de barres.

Il existe de nombreuses façons de monter des pneus. Chacun d'eux a ses avantages et ses inconvénients.

Les conditions de refroidissement sont meilleures pour les pneus à nervures que pour les pneus à plat. Dans le premier cas, le coefficient de transfert de chaleur est supérieur de 10 à 15% à celui du second, et cela est pris en compte lors de la détermination de la charge de courant admissible (PUE). Les pneus faisant face à leurs voisins avec leur côté étroit (nervure) ont une plus grande stabilité mécanique.

Afin de permettre aux pneus de se déplacer le long de leur petit motif lorsque la température est prolongée, le pneu est fixé fermement au milieu de la section et de manière lâche au loin. De plus, pour les grandes longueurs de bus, des compensateurs sont installés pour s'adapter à la dilatation de la température. Les deux jeux de barres sont interconnectés à l'aide d'un faisceau flexible de fines bandes de cuivre ou d'aluminium. Les extrémités des bandes de barres omnibus ne sont pas fermement fixées à l'isolateur de support, mais une fixation coulissante à travers les trous ovales longitudinaux.

Pour éliminer les contraintes de température, les jeux de barres sont dans certains cas raccordés à des appareils fixes (pinces) à l'aide de colis souples qui sont construits aux extrémités de jeux de barres rigides.

Les plus grandes tailles de barres omnibus en cuivre et en aluminium à bande unique utilisées sont de 120 × 10 mm.

Pour les charges de courant élevées (pour les jeux de barres en cuivre de plus de 2650 A et pour l'aluminium - 2070 A), des jeux de barres multibandes sont utilisés - des paquets de deux ou moins souvent trois bandes par phase ; la distance normale entre les bandes dans l'emballage est prise égale à l'épaisseur d'une bande (b).

La proximité des bandes d'un même boîtier les unes par rapport aux autres provoque une répartition inégale du courant entre elles : une charge importante tombe sur les bandes d'extrémité du boîtier et moins sur celles du milieu. Par exemple, dans un boîtier à trois bandes, 40 % de chacune circule dans les bandes extérieures et seulement 20 % du courant de phase total au milieu. Ce phénomène, qui est analogue au phénomène de pelage dans un seul conducteur, rend peu pratique l'utilisation de plus de trois bus alternatifs.

Avec des courants de fonctionnement supérieurs à ceux autorisés pour les bus à deux voies, il est plus recommandé d'utiliser des pneus avec un profil (canaux), qui permettent une meilleure utilisation du matériau conducteur et atteignent une résistance mécanique élevée.

Les installations électriques utilisent actuellement un ensemble de deux canaux par phase, dont la forme et le kp se rapprochent d'un carré creux. La plus grande taille de canal avec une paroi de 250 mm et une épaisseur de 12,5 mm avec deux canaux dans le boîtier permet la transmission d'un courant de 12 500 A pour le cuivre et de 10 800 A pour l'aluminium.

Les pneus et toutes les barres omnibus d'un appareillage de commutation fermé sont peints avec des peintures émaillées de couleurs d'identification, permettant au personnel de service de reconnaître facilement les pièces sous tension connectées à certaines phases et circuits.

De plus, la peinture protège les pneus de l'oxydation et améliore le transfert de chaleur depuis la surface. L'augmentation du courant admissible à partir de la couleur du jeu de barres est de 15 à 17 % pour le cuivre et de 25 à 28 % pour les jeux de barres en aluminium.

Les couleurs suivantes sont utilisées pour les bus avec différentes phases : courant triphasé : phase A — jaune, phase B — vert, phase C — rouge ; barres omnibus nulles : avec neutre non mis à la terre — blanc, avec neutre mis à la terre, ainsi que des fils de mise à la terre — noir ; Courant continu : le rail positif est rouge, le rail négatif est bleu.

Le jeu de barres des tableaux ouverts peut être réalisé avec des fils flexibles ou des caoutchoucs rigides. Aux tensions de 35, 110 kV et plus, afin d'augmenter la tension corona et de réduire les pertes corona, seuls des fils ronds sont utilisés.

Dans la plupart des appareillages de commutation ouverts, le jeu de barres est constitué de conducteurs toronnés en acier-aluminium de la même conception que les lignes électriques.

Les conducteurs de bus en cuivre ne sont utilisés que dans les cas où l'appareillage ouvert est situé à proximité (environ 1,5 km) des rives des mers salées ou des usines chimiques, dont les vapeurs actives et l'entraînement peuvent provoquer une corrosion rapide des conducteurs en aluminium. Dans certains cas, l'appareillage ouvert utilise un jeu de barres rigide constitué de tubes en acier ou en aluminium fixés sur des isolateurs de support.

Les sections transversales des pneus et autres conducteurs porteurs de courant peuvent être calculées en fonction de la valeur des courants de fonctionnement et des températures admissibles en fonction de conditions de chauffage.

Quant aux jeux de barres utilisés dans l'appareillage, leurs sections sont normalisées et des tableaux de charges de courant continu admissibles ont été établis pour eux. Par conséquent, en pratique, il n'est pas nécessaire de calculer par des formules, mais il suffit de faire un choix en fonction des tableaux.

Les tableaux des charges de courant continu admissibles sur les barres omnibus et les conducteurs nus sont calculés et vérifiés expérimentalement ; lors de leur compilation, une température de chauffage admissible de 70 ° C à une température ambiante de + 25 ° C a été supposée.

De telles tables pour les sections standards des pneumatiques et des fils en matériaux conducteurs de base et certains profils (rectangulaire, tubulaire, canal, carré creux, etc.) sont données dans les PUE et les ouvrages de référence.

Pour les jeux de barres rectangulaires, les charges de courant tabulées sont compilées lorsqu'elles sont installées en bordure ; par conséquent, lorsque les pneus sont à plat, les charges doivent être réduites de 5 % pour les pneus dont la largeur de bande de roulement est inférieure à 60 mm et de 8 % pour les pneus de plus de 60 mm. Dans les cas où la température ambiante moyenne diffère de la norme (+ 25 ° C), les charges admissibles sur les pneus obtenues à partir des tableaux doivent être recalculées selon la formule approximative suivante :

où IN est la charge admissible tirée des tableaux.

La section des fils doit être vérifiée par rapport à la densité de courant économique.

La section économique des fils ou des bus qEC est appelée une telle section où le coût annuel total, déterminé par les coûts d'investissement et les coûts d'exploitation, s'avère être le plus petit.

La section économique des fils et jeux de barres est obtenue en divisant le courant de charge maximum en mode normal par la densité de courant électrique :

La section résultante en fonction de la condition économique est arrondie à la norme la plus proche et vérifiée pour le courant de charge admissible à long terme.Il convient de noter que les jeux de barres RU pour toutes les tensions ne sont pas sélectionnés en fonction de la densité de courant économique, car le les sections économiques à forts courants sont égales ou inférieures aux sections retenues pour le chauffage.

De plus, les pneus RU sont contrôlés pour la stabilité thermique et électrodynamique en cas de court-circuit, et à 110 kV et plus, également pour le corona.

Ainsi, les fils de tout usage doivent répondre aux exigences du chauffage maximal autorisé, en tenant compte non seulement des modes normaux, mais également des modes d'urgence.

Si la section du conducteur déterminée par les conditions de charge économique et continue n'est pas égale à la section requise pour d'autres conditions d'urgence (stabilité thermique et dynamique pendant le court-circuit), une section plus grande doit être supposée pour répondre à toutes les conditions.

Il convient également de noter que lors de la pose de pneumatiques de grandes sections, il faut assurer les pertes supplémentaires par effet de surface et de proximité les plus faibles et les meilleures conditions de refroidissement. Ceci peut être réalisé en réduisant le nombre de bandes dans l'emballage et leur disposition spatiale et mutuelle correcte, la conception rationnelle de l'emballage, l'utilisation de pneus profilés - creux, creux, etc.

Lors de l'utilisation de pneus en acier, la détermination de la valeur de courant admissible est effectuée d'une manière légèrement différente.

Dans les pneus en acier, en raison de l'effet de surface, il y a un déplacement important du courant vers la surface du conducteur, la profondeur de pénétration ne dépasse pas 1,5-1,8 mm.

Des études ont montré que la charge admissible des barres omnibus en acier AC dépend pratiquement du périmètre de la section transversale de la barre omnibus, et non de la surface de cette section.

Sur la base de ces études, la méthode suivante a été adoptée pour le calcul des jeux de barres AC en acier :

1. Tout d'abord, déterminez le courant de charge du bus (pour un bus avec un côté ne dépassant pas 300-400 A) et trouvez la densité de courant linéaire :

où In — courant de charge, A ; p est le périmètre de la section transversale du pneu, mm.

La densité de courant linéaire dépend de la température de surchauffe admissible du bus en acier au-dessus de la température ambiante. Cette dépendance est définie par l'expression suivante :

Il a été constaté que pour les assemblages boulonnés de pneus en acier, la valeur de Θ ne doit pas dépasser 40 ° C, et pour les assemblages soudés, elle peut être augmentée à 55 ° C.

Si nous prenons la température ambiante v0 - 35 °, la densité de courant linéaire pour les assemblages boulonnés sera égale à

et pour les joints soudés

2. Sur la base de ces données, nous déterminons la valeur du périmètre requis de la section transversale du pneu :

Sur le périmètre des pneus, ayant un jeu de pneus, vous pouvez facilement choisir la taille requise des bandes d'acier standard, en observant l'état

où h est la hauteur du pneu, mm; b — épaisseur du pneu, mm.

Le calcul des pneus en acier ci-dessus concerne les pneus à bande unique.

Pour les courants de charge élevés, des faisceaux de plusieurs rails en acier peuvent être utilisés. Dans ce cas, le périmètre de la section transversale d'une bande du pneumatique inclus dans l'emballage est choisi sous réserve des conditions suivantes :

• pour les bus à double sens

• pour les bus à trois voies

Pour simplifier les calculs, vous pouvez utiliser le schéma de la dépendance du périmètre p de la section de bus sur le courant de charge IN.