Page 16 - e.info 07-08/2019 demo

instalacje elektroenergetyczne
instalacje elektroenergetyczne

problematyka obciążalności

prądowej ciągłej przewodów

szynowych wielkoprądowych SN

prof. dr hab. inż. Stanisław Jan Kulas, prof. dr hab. inż. Henryk Supronowicz – Wojskowa Akademia Techniczna

Przewody szynowe wielkoprądowe (szynoprzewody) SN stosowane są przesyłania ener-
gii elektrycznej z generatorów w elektrowniach (elektrociepłowniach) do transforma-
torów blokowych, a także służą do przesyłania i rozdziału energii elektrycznej głów-
nych obwodów zasilania w stacjach elektroenergetycznych i w dużych zakładach prze-
mysłowych. Zapewniają przy tym dużą pewność dostawy energii elektrycznej o odpo-
wiedniej jakości oraz tańszą eksploatację [5, 7, 8, 9].

onstrukcje przewodów szyno- Podczas przepływu prądów obcią-
Kwych są wykonywane jako ukła- żeniowych ciągłych w przewodach a) b) c)
dy jedno- lub trójfazowe, przy czym szynowych występują straty energii przewód
poliester ekran fazowy
poszczególne tory prądowe danych elektrycznej, które w całości ulegają klasy B
szyny Al/Cu
faz składają się z pojedynczych szyn przemianie w energię cieplną, powo- powietrze izolator
bądź tworzone są z pakietów sztyw- dującą podwyższenie się temperatury, wsporczy
stalowa
nych szyn o różnych kształtach przede wszystkim torów prądowych, obudowa
(rys. 1.). ale i sąsiadujących z nimi elementów Rys. 1. Rozwiązania konstrukcyjne szyn: a) szynoprzewód wentylowany, b) szyno-
izolacyjnych i konstrukcyjnych. Pod- przewód jednobiegunowy (Holduct), c) system szyn zbiorczych w wykona-
niu nieizolowanym o obciążalności 2500 A (fot. Elektrobudowa)
streszczenie stawowym składnikiem tego ciepła
są straty energii (mocy) powodowa- nego toru w stosunku do temperatu- Wartość strat mocy czynnej P, w wa-
W pracy przedstawiono analizę obciążal-
ności prądowej ciągłej przewodów szy- ne rezystancją toru prądowego (stra- ry otoczenia [5, 7, 10]. Należy ponad- tach, podczas przepływu prądu prze-
nowych SN w kontekście ich wyboru. ty mocy Joule’a), która jest zależna od to podkreślić, że w warunkach zwar- miennego I, w amperach, o stałej war-
Dokonując wyboru wymiarów geome-
trycznych przewodów szynowych i ich temperatury ϑ toru, a w przypadku ciowych tory wielkoprądowe podlega- tości przez tor prądowy o stałym prze-
kształtu, należy uwzględniać zarów- przepływu w danym przewodzie prą- ją dodatkowemu nagrzewaniu, a tak- kroju na całej długości, o stałych war-
no wartość strat dodatkowych w torze
prądowym, jak i skuteczność odprowa- du przemiennego, także współczyn- że narażeniom elektrodynamicznym tościach rezystywności i przewodno-
dzenia ciepła z toru szynoprzewodu, ale
również czynniki takie jak koszty zakupu nika strat dodatkowych (wypierania [1, 8], które nie są przedmiotem roz- ści cieplnej materiału przewodowe-
i montażu przewodów wielkoprądowych prądu) k w. Przy tym intensywność od- ważań tego opracowania. go, wyznacza się ze wzoru [5, 7, 8, 9]:
o określonych kształtach oraz przewidy- prowadzania ciepła z toru prądowe-
wany czas ich eksploatacji. Przedstawio- P = k IR (1)
2
no wnioski dotyczące wyboru kształtu go jest ważnym czynnikiem decydu- analiza wyboru w c
i konfiguracji torów wielkoprądowych.
jącym o przyrostach temperatury da- kształtu i konfiguracji gdzie:
przewodów szynowych k w – współczynnik strat dodatko-
Rys. S. Kulas, H. Supronowicz 1:√_ 2 przy prądzie przemiennym niż przy prądzie stałym, w [Ω].
wych, tzw. współczynnik wypiera-
wielkoprądowych SN
gęstość prądu
nia prądu,
Zwiększone straty energii (mocy) R c – rezystancja przewodnika przy
0,8
Współczynnik strat dodatkowych
prądzie stałym o takiej samej warto-
0,6
ści skutecznej, wynikają z nierówno-
stancji toru prądowego w zależności
miernego przepływu prądu w prze- k w, informujący o zwiększeniu rezy-
0,4 0,388
wodniku, w wyniku występujące- od kształtu jego przekroju i często-
0,2 warstwa 0,135 go tam zjawiska naskórkowości oraz tliwości zmian prądu, określany jest
0,050
0,018 0,007 w pewnych układach torów prądo- z zależności:

0 1 2 3 4 5 wych prowadzonych blisko siebie k = k k⋅ (2)
również zjawiska zbliżenia [1, 5, 6, w 0 z
skraj przekroju
7, 10, 11]. Miarą tych strat jest współ- gdzie:
Rys. 2. Zmniejszanie się gęstości prądu w głąb przekroju przewodnika, w wyniku czynnik strat dodatkowych (współ- k 0 – współczynnik uwzględniający
efektu naskórkowości czynnik wypierania prądu) k w. zjawisko naskórkowości,

www.elektro.info.pl nr 7-8/2019
30