ГЛАВА ШЕСТАЯ
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТИ ПОТЕРЬ В ЭКРАНАХ
- Экранированные токопроводы
Экранированные токопроводы по сравнению с неэкранированными уменьшают вероятность междуфазных коротких замыканий и повышают безопасность обслуживания. Применяются следующие исполнения экранированных токопроводов: пофазно экранированные (рис. 6.1,а—в) и в общем экране (рис. 6.1,г, д).
Токопровод с ТЭ, каждый из которых расположен в отдельном экране, является самым надежным, но и самым дорогим. В нем фактически исключены междуфазные короткие замыкания. Кроме того, экран уменьшает электродинамические силы между ТЭ при коротких замыканиях.
Токопроводы с ТЭ, расположенными в общем экране, менее надежны, но более дешевы. Экран в этом случае хотя и уменьшает вероятность замыкания между фазами, но не исключает ее и не оказывает существенного влияния на электродинамические силы между фазами.
Обычно экраны изготавливаются из алюминия или алюминиевых сплавов. В стальных экранах (они рассматриваются в восьмой главе) потери оказываются значительно большими, чем в алюминиевых.
Токопровод с охватывающим его экраном представляет собой одновитковый воздушных трансформатор. При прохождении тока по токопроводу в экранах индуцируется ток.
Рис. 6.1. Виды экранированных токопроводов: пофазно экранированные (а, б, в) и в общем экране (г, д)
Значение и характер этого тока зависят от толщины и диаметра экрана, проводимости материала экрана, принятой схемы соединения секций экрана и способа заземления.
На рис. 6.2 изображены три схемы заземления экранированных токопроводов. На рис. 6.2, а секции экрана изолированы одна от другой и каждая из них заземлена в одной точке. Такие экраны называются секционными (разомкнутыми). Каждая секция экрана представляет собою заземленный короткозамкнутый виток, в котором при прохождении тока по токопроводу возникают вихревые токи, создающие магнитный поток, направленный против потока других фаз. Распределение этих токов по длине и поперечному сечению экрана неравномерно. Наибольшая концентрация наблюдается по концам секций. Результирующее магнитное поле внутри экрана слабое, что уменьшает действие электродинамических сил на токопровод. Однако поле вне экранов велико и экраны подвергаются действию значительных электродинамических сил.
Вдали от концов секций поле можно считать плоскопараллельным. В этом случае токораспределение в экране можно рассчитывать по методике, изложенной в третьей и четвертой главах. При использовании материала четвертой главы следует принять среднюю плотность тока равной нулю (J0 = 0).
Рис. 6.2. Пофазно экранированные токопроводы: а — с изолированными экранами; б — с непрерывными, непосредственно соединенными экранами; в — с экранами, соединенными через реакторные катушки
На рис. 6.2,б изображена схема токопровода с непрерывным экраном, оба конца которого заземлены. В этом случае в экране будут возникать нс вихревые, а продольные токи (т. е. токи, проходящие вдоль экрана), замыкающиеся через экраны соседних фаз и имеющие направление, обратное направлению токов в токопроводах. Продольный ток по своему значению близок к фазному току. Мощность потерь в экране в этом случае может быть рассчитана по соотношениям, определяющим мощность потерь в наружном ТЭ коаксиальной системы (см. пример 5.2). При коротких замыканиях экраны и токопроводы почти полностью разгружаются от электродинамических сил. Однако последние могут оказаться значительными, если нарушена соосность ТЭ и экрана.
Уменьшение продольных токов в непрерывных экранах достигается посредством насыщающихся индуктивных катушек (рис. 6.2,в). Катушки ограничивают токи в экранах при нормальном режиме, что обеспечивает малые потери мощности, но не ограничивает токов в экранах при коротких замыканиях. Поэтому при коротких замыканиях токопроводы и экраны почти не испытывают динамических усилий.
