8.1 Felaata, anyaga, elenezése 8. GYŰJTŐSÍNE A gyűjtősín a villamos kapcsolóbeenezés azon észe, amelye a leágazások csatlakoznak. A gyűjtősínnek, mint a kapcsolóbeenezés tében széthúzott csomópontjának alapvető felaata a villamos enegia fogaása és elosztása a fogyasztók között. A gyűjtősíneke csatlakozó leágazások lehetnek: távvezetéki-, kábel-, tanszfomáto-, geneátoleágazások, stb. A leágazásokat két fő csopota osztjuk: betáplálási és fogyasztói leágazások. A gyűjtősínek soonyból, csősínből vagy iomsínből vannak felépítve, melyeket támszigetelők, úszigetelők vagy szigetelőláncok tatanak. Anyaguk vööséz, alumínium vagy ezek ötvözetei. Elenezésük a tében: vízszintes függ őleges fee háomszög A vízszintes elenezés a leggyakoibb, mivel hűtés és szilásági szempontból ez a legmegfelelőbb. A függőleges és lépcsős elenezést különleges helyi aottságok teszik inokolttá. A háomszög elenezés minimális helyigénye következtében elsősoban a tokozott beenezésekben tejet el. A sínek temikus és inamikus tehelhetősége függ az egyes elemek beépítési mójától. Ez különösen lapos sínek esetén jelentős. A lapos sínek beépítési lehetősége: vízszintes vagy függőleges Hűtés szempontjából a függőleges, inamikailag a vízszintes helyzet a kevezőbb. A gyűjtősínek beépítését alapvetően meghatáozza az átívelési távolság, az a biztonsági tényezővel megnövelt légköz, amelyet az aott névleges feszültséghez tatozó ipai fekvenciájú és lökőhullámú szabványos póbafeszültségek nem ütnek át. Színjelölés: 1 fázis zöl, fázis sága, 3 fázis pios. A pofilsínek festése a jelölésen túlmenően a hűtési viszonyokat is javítja, mivel a sínnek így jobb a hősugázása, mint festés nélkül. 61
8. Gyűjtősínenszeek 8..1 Egyszeű gyűjtősín ensze Egyszees osztatlan Egyszees gy űjtősín Egyszees gyűjtősín Egyszees gyűjtősín gyűjtősín szakaszolós bontással megszakítós bontással segésínnel segésín a) b) c) 3. ába ) Az egyszees (osztatlan) gyűjtősínbe (a ába) semmiféle kapcsolókészüléket nem építenek be. Előnyei: kis helyigényű, egyszeű a kezelése, olcsó. Hátánya: tevszeű kabantatásko vagy a gyűjtősín meghibásoásako az egész állomás üzeme megszűnik. Az egyszees osztott gyűjtősín hosszában szakaszolókat helyeznek el (b ába), melyeke csak kabantatásko vagy javításko van szükség. Azét van kettő belőle, met ha csak egy lenne a gyűjtősín-szakaszoló kabantatásához minkét gyűjtősín felet feszültségmentesíteni kellene. A gyűjtősín osztásáa szakaszoló helyett megszakítót építenek be (c ába), ha a hosszanti bontása a kabantatás igényén kívül más okból is enszeesen szükség van (pl. önműköő zálati áamkolátozás esetén). A ábán látható segésínes megolás ma má itkábban alkalmazott kapcsolás. A segésínt tápláló megszakítós leágazással feszültség alá lehet helyezni a segésínt, és aa ászakaszolni azt az elmenő vezetéket, amelynek leágazási készüléke meghibásoott és javítása szoul. 8.. ettős gyűjtősín ensze Osztatlan kettős gyűjtősínensze ett ős gyűjtősínensze segésínnel 4. ába 6 5. ába a) b) ét egyenangú gyűjtősínből áll. A két gyűjtősín tehelés alatti össze-, ill. szétkapcsolásáa, valamint a zálat alatti szétválasztásáa az ún. sínáthialó megszakítója alkalmas, amely a gyűjtősínekhez egy-egy szakaszolóval csatlakozik. A sínáthialó másik fontos szeepe, hogy
megszakítója bámelyik leágazás megszakítóját helyettesítheti. Ebben az esetben a helyettesítenő megszakítójú leágazást az egyik, az összes többi leágazást a másik gyűjtősíne szakaszolják. Osztatlan, hagyományos kettős gyűjtősínensze kapcsolása látható az a ábán. Általában a leágazások egyik felét az egyik, másik felét a másik gyűjtősínől üzemeltetik. A sínáthialó lehetővé teszi, hogy bámelyik leágazás tehelés alatt is áttéíthető az egyik sínől a másika. Osztatlan kettős gyűjtősín segésínnel (b ába). Bámelyik leágazást, e egyiejűleg csak egyet a saját megszakítóját kikeülve a segésíne lehet szakaszolni. ettős gyűjtősínensze hosszanti bontása, ill. összekötése a legegyszeűbben soos szakaszolókkal hozható léte. A tehelés alatti hosszanti bontás és összekötés úgy olható meg, ha a sínbontó szakaszolókat megszakítóval söntölik (c ába). Szakaszolókkal osztott kettős gyűjtősínensze Osztott kett ős gyűjtősínensze keesztkapcsolású kombinált sínáthialóval Osztott kettős gyűjtősínensze hossz- és keesztkapcsolatú kombinált sínáthialóval 8..3 Poligon kapcsolás c) 6. ába A poligon- (sokszög-) kapcsolású ensze az egyes leágazások között tulajonképpen gyűjtősín nélkül hoz léte kapcsolatot. (a ába) Ennél a kapcsolásnál az összes megszakító a hozzá tatozó szakaszolókkal együtt gyűűben van felfűzve. 9. ába 8. ába a) b) 63
A kapcsolás előnye: a sokszög bámelyik észén bekövetkező zálat esetén a hibás vezetékészt a két szomszéos megszakító kikapcsolja, míg a beenezés többi észe változatlanul üzemben maa. Hátányai: a megszakító műköések száma kétszeesée emelkeik és a beenezés bővítése az üzem zavaása nélkül szinte lehetetlen. A Π-kapcsolás, amely Magyaoszágon 10 kv-on eléggé eltejet, tulajonképpen egy befejezetlen négyszög poligon két távvezetéki és két tanszfomátoleágazása (b ába). 8..4 Másfél megszakítós megolás Az elnevezés onnan számazik, hogy a kapcsolásban két leágazáshoz háom, tehát egyhez 1,5 megszakító tatozik. A kapcsolás megtatja a hagyományos poligonkapcsolásnak a zálatok kihatásaival szembeni ézéketlenségét, valamint azt a tulajonságát, hogy minegyik leágazásban két megszakító van. A ensze további előnye, hogy a gyűjtősínek szeepe nem olyan kitikus, mint a hagyományos kettős gyűjtősíneké. Hátánya, hogy igen ága, ezét csak különösen nagy biztonságot igénylő állomásoknál alkalmazzák. 30. ába 8.3 Gyűjtősín villamos jellemzői A gyűjtősínek méteenkénti inuktivitásának meghatáozása különböző elenezések esetén. ökeesztmetszet esetén: 3 1 1 3 Egyenlő olalú háomszög csúcsaiban Egysíkú elenezés ' ' ' ' = 1 = = 3 = ( ln + 05,) 10 ( H/ m) = ( ln + 0,96) 10 (H / m) + 0,5 10 1 = 3 + 0,96 10 + 0,5 10 + 1,19 10 64
Négyszög keesztmetszet esetén: bevezetjük az egyenétékű sugá (R) fogalmát, amely annak a vékonyfalú vezetőnek a sugaa, amelynek ugyanakkoa az inuktivitása, mint a valóságos tömö, négyszög keesztmetszetű vezetőé. A tömö, kökeesztmetszetű vezetőt is helyettesíthetjük vékonyfalú cső keesztmetszetű vezetővel, melynek képzetes sugaa: R. R = 0,35(m+v) R = 0,779 v R R m 1 R = 3 R 10 R + 0,46 10 + 0,693 10 8.4 Gyűjtősínek méetezése 8.4.1 Üzemi és zálati melegeése 1. Üzemi melegeése: állanósult állapotban létejövő túlmelegeés ne lépje túl a megengeett túlmelegeés étékét. Tehelhetőségi táblázat alapján. Az alapaatok festetlen, álló gyűjtősíneke vonatkozik. Fekvő gyűjtősínnél 0,9, két páhuzamos gyűjtősínnél 0,85 a tehelhetőséget csökkentő tényező. Meghatáozható a túlmelegeés étéke az alábbi összefüggés szeint is: I n R t = α F ( ϑ ϑ ) összefüggés alapján, ahol ϑ = ( ϑ ϑ ) v k In R t ϑ = α F v k a túlmelegeés F a hőátaó felület (m ) ϑ v a végső hőméséklet ( C) ϑ k a kezeti hőméséklet( C) W α a hőátaási tényező m C 65
. Zálati melegeése A zálati felmelegeés sebessége: τ = B I ( C/s), ahol τ a gyűjtősín túlmelegeése ( C), t Az t a zálat fennállásának ieje (s) Iz a zálati áamsűűség (A/mm ) A B - anyagi állanó vööséze: B= 81 10 alumíniuma: B= 187 10 aluúa: B = 00 10 Aott keesztmetszetű gyűjtősínen átfolyó zálati áamot meghatáozhatjuk: t 4 4 4 max = τ A BI (s) z A keesztmetszetet és a véelem lekapcsolási iejét úgy kell megállapítani, hogy a gyűjtősín hőméséklete a 300 C-ot ne halaja meg. Mivel a tehelt gyűjtősín 30 C könyezeti és 30 C üzemi túlmelegeés mellett 60 C-nak vehető, a övizálati túlmelegeés megengehető météke általános esetben 40 C-nak vehető. Más móon: I I z R t J z R t = cm ϑ összefüggésből ϑ =, ahol c a fajhő c m kg C m a tömeg (kg) (m = V ρ) V a gyűjtősín téfogata ρ a sűűség 8.4. Feszültségesése A feszültségesés a nagy keesztmetszet és a övi távolságok miatt nem számottevő, igen hosszú és nagy tehelésű gyűjtősíneken közelíti csak meg a megengeett %-ot (a hatásos ellenálláson létejövő feszültségesést ezét el is hanyagoljuk). U = 3 I X = 3 I ω ' l ' a méteenkénti inuktivitás. ε= % = U 100, ahol U n a névleges vonali feszültség. U n Vízszintes elenezésű gyűjtősínek esetén a külső sínek feszültségesése a nagyobb, az a métékaó. 8.4.3 Gazaságossága A gazaságos áamsűűség ismeetében (J g), melynek étéke függ az üzemóák számától A g In = ( mm ) J g 66
Fontos a betáplálások és leágazások helyes csopotosítása is. 1000A 1000A 500A 500A 500A 1000A 1000A 500A 1000A 500A 500A 1000A 1000A 000A 3000A 000A 1000A 500A 500A 1500A 500A 500A 1500A 500A 500A 500A G G G G G G G G G 1000A 1000A 1000A 1000A 1000A 1000A 1000A 1000A 1000A 8.4.4 Mechanikai szilásága A lökőáam étéke : I l = κ I, ahol κ = 1,8 és Iz a zálati áam effektív étéke A maximális eőhatás: F ( N ) z = l I max 10 7 l. A zálat bekövetkezéseko nem lesz a lökőáammal azonos nagyságú az áam minháom l fázisban, ezét F= c 10 7 I l, ahol c = 0,87. az ébeő nyomaték: M = F l 1 (Nm), M F l a sínben fellépő feszültség (igénybevétel) σ = = (N/m ) 1 - keesztmetszeti tényező: m v 3 = ( cm ) A sziláságtani számítás akko helyes, ha σ σ meg. σ 8.4.5 Önezgésszáma 6 F F v m meg = 00 σ,, ahol b = 3. b A sín saját fekvenciáját minkét olali meev befogás esetén az alábbiak szeint számíthatjuk: f 11 = c l 0 EI az alaphamonikusa (f 0 ne legyen f közelében) g c - állanó, étéke alumíniuma: 1, 67 10 6, éze: 1, 5 10 6 l - a gyűjtősín alátámasztási köze (cm) E - a sín ugalmassági moulusa ( N/ cm ) I - a fázisvezető sín másoenű nyomatéka ( cm 4 ) g - a fázisvezető 1 cm hosszú aabjának a tömege (N/cm) 67