Короткого замыкания

Электродинамические действия токов короткого замыкания. При коротких замыканиях в результате возникновения наибольшего удар­ного тока короткого замыкания в шинах и других конструкциях рас­пределительных устройств возникают электродинамические усилия, которые в свою очередь создают изгибающий момент, а следовательно, механическое напряжение в металле. Последнее должно быть меньше максимально допустимого напряжения для данного металла.

Электродинамические действия ударного тока короткого замыкания при трехфазном коротком замыкании определяются силой взаи­модействия между проводниками при протекании по ним ударного тока, Наибольшая сила, действующая на шину средней

фазы при условии расположения проводников, (шин) в одной пло­скости:

(3-72)

где— коэффициент, учитывающий несовпадение мгновенных значений ударного тока в фазах;— длина и расстояние между токоведущими частями, см.

Рассматривая шину как равномерно нагруженную многопролет­ную балку, изгибающий момент (Н-м), создаваемый ударным током,

(3.73)
-

Тогда наибольшее механическое напряжение в металле при из­гибе (МПа)

:. (3.74)

где—расстояние между опорными изоляторами, см;—расстоя­ние между осями шин смежных фаз, см;— момент сопротивления, см³.

При расположении шин плашмя (рис. 3.11, а)

■ _ (3-75) При расположении шин на ребро (рис. 3.11,6)

(3.76)

Расчетные величины напряжений в шинедолжны быть меньше допустимых напряжений

Термические действия токов короткого замыкания. Токоведущие части, в том числе и кабели, при коротких замыканиях могут нагре­ваться до температуры, значительно большей, чем при нормальном ре­жиме. Чтобы токоведущие части бы­ли термически устойчивы к токам короткого замыкания, величина рас­четной температурыдолжна быть ниже допустимой температуры для данного материала.

За действительное время проте­кания тока короткого замыкания принимают суммарное время дейст­вия защитыи выключающей ап­паратуры

 

При проверке

токоведущих частей на термическую устойчивость обычно пользуются понятием приве­денного времени , в течение ко­торого установившийся ток коротко­го замыканиявыделяет то же ко­личество тепла, что н изменяющийся во времени ток короткого замыкания, за действительное время

Приведенное время определяется составляющими времени периодиче­ской и апериодической составляющих тока короткого замыкания:

(3-77)

Величинупри действительном временис находят по кривым зависимости (рис. 3.12), где

(3.78)

При действительном времениг величинагде—приведенное время для

Приведенное время апериодической составляющей

(3.79)

При действительном временивеличинане учитывается.

Токоведущие Части рассчитывают на термическую устойчивость по кривым нагрева различных металлов, представляющих зависимость (рис. 3.13), где—плотность тока,;

— приведенное время действия тока короткого замыкания, с.

Если известны величиныто, зная максимально допусти-

мую температуру для данного металлапо указанным кривым нагрева находят величину

(3.80)

откуда определяют сечение проводника.

Если известна также начальная температура нагрева провод­ника до короткого замыкания, то по тем же кривым нагрева дляопределяют величинуОбозначим через величину, про­порциональную полному количеству тепла, выделяемого в провод­нике после короткого замыкания. Тогда,

(3.S1) (3.82)

Сечение кабеля на термическую устойчивость для трехфазного короткого замыкания проверяется по формуле

(3.83)

где— коэффициент, соответствующий разности вы-

деленного тепла в проводнике после и до короткого замыкания (для кабелей напряжением 6—10 кВ с медными жилами с = 141; с алю- миниевыми жилами; для алюминиевых шин; для медных шин; для стальных шин).

Ограничение токов короткого замыкания. При питании электро­установок промышленных предприятий от мощных энергосистем при­ходится значительно повышать сечение токоведущих частей н габа­риты аппаратов, выбирать их по условиям нормального режима, а также динамической и термической устойчивости. Это увеличивает капитальные затраты и расход цветного металла. Ограничение вели­чины токов короткого замыкания является одним из способов умень­шения стоимости сооружения и эксплуатации электрических устано­вок. Наиболее распространенными способами ограничения токов ко­роткого замыкания являются: а) раздельная работа трансформато- -ров и питающих линий; б) включение в сеть дополнительных сопро­тивлений — реакторов; в) применение трансформаторов с расщеплен­ными обмотками.

Наибольшее применение находит установка реакторов на линиях , потребителей, подключаемых непосредственно на шины электриче­ских станций, а также на районных подстанциях большой мощности, питающих маломощные заводские подстанции.