Электродинамическое действие тока КЗ

Если в двух параллельных проводниках протекают однонаправленные токи ι₁ и ι₂, то эти проводники испытывают по отношению друг к другу силу притяжения в виде равномерно распределенной сплошной механической линейной нагрузки f [Н/м], равной

 

F = 2∙10 ^-7 к_ф , (6.32)

 

где ι₁ , ι₂ – токи в проводниках, А;

а – расстояние между проводниками, м²;

к_ф – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения тока по сечению проводника (к_ф ≈ 1 для круглого, квадратного и трубчатого сечений при U < 6 кВ и для любого сечения при U > 6 кВ; при U < 6 кВ для плоских шин к_ф определяется по справочным кривым в зависимости от размеров сечения и расстояния между шинами).

При 3х фазном КЗ и распределении проводников в одной плоскости наибольшее усилие от действия тока КЗ испытывает средняя фаза. Максимальная (ударная) линейная механическая нагрузка для этой фазы равна

 

F_уд = 10 ^-7 к_ф . (6.32)

 

Механическая нагрузка вызывает в жестких проводниках (шинах) изгибающий момент. В случае, когда бесконечно длинный проводник расположен на равномерно расставленных опорах (рис. 6.2), изгибающий момент максимален на самой опоре М_макс, [Н∙м] и равен

 

М_макс = , (6.33)

 

где f – линейная нагрузка, Н/м;

l – пролет между опорами, м.

 

 

 

 

Рис. 6.2. Механическая нагрузка бесконечно длинного жесткого

проводника, закрепленного на равномерно расставленных опорах

 

При действии изгибающего момента в металле возникает механическое напряжение, σ, Н/м² или МПа. Наибольшее механическое напряжение в металле при изгибе равно

 

σ = , (6.34)

 

где W – момент сопротивления, м³.

Момент сопротивления определяется размерами проводника и направлением действующей на проводник силы (способа расположения шин, рис. 6.3)

 

Рис. 6.3. Расположение шин на изоляторах:

а – плашмя; б – на ребро

 

При расположении шин на изоляторах плашмя (рис. 6.3,а), момент сопротивления равен

W = , (6.34)

 

При расположении шин на ребро (рис. 6.3,б) момент сопротивления равен

 

W = (6.35)

 

Расчетные значения напряжений в металле шины σ_расч должны быть меньше допустимого значения напряжения σ_доп для данного материала, т.е. должно выполняться условие

 

σ_расч ≤ σ_доп. (6.36)