24.4. Электродинамическое и термическое действие тока короткого замыкания

При протекании токов к. з. по 'токоведущим частям электри­ческих аппаратов и машин, а также по шинам и проводам в них возникают механические усилия, которые передаются на изоляторы.и конструкции аппаратов.

При трехфазном коротком замыкании, если токоведущие части расположены в одной плоскости, усилие (НЛм), действу­ющее на среднюю токоведущую часть, например шину, опре­деляют по формуле

где а — расстояние между токоведущими частями, м; i_y — удар­ный ток трехфазного короткого замыкания, А.

По величине усилия F проверяют шины изоляторы распре­делительных устройств на механическую прочность.

Электродинамическую устойчивость электроаппаратов ха­рактеризуют максимально допустимым током динамической ус­тойчивости i_д.y. Для надежности работы аппарата необходимо, чтобы

Ток к. з. в токоведущих частях вызывает дополнительное выделение тепла, которое может привести к перегреву их. По­этому сечения токоведущих частей (шин, жил кабелей и т. д.) должны быть проверены на термическую устойчивость по фор­муле

s_min — минимальное допустимое сечение токоведущих час­тей по условию нагрева током к. з., мм²; I_∞ — установившийся ток к. з., А; t_откл — время действия тока к. з., которое прини­мается равным времени срабатывания защиты плюс собствен­ное время отключения выключателя, с; с — постоянный коэф­фициент, равный 165 — для медных шин и жил кабелей; 88 — для алюминиевых шин; 70 — для стальных шин.

Термическая устойчивость аппаратуры определяется током термической устойчивости при заданном времени действия этого тока t.

Условие проверки на термическую устойчивость

где I_t и t — ток термической устойчивости аппарата и время, при котором дана величина этого тока; I_∞ и t — установив­шийся ток к. з. и время отключения цепи к. з. выключателем.

24.5. Расчет тока короткого замыкания в сети

напряжением до 1000 В.

Особенностью расчета тока к. з. в сетях напряжением до 1000 В является необходимость учета индуктивных и активных сопротивлений цепи к. з. Кроме этого определяются токи трех­фазного и двухфазного короткого замыкания. По максималь­ным значениям трехфазного тока к. з. i_к⁽³⁾ проверяют аппара­туру на ее предельную отключающую способность, а по мини­мальному значению двухфазного тока к. з. i_к⁽²⁾ — надежность действия защитной аппаратуры.

При расчете тока к. з. в сети напряжением до 1000 В сопро­тивлением электрической системы напряжением свыше 1000 В (до трансформатора) можно пренебречь, т. е. считать, что вто­ричное напряжение трансформатора при к. з. остается неизмен­ным. Токи (А) трехфазного и двухфазного к. з. определяются по уравнениям:

где U_ном.ср — среднее номинальное напряжение сети (230, 400 и 690 В); R_рез и Х_рез — результирующие активное и индуктив­ное сопротивления всех элементов цепи к. з., Ом.

Результирующие сопротивления цепи к. з. складываются из сопротивлений элементов цепи: трансформатора, воздушных и кабельных линий, токовых катушек и контактов аппаратов и т_ п.

Активное сопротивление трансформатора, (Ом)

где p_к — нагрузочные потери в меди трансформатора, принима­ются по данным каталога или справочника, кВт; U_ном — номи­нальное напряжение сети, кВ: S_ном,— номинальная мощность трансформатора, кВ-А.

Индуктивное сопротивление трансформатора определяют по уравнению (24.5).

Активное сопротивление воздушных и кабельных линий

где l — длина линии, м; γ — удельная проводимость материала провода или жилы кабеля, м/(Ом-мм²); s — сечение провода или жилы кабеля, мм².

Индуктивное сопротивление воздушной линии можно прини­мать равным 0,25 Ом/км, а проводов, проложенных в трубах, и кабельных линий — 0,07 Ом/км.

Сопротивление катушек и контактов аппаратов находят по данным справочника или каталога.

Г л а в а 25

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ПОДСТАНЦИЙ И ЕГО ВЫБОР