Ограничения токов короткого замыкания в электрических сетях промышленных предприятий

Выбор аппаратов по коммутационной способности

1.4.19. Выключатели выше 1 кВ следует выбирать:

1) по отключающей способности с учетом параметров восстанавливающегося напряжения;

2) по включающей способности. При этом выключатели генераторов, установленные на стороне генераторного напряжения, проверяются только на несинхронное включение в условиях противофазы.

1.4.20. Предохранители следует выбирать по отключающей способности. При этом в качестве расчетного тока следует принимать действующее значение периодической составляющей начального тока КЗ без учета токоограничивающей способности предохранителей.

1.4.21. Выключатели нагрузки и короткозамыкатели следует выбирать по предельно допустимому току, возникающему при включении на КЗ.

1.4.22. Отделители и разъединители не требуется проверять по коммутационной способности при КЗ. При использовании отделителей и разъединителей для отключения-включения ненагруженных линий, ненагруженных трансформаторов или уравнительных токов параллельных цепей отделители и разъединители следует проверять по режиму такого отключения-включения.

Приложение 2

РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗНАЧЕНИЯ ИНДУКТИВНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ТОКООГРАНИЧИВАЩИХ РЕАКТОРОВ, ВКЛЮЧАЕМЫХ В НЕЙТРАЛИ АВТОТРАНСФОРМАТОРОВ

1. Режим при трехфазном включении автотрансформатора со стороны высокого напряжения на однофазное КЗ на стороне среднего напряжения 220 кВ.

Значение сопротивления (Ом) токоограничивающего реактора находится из выражения:

(1.1)

где U

N — допустимое напряжение на нейтрали автотрансформатора, кВ (U N = 65 кВ);

— номинальное фазное напряжение сети со стороны высшего напряжения автотрансформатора, кВ;

, , — сопротивления схемы нулевой последовательности со стороны соответственно высшего, среднего и низшего напряжений автотрансформатора, Ом, представленного нетрадиционной схемой замещения (рис. );

X

0 — результирующее сопротивление нулевой последовательности сети высшего напряжения, приведенное к стороне среднего напряжения, Ом.

Рис. 2. Нетрадиционная схема замещения нулевой последовательности автотрансформаторов с реактором в нейтрали

, , определяются по формулам:

(1.2)
(1.3)
(1.4)

где n

— коэффициент трансформации автотрансформатора (ВН — СН).

X

ВН,X СН,X НН — результирующие сопротивления схемы прямой (обратной) последовательности со стороны соответственно высшего, среднего и низшего напряжений автотрансформатора, представленного традиционной схемой замещения (рис. ), приведенные к напряжению на стороне среднего напряжения, Ом;

Рис. 3. Традиционная схема замещения нулевой последовательности автотрансформатора с реактором в нейтрали

X

ВС1 =X ВН1 +X СН1 + (X 1 —X 1ГОСТ)

X

ВС2 =X ВН2 +X СН2 + (X 2 —X 2ГОСТ),

(1.5)

где Х1, Х2 — соответственно результирующие сопротивления прямой и обратной последовательностей сети высшего напряжения, приведенные к стороне среднего напряжения, Ом;

Х1ГОСТ, Х2ГОСТ — сопротивления соответственно прямой и обратной последовательностей, определенные по нормируемым ГОСТ на автотрансформаторы значениям динамической устойчивости обмоток, приведенные к стороне среднего напряжения, Ом.

В приложении приведены рекомендуемые значения индуктивных сопротивлений токоограничивающих реакторов, вычисленные по (1.1) и (1.6).

2. Режим после отключения автотрансформатора со средним напряжением 110 — 150 кВ со стороны среднего напряжения.

Значение сопротивления (Ом) токоограничивающего реактора находится из выражения:

(1.6)

Расчетные формулы для определения значения индуктивного сопротивления токоограничивающих реакторов, включаемых в нейтрали блочных трансформаторов электростанций

1. Значение сопротивления (Ом) токоограничивающего реактора, включаемого в нейтраль блочного трансформатора, принимается исходя из следующих выражений:

X

p ≤ 3,7X T1

(2.1)

— для трансформатора класса напряжения 110 кВ;

X

p ≤ 3X T1

(2.2)

— для трансформатора класса напряжения 150 кВ;

X

p ≤ 2X T1

(2.3)

— для трансформатора класса напряжения 220 кВ,

где X

T1 — сопротивление прямой последовательности блочного трансформатора.

Учет сопротивления реактора в традиционной схеме замещения нулевой последовательности автотрансформатора

1. Сопротивление реактора, включаемого в нейтраль автотрансформатора, учитывается в каждой из трех ветвей схемы замещения нулевой последовательности автотрансформатора (см. рис. ) с третичной обмоткой, соединенной в треугольник, значением, умноженным на соответствующий коэффициент: в ветвь ВН 3X

p·(1-n ), в ветвь СН 3X p·(n -1)n , в ветвь НН — 3X pn , где сопротивления приведены к напряжению стороны ВН. При приведении сопротивлений к напряжению стороны СН значения следует разделить наn 2.

Учет реактора в нетрадиционной схеме замещения нулевой последовательности автотрансформатора

1. При расчетах токов КЗ в схемах автотрансформаторов с сопротивлениями в нейтралях рекомендуется использовать новую схему замещения автотрансформатора, имеющую точку, в которой может быть определен потенциал нейтрали по отношению к земле. Она применима в схемах замещения всех последовательностей сети, в которой параметры сети со стороны высшего и среднего напряжения приведены каждая к своему классу напряжения.

2. Нетрадиционная схема нулевой последовательности представлена на рис. , а ее параметры находятся по выражениям (1.2), (1.3), (1.4).

Виды КЗ

Электричество используется повсеместно и бытовой и промышленной сфере. Чтобы свести риск появления короткого замыкания к минимуму, разработан ряд мероприятий и устройств по обеспечению защиты от КЗ. Однако, чтобы точно понимать в каком случае и какой прибор использовать, нужно знать виды замыкания. Основными из них являются:

  • в цепях постоянного тока;
  • в цепях переменного тока (между: фазой и землей, двумя разными фазами, тремя фазами, двумя разными фазами и землей, тремя фазами и землей).

Доля однофазных КЗ составляет 65% повреждений, 2 фазы с землей — 20%, двухфазных — 10%, трехфазных — 5%. Часто случаются сложные виды повреждений, сопровождающиеся многократной несимметрией. Это означает тип замыкания различных фаз, происходящего в нескольких точках единовременно.

Защита от КЗ

Для защиты от КЗ существуют различные устройства:

  • автоматические выключатели;
  • автоматические выключатели с автоматическим возвратом во включенное состояние;
  • УЗО;
  • плавкие предохранители;
  • «пробки»;
  • самовосстанавливающиеся предохранители.

В представленной схеме участвуют стабилитрон и диоды, защищающие светодиоды от воздействия обратных токов. За ограничение тока в системе защиты отвечают 2 резистора. Предохранитель должен быть самовосстанавливающегося типа, номиналы элементов должны подбираться индивидуально в зависимости от условий.

Эффективный способ защиты от представленного явления — применение реактора, ограничивающего ток. Он применяется в системе защиты электрических цепей, где величина КЗ может быть такой силы, с которой обычное оборудование не справится.

Ректор имеет вид катушки с сопротивлением индуктивного типа, подключенной к сети по последовательной схеме. Приемлемое функционирование цепи позволяет соблюдать уровень падения напряжения реактора около 4%. При образовании КЗ основная часть напряжения поступает на это устройство. Такое оборудование бывает масляного и бетонного типов. Каждый из них применяется в зависимости от типа электропроводки и питаемого ею оборудования.

Популярные статьи  Основные свойства металлов и сплавов

Приложение 3

Рекомендуемые значения индуктивных сопротивлений токоограничивающих реакторов, предназначенных для включения в нейтрали автотрансформаторов, приведены в табл. П3.1.

Таблица П3.1

Тип автотрансформатора Рекомендуемое значение сопротивления реактора, Ом Тип реактора
1. АТДЦТН 125000/220 40 ТРОС-35-100-40
2. АТДЦТН 200000/220 30 ТРОС-35-150-30
3. АТДЦТН 250000/220 20 ТРОС-35-200-20
4. АТДЦТН 125000/330 20 ТРОС-35-150-20
5. АТДЦТН 200000/330 10 ТРОС-35-200-10
6. АТДЦТН 250000/500 6 ТРОС-35-300-6
7. АТДЦТ 250000/330 20/10* ТРОС-35-150-20(10)
8. АТДЦТ 240000/330 40 ТРОС-35-60-40
9. АОДЦТН 133000/330/220 20 ТРОС-35-100-20
10. АОДЦТН 167000/500 10 ТРОС-35-200-10
11. АОДЦТН 267000/500 6 ТРОС-35-300-6
* Для автотрансформатора с вольтодобавочным трансформатором.

Рекомендуемые значения индуктивных сопротивлений токоограничивающих реакторов, предназначенных для включения в нейтрали блочных трансформаторов, приведены в табл. П3.2

Таблица П3.2

Тип трансформатора Рекомендуемое значение сопротивления реактора, Ом Тип реактора
1. ТДЦ 400000/110 10 ТРОС-35-100-10
2. ТДЦ 250000/110 20 ТРОС-35-100-20
3. ТДЦ 200000/110 20 ТРОС-35-50-20
4. ТДЦ 125000/110 30 ТРОС-35-50-30
5. ТЦ 400000/150 20 ТРОС-35-100-20
6. ТЦ 250000/150 30 ТРОС-35-50-30
7. ТДЦ 400000/220 20 ТРОС-35-50-20
8. ТДЦ 250000/220 40 ТРОС-35-50-40
9. ТДЦ 200000/220 40 ТРОС-35-50-40
10.ТДЦ 125000/220 40 ТРОС-35-50-40

Выбор проводников по условиям нагрева при коротком замыкании

1.4.16. Температура нагрева проводников при КЗ должна быть не выше следующих предельно допустимых значений, °С:

Шины:

медные 300
алюминиевые 200
стальные, не имеющие непосредственного соединения с аппаратами 400
стальные с непосредственным присоединением к аппаратам 300

Кабели с бумажной пропитанной изоляцией на напряжение, кВ:

до 10 200
20-220 125

Кабели и изолированные провода с медными и алюминиевыми жилами и изоляцией:

поливинилхлоридной и резиновой 150
полиэтиленовой 120

Медные неизолированные провода при тяжениях, Н/мм²:

менее 20 250
20 и более 200

Алюминиевые неизолированные провода при тяжениях, Н/мм²:

менее 10 200
10 и более 160
Алюминиевая часть сталеалюминиевых проводов 200

1.4.17. Проверка кабелей на нагрев токами КЗ в тех случаях, когда это требуется в соответствии с 1.4.2 и 1.4.3, должна производиться для:

1) одиночных кабелей одной строительной длины, исходя из КЗ в начале кабеля;

2) одиночных кабелей со ступенчатыми сечениями по длине, исходя из КЗ в начале каждого участка нового сечения;

3) пучка из двух и более параллельно включенных кабелей, исходя из КЗ непосредственно за пучком (по сквозному току КЗ).

1.4.18. При проверке на термическую стойкость аппаратов и проводников линий, оборудованных устройствами быстродействующего АПВ, должно учитываться повышение нагрева из-за увеличения суммарной продолжительности прохождения тока КЗ по таким линиям.

Расщепленные провода ВЛ при проверке на нагрев в условиях КЗ рассматриваются как один провод суммарного сечения.

Выбор проводников и изоляторов, проверка несущих конструкций по условиям динамического действия токов короткого замыкания

1.4.14. Усилия, действующие на жесткие шины и передающиеся ими на изоляторы и поддерживающие жесткие конструкции, следует рассчитывать по наибольшему мгновенному значению тока трехфазного КЗ ip с учетом сдвига между токами в фазах и без учета механических колебаний шинной конструкции. В отдельных случаях (например, при предельных расчетных механических напряжениях) могут быть учтены механические колебания шин и шинных конструкций.

Импульсы силы, действующие на гибкие проводники и поддерживающие их изоляторы, выводы и конструкции, рассчитываются по среднеквадратическому (за время прохождения) току двухфазного замыкания между соседними фазами. При расщепленных проводниках и гибких токопроводах взаимодействие токов КЗ в проводниках одной и той же фазы определяется по действующему значению тока трехфазного КЗ.

Гибкие токопроводы должны проверяться на схлестывание.

1.4.15. Найденные расчетом в соответствии с 1.4.14 механические усилия, передающиеся при КЗ жесткими шинами на опорные и проходные изоляторы, должны составить в случае применения одиночных изоляторов не более 60% соответствующих гарантийных значений наименьшего разрушающего усилия; при спаренных опорных изоляторах — не более 100% разрушающего усилия одного изолятора.

При применении шин составных профилей (многополосные, из двух швеллеров и т. д.) механические напряжения находятся как арифметическая сумма напряжений от взаимодействия фаз и взаимодействия элементов каждой шины между собой.

Наибольшие механические напряжения в материале жестких шин не должны превосходить 0,7 временного сопротивления разрыву по ГОСТ.

Приложение 1

УРОВНИ ДОПУСТИМЫХ ЗНАЧЕНИЙ НАПРЯЖЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННОЙ ЧАСТОТЫ НА ОБОРУДОВАНИИ

Класс напряжения, кВ

Вид электрооборудования

Напряжение испытательное (1 мин), кВ

Допустимое напряжение

Длительность, с

Значение, кВ

110

Трансформаторы

85

0,1

85

1,0

75

3

65

Длительно

40,5

100

0,1

100

1,0

90

3

75

Длительно

50

220

Трансформаторы и автотрансформаторы

85

0,1

85

1,0

75

3

65

Длительно

40,5

200

0,1

160

1,0

140

3

135

Длительно

126

35

Токоограничивающие реакторы (ТРОС-35-Х-Х)

85 (80)*

0,1

1,0

75

3,0

65

20

25

Длительно

1,0-4,5**

35

Резисторная установка (БРУ-Н)

0,1

85

1,0

75

3,0

65

20

25

1800

4

3600

3

Длительно

1,5

____________

* Испытательное напряжение (1 мин) внутренней изоляции реакторов (относительно корпуса).

** Допустимое напряжение в зависимости от типа реактора.

Методы поиска короткого замыкания

Заранее найти место возникновения этого явления довольно сложно. В большинстве случаев до него нет дела ни специалистам, ни обычным пользователям. Однако это поможет вовремя нейтрализовать его, что приведет к невозможности появления пагубных последствий. Благодаря своевременному реагированию, экономятся финансовые средства и время. Методов как определить короткое замыкание существует несколько:

  • визуальный осмотр проводки (на не должно быть разрывов и оголенных проводов);
  • использование мультиметра или мегаомметра;
  • по звуку;
  • исключение.

Ограничения токов короткого замыкания в электрических сетях промышленных предприятий

Провода, являющиеся составной частью токоведущего кабеля, могут соприкасаться между собой. Если они оголены, то именно это и является явной причиной КЗ. Подобные повреждения, как правило, находятся в распределительных коробках и других узлах электроснабжения (розетки, выключателях и так далее). Подгорелая изоляция кабеля — явное место, где потенциально может образоваться КЗ.

Применение специальных приборов помогает измерить значение сопротивления цепи. В их составе имеется 2 провода: один из них подключается к фазе, а другой — к нолю (далее к заземлению). Если на дисплее прибора отображается 0, значит целостность проводки в норме, если какое-либо другое значение — контакты соприкасаются

Популярные статьи  Что такое витая пара

Обратите внимание, что напряжение мультиметра довольно маленькое. Им можно измерять цепи, протяженностью не более 3 метров

Поиск места возникновения короткого замыкания по звуку — народный метод определения этого явления. Для этого необходимо тщательно прислушиваться у всех соединений. В месте контакта будет слышно характерное потрескивание. Иногда возникает запах горелой пластмассы и изоляции. Пользоваться таким способом нахождения КЗ следует пользоваться только в крайнем случае при недоступности других методов.

Очень часто бывает, что виновником является подключенный электроприбор. Его включение сразу приведет к срабатыванию предохранителя. Это приведет к моментальному отключению электроснабжения участка. Найти такой прибор можно методом исключения, поочередно включая все устройства.

Специалисты настоятельно рекомендуют не применять устаревшие способы поиска КЗ. В большинстве случаев они не показывают должной точности и эффективности. Если возникла необходимость найти место КЗ, необходимо пригласить профессионалов, которые будут использовать качественное и точное оборудование.

Полезное КЗ

Ток, возникающий по причине подобного явления, может принести не только разрушение, но и пользу. Существует ряд оборудования, функционирующего в условиях повышенного значения тока. Классическим примером таких устройств является электродуговая сварка. Ее работа обусловлена соединением сварочного электрода и контура заземления.

Ограничения токов короткого замыкания в электрических сетях промышленных предприятий

При существенных перегрузках функционирование таких аппаратов кратковременно. Его обеспечивает сварочный трансформатор большой мощности. В месте, где происходит соприкосновение 2 электродов происходит выработка тока довольно значительной силы. Это приводит к выделению большого количества тепловой энергии, которой достаточно для плавления металла в области соприкосновения. Таким процессом обеспечена работа сварки. Шов получается аккуратным, долговечным и прочным.

в) Ограничение токов к. з.

Необходимость выбора аппаратов и токоведущих частей электроустановок, электродинамически и термически стойких к токам к. з., приводит к завышению сечения шин и кабелей и утяжелению аппаратуры в том случае, когда токи к. з. велики. Последнее имеет место в мощных энергосистемах и на электростанциях с крупными генераторами. Уменьшение тока к. з. позволяет облегчить аппаратуру распределительных устройств и уменьшить сечение шин и кабелей, что снижает капитальные затраты на сооружение электроустановки.

Ограничение токов к. з. достигается путем раздельной работы трансформаторов и питающих линий. Раздельная работа генераторов приводит к значительному уменьшению токов к. з., но этот режим во многих случаях не оправдывается из технико-экономических соображений (надежность, экономичность, значение резервной мощности). Для ограничения токов к. з. в системе собственных нужд станции исключают параллельную работу трансформаторов, питающих отдельные секции. Так, если два трансформатора питают две секции с. н., соединенные между собой, то при к. з. на одной из секций результирующее сопротивление двух параллельно включенных трансформаторов Если же исключить параллельную работу трансформаторов, то где хт— сопротивление одного трансформатора.
Таким образом, во втором случае сопротивление цепи к. з. вдвое больше, поэтому ток к. з. будет уменьшен. К такому же эффекту приводит применение трансформаторов с расщепленной обмоткой низшего напряжения, которые имеют вдвое большее сопротивление каждой ветви по сравнению с трансформаторами такой же мощности, но без расщепления обмоток (см. расчетные формулы по табл. 3-1).
Для искусственного увеличения сопротивления короткозамкнутой цепи широко применяют реакторы. Реактор — это катушка без стального сердечника с изолированными витками, укрепленными в бетонном каркасе (возможно применение масляных реакторов). Реактор обладает значительным индуктивным и малым активным сопротивлением. Применяют самые разнообразные схемы включения реакторов на электрических станциях, подробное описание которых будет дано в гл. 5. Реакторы не только снижают ток к. з., но одновременно служат и для предотвращения недопустимого снижения напряжения на шинах, откуда питается реактированная линия.
Сопротивление реактора выбирают из условия ограничения тока к. з. до некоторого допустимого значения Iк.доп. Если не учитывать сопротивления до реактора, то из формулы (3-4)Ограничения токов короткого замыкания в электрических сетях промышленных предприятий(3-17) где Iн.р — номинальный ток реактора по каталогу; Iк.доп — допустимый ток к. з. за реактором по условию установки определенного типа выключателя или по условию выбора сечения кабелей.
Полученное по формуле (3-17) значение хр % округляется до ближайшего стандартного.

Ограничения токов короткого замыкания в электрических сетях промышленных предприятий Вопросы для повторения

  1. Каковы наиболее частые причины возникновения к. з.?
  2. Какое влияние оказывает к. з. в системе собственных нужд на работу электродвигателей?
  3. Почему в современных системах стремятся применять быстродействующую релейную защиту и выключатели?
  4. В каком случае периодическая слагающая тока к. з. не изменяется по величине?
  5. В какой момент после начала к. з. возникает самый большой ток (ударный ток к. з.)?
  6.  Какое влияние оказывают асинхронные двигатели на значение тока к. 3.?
  7.  При каком значении тока к. з. возникают наибольшие силы взаимодействия между токоведущими частями?
  8.  В чем заключается проверка токоведущих частей на термическую стойкость?
  9. Какие возможные пути снижения тока к. з.?
  10. Назначение реакторов в схемах с. н.
  • Назад
  • Вперёд

Эксплуатация электрических систем — Ограничение токов короткого замыкания

С ростом установленной мощности электростанций и единичной мощности автотрансформаторов связи увеличиваются токи КЗ в питающей сети ЭЭС. Изменяются также частотные характеристики ЭС, приводящие в ряде случаев к неблагоприятным изменениям процесса восстанавливающегося напряжения (см. § 4.7). Отключающие способности выключателей должны приводиться в соответствие с изменениями уровней токов КЗ. Отключающую способность некоторых выключателей можно увеличить в результате их модернизации. Другие же выключатели необходимо заменять на аппараты большей отключающей способности, что связано с проектированием и последующей реконструкцией энергетических объектов. Из-за задержки в проведении этих работ в питающей сети часто эксплуатируются десятки выключателей, отключающая способность которых не соответствует токам КЗ. В этом случае приходится приводить токи КЗ в соответствие с отключающей способностью выключателей. Для этого можно использовать несколько методов: опережающее деление электрической сети; секционирование сети; ограничение числа заземленных нейтралей трансформаторов. Опережающее деление электрической сети выполняется на выключателях РУ электростанций. Его сущность заключается в том, что прежде чем отключится линейный выключатель поврежденной ВЛ, имеющий недостаточную отключающую способность, отключается выключатель схемы коммутации электростанции, например междушинный, который отделяет от места КЗ часть генерирующих источников (переводит их работу на место КЗ через большое сопротивление сети).

Популярные статьи  Ремонт паяльника

Ограничения токов короткого замыкания в электрических сетях промышленных предприятий
Рис. 7.12. Схема объекта, на котором применяется автоматика снижения токов КЗ В результате ток КЗ снижается до величины, которую может отключить линейный выключатель В2 (рис. 7.12). После устранения повреждения выключатель, выполнивший опережающее деление, вновь включается в работу. Выключатель опережающего деления не отключает ток КЗ, а переводит его на другую ветвь схемы сети. Поэтому влияние на его надежность оказывает лишь оперативное переключение, которое на порядок ниже влияния отключения тока КЗ (см. табл. 7.3). Чтобы обеспечить селективное опережающее отключение, не используя на линейном выключателе дополнительную выдержку времени, применяют защиту с практически безынерционными электронными выходными органами, выполненными, например, на тиристорах. Для этого на выключателе опережающего деления устанавливается защита, выполняющая роль автоматики снижения тока КЗ (АСТКЗ). Она содержит орган, выявляющий недопустимый ток КЗ, и АПВ, восстанавливающее первоначальную схему. Секционирование питающей сети с целью снижения токов КЗ может осуществляться в сети вторичного напряжения (220 кВ и ниже), питающейся от межсистемной сети. В этом случае от автотрансформаторов связи питаются районы сети ЭЭС, размыкающиеся в определенных точках. Местоположение нормальных разрезов выбирается таким, чтобы одновременно удовлетворялось и требование минимизации потерь энергии в сетях. Размыкание питающей сети в определенной степени снижает надежность ее работы. Во избежание ущерба при аварийном отключении источника питания в местах нормальных разрезов устанавливают АВР, включающий разомкнутый выключатель, который подает питание от смежной питающей подстанции при исчезновении напряжения. Разомкнутые выключатели должны быть защищены от перенапряжений. Ограничение числа заземленных нейтралей трансформаторов в сети 110 кВ производится для снижения и стабилизации токов замыкания на землю. Для различных схем ЭС, включая ремонтные, предусматриваются трансформаторы, нейтрали которых незаземлены (у автотрансформаторов связи нейтрали должны быть заземлены). От перенапряжений незаземленные нейтрали защищаются разрядниками. В связи с тем, что изоляция нейтрали трансформаторов не выполняется на фазное напряжение, а изоляция фаз не соответствует линейному напряжению, необходимо исключить возможность создания ситуаций, когда при работе генерирующих источников и трансформаторов в аварийных условиях трансформаторы оказываются в отделившейся части сети без заземленных нейтралей. Поэтому нейтрали повышающих трансформаторов, работающих в блоке с генераторами, заземляются. Заземление нейтралей остальных трансформаторов выбирается так, чтобы поддерживать токи замыкания на землю в определенных пределах и сохранять их стабильность в условиях, создающихся при ремонтах трансформаторов (автотрансформаторов) и ВЛ.

  • Назад
  • Вперед

б) Термическое действие токов к. з.

Токи к. з. вызывают нагрев токоведущих частей, значительно превышающий нормальный. Чрезмерное повышение температуры может привести к выжиганию изоляции, разрушению контактов и даже расплавлению металла, несмотря на кратковременность процесса к. з. После отключения поврежденного участка прохождение тока к. з. прекращается, токоведущие части охлаждаются. Наибольшие допустимые температуры нагрева при к. з. определяются ПУЭ. Так, медные шины допускают нагрев до 300° С, алюминиевые — до 200° С, кабели с бумажной изоляцией — до 200° С. При выборе токоведущих частей необходимо найти конечную температуру нагрева токами к. з.Ограничения токов короткого замыкания в электрических сетях промышленных предприятий Рис. 3-9. Расположение шин на изоляторах. а — плашмя; б — на ребро.

Из курса физики известно, что при прохождении тока в проводнике выделяется некоторое количество тепла, кал*: где I — ток, А; r — сопротивление проводника, Ом; t — время прохождения тока, с.

Ограничения токов короткого замыкания в электрических сетях промышленных предприятий Рис. 3-10. Диаграммы для определения конечной температуры проводника прн к. з.
а — для медных проводников; б — для алюминиевых проводников.

При к. з. расчет по этой простейшей формуле затруднен, так как ток к. з. состоит из периодической и апериодической составляющих, которые не остаются постоянными, сопротивление проводника по мере нагрева также меняется. С целью упрощения расчета пользуются диаграммами для определения температуры проводника (рис. 3-10). По горизонтальной оси диаграммы отложена величина!, где Вк — тепловой импульс тока к. з., q — сечение проводника, мм2. В приближенных расчетах, когда периодическая составляющая тока к. з. принимается незатухающей, тепловой импульсОграничения токов короткого замыкания в электрических сетях промышленных предприятий(3-15) где tотк — время отключения к. з., состоящее из времени действия защиты tз и времени отключения выключателя tв:

* 1 кал=4,1868 Дж по системе СИ.

Та — постоянная времени затухания апериодической составляющей, зависящая от соотношения между индуктивным и активным сопротивлениями цепи к. з. При расчетах в системе с. и. значением Та можно пренебречь. Более точные методы подсчета теплового импульса излагаются в . По тепловому импульсу Вк и температуре шин до начала к. з. по рис. 3-10 определяют нагрев при к. з. ϑк и сравнивают его с допустимым по ПУЭ нагревом.
При известной (нормативной) температуре проводника при рабочем режиме и допустимой температуре нагрева при к. з. можно определить минимальное сечение проводника, термически стойкого при данном токе к. з.:(3-16) где Вк — тепловой импульс, А2-с; С — некоторая величина, зависящая от допустимой температуры и материалов проводника; рекомендуются следующие величины:
Шины медные . С = 171 Шины алюминиевые С = 88
Кабели до 10 кВ с бумажной изоляцией: с медными жилами .. С = 141
с алюминиевыми жилами С   = 85 Кабели и провода с поливинилхлоридной или резиновой изоляцией:
с медными жилами .. С   = 123 с алюминиевыми жилами . С   = 75

Проверка аппаратов на термическую стойкость производится по току термической стойкости It, заданному заводом- изготовителем. Аппарат термически стоек, если Вк≤Itt, где t — расчетное
время термической стойкости по каталогу (1, 5, 10 с). В настоящее время применяются быстродействующие релейные защиты, поэтому время прохождения тока к. з. невелико и аппараты, стойкие электродинамически, оказываются стойкими и в термическом отношении. Как показывает практика проектирования, аппараты с большими номинальными токами (более 1000 А) в проверке на термическую стойкость не нуждаются.

Оцените статью
Добавить комментарии

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: