15. Термическое действие токов короткого замыкания. Термическая стойкость электрических аппаратов.
При протекании тока КЗ температура проводника повышается. Длительность процесса КЗ обычно мала (в пределах нескольких секунд), поэтому тепло, выделяющееся в проводнике, не успевает передаться в окружающую среду и практически целиком идет на нагрев проводника.
Поскольку ток КЗ значительно превышает ток рабочего режима, нагрев проводника может достигать опасных значений, приводя к плавлению или обугливанию изоляции, к деформации и плавлению токоведущих частей.
Критерием термической стойкости проводника является допустимая температура его нагрева токами КЗ. Поэтому проводник или аппарат следует считать термически стойким, если его температура в процессе КЗ не превышает допустимых величин.
В табл. 17.1 приведены значения допустимых температур нагрева проводников разных типов. Они определены из соображений сохранения механической прочности металла для голых проводников и устойчивости изоляции к нагреву для изолированных.
Определить
температуру нагрева проводников в
процессе КЗ можно следующим путем. При
КЗ за время dt в
проводнике выделяется определенное
количество тепла
,
(17.1)
где IK,
t - действующее
значение полного тока КЗ в момент t
КЗ;
— активное сопротивление проводника
при данной его температуре
:
,
здесь р0
— удельное активное сопротивление
проводника при
= 0°; l — длина проводника; q
— его сечение;
— температурный коэффициент сопротивления.
Таблица 17.1. Допустимые температуры нагрева к,доп
Проводник |
К, ДОП °С |
Шины : медные алюминиевые стальные, не имеющие непосредственного соединения с аппаратами стальные с непосредственным соединением с аппаратами Кабели с бумажной пропитанной изоляцией на напряжение, кВ: до 10 20-220 Кабели и изолированные провода с медными и алюминиевыми жилами и изоляцией: поливинилхлоридной и резиновой полиэтиленовой Медные неизолированные провода при тяжениях, Н/мм2: менее 20 20 и более Алюминиевые неизолированные провода при тяжениях, Н/мм2: менее 10 10 и более Алюминиевая часть сталеалюминиевых проводов |
300 200 400 300
200 125
150 120
250 200
200 160 200 |