6.2 Определение теплового импульса

Определение теплового импульса В_к для оценки термической стойкости производится приближенным способом из-за сложной зависимости тока КЗ от времени. Тепловой импульс вычисляется в зависимости от вида КЗ и расчетной схемы: система, генератор-система, группа двигателей - система.

Для удаленного КЗ, когда источником является только система, тепловой импульс от полного тока КЗ можно определить по формуле

, (6.3)

где - действующее значение периодической составляющей тока КЗ от эквивалентного источника энергии (системы), кА; - постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ от системы, с

, (6.4)

В тех случаях, когда ≥ 3 , тепловой импульс можно определить по более простой формуле

, (6.5)

Для ориентировочных расчетов значения Т_а можно принять по табл.П.6.1.

При КЗ вблизи группы электродвигателей необходимо учитывать их влияние на импульс квадратичного тока КЗ. Суммарный импульс квадратичного тока КЗ с учетом электродвигателей рекомендуется определять по формуле

, (6.6)

где - постоянная времени затухания периодической составляющей тока КЗ от двигателей , с;

, (6.7)

Минимально возможное сечение проводника, отвечающее требованию его термической стойкости при КЗ можно определить упрощенным способом, решив уравнение (6.2) относительно сечения S в результате чего получим следующее выражение

, (6.8)

где С – функция, А /мм .

Для алюминиевых шин С = 91, для алюминиевых кабелей напряжением 6 кВ С можно принять в пределах 92, 98; напряжением 10 кВ С = 94 100

6.3 Проверка аппаратов на термическую стойкость

Условия проверки

, (6.9)

где - среднеквадратический ток термической стойкости, гарантированный заводом-изготовителем (приведенный в каталогах на оборудование), кА; - гарантируемое время термической стойкости, с; В_к – расчетный импульс квадратичного тока КЗ, кА .

Пример 6.1

Проверить шины на электродинамическую и термическую стойкость при условии: шины алюминиевые однополосные сечением (100х10) мм , , расстояние между осями фаз а = 0.35 м; ударный ток КЗ . Шины расположены плашмя; ; .

Решение

Используя методику, изложенную в разд.5.2 определим по формуле (5.6) пролет между изоляторами

; м, примем .

S = 10 см

При и , k_Ф = 1

Определим силу, действующую на среднюю фаз по формуле (5.1)

Н

=24,1 < =70 МПа – условие электродинамической стойкости выполняется.

Проверка шин на термическое действие токов КЗ.

Используя методику, изложенную в разделе 6, выполним соответствующую проверку.

По кривым рис. 6.1 ,

;

Значение тока определяют по ударному току КЗ

;

По назначению А_к находим, что при КЗ шины нагреваются до 90 С, что допустимо, т.к.

>

Проверим шины по условию (6.8)

(табл. П.6.1)

т.к. = , а шины выбраны сечением 1000 мм , то они являются термически стойкими.

Пример 6.2

Найти усилие F_м.ф и f_м.п для пакета из двух и трёх полос размером 100×10 мм², т.е. при h = 100 мм и b = 10 мм, l = 1,2 м, a_м.ф = 0,35 м, а_м.п = 2b = 2 см, i_у = 55 кА.

Решение

Для всех трёх шинных конструкций

Межфазное усилие при двух полосах в пакете

k_ф определим по кривым (рис. П.5.1) при следующих значениях

; ;

;

Примем расстояние между прокладками l_п = 0,4м, тогда усилие от междуполосного взаимодействия на весь пролёт 1,2 м составит при трёх полосах в пакете

Уменьшение f_м.п при трёх полосах произошло за счёт иного распределения токов в полосах по сравнению с двухполосным пакетом.

Пример 6.3

Проверить шины коробчатого сечения 2(75×35×5,5) мм² с I_р = 2590 А и I_дд­ = 2670 А, i_у = 62 кА, l = 1,6 м на механическую прочность.

Решение

Принимаем, что швеллеры шин соединены жёстко сварным швом, тогда момент сопротивления W_уо-уо = 31см³ [таб. П.6.]

При расположении шин по вершинам равностороннего треугольника расчётная формула будет равна

,

где а – расстояние между осями шин

, следовательно, выбранные шины коробочного сечения механически прочны.