Термическое воздействие токов короткого замыкания на проводники

Температуру нагрева проводников к моменту отключения КЗ, определяют исходя из уравнения теплового баланса

где: - активное сопротивление проводника при температуре ; - удельная теплоемкость проводника при температуре ; - масса проводника. Уравнение преобразуют к виду

где: - площадь поперечного сечения проводника; - удельное сопротивление материала проводника при ; - начальная температура проводника до КЗ; - конечная температура проводника к моменту отключения КЗ; - условная температура, зависящая от материала проводника; - удельная теплоемкость материала проводника; - плотность материала проводника

Далее обе части уравнения интегрируют в соответствующих пределах, и имеет такой вид

где: - интеграл Джоуля, А²∙с; - значения интеграла правой части уравнения соответственно при нижнем и верхнем пределах (т.е. в начале и конце нагрева), А²∙с/мм⁴.

Электродинамические действие токов короткого замыкания

Прохождение токов проводниках приводит к возникновению между ними электродинамических (механических) усилий. Одинаковое направление токов в параллельных проводниках вызывает их притяжение, противоположное – их отталкивание. В режиме нормальной нагрузки механические силы взаимодействия незначительно, но при КЗ они могут достигать значений, опасных для электрических аппаратов, вызывать их деформацию и даже разрушение.

Из теоретической электротехники известно, что сила взаимодействия между двумя проводниками при прохождении по ним токов определяется по формуле

Где: - мгновенные значения токов в проводниках, А; -длина проводников, м; -расстояние между осями проводников, м; -коэффициент формы, учитывающий форму сечения и взаимное расположение проводников, более принимается =1;

Наибольшие механические усилия между проводниками возникают в режиме короткого замыкания в момент, когда ток КЗ достигает ударного значения. Максимальную силу, действующую в трехфазной системе проводников на расчетную фазу, следует определять по формулам:

При трехфазном КЗ

При двухфазном КЗ

Где: - коэффициент, зависящий от взаимного расположения проводников;

Для предотвращения механических повреждений под действием усилий, возникающих в проводниках при протеканий по ним токов КЗ, все элементы токоведущей конструкции должны обладать электродинамической стойкостью, т.е. должны выдерживать механические усилия, возникающие при протекании токов КЗ, без деформации, препятствующих их дальнейшей нормальной эксплуатации.

В зависимости от вида электрооборудования условия проверки его на электродинамическую стойкость различны. Например, заводы-изготовители указывают гарантированный ток КЗ при котором обеспечивается электродинамическая стойкость аппаратов. Шинная конструкция обладает электродинамической стойкостью. В соответствии с ПУЭ проверка электродинамической стойкости гибких токопроводов на максимальное сближение и тяжение проводников при КЗ производится только при кА. Например, не проверяются на электродинамическую стойкость аппараты и шины цепей трансформаторов напряжения при расположении их в отдельной камере; аппараты и проводники, защищенные предохранителями с плавкими вставками на ток до 60А.

Рекомендуемая литература: ОЛ2, ОЛ3, ДЛ1