Практическая работа № 8 Тема: Проверка электрооборудования на электродинамическую стойкость при коротких замыканиях

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.

8.1. Проверить на электродинамическую стойкость при кз изолятора

Цель: Проверить электродинамическую стойкость трехфазной шинной конструкций, изоляторы которой обладают высокой жесткостью, если известно, что расчетный ударный ток трехфазного КЗ, а шины выполнены из алюминиевого сплава марки АД31Т1, расположены в одной плоскости, имеют прямоугольное сечение 60х8мм².

Методика расчета

Согласно по технической таблице известно, - момент сопротивления поперечного сечения шины, м³; - момент инерции поперечного сечения шины, м⁴;

Частота собственных колебаний

где: - соответствует расчетной схеме. А также в соответствии с расчетной схемой коэффициент динамической нагрузки

где: - модуль упругости материала шины, Па; - параметр основной частоты собственных колебаний шины, который зависит от типа шинной конструкции; - максимальная сила, действующая в трехфазной системе проводников на расчетную фазу при КЗ, - определяется по формуле

при (по технической таблице); - коэффициент динамической нагрузки, зависящий от основной частоты собственных колебаний шины ; - коэффициенты, зависящий от расчетной модели; - коэффициент формы шин прямоугольного сечения; - коэффициент расположения шинных конструкции; - расстояние между осями элементов составных шин; - длина пролета элемента шины;

Для снижения максимального напряжения в материале шин необходимо уменьшить длину пролета. Наибольшая допустимая длина пролета

где: - максимальная механическая напряжения в материале шин; - допустимое механическое напряжение в материале шины; - минимальные разрушающие нагрузки соответственно при изгибе и растяжении (сжатии) изолятора, Н. По данным - выбираем изоляторы типа (___). Например ИОР-10-16000УХЛЗ.

Проверяем условию электродинамической стойкости