1.4. Расчет теплового импульса тока кз
При
протекании тока КЗ температура проводника
повышается. Длительность КЗ обычно
мала, поэтому тепло, выделяющееся в
проводнике, не успевает передаться в
окружающую среду и практически целиком
идет на нагрев проводника. Длительность
КЗ определяется временем его отключения
.
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.
Дополнительный нагрев проводника при КЗ определяется количеством тепла выделяемого при КЗ. Это количество тепла пропорционально импульсу квадратичного тока [].
Определение
импульса квадратичного
тока КЗ
для
оценки термической
стойкости производится приближенным
способом из-за сложной зависимости тока
КЗ от времени. При этом полный импульс
квадратичного тока КЗ разбивается на
две составляющие с учетом структуры
полного тока КЗ
здесь
– тепловые импульсы квадратичного тока
КЗ соответственно от периодической и
апериодической составляющих.
Импульс квадратичного тока КЗ определяется по-разному в зависимости от местонахождения точки КЗ Можно выделить три характерных случая:
удаленное КЗ ;
КЗ вблизи генераторов или синхронных компенсаторов;
КЗ вблизи группы мощных электродвигателей.
Для первого случая периодическая составляющая тока КЗ является незатухающей во времени, то есть
.
Изменение апериодической составляющей тока КЗ
.
Если
,
импульс квадратичного тока можно
определить как
.
Полный импульс квадратичного тока КЗ равен
.
Данный способ рекомендуется при вычислении импульса квадратичного тока КЗ в цепях понизительных подстанций, в цепях высшего напряжения электростанций, в цепях генераторного напряжения электростанций, если место КЗ находится за реактором.
Наиболее сложным является случай определения импульса квадратичного тока при КЗ вблизи генераторов или синхронных компенсаторов, а также в цепях генераторного напряжения электростанций типа ТЭЦ. Решение производится различно в зависимости от мощности генераторов и их типа.
При КЗ вблизи группы электродвигателей, например в системе собственных нужд ТЭС, необходимо учитывать их влияние на импульс квадратичного тока КЗ
В ПУЭ и руководящих указаниях оговорен ряд случаев, когда допустимо не проверять проводники и аппараты на термическую стойкость при КЗ. Это касается проводов воздушных линий при отсутствии на них быстродействующего АПВ, аппаратов и проводников защищенных плавкими предохранителями, проводников цепей трансформаторов напряжения и некоторых других случаев [1, 5, 8].
Пример 1.4. По данным примера 1.3 определить расчетные значения импульсов квадратичного тока КЗ генератора G2.
Решение. Импульс квадратичного тока КЗ для оценки термической стойкости оборудования и токоведущих частей в цепи генератора G2 определяется следующим образом.
Из примера 1.3 известно значение начальное значение периодической составляющей тока КЗ от генератора G2
кА
Время
отключения КЗ
с
(генератор 100–200 МВт). Постоянная времени
по приложению 3
с.
Тогда импульс квадратичного тока КЗ со стороны генератора G2 будет следующим:
.