3.1.3. Выбор шин закрытого распределительного устройства

В распределительных устройствах применяются алюминиевые шины прямоугольного, круглого или профильного сечения (чаше всего коробчатого) [6 – 8].

Сечение шин выбирается по длительному току нагрузки из условия:

, (3.22)

где I_доп – длительно допустимый ток нагрузки на шину, А.

Выбранное сечение сборных шин проверяется на термическую и динамическую стойкость. При проверке на термическую стойкость должно выполняться условие:

. (3.23)

В первую очередь определяется начальная температура нагрева шин максимальным рабочим током до момента возникновения короткого замыкания по формуле:

, (3.24)

где τ_н – начальная температура нагрева токоведущей части при токе I_{раб max,} ºС;

τ_доп – длительно допускаемая температура нагрева токоведущей части при нормальном режиме работы (для голых проводов и шин – + 70 ºС при температуре воздуха +25 ºС, кабелей – + 55 ºС при температуре воздуха + 25 ºС и земли + 15 ºС), ºС;

τ₀ – расчетная температура окружающей среды, ºС.

По начальной температуре нагрева, τ_н используя графические зависимости, приведенные на рис. 3.1 определяется начальный температурный коэффициент А_н нагрева шин. Затем находится конечный температурный коэффициент нагрева шин А_к по формуле:

А_к = А_н + В_к/q², (3.25)

где В_к – тепловой импульс тока короткого замыкания, А²∙с;

q – сечение шины, мм² .

400

ºС

Алюминий

300

2

250

Медь

200

150

τ_к

100

τ_н

50

0

А_н

А_к

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

5,0

А

Рис. 3.1. Зависимость температуры нагрева шин

от температурного коэффициента

Тепловой импульс тока короткого замыкания

. (3.26)

Вычисление В_к по формуле (3.26) затруднительно даже с помощью современных вычислительных средств, поэтому тепловой импульс определяется по упрощенной формуле:

, (3.27)

где I_{п.t = 0} – действующее значение периодической составляющей тока короткого замыкания при t = 0 (начальное значение), А;

t_откл – время от начала короткого замыкания до его отключения, с;

T_а – постоянная времени затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания, с.

Постоянная времени затухания

, (3.28)

где Х_к и R_к – соответственно индуктивное и активное сопротивление цепи короткого замыкания, Ом.

Среднее значение T_а принимается равным 0,05 с. Апериодическая слагающая тока короткого замыкания затухает очень быстро (в течение 0,1 – 0,2 с), поэтому при расчетах тепловой стойкости токоведущих частей и аппаратов ее учитывают при времени протекания тока короткого замыкания t_откл < 1 с.

Время от начала короткого замыкания до его отключения

, (3.29)

где t_{защ.осн} – выдержка времени основной защиты, с;

t_в.о – полное время отключения высоковольтного выключателя, с [6].

При определенных условиях основная защита может срабатывать (повреждение цепей защиты, отказ реле), поэтому при близких коротких замыканиях и особой ответственности электротехнического оборудования оправданно оценивать термическую стойкость при действии резервной защиты.

Затем, используя графические зависимости (см. рис. 3.1), по конечному температурному коэффициенту нагрева А_к находится температура нагрева τ_к . Максимально допустимые значения температуры нагрева шин приведены в табл. 3.1.

Таблица 3.1