3.14 Перевірка електрообладнання і струмопровідних частин на термічну і динамічну стійкість.

По розрахованих струмах і потужностях короткого замикання в характерних точках схеми електропостачання перевіряється обране електрообладнання. На ступеню напруги вище 1000 В це вимикачі олійні і повітряні, роз'єднувачі, відокремлювачі, короткозамикачі, вимикачі навантаження, високовольтні плавкі запобіжники і вимірювальні трансформатори струму. На ступеню напруги нижче 1000 В це комутаційні апарати (автоматичні вимикачі) і плавкі запобіжники.

Високовольтні вимикачі повинні задовольняти умовам:

Sпо S" S_K (3.79) або Iпо I” Ік (3.80)

де Sпo і Iпo - найбільші паспортні потужність і струм, які може вимикати вимикач, мВА і кА, відповідно;

Sк і Ік - найбільші розрахункові потужність і струм короткого замикання, мВА і кА, відповідно.

Перевірка на термічну стійкість вимикачів здійснюється за рівнянням Іt²*t I ²*tпp, звідки

It I (3.81)

де Іt - найбільша величина струму КЗ, яку витримує вимикач протягом t секунд до його відключення, кА, береться з паспортних даних на вимикач;

І - розрахунковий післяперехідний струм КЗ, кА;

tпр - приведений час дії струму КЗ, сек.

Наприклад, з довідника маємо І₅ =30 кА, тоді 30 І

Перевірка на динамічну стійкість здійснюється за рівнянням:

іу.кат іу.розр (3.82)

де іу.кат - ударний струм, що допускається для вимикача згідно з паспортними даними, кА, береться з довідника;

іу.розр - розрахункове значення ударного струму, кА.

Високовольтні роз'єднувачі, короткозамикачі, відокремлювані і вимикачі навантаження перевіряються за тими ж формулами, що і вимикачі за винятком перевірки на здатність відключення за формулами (3.79) і (3.80).

Високовольтні запобіжники навпаки перевіряються тільки на здатність відключення за формулами (3.79) і (3.80).

Вимірювальні трансформатори струму на напрузі вище 1000 В обираються по номінальним значенням напруги і струму та перевіряються по кратностям електродинамічної Кдин і термічної Кt стійкості, які даються в каталогах. Перевірку здійснюють за рівняннями:

Кдин звідки Кдин Ін₁ іу.розр (3.83)

Іt=Ін₁*Кt I звідки Кt= (3.84)

де І н₁ - номінальне значення первинного струму трансформатора струму, кА;

Кt - кратність термічної стійкості що відповідає тривалості дії післяперехідного струму (І ) протягом t= 1сек., береться з каталогу.

Трансформатори струму в електромережах до 1000 В на термічну і динамічну стійкість не перевіряються.

Силові трансформатори повинні задовольняти умові:

t (3.85)

де t - тривалість протікання струму КЗ по обмотках трансформатора, сек;

К – кратність струму КЗ

К=

де Ін - номінальний струм тієї обмотки трансформатора, кА, яка живить точку КЗ зі струмом І , кА.

Автоматичні вимикачі і плавкі запобіжники в електромережах напругою нижче 1000 В. перевіряються тільки за межею найбільшого струму КЗ, який вони можуть розірвати, тобто за формулою (3.80). Цей найбільший розривний струм беруть з довідника енергетика на обрані автомати і запобіжники табл. 16-13 [ 14,27] табл. 16-16 [14,30], табл. 16-3 і 16-8 [14,13], табл. 16-24 [14,36].

Слід зазначити, що згідно з ПУЕ при напрузі вище 1000 В на електродинамічну стійкість не перевіряються апарати і струмопровідні частини, які захищені плавкими запобіжниками, що мають плавкі вставки на номінальний струм до 60 А.

На термічну стійкість не перевіряються апарати і струмопровідні частини, що захищені плавкими запобіжниками незалежно від номінального струму плавких вставок.

Струмопровідні частики в електромережах до і вище 1000 В перевіряють на термічну стійкість за нижчезазначеною методикою.

1. підраховують дійсну тривалість часу дії струму КЗ , сек., яку визначають з формули:

tд=tзах+tвим (3.86)

де tзах - особистий час спрацьовування релейного захисту, сек.;

tвим - особистий час спрацьовування вимикача, сек.

2) при tд<1 сек. знаходять приведений час тривалості стуму КЗ tпр, сек., за формулою:

tпр=tпр.п+tпр.а (3.87)

де tпр.п - приведений час дії періодичної складової струму КЗ сек.;

tпр.а - приведений час дії аперіодичної складової струму КЗ, сек.

При tпр<5 сек. tпр.п визначають з кривих рисунку 5, які встановлюють залежність tпр.п від коефіцієнту , який обчислюється з формули:

”= (3.88)

tпр.а, сек., розраховують з формули:

tпр.а=0,05 ”²

Рисунок 5 – Криві приведеного часу періодичної складової струму.

Якщо tд>1 сек, то складовою tпр.а можна знехтувати.

Якщо tд>5сек, то складова tпр.п, сек, підраховується з формули:

tпр.п=tпр5сек+(tд-5) (3.89)

де tпр5сек - приведений час , що знаходять по кривим tпp=f( ") при tд=5 сек,

tд - дійсна тривалість дії струму КЗ що перевищує 5 сек;

3) з кривих на рисунку 6, що встановлюють залежність між температурою струмопровідних частин , ⁰С, (таблиця 3.12) і питомим тепловиділенням А, яке знаходять для відповідного матеріалу струмопровідної частини і межі допустимої температури в довгочасному номінальному режимі роботи (початкове значення Ан) і підраховують кінцеве значення Ак, , з формули:

Ак⁼Ан ⁺ ( )²* tпр (3.90)

де І - значення післяперехідного струму КЗ, А;

S - переріз струмопровідної частини, мм².

Таблиця 3.12 – Значення допустимої температури.

Провідники	н, 0С (довгочасний номінальний режим)	к, 0С (при короткому замиканні)
Шини: мідні алюмінієві	70 70	300 200
Кабелі та дроти до 1 кВ	65	150
Кабелі вище 1 кВ	60	200

1 - сталь; 2 - алюміній; 3 – мідь.

Рисунок 6 – Криві нагріву струмопровідних частин при коротких

замиканнях.

Слід зауважити, що в залежності від числового значення Х_* рез значення І , що в формулі (3.90) треба брати для того виду короткого замикання, для якого воно більше.

При Х_* рез>0,6 треба брати І ⁽³⁾ тобто для трьохполюсного КЗ, а при Х_* рез>0,6 треба брати І ⁽²⁾, тобто для двохполюсного КЗ.

Далі по знайденому значенню Ак з кривих =f(А) (рисунок 6) знаходять кінцеву температуру нагріву струмопровідної частини струмом КЗ к і, якщо вона перевищує межу допустимої температури нагріву (див. таблицю 3.12), доцільніше визначити найменший переріз струмопровідної частини, що задовольняє :умові її нагріву до допустимої межі. Цей мінімальний переріз Smin, мм², можна визначити з рівняння (3.90), якщо вирішити його відносно перерізу . Тоді отримаємо

Smin =I (3.91)

де розмірність всіх величин така, як і в формулі (3.90).

Якщо замінити коефіцієнтом С, числове значення якого можна взяти з довідника, або підручника, наприклад [1,380], то формула (3.91) прийме вигляд:

Smin= (3.92)

Знайшовши Smin, беруть з каталогу відповідну струмопровідну частину з найближчим більшим перерізом; якщо номінальний струм значно менший за межу допустимого струму для даного перерізу і в результаті розрахунку з формули (3.90) Ак має таке значення, при якому кінцева температура нагріву струмопровідної частини перевищує допустиму межу (таблиця 3.12), доцільно перерахувати початкову температуру струмопровідної частини н, ⁰С, за формулою:

н= ₀+( доп - ₀)( )² (3.93)

де ₀ - розрахункова температура навколишнього середовища, ⁰С;

доп - межа допустимої температури для даної струмопровідної частини;

Ін – номінальний довгочасний струм даної струмо­провідної частини, згідно з розрахунком, А;

Ідоп - верхня межа допустимого довгочасного струму для даного перерізу струмопровідної частини, А.