Кабели и шины выбирают по номинальным параметрам (току и напряжению) и проверяют на термическую и динамическую стойкость при КЗ. Поскольку процесс КЗ кратковременный, то можно считать, что все тепло, выделяемое в проводнике кабеля, идет на его нагрев. Температура нагрева кабеля определяется его удельным сопротивлением, теплоемкостью, рабочей температурой. Температура нагрева кабеля в нормальном рабочем режиме

где t о.ср - температура окружающей среды (почвы); t доп - допустимая температура при нормальном режиме, принимаемая равной 60 °С;I доп - допустимый ток для выбранного сечения.

Максимально допустимые кратковременные превышения температуры при КЗ для силовых кабелей с бумажной пропитанной изоляцией принимаются: до 10 кВ с медными и алюминиевыми жилами - 200 °С; 20-35 кВ с медными жилами - 175 °С.

Проверка сечения кабеля на термическую стойкость к токам КЗ проводится по выражению

(10.27)

где В к - тепловой импульс; С = А кон –А нач - коэффициент, соответствующий разности выделенного тепла в проводнике после короткого замыкания и до него.

Для кабелей напряжением 6-10 кВ с бумажной изоляцией и медными жилами С = 141, с алюминиевыми жилами С = 85; для кабелей с поливинилхлоридной или резиновой изоляцией с медными жиламиС = 123, с алюминиевыми жиламиС = 75.

При КЗ по токоведущим частям проходят токи переходного режима, вызывая сложные динамические усилия в шинных конструкциях и аппаратах электрических установок. Усилия, действующие на жесткие шины и изоляторы, рассчитывают по наибольшему мгновенному значению тока трехфазного КЗ i у. При этом определяют максимальное усилиеF на шинную конструкцию без учета механических колебаний, но с учетом расстоянияl между изоляторами шинной конструкции и расстояния между фазами а (рис. 10.2).

Рис. 10.2. Расстояние между фазами (b ,h - размеры шин)

Допускаемые напряжения, МПа: для меди МТ - 140, для алюминия AT- 70, для алюминия АТТ - 90, для стали - 160.

В многополосных шинах кроме усилия между фазами возникает усилие между полосами, расчет в этом случае усложняется.

Электродинамические усилия в токоведущих частях выключателей, разъединителей и других аппаратов сложны и трудно поддаются расчету, поэтому заводы-изготовители указывают допустимый через аппарат предельный сквозной ток КЗ (амплитудное значение) I ном дин, который не должен быть меньше найденного в расчете ударного токаI у при трехфазном КЗ.

Сроки службы электротехнического оборудования в зависимости от режимов работы и характеристик внешней среды

Лекция №12-13 Показатели качества электроэнергии и способы ее обеспечения Нормы качества электрической энергии и область их применения в системах электроснабжения

Важной составной частью многогранной проблемы электромагнитной совместимости, под которой понимают совокупность электрических, магнитных и электромагнитных полей, которые генерируют электрообъекты, созданные человеком, и воздействуют на мертвую (физическую) и живую (биологическую) природу, на техническую, информационную, социальную реальности, становится подсистема качества электроэнергии ПКЭ, которая в электрической сети характеризуется показателями качества электроэнергии. Перечень и нормативные (допустимые) значения ПКЭ установлены ГОСТ 13109-97 «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения», введенного с 01.01.1999 взамен существующего ГОСТ 13109-87.

Понятие качества электрической энергии отличается от понятия качества других товаров. Качество электроэнергии проявляется через качество работы электроприемников. Поэтому, если он работает неудовлетворительно, а в каждом конкретном случае анализ качества потребляемой электроэнергии дает положительные результаты, то виновато качество изготовления или эксплуатации. Если ПКЭ не соответствуют требованиям ГОСТа, то предъявляются претензии к поставщику – энергетическому предприятию. В целом ПКЭ определяют степень искажения напряжения электрической сети в результате кондуктивных помех (распределяющихся по элементам электрической сети), вносимых как энергоснабжающей организацией, так и потребителями.

Снижение качества электроэнергии обусловливает:

Увеличение потерь во всех элементах электрической сети;

Перегрев вращающихся машин, ускоренное старение изоляции, сокра­щение срока службы (в некоторых случаях выход из строя) электрооборудования;

Рост потребления электроэнергии и требуемой мощности электрообору­дования;

Нарушение работы и ложные срабатывания устройств релейной защиты и автоматики;

Сбои в работе электронных систем управления, вычислительной техники и специфического оборудования;

Вероятность возникновения однофазных коротких замыканий из-за ус­коренного старения изоляции машин и кабелей с последующим переходом однофазных замыканий в многофазные;

Появление опасных уровней наведенных напряжений на проводах и тро­сах отключенных или строящихся высоковольтных линий электропередач, на­ходящихся вблизи действующих;

Помехи в теле- и радиоаппаратуре, ошибочную работу рентгеновского оборудования;

Неправильную работу счетчиков электрической энергии.

Часть ПКЭ характеризует помехи, вносимые установившимся режимом работы электрооборудования энергоснабжающей организации и потребителей, т. е. вызванные особенностями технологического процесса производства, передачи, распределения потребления электроэнергии. К ним относятся отклонения напряжения и частоты, искажения синусоидальности формы кривой напряжения, несимметрия и колебания напряжения. Для их нормирования установлены допустимые значения ПКЭ.

Другая часть характеризует кратковременные помехи, возникающие в электрической сети в результате коммутационных процессов, грозовых и атмосферных явлений, работы средств защиты и автоматики и послеаварийных режимов. К ним относятся провалы и импульсы напряжения, кратковременные перерывы электроснабжения. Для этих ПКЭ допустимые численные значения ГОСТом не установлены. Однако такие параметры, как амплитуда, длительность, частота и другие, должны измеряться и составлять статистические массивы данных, характеризующие конкретную электрическую сеть в отношении вероятности появления кратковременных помех.

ГОСТ 13109-97 устанавливает показатели и нормы в электрических сетях систем электроснабжения общего назначения переменного трехфазного и однофазного тока частотой 50 Гц в точках, к которым присоединяются электрические сети, находящиеся в собственности различных потребителей электрической энергии, или приемники электрической энергии (точки общего присоединения). Нормы применяют при проектировании и эксплуатации электрических сетей, а также при установлении уровней помехоустойчивости электроприемников и уровней кондуктивных электромагнитных помех, вносимых этими приемниками. Установлено два вида норм: нормально допустимые и предельно допустимые. Оценка соответствия нормам проводится в течение расчетного периода, равного 24 часам.

Качество электроэнергии характеризуется параметрами (частоты и напряжения) в узлах присоединений уровней системы электроснабжения.

Частота - общесистемный параметр определяется балансом активной мощности в системе. При возникновении дефицита активной мощности в системе происходит снижение частоты до такого значения, при котором устанавливается новый баланс вырабатываемой и потребляемой электроэнергии. При этом снижение частоты связано с уменьшением скорости вращения электрических машин и уменьшением их кинетической энергии. Освобождающаяся при этом кинетическая энергия используется для поддержания частоты. Поэтому частота в системе меняется сравнительно медленно. Однако при дефиците активной мощности (более 30%) частота меняется быстро и возникает эффект «мгновенного» изменения частоты - «лавина частоты». Изменение частоты со скоростью более 0,2 Гц в секунду принято называть колебаниями частоты.

Напряжение в узле электроэнергетической системы определяется балансом реактивной мощности по системе в целом и балансом реактивной мощности в узле электрической сети. Устанавливается 11 показателей качества электроэнергии:

установившееся отклонение напряжения δU у;

размах изменения напряжения δU t ;

доза фликера Р t ;

коэффициент искажения синусоидальности кривой междуфазного (фазного) напряжения К U ;

коэффициент n - й гармонической составляющей напряжения К U ( n ) ;

коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности К 2 U ;

коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности К 0 U ;

отклонения частоты Δf;

длительность провала напряжения Δt п;

импульсное напряжение U имп;

коэффициент временного перенапряжения K пер U .

Не на все ПКЭ стандартом установлены нормы. Так, установившееся отклонение напряжения (под этим термином понимается среднее за 1 мин отклонение, хотя процесс изменения действующего значения напряжения в течение этой минуты может быть совсем неустановившимся) нормируется только в сетях 380/220 В, а в точках сетей более высокого напряжения его следует рассчитывать. Для провалов напряжения установлена лишь предельно допустимая длительность каждого (30 с) в сетях напряжением до 20 кВ и представлены статистические данные об относительной дозе провалов разной глубины в общем числе провалов, но не приводятся статистические данные о их числе за единицу времени (неделю, месяц и т. п.). По импульсным напряжениям и временным перенапряжениям нормы не установлены, но дана справочная информация о возможных их значениях в сетях энергоснабжающих организаций.

При определении значений некоторых показателей КЭ используют следующие вспомогательные параметры электрической энергии:

Частоту повторения изменений напряжения F δUt ;

Интервал между изменениями напряжения Δt i , i +1 ;

Глубину провала напряжения δU п ,

Частость появления провалов напряжения F п ;

Длительность импульса по уровню 0,5 его амплитуды Δt имп 0,5 ;

Длительность временного перенапряжения Δt пер U .

На все ПКЭ, численные значения норм на которые есть в стандарте, договорно запускается механизм штрафных санкций, формируемый на шесть ПКЭ из 11 перечисленных: отклонение частоты; отклонение напряжения; доза фликера; коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения; коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности; коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности.

Ответственность за недопустимые отклонения частоты безусловно лежит на энергоснабжающей организации. За недопустимые отклонения напряжения энергоснабжающая организация несет ответственность в случае, если потребитель не нарушает технических условий потребления и генерации реактивной мощности. Ответственность за нарушение норм по четырем остальным (ПКЭ с определяемой ответственностью) возлагается на виновника, определяемого на основе сопоставления включенного в договор допустимого вклада в значение рассматриваемого ПКЭ в точке учета электроэнергии с фактическим вкладом, вычисляемым на основе измерений. Если допустимые вклады в договоре не указаны, энергоснабжающая организация несет ответственность за низкое качество, независимо от виновника его ухудшения.

6 Проверка кабелей на термическую стойкость

На термическую стойкость кабели проверяются по условию

где q - выборное сечение проводника.

qmin - кvВк (для принятых в проекте марок КНР согласно приложению 21.ОСТ5.6181-81 принимаем к=7,3).

Для генераторного фидера уставка срабатывания автоматического выключателя 0,18с и тепловой импульс для этого момента времени Вк=10,944кА2с.

Отсюда минимальное сечение qmin=7,3v10,944=24,205мм2.

Таким образом, для генераторного фидера годятся все сечения, начиная с 25мм2 и более, т.е. сечение 370мм2 (2?185), выбранное из условий нагрева, удовлетворяет заданному условию.

Срабатывание защиты на фидерах потребителей происходит в течение 0,04с. Для этого момента времени Вк=Вк0,04=2,566кА2с и минимальное сечение qmin=7,3v2,566=11,694мм2.

Таким образом на фидерах, подключаемых к ГРЩ потребителей можно применять кабели сечением 16кв.мм и более.

Высоковольтный колонковый элегазовый выключатель

Температуру нагрева контактной площадки можно определить по обращенной формуле Кукекова: , (5.9) где Tк - максимально допустимая температура нагрева контакта при протекании по нему тока короткого замыкания...

Динамические процессы и устойчивость судовых электроэнергетических систем

На термическую стойкость кабели проверяются по условию q?qmin, где q - выборное сечение проводника. qmin - кvВк (для принятых в проекте марок КНР согласно приложению 21.ОСТ5.6181-81 принимаем к=7,3)...

Оценка правильности выбора числа и мощности генераторных агрегатов в судовой электрической сети

Проектирование городских электрических сетей

Степень термического воздействия тока КЗ на проводники и электрические аппараты определяется по значению интеграла Джоуля. Если выполняется условие для расчёта интеграла Джоуля можно воспользоваться выражением:...

Разработка внешнего электроснабжения

Составим схему замещения для расчета к.з. Sc=1000 МВА хс=0,9 Uср=115 кВ L=68км R0=0,43 Ом/км Х0=0...

Стандартное сечение 150 мм2, выбранное для кабелей а и в по нагреву и по экономической плотности тока, следует проверить на термическую стойкость в режиме КЗ на сборных шинах источника питания 8 кА. где - импульс квадратичного тока КЗ...

Расчет трехагрегатной тяговой подстанции на 10кВ

Для обеспечения термической стойкости шин при КЗ необходимо, чтобы протекающий по ним ток не вызывал повышения температуры сверх максимально допустимой при кратковременном нагреве, которая составляет для медных шин 300єС....

Реконструкция системы электроснабжения жилого микрорайона города

Выбранные в нормальном режиме и проверенные по допустимой перегрузке в послеаварийном режиме кабели проверяются по условию (6.10) где SМИН - минимальное сечение по термической стойкости, мм2; SЭ - экономическое сечение...

Система электроснабжения авиазавода

Выключатель АЕ 2066МП-100 Предельная отключающая способность Iав. пр=9 кА. Iав. пр=9кА>Iуд=3,52кА Динамическая стойкость для данного выключателя выполняется. Проверка расцепителя по условию: где Iр. max - максимальный рабочий ток двигателя пресса...

Система электроснабжения сельскохозяйственного района

Расчет производиться по формуле: , мм2, (6.13) где С - постоянная, принимающая значение для СИП - 3 С=; Та.ср - усредненное значение времени затухания свободных токов КЗ, Та.ср = 0,02 с; - время срабатывания выключателя, с, для ВВ/ТЕL - 10 с...

Электроснабжение агломерационной фабрики металлургического комбината

Определим минимальное сечение кабеля, по условиям термической стойкости, для точки К-2 мм2 где С - тепловая функция, для кабелей 6 кВ с алюминиевыми жилами и бумажной изоляцией С=85 А. с2/мм2. Определим минимальное сечение кабеля...

Электроснабжение жилого дома

Проверка термической стойкости кабеля основана на расчете теплового импульса - количества тепла...

Для проверки проводников на термическую стойкость при коротком замыкании пользуются понятием теплового импульса Bk, характеризующего количество теплоты...

Электроснабжение завода по производству полиолефинов

Пункт Sрасч, кВА n Марка Fприн, ммІ Bk, кА·ммІ qmin, ммІ Fкон, ммІ 1 2 3 4 5 6 7 8 ГПП-ТП 1 2157,48 2 N2XSEY 3Ч50 8,74 21,117 3Ч50 ГПП-ТП 6 1028,92 2 N2XSEY 3Ч25 8,64 21,001 3Ч25 ГПП-ТП 7 448,98 2 N2XSEY 3Ч25 8,83 21,230 3Ч25 ГПП-АД1 1485,00 2 N2XSEY 3Ч25 8,80 21...

Электроснабжение механосборочного цеха

При прохождении тока к.з. по кабелю, в кабеле выделяется тепловой импульс. Количество теплоты зависит от времени действия защиты, времени действия тока к.з и величина тока короткого замыкания...

Проверка шин на динамическую стойкость сводится к механическому расчету шинной конструкции при КЗ. Электродинамические силы, возникающие при КЗ, носят колебательный характер и имеют периодические составляющие с частотой 50 и 100 Гц. Эти силы приводят шины и изоляторы, представляющие собой динамическую систему, в колебательное движение. Деформация элементов конструкции и соответствующие напряжения в материале зависят от составляющих электродинамической силы и от собственной частоты элементов, приведенных в колебание.

Особенно большие напряжения возникают в условиях резонанса, когда собственные частоты системы шины - изоляторы оказываются близки к 50 и 100 Гц. В этом случае напряжения в материале шин и изоляторов могут два три раза превышать напряжения, рассчитанные по максимальной электродинамической силе при КЗ, вызванной ударным током КЗ. Если же собственные частоты системы меньше 30 или больше 200 Гц, то механического резонанса не возникает и проверка шин на электродинамическую стойкость производится в предположении, что шины и изоляторы являются статической системой с нагрузкой, равной максимальной электродинамической силе при КЗ.

В большинстве применяемых конструкций шин эти условия выполняются, и ПУЭ не требует проверки шин на электродинамическую стойкость с учетом механических колебаний.

В отдельных случаях, например при проектировании новых конструкций РУ с жесткими шинами, определяется частота собственных колебаний по следующим выражениям:

для алюминиевых шин:

для медных шин:

где l - пролет между изоляторами, м;

J - момент инерции поперечного сечения шины относительно оси, перпендикулярной направлению изгибающей силы, см 4 ;

S - площадь сечения шины, см 2 .

Изменяя длину пролета и форму сечения шин, добиваются того, чтобы механический резонанс был исключен, т.е. чтобы v 0 > 200 Гц. Если этого добиться не удается, то производится специальный расчет шин с учетом динамических усилий, возникающих при колебаниях шинной конструкции.

При расчетах шин как статической системы исходят из допущения, что шина каждой фазы является многопролетной балкой, свободно лежащей на жестких опорах, с равномерно распределенной нагрузкой. В этом случае изгибающий момент определяется выражением.

где f - сила, приходящаяся на единицу длины, Н/м.

В наиболее тяжелых условиях находится средняя фаза, которая принимается за расчетную; за расчетный вид КЗ принимается трехфазное. Максимальная сила, приходящаяся на единицу длины средней фазы при трехфазном КЗ, равна

где i у - ударный ток КЗ, А

а - расстояние между осями смежных фаз, м.

Напряжение (в мегапаскалях), возникающее в материале шины,

где W - момент сопротивления шины, м 3 .

Это напряжение должно быть меньше допустимого напряжения s доп (табл. 3.3) или равно ему.

Момент сопротивления зависит от формы сечения шин, их размеров и взаимного расположения (рис. 3.1, 3.2). Для шин короткого сечения момент сопротивления определяется по тем же каталогам, что и допустимый ток.

Таблица 3.3

Допустимые механические напряжения в материале шин

Выбранный пролет не должен превышать наибольшего допустимого значения l max , определяемого по выражению

В многополосных шинах, когда в пакет входят две или три полосы, возникают электродинамические усилия между фазами и между полосами внутри пакета. Усилия между полосами не должны приводить к их соприкосновению. Для придания пакету жесткости и предупреждения соприкосновения полос устанавливаются прокладки из материала шин (рис. 3.3).

Расстояние между прокладками l п выбирается таким образом, чтобы электродинамические силы при КЗ не вызывали соприкосновения полос:

где i 2 у - ударный ток трехфазного КЗ;

а п - расстояние между осями полос, см;

J п = hb 3 /12 - момент инерции полосы, см 4 ;

K ф - коэффициент формы шин (рис. 3.4), учитывающий влияние поперечных размеров проводника на силу взаимодействия.

Чтобы не произошло резкого увеличения усилий в полосах в результате механического резонанса, частота собственных колебаний системы должна быть больше 200 Гц.

Исходя из этого значение l п выбирается еще по одному условию:

где m п - масса полосы на единицу длины, кг/м.

В расчет принимается меньшее из двух полученных значений.

Полное напряжение в материале шины складывается из двух составляющих - s ф и s п. Напряжение от взаимодействия фаз s ф находится так же, как и для однополосных шин (W ф берется в соответствии с рис. 3.2). При определении напряжения от взаимодействия полос s п принимают следующее распределение тока между полосами: в двухполосных - по 0,5i у на полосу; в трехполосных - 0,4i у в крайних и 0,2i у в средней. При этом сила взаимодействия между полосами в двухполосных шинах и сила, действующая на крайние полосы в трехполосных шинах, составляют (в ньютонах на метр) соответственно

Полосы рассматривают как балку с защепленными концами и равномерно распределенной нагрузкой; максимальный изгибающий момент (в ньютон-метрах) и s п (в мегапаскалях) определяют по выражениям

Усилие f п при любом расположении многополюсных шин действует на широкую грань шины и момент сопротивления

Условие механической прочности шин имеет вид :

s расч = s ф + s п £ s доп.

Если это условие не соблюдается, то следует уменьшить s ф или s п, что можно сделать, уменьшив l ф или l п или увеличив а или W ф.

Решив уравнение для s п относительно l п, можно определить максимальное допустимое расстояние между прокладками

Окончательное значение l п принимают из конструктивных соображений (длина l п должна быть кратной l).

Механический расчет шин коробчатого сечения производят так же, как и двухполюсных шин.

При расчете s ф принимают следующее (табл. 3.4):

Если шины расположены в горизонтальной плоскости и швеллеры жестко соединены между собой приваренными накладками, то W расч = W y0-y0 ;

При отсутствии жесткого соединения W расч = 2W y-y ;

При расположении шин в вертикальной плоскости W расч = 2W x-x .

При определении силы взаимодействия между швеллерами, составляющими шину коробчатого сечения, принимают k ф = 1; расстояние между осями проводников берут равным размеру h, и тогда Расчетный момент сопротивления W п = W y-y .

В ряде конструкций РУ шины фаз расположены так, что сечения шин являются вершинами треугольника - равностороннего или прямоугольного (табл. 3.4). При расположении шин в вершинах равностороннего треугольника шины всех фаз находятся в одинаковых условиях и максимальная сила взаимодействия оказывается равной силе, действующей на фазу В при расположении шин в горизонтальной плоскости. Если шины расположены в вершинах прямоугольного треугольника, то определение возникающих усилий усложняются, так как фазы находятся в разных условиях. Определение s п или l п в коробчатых шинах производится в этом случае так же, как при расположении шин в горизонтальной или вертикальной плоскости.

Таблица 3.4

Формулы для расчета шин, расположенных в вершинах треугольника

Расположение шин	s ф max , МПа	Силы, действующие на изоляторы, Н

Примечание. В расчетных формулах i y - в амперах, l и а - в метрах, W - в кубических метрах; F Р - растягивающие, F И - изгибающие и F С - сжимающие силы.

От пролета l и удельной нагрузки на шины f зависит также механическая нагрузка на изоляторы. Поэтому выбор изоляторов производится одновременно с выбором шин. Жесткие шины крепятся на опорных и проходных изоляторах, которые выбираются из условий

U ном.уст £ U ном.из; F расч £ F доп,

где U ном.уст и U ном.из - номинальные напряжения установки и изоляторов;

F расч - сила, действующая на изолятор;

F доп - допустимая нагрузка на головку изолятора, равная 0,6F разр;

F разр - разрушающая нагрузка изолятора на изгиб, значение которой для изоляторов разных типов приведены ниже (в ньютонах):

ОФ-6-375, ОФ-10-375, ОФ-20-375, Оф-35-375 3 750

ОФ-6-750, ОФ-10-750, ОФ-20-750, ОФ-35-750 7 500

ОФ-10-1250 12 500

ОФ-10-2000, ОФ-20-2000 20 000

ОФ-20-3000 30 000

При расположении изоляторов всех фаз в горизонтальной или вертикальной плоскости расчетная сила опорных изоляторов определяется (в ньютонах) по выражению F расч = f ф l ф k h , где k h - поправочный коэффициент на высоту шины, если она установлена «на ребро», k h = H/H из (H = H из + b + h/2).

При расположении шин в вершинах треугольника F расч = k h F и (табл. 3.4).

Для проходных изоляторов F расч = 0,5f ф l ф. Эти изоляторы выбираются также по допустимому току: I max £ I ном.

При выборе аппаратов и проводников в цепи линии необходимо учесть что

а) ошиновка ответвлений от шин и проходные изоляторы между сборными шинами и разъединителями (при наличии разделяющих полок) должны быть выбраны исходя из короткого замыкания до реактора;

б) выбор шинных разъединителей, выключателей, трансформаторов тока, проходных изоляторов и ошиновки, устанавливаемых до реактора, следует выполнять по значениям тонов короткого замыкания за реактором.

Расчетным видом короткого замыкания при проверке электродинамичекой стойкости аппаратов и жестких шин с относящимися к ним поддерживающими и опорными конструкциями является трехфазное короткое замыкание. Термическую стойкость следует проверять также по трехфазному короткому замыканию. Аппаратура и токопроводы, применяемые в цепях генераторов мощностью 60 МВт и более, а также в цепях блоков генератор - трансформатор такой же мощности, должны проверяться по термической стойкости, исходя из расчетного времени короткого замыкания 4с. Поэтому для цепи генератора следует рассмотреть трёхфазное и двухфазное короткое замыкание. Отключающую способность аппаратов в незаземленных или резонансно-заземленных сетях (сети напряжением до 35 кВ включительно) следует проверять по току трехфазного короткого замыкания. В эффективно заземленных сетях (сети напряжением 110 кВ и выше) определяют токи при трехфазном и однофазном коротком замыкании, в проверку отключающей способности делают по более тяжелому режиму с учетом условий восстановления напряжения.

Проверка на электродинамическую стойкость.

Ударные токи короткого замыкания могут вызвать поломки электрических аппаратов и шинных конструкций. Чтобы этого не произошло, каждый тип аппаратов испытывают на заводе, устанавливая для него наибольший допустимый ток короткого замыкания (амплитудное значение полного тока) i дин. В литературе встречается и другое название этого тока – предельный сквозной ток короткого замыкания i пр.скв.

Условие проверки на электродинамическую стойкость имеет вид

i уд ≤ i дин,

где i уд – расчетный ударный ток в цепи..

Проверка на термическую стойкость.

Проводники и аппараты при коротком замыкании не должны нагреваться выше допустимой температуры, установленной нормами для кратковременного нагрева.

Для термической стойкости аппаратов должно быть выполнено условие

где B к - импульс квадратичного тока короткого замыкания, пропорциональный количеству тепловой анергии, выделенной за время короткого замыкания;

I тер - номинальный ток термической стойкости аппарата;

t тер - номинальное время термической стойкости аппарата.

Аппарат может выдержать ток I тер в течение времени t тер.

Импульс квадратичного тока короткого замыкания

где i t – мгновенное значение тока короткого замыкания в момент t;

t отк – время от начала короткого замыкания до его отключения;

B к.п - тепловой импульс периодической составляющей тока короткого замыкания;

B к.а - тепловой импульс апериодической составляющей тока короткого замыкания.

Тепловой импульс B к определяется по-разному в зависимости от местонахождения точки короткого замыкания в электрической схеме.

Можно выделить три основных случая:

· удалённое короткое замыкание,

· короткое замыкание вблизи генераторов или синхронных компенсаторов,

· короткое замыкание вблизи группы мощных электродвигателей:

В первом случае полный тепловой импульс короткого замыкания

где I п.0 - действующее значение периодической составляющей начальною тока короткого замыкания;

Т а - постоянная времени затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания.

Определение теплового импульса В к для двух других случаев короткого замыкания довольно сложно. Для ориентировочных расчетов можно воспользоваться приведенным выражением В к.

Согласно ПУЭ время отключения t отк складывается из времени действия основной релейной защиты данной цепи t р.з и полного времени отключения выключателя t о.в;

t отк = t р.з + t о.в

Токоограничивающие реакторы проверяются по условиям электродинамической и термической стойкости, должны выполняться следующие критерии проверки:
— электродинамическая стойкость: iдин * iуд, (3.7)
где iдин - электродинамической стойкости при (амплитудное значение) - см.табл.5.14, 5.15 ; для одинарных (не сдвоенных) реакторов при-водится только iдин, а для сдвоенных - амплитудное значение iдин и действующее значение Iдин тока электродинамической стойкости;

с учетом токоограничения, вычисляется по формулам (2.40) - (2.43);

— термическая стойкость:

Iтер 2·tтер * В, (3.8)

где Iтер - термической стойкости при - см.табл. 5.14, 5.15 ;
В - тепловой импульс тока с учетом токоограничения, вычисляется по формуле В = Iп0 * 2(tоткл + Таэ), (3.9)
где tоткл - время отключения резервной защитой; tоткл = 4 с;
Таэ - эквивалентная постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ; Таэ = 0,1 - 0,23 с.
Результаты проверки представлены в табл. 3.5 - 3.7. Проверка электродинамической и термической стойкости для реакторов в схеме рис.2.1

Указанные реакторы типа РБУ 10-1000-0,14У3 являются не секционными, а многогрупповыми, т.к. на секции за реактором нет источников подпитки токов КЗ, кроме электродвигателей.
Максимальный протекает через реактор при в точке К2. Соответствующие токи с учетом токоограничения Iпc0 = 13,1 кА и iуд.с = 36,2 рассчитаны в табл.2.6. По электродинамической стойкости реакторы проходят с большим запасом - табл.3.5.

В табл.2.8 рассчитан тепловой импульс при за реактором В = 86,8 кА2·с. Строго говоря, указанный тепловой импульс учитывает токи подпитки двигателей за реактором, которые реально при в точке К2 через реактор не протекают. Но, как показывает табл.3.5, даже с учетом завышения теплового импульса, термическая стойкость обеспечивается с большим запасом.Расчет для реактора СР.
Максимальный протекает через СР-1 при на секции С1. Соответствующий с учетом токоограничения рассчитаем через вычисленный в п.3.2.2 короткого замыкания Iп0вг1 = 99,9 кА:

х*(б) = 99,9 1,05 ·5,78 = 0,061; — из уравнения (2.31)

Iп0 = 0,061 0,167 1,05 + ·5,78 = 26,7 кА, — формула (2.31)

где хр1*(б) = 0,167 - сопротивление реактора СР.

куд = 1 + ехр(-0,01/0,1) = 1,905 — формула (2.43)

iуд = 2 ·1,905·26,7 = 71,9 кА — формула (2.42)

В = 71,92·(4 + 0,1) = 2923 кА2·с — формула (3.9)

Расчет для реактора Р .

Максимальный протекает через реактор Р при на секции 2Р.
Соответствующий подпитки от системы Iп0 = 15,2 кА рассчитан в п.3.2.3. Ударный коэффициент остается прежним:
iуд = 2 ·1,905·15,2 = 41,0 кА — формула (2.42)
В = 15,22·(4 + 0,1) = 947 кА2·с — формула (3.9)Расчет для реактора Ррез.
Максимальный протекает через реактор Ррез при непосредственно за резервным реактором. Расчет в этом случае полностью совпадает с расчетом для рабочего реактора Р.

Расчет для реактора РС .

Максимальный протекает через реактор РС при на групповых сборках 6,3 кВ. Соответствующий подпитки от системы Iп0 = 13,6 кА рассчитан в п.3.2.4.
iуд = 2 ·1,905·13,6 = 36,6 кА — формула (2.42)
В = 13,62·(4 + 0,1) = 758 кА2·с — формула (3.9)Из табл.3.6 следует, что определяющим фактором является проверка реакторов на электродинамическую стойкость. По термической стойкости проходят с большим запасом, т.к. в время протекания тока термической стойкости tтер = 8 с значительно превышает tоткл = 4 с в формуле (3.9).

Проверка электродинамической и термической стойкости для реакторов в схеме рис.3.2