Проверка электрооборудования по режиму короткого замыкания.

Литература: Яковлев Г.С. Судовые электроэнергетические системы : Учеб. – 5-е изд., перераб. И доп. – Л.: Судостроение, 1987.

4.2.1. Проверка автоматических выключателей по предельным токам к.з.

По предельным токам к.з. автоматические выключатели проверяют на коммутационную способность и термическую стойкость.

Селективные (генераторные) автоматы на предельную коммутационную способность проверяются по двум условиям:

на динамическую стойкость

i _{уд. расч.} < i _{уд. доп.} ;

на разрывную способность

I _расч. < I _доп,

где i _{уд. расч.} – расчетный ударный ток к.з. для точки, выбранной с целью проверки селективного автомата; i _{уд. доп.} – допустимое значение ударного тока к.з. автомата

( Приложение 11-13). I _расч. – расчетное действующее значение тока в момент размыкания дугогасительных контактов автомата; I _доп. – допустимое действующее значение тока автомата в момент размыкания дугогасительных контактов (Приложение 11 -13);

На термическую стойкость селективные автоматы проверяют по условию

I ² _¥ t _ф < (I ² t ) _доп.,

где I _¥ - установившийся ток к.з.; t _ф – фиктивное время к.з.;

I ² _¥ t _ф – расчетное значение величины, характеризующей термическое действие тока к.з. за время, равное уставке на срабатывание при к.з.для селективного автомата.

(I ² t ) _доп. – термическая устойчивость по техническим условиям (Приложение12).

Как показала расчетная практика, определение фиктивного времени к.з. методом, изложенным в учебнике Н.Н. Никифоровского и Б.И. Норневского (§ 3.9.), достаточно сложно, но дает всегда примерно один результат:

t _ф = ( 1,5 ÷ 2 ) t _к.з.,

где t _к.з. – время отключения тока к.з. селективным автоматом.

Сетевые (установочные) автоматические выключатели и предохранители проверяют только на динамическую стойкость по ударному току к.з. Значения предельно допустимых ударных токов для автоматов типа А3700 и АК50 приведены в Приложениях 11 и 13.

2.13..2 Проверка токопроводов на динамическую и термическую устойчивость.

Для неавтоматических выключателей рубильников, переключателей, разъединителей и контакторов производится проверка на электродинамическую и термическую устойчивость, если они установлены за селективным автоматом. За расчетное время в этом случае принимается уставка на срабатывание селективного автомата.

Проверку кабеля по условиям к.з. можно не производить.

Шины распределительных устройств проверяются по условиям к.з. на электродинамическую и термическую устойчивость (по методикам, изложенным в § 7.5. учебника Г.С. Яковлева)

При расчетах механической прочности шин в режиме короткого замыкания исходят из допущения, что шина каждой фазы является многопролетной балкой, свободно лежащей на жестких опорах и на­ходящейся под действием равномерно распределенной нагрузки. Шины распределительного щита. удовлетворяют требованиям электродинамической устойчивости, если значение максимального расчетного на­пряжения в шине меньше или равно максимально допустимого напряжения, т.е. σ_расч. ≤ σ_доп

В случае невыполнения этого неравенства рекомендуется уменьшить σ_расч. путем проведения ряда мероприятий:

а) уменьшения величины тока короткого замыкания ;

б) увеличения расстояния между осями фаз ;

в) уменьшения длины пролета между опорными изоляторами ;

г) изменения размера сечения шин.

Однополосные шины

Максимальное напряжение в шине при расположении шин плашмя определяется по соотношениям:

При числе пролетов больше двух

σ_расч. = (1.06 К_ф i ²_р L²/ a h² b) * 10 ^-10 , кПа (2.13. )

при числе пролетов, равном двум

σ_расч. = (1.33 К_ф i ²_р L²/ a h² b) * 10 ^-10 , кПа 2.13.2 )

При расположении шин согласно рис .2.11 максимальное напряжение

в шине равно: .

σ_расч. = (1.06 К_ф i ²_р L²/ a h b²) * 10 ^-10 , кПа (2.13.3 )

при числе пролетов, равном двум,

σ_расч. = (1.33 К_ф i ²_р L²/ a h b²) * 10 ^-10 , кПа (2.13.4 )

где i _р - полный ударный ток короткого замыкания ;

а - расстояние между осями фаз, см, обычно а = 6…...7 см

L - длина пролета, см, обычно L = 60 см;

h- высота шин, см ;

б - толщина шин, см ;

К_ф - коэффициент формы шин, определяемый из кривых, представленных в Приложении 17

Рис. 2.12 Расположение однопролетных шин

Проверка шин и кабелей по условиях термической устойчивости

Проверка шин и наиболее на термическую устойчивость заключается в определении минимально допустимого сечения и сравнении полученной величины по току длительного режима.

Вначале рассчитывается полное фиктивное время

t _ф = t _фu + t _фa , ( 2.13.5 )

где t _фu - фиктивное время для периодической составляющей то-
ка короткого замыкания, определяемое для заданного времени длительности короткого эамыкания из кривых (рис.2.13) по вычисленному отношению:

β = I_к.з / I_∞ ( 2.13.6 )

Фиктивное время для апериодической составляющей тока короткого замыкания вычисляется по формуле:

t _фa = Ta β² ( 2.13.7 )

где Ta = Хрез /314 r_{рез .}- постоянная времени затухания апериодической сос-тавляющей.

Рис. 2.13 Кривые для определения фиктивного времени

Минимально допустимое сечение по термической устойчивости равно:

для шин S _min = 0,0063 I_∞√ t _ф ( 2.13.8 )

для кабелей S _min = 0,0073 I_∞√ t _ф ( 2.13.9 )

Формула получена из условия, что температура нагрева шин З00°С, а установившаяся температура шин до к.з. - 90°С.

Полученные значения S min сравнивают с выбранным по длительному режиму сечением. Если S _min > S _длит, то выбранное сечение не удовлетворяет требованиям термической устойчивости, и необходимо увеличить сечение шины (кабеля).

Значение конечной температуры шины (кабеля), до которой они нагреваются в режиме короткого замыкания за время срабатывания аппаратов защиты, определяется по кривой (рис.2.13) по величине

А _к = А _н + (I_∞ / S _длит) ² t _ф , (2.13.10)

где А _н – коэффициент, значение которого находится по кривым рис. 2.13 для значения установившейся температуры для шины (90⁰) или кабеля

S _длит - выбранное сечение шины ( кабеля), см²

t 0 С

				А к

Рис. 2.14 Температурная кривая меди.

Полученное значение температуры следует сравнить с наибольшей кратковременно допускаемой для шин (кабелей) температурой. Допустимая температура нагрева для медных шин - 300° С.

Проверку шин на термическую устойчивость рекомендуется производить для тех щитов, которые отключаются при коротком замыкании с выдержкой времени не менее 0,5-0.7 с.

Проверка термической устойчивости кабелей целесообразна при времени отключения короткого замыкания не менее 0,25 с.

Шина и кабели, защищаемые установочными автоматами или предохранителями, не требуют проверки на термическую устойчивость.