Электродинимическое действие токов КЗ

Электродинамическая стойкость определяется механическими напряжениями в материале проводников и изоляторов, которые не должны быть выше допускаемых напряжений, но последние нормируются по-разному, а именно:

для токоведущих шин

Электродинимическое действие токов КЗ - student2.ru ;

опорных изоляторов

Электродинимическое действие токов КЗ - student2.ru ;

аппаратов

Электродинимическое действие токов КЗ - student2.ru ,

где smax, расч - максимальное расчетное напряжение в материале шин, МПа; sдоп - допускаемое напряжение в материале шин (для алюминия марки AT sдоп =70 МПа, стали sдоп=160 МПа); Fрасч - расчетная электродинамическая сила, приложенная в головке изолятора, Н; Fразр - минимальная разрушающая сила (нагрузка) на изгиб, Н (задается заводом-изготовителем); Iдин, max - номинальный ток электродинамической стойкости аппарата, кА; Iуд, max - ударный ток КЗ при повреждении в расчетной точке, кА.

Обычно для аппаратов Iдин, max задают заводы, а у петлевых и стержневых трансформаторов тока нормируется кратность электродинамической стойкости Электродинимическое действие токов КЗ - student2.ru . Для выключателей по ГОСТ 687–70 нормируется сквозной предельный ток, определяемый начальным действующим значением его периодической составляющей Iп0.

Для расчета электродинамической стойкости шин необходимо, прежде всего, найти величины и выяснить характер действующих сил.

Если два параллельных тонких и прямолинейных проводника 1 и 2 расположены в одной плоскости на расстоянии а и обтекаются токами Электродинимическое действие токов КЗ - student2.ru , то результирующая сила, действующая на участке проводника 1 длиной l (например между опорными изоляторами), будет равна:

Электродинимическое действие токов КЗ - student2.ru

где плюс берется при одинаковом направлении токов i1, i2 (сила стремится сблизить проводники), минус – при разном (сила стремится удалить проводники).

Соответственно этому при двухфазном КЗ ( Электродинимическое действие токов КЗ - student2.ru ) получаем

Электродинимическое действие токов КЗ - student2.ru .

Наибольшие электродинамические силы действуют на среднюю фазу (расположение шин в одной плоскости) при трехфазном КЗ и поэтому принимаются за расчетные:

Электродинимическое действие токов КЗ - student2.ru .

В последнем выражении множитель Электродинимическое действие токов КЗ - student2.ru обусловлен фазовым сдвигом между взаимодействующими токами, а коэффициент формы kф учитывает геометрию проводников и их взаимное расположение. Его величина может быть больше или меньше единицы в зависимости от формы поперечного сечения шин и их взаимного расположения.

Электродинимическое действие токов КЗ - student2.ru .

Если считать шину многопролетной балкой, лежащей на жестких опорах и подвергающейся воздействию равномерно распределенной статической нагрузки, то в этих условиях наибольший изгибающий момент, Н×м действующий на шину, определяют по формуле

Электродинимическое действие токов КЗ - student2.ru ,

где W - момент сопротивления шины относительно оси, перпендикулярной направлению действия силы, м3.

Сила, действующая на шины от начала КЗ до его отключения, переменна. Вместе с тем конструкция шин является механически упругой системой, обладающей собственной частотой колебаний. Если частота вынуждающей силы и собственная частота колебаний упругой системы будут близки или совпадут, то возникнут условия для механического резонанса, в результате которого напряжения в материале шин увеличатся и возможно разрушение конструкции.

Наши рекомендации