При расчете токов короткого замыкания. 5.10.1. При расчете минимального значения тока КЗ для произвольного момента времени

5.10.1. При расчете минимального значения тока КЗ для произвольного момента времени рекомендуется учитывать сопротивление электрической дуги в месте КЗ, а также учитывать увеличение активного сопротивления проводников вследствие их нагрева током КЗ (эффект теплового спада тока КЗ).

5.10.2. Учет электрической дуги в месте КЗ рекомендуется производить введением в расчетную схему активного сопротивления дуги R_д.

Активное сопротивление дуги в начальный и произвольный моменты времени при дуговом КЗ в электроустановках с кабельными линиями напряжением 6 и 10 кВ приближенно можно определить по кривым, приведенным на рис. 5.18.

При КЗ на воздушных линиях 10-500 кВ сопротивление дуги в начальный и произвольный моменты времени может быть определено по кривым, приведенным на рис. 5.19-5.21.

5.10.3. Эффект теплового спада тока трехфазного КЗ в проводнике следует учитывать в тех случаях, когда активное сопротивление проводника к моменту КЗ, R_н, составляет не менее 20 % от суммарного индуктивного сопротивления цепи КЗ.

5.10.4. Активное сопротивление проводника при его начальной температуре J_н определяется по формуле

, (5.46)

где R_уд - погонное (удельное) активное сопротивление проводника, Ом/м, при нормированной температуре J_норм;

l - длина проводника до места КЗ, м;

t_p - условная температура, равная: для меди t_p = 234 °С, для алюминия t_p = 236 °С.

5.10.5. Температуру проводника до короткого замыкания рекомендуется определять по формуле

, (5.47)

где I_{норм.расч} - расчетный ток нормального режима. А;

I_{доп.прод} - допустимый ток продолжительного режима для проводника данного сечения, А;

J_{доп.прод} и J_{окр.ном} - соответственно допустимая температура проводника в продолжительном режиме и нормированная температура окружающей среды, °С;

J_окр - температура окружающей среды, °С.

Рис. 5.18. Зависимость Rд = f (tоткл, Iп0) при КЗ в электроустановках с кабельными линиями напряжением 6 кВ (сплошные кривые) и 10 кВ (пунктирные кривые)	Рис. 5.19. Зависимость Rд = f (tоткл, Iп0) при КЗ на воздушных линиях 35 кВ (сплошные кривые) и 10 кВ (пунктирные кривые)

5.10.6. Увеличение активного сопротивления проводников при КЗ следует учитывать с помощью коэффициента K_J:

, (5.48)

где K_J - коэффициент увеличения активного сопротивления проводника, который зависит от материала, а также начальной и конечной температур проводника и определяется по формуле

, (5.49)

где J_н и J_кн - соответственно начальная и конечная температуры проводника.

Рис. 5.20. Зависимость Rд = f (tоткл, Iп0) при КЗ на воздушных линиях 110 кВ (сплошные кривые) и 220 кВ (пунктирные кривые)	Рис. 5.21. Зависимость Rд = f (tоткл, Iп0) при КЗ на воздушных линиях 330 кВ (сплошные кривые) и 500 кВ (пунктирные кривые)

5.10.7. Расчет нагрева изолированных проводников при продолжительных КЗ рекомендуется выполнять с учетом теплоотдачи в изоляцию. Необходимость учета теплоотдачи определяется из сопоставления расчетного времени нагрева (t_откл) с так называемой критической продолжительностью КЗ (t_{откл.кр}), при которой пренебрежение теплоотдачей в изоляцию приводит к погрешности в расчетах превышения температуры проводника над начальной, равной 5 %. Теплоотдачу следует учитывать, если t_откл ³ t_{откл.кр}. Критическая продолжительность КЗ зависит от площади поперечного сечения проводника S и определяется по формулам

- для кабелей с алюминиевыми жилами

; (5.50)

- для кабелей с медными жилами

. (5.51)

5.10.8. Конечную температуру нагрева проводника без учета теплоотдачи (адиабатический процесс, J_кн.а) при металлическом КЗ можно определить по формуле

, (5.52)

где I_пt - ток металлического КЗ в момент отключения, А, вычисленный в соответствии с п. 5.5;

S - площадь поперечного сечения проводника, мм²;

K₁ - постоянная, зависящая от материала проводника и равная:

для меди K₁ = 226 А с^1/2/мм²;

для алюминия K₁ = 148 А с^1/2/мм²;

b - величина, обратная температурному коэффициенту сопротивления при 0 °С, K, равная:

для меди b = 234,5 K;

для алюминия b = 228 K;

e - коэффициент, учитывающий отвод тепла в изоляцию. Он определяется по формуле

, (5.53)

где F - коэффициент, учитывающий неполный тепловой контакт между проводником и изоляцией. Он обычно принимается равным 0,7;

А, В - эмпирические постоянные (измеряемые соответственно в (мм²/с)^0,5 и в мм²/с), определяющие термические характеристики окружающих или соседних неметаллических материалов:

; ,

где С₁ = 2464 мм/м; С₂ = 1,22 K×мм²/Дж;

s_c - удельная объемная теплоемкость токопроводящего элемента, Дж/(Kм³), равная:

для меди s_c = 3,45×10⁶ Дж/(Kм³);

для алюминия s_c = 2,5×10⁶ Дж/(Kм³);

s_i - удельная объемная теплоемкость окружающих или соседних неметаллических материалов, Дж/(Kм³), равная:

для бумажной пропитанной изоляции кабелей -s_i = 2×10⁶ Дж/(Kм³);

для ПВХ изоляции кабелей -s_i = 1,7×10⁶ Дж/(Kм³);

r_i - удельное термическое сопротивление окружающих или соседних неметаллических материалов, Kм/Вт, равное:

для бумажной пропитанной изоляции кабелей r_i = 6,0 Kм/Вт;

для ПВХ изоляции кабелей до 3 кВ включительно r_i = 5 Kм/Вт;

свыше 3 кВ r_i = 6 Kм/Вт.

5.10.9. Конечную температуру нагрева проводника без учета теплоотдачи при КЗ через электрическую дугу и t_откл < 0,5 с можно определить по формуле (5.52). Значение тока дугового КЗ в момент отключения (I_кt) с учетом влияния дуги следует определять в соответствии с п.5.10.2.

5.10.10. Конечную температуру нагрева кабеля при КЗ с учетом теплоотдачи в изоляцию рекомендуется определять по формуле

, (5.54)

где h - коэффициент, учитывающий теплоотдачу в изоляцию. Он зависит от материала и сечения проводника и продолжительности КЗ; для кабелей с алюминиевыми жилами и ПВХ или бумажной пропитанной изоляцией этот коэффициент может быть определен по кривым на рис. 5.22;

J_кн.а - конечная температура нагрева проводника без учета теплоотдачи, определяемая по формуле (5.52).

Рис. 5.22. Зависимость h = f (t) для кабелей с ПВХ и бумажной пропитанной изоляцией и алюминиевыми жилами	Рис. 5.23. Зависимость KJ = f (Iп0, Sкб) для кабелей с алюминиевыми жилами с учетом теплоотдачи и сопротивления дуги

5.10.11. Расчет коэффициента увеличения активного сопротивления кабелей (K_J) при дуговом КЗ и t_откл ³ 0,5 с рекомендуется выполнять с учетом взаимного влияния изменения активного сопротивления жил кабеля и активного сопротивления электрической дуги.

Расчетные значения коэффициента K_J для кабелей с алюминиевыми жилами могут быть определены по кривым рис. 5.23. При их построении принято, что J_н = 20 °С и t_откл = 0,5 с (сплошные кривые) и t_откл = 1 с (пунктирные кривые).

При продолжительности КЗ 0,5 с < t_откл < 1 с значение коэффициента K_J может быть определено приближенно с помощью интерполяции кривых.

При отличии начальной температуры кабеля от указанной (J_н = 20 °С) коэффициент K_J может быть пересчитан с помощью формулы

, (5.55)

где - значение коэффициента при J_н = 20 °С;

J_н - фактическое значение начальной температуры.