Поиск:  
 
Примеры: ГОСТ Р 34.1980.4-93   Нефть   28906-91   охрана труда   методика пожар   50571   Геоинформационная система   Промышленная безопасность
 
Добавить в избранное
Размещение рекламы
в документах

Оформления разрешений на применение

Закладки Нормативные документы ГОСТы Тендеры Услуги! Форум
Разместить рекламу на этом месте

ГОСТ Р 52736-2007


Показать отсканированные страницы | Скачать PDF
Документ:ГОСТ Р 52736-2007
Название:Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета электродинамического и термического действия тока короткого замыкания
Название на английском:Short-circuits in electrical installations. Calculation methods of electrodynamics and thermal effects of short-circuit current
Область применения:Настоящий стандарт распространяется на трехфазные электроустановки промышленной частоты и определяет методы расчета и проверки проводников и электрических аппаратов на электродинамическую и термическую стойкость при коротких замыканиях
Дескрипторы (английский язык):short-circuits, electrical installations, calculation methods, electrodynamics, thermal effects, current
Термины и определения:Раздел стандарта
Разработчик:Филиал ОАО "НТЦ электроэнергетики" - ВНИИЭ; Московский энергетический институт (Технический университет) (МЭИ (ТУ))
Статус документа:действующий
Взамен:ГОСТ Р 50254-92
Дата издания:12.11.2007
Дата введения в действие:01.07.2008
Дата последнего изменения:19.04.2010
Вид стандарта:Стандарты на методы контроля
Управление Ростехрегулирования:000 - Управление стандартизации
Технический комитет России:437 - Токи короткого замыкания
Ссылки на:ГОСТ 687-78; ГОСТ 16442-80; ГОСТ 18410-73;
Общероссийский Классификатор Стандартов (ОКС)
29.020 - ЭЛЕКТРОТЕХНИКА / Электротехника в целом /
Классификатор Государственных Стандартов (КГС)
Е09 - Энергетическое и электротехническое оборудование -> Общие правила и нормы по электротехнике и теплотехнике-> Методы испытаний. Упаковка. Маркировка


ФЕДЕРАЛЬНОЕАГЕНТСТВО
ПО
ТЕХНИЧЕСКОМУРЕГУЛИРОВАНИЮИМЕТРОЛОГИИ

image002.gif

НАЦИОНАЛЬНЫЙ
стандарт
РОССИЙСКОЙ
ФЕДЕРАЦИИ

ГОСТР
52736-
2007

Короткиезамыканиявэлектроустановках

МЕТОДЫРАСЧЕТАЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКОГО
ИТЕРМИЧЕСКОГОДЕЙСТВИЯТОКА
КОРОТКОГО
ЗАМЫКАНИЯ

image003.gif

Москва
Стандартинформ
2007

Предисловие

ЦелиипринципыстандартизациивРоссийскойФедерацииустановленыФедеральнымзакономот 27 декабря 2002 г. 184-ФЗ «Отехническомрегулировании», аправилаприменениянациональных стандартовРоссийскойФедерации-ГОСТР 1.0-2004«СтандартизациявРоссийскойФедерации. Основныеположения»

Сведенияостандарте

1. РАЗРАБОТАНФилиаломОАО«НТЦэлектроэнергетики»-ВНИИЭ, Московскимэнергетическиминститутом (Техническимуниверситетом) (МЭИ (ТУ))

2. ВНЕСЕНТехническимкомитетомпостандартизацииТК 437 «Токикороткогозамыкания»

3. УТВЕРЖДЕНИВВЕДЕНВДЕЙСТВИЕПриказомФедеральногоагентствапотехническому регулированиюиметрологииот 12 июля 2007 г. 174-ст

4. ВЗАМЕНГОСТР 50254-92

Информацияобизмененияхкнастоящемустандартупубликуетсяежегодновиздаваемом информационномуказателе«Национальныестандарты», атекстизмененийипоправок-вежемесячноиздаваемыхинформационныхуказателях«Национальныестандарты». Вслучаепересмотра (замены) илиотменынастоящегостандартасоответствующееуведомлениебудетопубликовано вежемесячноиздаваемоминформационномуказателе«Национальныестандарты». Соответствующаяинформация, уведомлениеитекстыразмещаютсятакжевинформационнойсистемеобщего пользования-наофициальномсайтеФедеральногоагентствапотехническомурегулированиюи метрологиивсетиИнтернет

Содержание

1. Область применения

2. Нормативные ссылки

3. Термины и определения

4. Общие положения

5. Электродинамическое действие тока короткого замыкания

5.1. Расчет электродинамических сил взаимодействия проводников

5.2. Выбор расчетной механической схемы шинных конструкций и гибких проводников

5.3. Допустимые механические напряжения в материале проводников и механические нагрузки на опоры при коротком замыкании

5.4. Определение механических напряжений в материале проводников и механических нагрузок на опоры при коротком замыкании

5.5. Проверка шинных конструкций, гибких проводников и электрических аппаратов на электродинамическую стойкость при коротком замыкании

6. Термическое действие тока короткого замыкания

6.1. Определение интеграла Джоуля и термически эквивалентного тока короткого замыкания

6.2. Проверка электрических аппаратов на термическую стойкость при коротком замыкании

6.3. Проверка проводников на термическую стойкость при коротком замыкании

6.4. Проверка силовых кабелей на невозгораемость при коротком замыкании

Приложение А (рекомендуемое) Расчетные выражения для определения коэффициента λ(Z)

Приложение Б (рекомендуемое) Методика проверки токопроводов на электродинамическую стойкость при повторном включении на короткое замыкание

Приложение В (рекомендуемое) Методика расчета гибких проводников на электродинамическую стойкость

Приложение Г (рекомендуемое) Примеры расчета электродинамической стойкости шинных конструкций

 

НАЦИОНАЛЬНЫЙСТАНДАРТРОССИЙСКОЙФЕДЕРАЦИИ

Короткиезамыканиявэлектроустановках

МЕТОДЫРАСЧЕТАЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКОГОИТЕРМИЧЕСКОГОДЕЙСТВИЯТОКА КОРОТКОГОЗАМЫКАНИЯ

Short-circuits in electrical installations.
Calculation methods of electrodynamics and thermal effects of short-circuit current

Датавведения- 2008-07-01

1. Область применения

Настоящийстандартраспространяетсянатрехфазныеэлектроустановкипромышленнойчастоты иопределяетметодырасчетаипроверкипроводниковиэлектрическихаппаратовнаэлектродинамическуюитермическуюстойкостьприкороткихзамыканиях (КЗ).

2. Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 687-78 Выключатели переменного тока на напряжение свыше 1000 В. Общие технические условия

ГОСТ 16442-80 Кабели силовые с пластмассовой изоляцией. Технические условия

ГОСТ 18410-73 Кабели силовые с пропитанной бумажной изоляцией. Технические условия

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный документ заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) документом. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3. Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1

термическое действие тока короткого замыкания в электроустановке: Изменение температуры элементов электроустановки под действием тока короткого замыкания.

[ГОСТ 26522-85, статья 87]

3.2

электродинамическое действие тока короткого замыкания в электроустановке: Механическое действие электродинамических сил, обусловленных током короткого замыкания, на элементы электроустановки.

[ГОСТ 26522-85, статья 88]

3.3

интеграл Джоуля: Условная величина, характеризующая тепловое действие тока короткого замыкания на рассматриваемый элемент электроустановки, численно равная интегралу от квадрата тока короткого замыкания по времени, в пределах от начального момента короткого замыкания до момента его отключения.

[ГОСТ 26522-85, статья 89]

3.4

ток термической стойкости электрического аппарата при коротком замыкании (ток термической стойкости): Нормированный ток, термическое действие которого электрический аппарат способен выдержать при коротком замыкании в течение нормированного времени термической стойкости.

[ГОСТ 26522-85, статья 90]

3.5

ток электродинамической стойкости электрического аппарата при коротком замыкании (ток электродинамической стойкости): Нормированный ток, электродинамическое действие которого электрический аппарат способен выдержать при коротком замыкании без повреждений, препятствующих его дальнейшей работе.

[ГОСТ 26522-85, статья 91]

4. Общие положения

4.1. Исходныеположения

4.1.1. При проверке проводников и электрических аппаратов электроустановок на электродинамическую и термическую стойкость при КЗ предварительно должны быть выбраны расчетные условия КЗ, т.е. расчетная схема электроустановки, расчетный вид КЗ в электроустановке, расчетная точка КЗ, а также расчетная продолжительность КЗ в электроустановке (последнюю используют при проверке на термическую стойкость проводников и электрических аппаратов, а также при проверке на невозгораемость кабелей).

4.1.2. Расчетная схема электроустановки должна быть выбрана на основе анализа возможных электрических схем этой электроустановки при продолжительных режимах ее работы. К последним следует относить также ремонтные и послеаварийные режимы работы.

4.1.3. В качестве расчетного вида КЗ следует принимать:

- при проверке электрических аппаратов и жестких проводников с относящимися к ним поддерживающими и опорными конструкциями на электродинамическую стойкость - трехфазное КЗ;

- при проверке электрических аппаратов и проводников на термическую стойкость - трех- или однофазное КЗ, а на генераторном напряжении электростанций - трех- или двухфазное КЗ, в зависимости от того, какое из них приводит к большему термическому воздействию;

- при проверке гибких проводников по условию их допустимого сближения во время КЗ - двухфазное КЗ.

4.1.4. В качестве расчетной точки КЗ следует принимать такую точку на расчетной схеме, при КЗ в которой проводник или электрический аппарат подвергается наибольшему электродинамическому или термическому воздействию.

Примечание-ИсключенияизэтоготребованиядопустимылишьприучетевероятностныххарактеристикКЗидолжныбытьобоснованытребованиямисоответствующихведомственныхнормативныхдокументов.

в зону которой входят проверяемые проводники и электрические аппараты, и полного времени отключения соответствующего выключателя, а при проверке кабелей на невозгораемость - путем сложения времени действия резервной релейной защиты и полного времени отключения ближайшего к месту КЗ выключателя.

При наличии устройств автоматического повторного включения (АПВ) цепи следует учитывать суммарное термическое действие тока КЗ.

4.1.6. При расчетной продолжительности КЗ до 1 с допустимо процесс нагрева проводников под действием тока КЗ считать адиабатическим, а при расчетной продолжительности КЗ более 1 с и при небыстродействующих АПВ следует учитывать теплоотдачу в окружающую среду.

5. Электродинамическое действие тока короткого замыкания

font-style:normal'>5.1. Расчет электродинамических сил взаимодействия проводников

5.1.1. Электродинамические силы взаимодействия F, Н, двух параллельных проводников с токами следует определять по формуле

image005.gif,                                                                                (1)

где 210-7

-постоянныйпараметр, Н/А2;

i1, i2

-мгновенныезначениятоковпроводников, А;

l

-длинапроводников, м;

а

-расстояниемеждуосямипроводников, м;

Кф

-коэффициентформы.

Для проводников прямоугольного сечения коэффициент формы следует определять по кривым, приведенным на рисунке 1.

image007.jpg

Рисунок 1 - Диаграммадляопределениякоэффициентаформыпроводниковпрямоугольногосечения

Для круглых проводников сплошного сечения, проводников кольцевого сечения, а также проводников (шин) корытообразного сечения с высотой профиля 0,1 м и более следует принимать Кф = 1,0.

5.1.2. Наибольшее значение электродинамической силы имеет место при ударном токе КЗ.

5.1.3. Максимальную силу image009.gif, H, (эквивалентную равномерно распределенной подлине пролета нагрузки), действующую в трехфазной системе проводников на расчетную фазу при трехфазном КЗ, следует определять по формуле

image011.gif,                                                                  (2)

гдеl

-длинапролета, м;

image013.gif

-ударныйтоктрехфазногоКЗ, А;

Kрасп

-коэффициент, зависящийотвзаимногорасположенияпроводников.

ЗначениякоэффициентаКраспдлянекоторыхтиповшинныхконструкций (рисунок 2) указанывтаблице. 1.

image014.gif

Рисунок 2 -Схемывзаимногорасположенияшинныхконструкций

Таблица 1-ЗначениякоэффициентаКрасп

Расположениешин

Расчетная фаза

ЗначениекоэффициентаKраспдлянагрузок

результирующей

изгибающей

растягива-
ющей

сжимающей

Воднойплоскости (рисунок 2 а)

В

1,00

1,00

0

0

Повершинамравностороннеготреугольника (рисунок 2 б)

А

1,00

0,94

0,25

0,75

В

1,00

 

1,00

0

С

1,00

0,94

0,25

0,75

Повершинампрямоугольногоравнобедренноготреугольника (рисунок 2 в)

А

0,87

0,87

0,29

0,87

В

0,95

0,43

0,83

0,07

С

0,95

0,93

0,14

0,43

Повершинамравностороннеготреугольника, ноосиизолятороврасположеныподуглом 2π/3 другкдругу (рисунок 2 г)

А, В, С

1,00

0,50

1,00

0

ПридвухфазномКЗмаксимальнуюсилуопределяютпоформуле

image016.gif,                                                                  (3)

где image018.gif -ударныйтокдвухфазногоКЗ, А.

5.2. Выбор расчетной механической схемы шинных конструкций и гибких проводников

5.2.1. Методикурасчетаэлектродинамическойстойкостишинныхконструкцийигибкихпроводниковследуетвыбиратьнаосноверасчетноймеханическойсхемы, учитывающейихособенности.

5.2.2. Следуетразличать:

- статическиесистемы, обладающиевысокойжесткостью, укоторыхшиныиизоляторыприКЗ остаютсянеподвижными;

- динамическиесистемысжесткимиопорами, укоторыхизоляторыприКЗсчитаютсянеподвижными, ашиныколеблются;

- динамическиесистемысупругоподатливымиопорами, вкоторыхприКЗколеблютсяишины, и опоры;

динамическиесистемысгибкимипроводниками.

5.2.3. Расчетныемеханическиесхемышинныхконструкцийразличныхтипов, обладающихвысокойжесткостью, представленывтаблице 2.

Таблица 2 -Расчетныесхемышинныхконструкций

Номер
схемы

Расчетнаясхема

Типбалкииопоры

Коэффициент

λ

β

r1

1.

image020.gif

Однопролетная:

А иВ-простыеопоры

8

1

3,14

2.

image022.gif

Однопролетная

А-неподвижнаяопора

В-простаяопора

8

1,25

3,93

3.

image024.gif

Однопролетная:

А и В-неподвижныеопоры

12

1

4,73

4.

image026.gif

Двухпролетная:

А и В - простые опоры

8

1,25

3,93

5.

image028.gif

Трехиболеепролетная:

АиВ-простыеопоры

10*

12**

1,13

1

4,73

* Длякрайнихпролетов.

** Длясреднихпролетов.

Примечание-Коэффициентλиспользуютприопределениимаксимальногонапряжениявматериалепроводника, β -приопределениинагрузкинаизолятор, r1-параметросновнойчастотысобственныхколебанийшины.

Расчетныесхемыимеютвидравнопролетнойбалки, лежащейилизакрепленнойнажесткихопорахиподвергающейсявоздействиюравномернораспределеннойнагрузки.

Различаютследующиетипышинныхконструкцийисоответствующихрасчетныхмеханических схем:

- шиннаяконструкция, длинакоторойравнадлинеодногопролета; длянеерасчетнойсхемой являетсябалкасшарнирнымопираниемнаобеихопорахпролета (таблица 2, схема 1);

- шиннаяконструкция, длинакоторойравнадлинеодногопролета, соднойпростойиоднойнеподвижнойопорами; длянеерасчетнойсхемойявляетсябалкасшарнирнымопираниемнапростойопореи жесткимопиранием (защемлением) нанеподвижнойопорепролета (таблица 2, схема 2);

- шиннаяконструкция, длинакоторойравнадлинеодногопролета, снеподвижнымиопорами; для неерасчетнойсхемойявляетсябалкасжесткимопиранием (защемлением) наобеихопорахпролета (таблица 2, схема 3);

- шинныеконструкции, длинакоторыхравнадлинедвух, трехиболеепролетов; длянихрасчетной схемойявляетсябалкасшарнирнымопираниемнакаждойизопор (таблица 2, схемы 4 и 5).

5.2.4. Расчетнойсхемойшиннойконструкциисупругоподатливымиопорамиследуетсчитатьсхему, вкотороймассашиныраспределенаподлинепролета, аопорыпредставленытеламисэквивалентноймассойМипружинамисжесткостьюСоп.

5.2.5. Длягибкихпроводниковвкачестверасчетнойсхемыприменяютсхемусжесткимстержнем, оськоторогоочерченапоцепнойлинии. Гирляндыизолятороввводятвмеханическуюсхемуввидежесткихстержней, шарнирносоединенныхспроводникамииопорами. Размерыстержнейрасчетнойсхемы определяютизстатическогорасчетанадействиесилтяжести.

5.3. Допустимые механические напряжения в материале проводников и механические нагрузки на опоры при коротком замыкании

5.3.1. Допустимоенапряжениевматериалежесткихшинσдоп, Па, следуетприниматьравным 70 % временногосопротивленияразрывуматериалашинар

σдоп = 0,7σρ,                                                                                              (4)

Допустимое напряжение в материале шин должно быть ниже предела текучести этого материала.

Временные сопротивления разрыву и допустимые напряжения в материалах шин приведены в таблице 3.

В зоне сварных соединений шин их временное сопротивление разрыву снижается. Его значение обычно определяют экспериментально; при отсутствии экспериментальных данных значения временного сопротивления разрыву, а также допустимого напряжения следует принимать, используя данные таблицы 3.

Таблица 3 -Основныехарактеристикиматериаловшин

Материалшины

Марка

Временноесопротивление разрыву, МПа

Допустимоенапряжение, МПа

Модуль упругости, 1010Па

материала

вобласти сварного соединения

материала

вобласти сварного соединения

Алюминий

АО, А

118

118

82

82

7

АДО

59-69

59-69

41-48

41-48

7

Алюминиевый сплав

АД31Т

127

120

89

84

7

АД31Т1

196

120

137

84

7

АВТ1

304

152

213

106

7

1915Т

353

318

247

223

7

Медь

МГМ

245-255

-

171,5-178

-

10

МП-

245-294

-

171,5-206

-

10

5.3.2. Взависимостиотвзаимногорасположенияшиниизоляторовпоследниепривоздействиина нихэлектродинамическихсилработаютнаизгибилирастяжение (сжатие) илиодновременнонаизгиби растяжение (сжатие). Вобщемслучаедопустимуюнагрузкунаизолятор (изоляционнуюопору) Fдопследуетприниматьравной 60 % минимальнойразрушающейнагрузкиFpaзp, приложеннойквершинеизолятора (опоры) приизгибеилиразрыве

Fдоп = 0,6 Fразр, ,                                                                                       (5)

5.3.3. Вслучаеработыизоляторанаизгибилирастяжение (сжатие) значениядопустимыхнагрузок наизолятор (опору) Fдоп.изгFдоп.р,Н,следуетприниматьсоответственноравными:

image030.gif,                                                                             (6)

 

гдеFразр.изг и Fразр.р

-задаваемыепредприятием-изготовителемминимальныеразрушающие нагрузкисоответственноприизгибеирастяжении (сжатии) изолятора, Н.

5.3.4. Допустимую нагрузку на спаренные изоляторы (опоры) следует принимать равной 50 % суммарного разрушающего усилия изоляторов (опор)

Fдоп = 0,5 Fpaзp.                                                                                        (7)

гдеFpaзp.-суммарноеразрушающееусилиеспаренныхизоляторов (опор), Н.

5.3.5. При удалении центра масс шины от вершины опорного изолятора, например, когда плоская шина поставлена на ребро (рисунок 3а, б), значение допустимой нагрузки на опорный изолятор при изгибе следует пересчитать в соответствии с формулой

Fдоп = NFразр.изгh/Н,                                                                                   (8)

где N

-коэффициентдопустимойнагрузки, равный 0,6 или 0,5 (5.3.2-5.3.4);

hиН

-расстоянияотопасногосеченияизоляторасоответственнодоеговершиныицентрамасс поперечногосеченияшины, м.

Опасноесечениеопорно-стержневыхизоляторовсвнутреннимкреплениемарматуры (рисунок3а) следуетприниматьуопорногофланца, опорно-стержневыхизоляторовсвнешнимкреплением арматуры (рисунок 3 б, в) -укромкинижнегофланца, аопорно-штыревыхизоляторов (рисунок3 г) -на границеконтакташтырясфарфоровымтеломизолятора.

Допустимуюизгибающуюнагрузкумногоярусныхизоляционныхопор (колонокизоляторов) (рисунок3 г, д) следуетприниматьравнойдопустимойнагрузкенаименеепрочногояруса, определяемойпо формуле (8).

image032.gif

Рисунок 3 -Определениедопустимыхнагрузокнаизоляторыиизоляционныеопоры

5.3.6. Прирасположениифазповершинамтреугольника (рисунок 2 б, в, г) изоляторыодновременноиспытываюткакрастягивающие (сжимающие), такиизгибающиеусилия. Допустимыеизгибающую Fдоп.изгирастягивающуюFдоп.p.нагрузкивньютонахследуетопределятьпоформулам (6).

5.3.7. Допустимоенапряжениевматериалегибкихпроводниковσдоп, МПа, следуетприниматьравным

σдоп = Nσпр                                                                                                (9)

гдеN-коэффициентдопустимойнагрузки, равный 0,35-0,50;

σпр -пределпрочностиприрастяжении, Н.

5.3.8. Допустимую нагрузку на подвесные изоляторы следует принимать равной 30 % разрушающей нагрузки, т.е.

Fдоп = 0,3Fразр.                                                                                          (10)

5.3.9. Расстояния между проводниками фаз Аф-ф, а также между проводниками и заземленными частями Аф-3 шинных конструкций напряжением 35 кВ и выше и проводников ошиновки распределительных устройств и воздушных линий, а также токопроводов к моменту отключения КЗ должны оставаться больше допустимых изоляционных расстояний, определяемых при рабочих напряжениях, т.е.

image034.gif                                                                                     (11)

 

гдеАф-ф.допиАф-3доп

-минимальнодопустимыерасстоянияпоусловиямпробоясоответственно междупроводникамифазипроводникамиизаземленнымичастямипри рабочемнапряжении.

5.4. Определение механических напряжений в материале проводников и механических нагрузок на опоры при коротком замыкании

5.4.1. Расчет шинных конструкций, обладающих высокой жесткостью

5.4.1.1. При расчете шинной конструкции, обладающей высокой жесткостью, шину в любом пролете между изоляторами, кроме крайних, следует рассматривать как стержень (балку). Наличие ответвлений допускается не учитывать.

5.4.1.2. Максимальное напряжение в материале шины πmax, Па, и нагрузку на изолятор шинной конструкции высокой жесткости image036.gif, Н, при трехфазном КЗ следует определять по формулам:

image038.gif                                                                               (12)

image040.gif                                                                                            (13)

гдеimage042.gif

-максимальнаясила, возникающаявмногопролетнойбалкепритрехфазномКЗ, Н, определяемаяпоформуле (2);

l

-длинапролета, м;

λиβ

-коэффициенты, зависящиеотусловияопирания (закрепления) шин, атакжечислапролетовконструкцииснеразрезнымишинами (таблица 2);

W

-моментсопротивленияпоперечногосеченияшины, м3; формулыдляегорасчетаприведенывтаблице 4.

Таблица 4 -ФормулыдляопределениямоментаинерцииJимоментасопротивленияWпоперечныхсеченийшин

Формапоперечногосечения ирасположениешин

Расчетныеформулы

J, м4

W, м3

image044.gif

image046.gif

image048.gif

image050.gif

image052.gif

image054.gif

image056.gif

image058.gif

image060.gif

image062.gif

image064.gif

image066.gif

image068.gif

image070.gif

image072.gif

image074.gif

image076.gif

image078.gif

image080.gif

image082.gif

image084.gif

image086.gif

image088.gif

image090.gif

image092.gif

image094.gif

image096.gif

image098.gif

image100.gif

image102.gif

image104.gif

image106.gif

 

image108.gif

image110.gif

image112.gif

image114.gif

Примечание - Когда прокладки приварены к обеим полосам пакета, то вместо формул, отмеченных* и **, следует применять формулы:

image116.gif

 

При двухфазном КЗ

image118.gif;                                                                  (14)

image120.gif;                                                                  (15)

гдеimage122.gif

-максимальнаясила, возникающаявмногопролетнойбалкепридвухфазномКЗ, Н, иопределяемаяпоформуле (3).

Прирасчетенапряженийвобластисварныхсоединений, находящихсянарасстоянииZотопорногосечения, вформулы (12) и (14) следуетподставлятьзначенияλ(Z), вычисленныевсоответствиистаблицейА. 1 (приложениеА).

5.4.1.3. Электродинамическиенагрузкинаотдельныепроводникисоставныхшин (рисунок 4) обусловленывзаимодействиемихтоковстокамипроводниковдругихфазистокамидругихэлементов проводникаоднойитойжефазы. МаксимальноенапряжениевматериалесоставныхшинприКЗдопускаетсяопределятьпоформуле

σmax= σф. max + σэл. max,                                                                             (16)

гдеσф. max

-максимальноенапряжениевматериалешины, обусловленноевзаимодействиемтока данногопроводникастокамипроводниковдругихфаз, Па, котороевзависимостиотвида КЗследуетопределятьпоформулам (12) или (14);

σэл. max

-максимальноенапряжениевматериалешины, обусловленноевзаимодействиемтоков отдельныхэлементовпроводникаоднойфазы, Па, котороеследуетопределятьпоформуле

image124.gif,                                                                    (17)

гдеlэл

-расстояниемеждуосямипрокладок, м;

аэл

-расстояниемеждуосямипоперечныхсеченийэлементовсоставныхшин, м (рисунок 4);

Wэл

-моментсопротивленияпоперечногосеченияэлементасоставнойшины, м3;

iуд

-ударныйтоктрехфазногоилидвухфазногоКЗ, А;

n

- число проводников в одной фазе.

image126.gif

image128.gif

Рисунок 4 -Двухполоснаяшина

5.4.2. Расчетшинныхконструкцийсжесткимиопорами

5.4.2.1. Шинную конструкцию, изоляторы которой обладают высокой жесткостью, в расчетах на динамическую стойкость при КЗ следует представлять как стержень с защемленными концами, имеющий лишь основную частоту собственных колебаний.

5.4.2.2. Максимальное напряжение в материале шин σmax, Па, и нагрузку на изоляторы Fиз, H, при расположении шин в одной плоскости и высокой жесткости изоляторов шинной конструкции следует определять по формулам:

при трехфазном КЗ

image130.gif;                                                                                         (18)

image132.gif;                                                                                            (19)

при двухфазном КЗ

image134.gif                                                                                          (20)

image136.gif                                                                                           (21)

гдеη

-коэффициентдинамическойнагрузки, зависящийотосновнойчастотысобственныхколебанийшиныf1 (5.4.2.3) иотударногокоэффициентатокаχ.Значениякоэффициентаη длядвухфазногоитрехфазногоКЗвзависимостиототношенияf1/fсинх(fсинх = 50 Гц) приразных коэффициентахχследуетопределятьпографикам, приведеннымнарисунке 5.

image138.gif

Рисунок 5 -Зависимостькоэффициентадинамическойнагрузкидляизоляторовишинотчастотысобственных колебанийшиныприразличныхударныхкоэффициентахχ: 1 -χ 1,6; 2 -χ = 1,4; 3 -χ = 1,25; 4 -χ = 1,1;5 - χ = 1,0

5.4.2.3. Расчетнуючастотусобственныхколебанийшиныf1Гц, следуетопределятьпоформуле

-13.0pt;mso-ansi-language:EN-US'>image140.gif,                                                                                       (22)

гдеr1

-параметросновнойчастотысобственныхколебанийшины. Значенияэтогопараметразависятоттипашиннойконструкциииуказанывтаблице 2;

Е

-модульупругостиматериалашины, Па;

J

-моментинерциипоперечногосеченияшины, м4;

т

-массашинынаединицудлины, кг/м.

5.4.2.4. МаксимальнуюнагрузкунапроходныеизоляторыFиз, H, следуетопределятьпоформуле

image142.gif,                                                         (23)

гдеlпр

-расстояниеотторцапроходногоизоляторадоближайшегоопорногоизоляторафазы, м.

5.4.2.5. Максимальноенапряжениеσmах (Па) вматериалесоставныхшиншиннойконструкциис жесткимиопорамидопустимоопределятьпоформуле (max = σф. max + σэл. max , (16)">16). Приэтоммаксимальноенапряжениевматериалешин, обусловленноевзаимодействиемпроводниковдругихфаз, σфmахследуетопределятьв зависимостиотвидаКЗпоформуле (18) или (20), амаксимальноенапряжениевматериалешин, обусловленноевзаимодействиемотдельныхэлементовпроводникаоднойфазы, σэл.max-поформуле

image144.gif,                                                              (24)

гдеηэл

-коэффициентдинамическойнагрузки, зависящийотрасчетнойосновнойчастоты собственныхколебанийэлементовсоставнойшиныf1эл, которыйследуетопределятьпо расчетнымграфикам, приведеннымнарисунке 5.

Расчетнуюосновнуючастотусобственныхколебанийэлементовсоставнойшиныфазыf1эл, Гц, определяютпоформуле

image146.gif,                                                                                    (25)

гдеlэл

-расстояниемеждуосямипрокладок, м;

J

-моментинерциипоперечногосеченияэлементашины, м4;

mэл

-массаэлементашинынаединицудлины, кг/м.

5.4.2.6. Максимальное напряжение в материале шин σmax, Па, и максимальную нагрузку на опорные и проходные изоляторы Fиз, H, при расположении шин по вершинам треугольника (рисунок 2, б, в, г) следует определять с учетом их пространственных колебаний, используя формулы:

image148.gif;                                                                                      (26)

image150.gif;                                                                                        (27)

image152.gif,                                                                                        (28)

гдеW

- меньшийиздвухмоментовсопротивленияпоперечногосеченияшины, м3, т.е. момента сопротивленияприизгибевплоскости, проходящейчерезосьизоляторов, имомента сопротивленияприизгибешинывплоскости, проходящейчерездругуюосьшины;

image154.gif иimage156.gif

-электродинамическиесилы, определяемыесоответственнопоформулам (2) и (3);

image158.gif иimage160.gif

-коэффициенты, значениякоторыхдлянаиболеераспространенныхтиповшинных конструкций (рисунок 2, б, в, г) приведенывтаблице 5.

Таблица 5 -Значениякоэффициентовimage161.gif иimage162.gif шинныхконструкций

Расположениешин

Схемаконструкции
на
рисунке 2

Значение
коэффициента
image163.gif

Значениекоэффициентаimage164.gif

дляшинкруглогои кольцевогосечений

дляшин квадратного сечения

Повершинампрямоугольного равнобедренноготреугольника

в

0,95

0,95

1,16

Повершинамравностороннего треугольника

б
г

1,0
1,0

1,0
1,0

1,39
1,21

5.4.3. Расчетподвесногосамонесущеготокопровода

5.4.3.1. Расчетноемаксимальноенапряжениевматериалепроводниковподвесногосамонесущеготокопроводаσрасч. max, Па, следуетопределятьсучетомсобственноговеса, весаизоляционныхраспорокильда, атакжедействиянапораветра, т.е.

σрасч. max= σmax+ σв,                                                                                  (29)

гдеσmах

-максимальноенапряжениевматериалепроводниковвследствиеэлектродинамического действиятокаКЗ;

σв

-напряжениевматериалепроводниковотсобственноговеса, весаизоляционныхраспорок ильда, атакжедействиянапораветра.

Нагрузку на изолятор подвесного самонесущего токопровода следует определять по формуле (13).

5.4.4. Расчетшинныхконструкцийсупругоподатливымиопорами

5.4.4.1. Максимальноенапряжениевматериалешинимаксимальнуюнагрузкунаизоляторышинныхконструкцийс упругоподатливымиопорамиследуетопределятьсоответственнопоформулам (18) и (19) или (20) и (21), ачастотусобственныхколебаний-поформуле (22), учитываяприэтом, чтопараметросновнойчастотыr1являетсяфункциейбезразмерныхвеличинConl3/EJиM/ml, гдеСоn-жесткостьопор, аМ- приведеннаямасса. Значенияжесткостиопоропределяютэкспериментально, а приведенноймассы-согласно 5.4.4.2. Кривыедляопределенияr1шинсжесткимзакреплениемна опорахприведенынарисунке 6, адляшинсшарнирнымзакреплением-нарисунке 7. Дляшинсчередующимисяжесткимиишарнирнымизакрепленияминаопорахзначениепараметраr1допустимоприблизительнооцениватькаксреднеемеждуегозначениями, найденнымипокривымрисунков 6 и 7.

image166.gif

Рисунок 6 -Кривыедляопределенияпараметраосновнойчастотысобственныхколебанийшиныприеежестком закреплениинаупругоподатливыхопорах

image168.gif

Рисунок 7 - Кривые для определения параметра основной частоты собственных колебаний шины при ее шарнирном закреплении на упругоподатливых опорах

Значенияr1дляшинс жесткимзакреплениемнаопорахприCon/3/EJ 5000 идляшинсшарнирным закреплениемнаопорахприCon/3/EJ 3000 приведенывтаблице 2.

5.4.4.2. ПриведеннуюмассуопорыМ, кг, определяютпоприближеннойформуле

image170.gif,                                                                                   (30)

гдеМоn

-массаопоры, кг;

Hц.оnиHц.ш

-расстоянияотоснованияопорысоответственнодоцентрамассопоры (изолятора) ицентрамасспоперечногосеченияшины (рисунок 8), м.

image172.gif

Рисунок 8 -Красчетуприведенноймассыопоры

При известной частоте собственных колебаний опоры, закрепленной на упругом основании, приведенную массу М, кг, следует определять по формуле

image174.gif,                                                                                          (31)

гдеСоn

-жесткостьопоры, практическиравнаяжесткостиизолятораСиз, Н/м;

fon

-частотасобственныхколебанийопоры, Гц, равнаячастоте колебанийизолятораfиз.

5.4.5. Проверка токопроводов на электродинамическую стойкость приналичииустройствАПВ

5.4.5.1. При наличии быстродействующих АПВ токопроводы электроустановок напряжением 35 кВ и выше следует проверять на электродинамическую стойкость при повторном включении на КЗ.

Методика проверки приведена в приложении Б. Такая проверка не требуется, если продолжительность бестоковой паузы tб п, с

image176.gif,                                                                                                (32)

гдеf1

-первая (основная) частотасобственныхколебанийошиновки, Гц;

δ

-логарифмическийдекрементзатуханиятокопроводапригоризонтальныхколебаниях, значениекоторогоопределяетсяэкспериментальнодлякаждойконкретнойконструкциитокопровода.

5.4.6. Расчетгибкихпроводников

5.4.6.1. ПрирасчетегибкихпроводниковследуетопределятьмаксимальноетяжениевпроводникахимаксимальноеотклонениепроводниковприКЗипослеегоотключения (приложениеВ).

5.5. Проверка шинных конструкций, гибких проводников и электрических аппаратов на электродинамическую стойкость при коротком замыкании

5.5.1. Припроверкешинныхконструкцийнаэлектродинамическуюстойкостьрасчетнымивеличинамиявляютсямаксимальноенапряжениевматериалешинσmax (Па) имаксимальнаянагрузканаизоляторыFmax (H).

Дляпроверкиэлектродинамическойстойкостишинныхконструкцийследуетиспользоватьследующиенеравенства:

image178.gif                                                                                            (33)

гдеσдопиFдоп

-допустимоемеханическоенапряжениевматериалешин, Па, идопустимаямеханическаянагрузканаизоляторы, Н, которыеследуетопределятьвсоответствиис 5.3.

Примеры расчета электродинамической стойкости шинных конструкций приведены в приложении Г.

5.5.2. ПрипроверкегибкихпроводниковнаэлектродинамическуюстойкостьрасчетнымивеличинамиявляютсямаксимальноетяжениеFmaxfи максимальноесближениепроводниковприКЗ.

Дляпроверкиэлектродинамическойстойкостигибкихпроводниковследуетиспользоватьследующиенеравенства:

image180.gif                                                                              (34)

гдеFдоп

-допустимоетяжениепроводников, котороеследуетопределятьвсоответствиис5.3;

а

-расстояниемеждупроводникамифазприотсутствииихсмещения;

s

-расчетноесмещениепроводников;

rр

-радиусрасщепленияфазы;

адоп. min

-наименьшеедопустимоерасстояниемеждупроводникамиразныхфазпринаибольшем рабочемнапряжении.

5.5.3. Электродинамическаястойкостьэлектрическихаппаратоввзависимостиоттипаиконструкциихарактеризуетсяихпредельнымисквознымитокамиiпр.сквиIпр.сквиноминальнымитокамиэлектродинамическойстойкостиiдиниIдиниликратностьютокаэлектродинамическойстойкостиiдин/(image182.gif) = Kдин

Электродинамическаястойкостьэлектрическогоаппаратаобеспечена, есливыполняютсяусловия:

image184.gif                                                                                            (35)

 

гдеiп0

-начальноедействующеезначениепериодическойсоставляющейтокаКЗвцеписэлектрическимаппаратом;

iуд

-ударныйтокКЗ.

6. Термическое действие тока короткого замыкания

6.1. Определение интеграла Джоуля и термически эквивалентного тока короткого замыкания

6.1.1. СтепеньтермическоговоздействиятокаКЗнапроводникииэлектрическиеаппаратыопределяетсязначениеминтегралаДжоуляВк, А2∙с

image186.gif                                                                                             (36)

гдеikt

-токКЗвпроизвольныймоментвремениt, А;

tоткл

-расчетнаяпродолжительностьКЗвэлектроустановке (4.1.5), с.

СтепеньтермическоговоздействиятокаКЗнапроводникииэлектрическиеаппаратыдопустимо такжеопределятьсиспользованиемзначенийтермическиэквивалентноготокаКЗ

image188.gif                                                                                         (37)

и расчетной продолжительности КЗ.

6.1.2. Интеграл Джоуля Вк допускается определять приближенно как сумму интегралов от периодической Вк.п и апериодической Вк.а составляющих тока КЗ, т.е.

ВкВк.п + Вк.а.                                                                                          (38)

положения расчетной точки КЗ и ее удаленности от генераторов, синхронных компенсаторов и электродвигателей. При этом возможны следующие случаи:

а) исходная расчетная схема электроустановки имеет произвольный вид, но для всех генераторов и синхронных компенсаторов КЗ является удаленным, т.е. отношение действующего значения периодической составляющей тока любого генератора или синхронного компенсатора в начальный момент КЗ к его номинальному току менее двух. В этом случае все источники электрической энергии и связывающие их с точкой КЗ элементы расчетной схемы путем преобразования схемы замещения должны быть заменены общим эквивалентным источником (системой), ЭДС которого принимается неизменной по амплитуде, а индуктивное сопротивление равным результирующему эквивалентному индуктивному сопротивлению элементов расчетной схемы;

б) исходная расчетная схема содержит один или несколько однотипных и одинаково удаленных от расчетной точки КЗ генераторов или синхронных компенсаторов, причем расчетное КЗ для них является близким, т.е. начальное действующее значение периодической составляющей тока каждого генератора или синхронного компенсатора превышает его номинальный ток в два и более раза;

в) исходная расчетная схема содержит различные источники энергии, а расчетная точка КЗ делит схему на две независимые части, одна из которых содержит источники энергии, для которых расчетное КЗ является удаленным, а другая - один или несколько генераторов (синхронных компенсаторов), находящихся в одинаковых условиях относительно точки КЗ и связанных с точкой КЗ по радиальной схеме, причем для этой машины или группы машин расчетное КЗ является близким. В этом случае эквивалентную схему замещения следует преобразовать в двухлучевую: все источники энергии, для которых расчетное КЗ является удаленным, и связывающие их с точкой КЗ элементы представить в виде одной ветви с неизменной по амплитуде эквивалентной ЭДС и результирующим эквивалентным сопротивлением, а машину или группу машин, для которых расчетное КЗ является близким, - в виде другой ветви с изменяющейся во времени ЭДС и соответствующим эквивалентным сопротивлением;

г) исходная расчетная схема содержит различные источники энергии, а расчетная точка КЗ делит схему на две независимые части, одна из которых содержит источники энергии, для которых расчетное КЗ является удаленным, а другая - группу однотипных электродвигателей (синхронных или асинхронных), для которых расчетное КЗ является близким. В этом случае эквивалентную схему замещения также следует преобразовать в двухлучевую: все источники энергии, для которых расчетное КЗ является удаленным, и связывающие их с точкой КЗ элементы представить в виде одной ветви с неизменной по амплитуде эквивалентной ЭДС и результирующим эквивалентным сопротивлением, а группу электродвигателей - эквивалентной ЭДС и эквивалентным сопротивлением.

6.1.4. При определении интеграла Джоуля и термически эквивалентного тока КЗ допускается принимать, что апериодическая составляющая тока КЗ от той части расчетной схемы, которая содержит удаленные от места КЗ источники энергии, независимо от конфигурации этой схемы изменяется по экспоненциальному закону с эквивалентной постоянной времени. Последнюю следует определять по одной из следующих формул:

image190.gif                                                                                 (39)

image192.gif                                                                             (40)

image194.gif;                                                                       (41)

 

гдеimage196.gif иimage198.gif

-эквивалентныеиндуктивноеиактивноесопротивленияотносительноточки КЗ, определяемыеизсхемзамещения, вкоторыхвсеэлементыисходной расчетнойсхемыучтенысоответственнотолькоиндуктивнымиитолько активнымисопротивлениями;

image200.gif

-комплексноеэквивалентноесопротивлениесхемызамещенияотносительно расчетнойточкиКЗ, определяемоепричастоте 50 Гц;

Imimage202.gifиimage204.gif

-соответственномнимаяидействительнаясоставляющиеэтогосопротивления;

image206.gif

- комплексноеэквивалентноесопротивлениесхемызамещенияотносительно расчетнойточкиКЗ, определяемоепричастоте 20 Гц;

Imimage208.gifиimage210.gif

-соответственномнимаяидействительнаясоставляющиеэтогосопротивления.

1) Знак «-», расположенный под обозначением (Z), означает комплексную величину (здесь и далее).

Примечание-ПриопределенииэквивалентнойпостояннойвремениТа.экполюбойизэтихформул синхронныеиасинхронныемашиныдолжныбытьучтеныиндуктивнымсопротивлениемобратнойпоследовательностииактивнымсопротивлениемобмоткистатора.

6.1.5. Втехслучаях, когдаисходнаярасчетнаясхемаимеетпроизвольныйвид, нодлявсехгенераторовисинхронныхкомпенсаторовКЗявляетсяудаленным (6.1.3, перечислениеа), интегралДжоуляВк, А2∙с, следуетопределятьпоформуле

image212.gif                                       (42)

гдеIn.с.

-действующеезначениепериодическойсоставляющейтокаКЗотэквивалентногоисточникаэнергии (системы), А.

ВэтомслучаетермическиэквивалентныйтокКЗIтер.эк,А, равен

image214.gif,                                                          (43)

Приtоткл > 3Та.экинтегралДжоулядопустимоопределятьпоформуле

image216.gif                                                                            (44)

а термически эквивалентный ток КЗ по формуле

image218.gif                                                                             (45)

 

6.1.6. Втехслучаях, когдаисходнаярасчетнаясхемасодержитодинилинесколькооднотипныхи одинаковоудаленныхотрасчетнойточкиКЗгенераторов (синхронныхкомпенсаторов), причемрасчетноеКЗдлянихявляетсяблизким (6.1.3, перечислениеб), интегралДжоуля, А2∙с, следуетопределятьпо формуле

image220.gif                                                    (46)

гдеIn0г

-начальноедействующеезначениепериодическойсоставляющейтокаКЗотгенератора (генераторов, синхронныхкомпенсаторов), А;

image222.gif1)

-относительныйинтегралДжоуля:

1)Знак«*», расположенныйподобозначением (В), означает, чтоданнаявеличинавыраженавотносительныхединицах (здесьидалее).

image224.gif                                                                                        (47)

гдеIn

 -действующеезначениепериодическойсоставляющейтокаКЗотгенератора (генераторов, синхронныхкомпенсаторов) впроизвольныймоментвремени, А;

Та.г

-постояннаявременизатуханияапериодическойсоставляющейтокаКЗотгенератора (генераторов, синхронныхкомпенсаторов), с.

ЗначенияотносительногоинтегралаДжоуля image225.gif, учитывающеговлияниеизменениявовремени амплитудыпериодическойсоставляющейтокаКЗ, приразныхсистемахвозбуждениягенераторовиразныхудаленностяхрасчетнойточкиКЗотгенераторов, т.е. разныхотношенияхдействующегозначения периодическойсоставляющейтокагенераторавначальныймоментКЗкноминальномутокумашины могутбытьопределеныпокривымнарисунках 9-11.

ПрирассматриваемойисходнойрасчетнойсхеметермическиэквивалентныйтокКЗ, А, следует определятьпоформуле

image227.gif                                                    (48)

ПриТоткл > 3Та.гинтегралДжоулядопустимоопределятьпоформуле

1) Знак «*», расположенный под обозначением image229.gif, означает, что данная величина выражена в относительных единицах (здесь и далее).

Bкimage231.gif(Вк.гtоткл + Тa),                                                                         (49)

атермическиэквивалентныйтокКЗпоформуле

image233.gif                                                                        (50)

image235.gif

image237.gif

image239.gif

Рисунок 9 -Кривыедляопределения image240.gifотсинхронныхгенераторовс тиристорнойнезависимой системойвозбуждения

Рисунок 10 -Кривыедляопределенияimage241.gifотсинхронныхгенераторовстиристорнойсистемой самовозбуждения

Рисунок 11 -Кривыедляопределения image242.gifотсинхронныхгенераторовсдиоднойбесщеточной системойсамовозбуждения

6.1.7. Втехслучаях, когдаисходнаярасчетнаясхемасодержитразличныеисточникиэнергии, а расчетноеКЗделитсхемунадвенезависимыечасти, однаизкоторыхсодержитисточникиэнергии, для которыхКЗявляетсяудаленным, адругая-одинилинесколькогенераторов (синхронныхкомпенсаторов), находящихсяводинаковыхусловияхотносительноточкиКЗисвязанныхсточкойКЗпорадиальной схеме, причемдляэтоймашиныилигруппымашинрасчетноеКЗявляетсяблизким (6.1.3, перечислениев), интегралДжоуляследуетопределятьпоформуле

-41.0pt'>image244.gif,        (51)

 

гдеimage246.gif

-относительныйинтегралотпериодическойсоставляющейтокавместеКЗ, обусловленногодействиемгенератора (синхронногокомпенсатора):

image248.gif,                                                                                       (52)

Значенияотносительногоинтегралаimage250.gif приразныхсистемахвозбуждениягенераторовиразных удаленностяхрасчетнойточкиКЗотгенераторовмогутбытьопределеныпокривымнарисунках 12-14.

Втехслучаях, когда3Та.г > tоткл > 3Tа.эк, интегралДжоулядопустимоопределятьпоформуле

image252.gif(53)

авслучае, когдаtоткл > 3Та.г, интегралДжоуляможноопределятьпоформуле

image254.gif      (54)

image255.gif

image256.gif

image258.jpg

Рисунок 12 -Кривыедляопределенияimage259.gifотсинхронныхгенераторовстиристорнойнезависимой системойвозбуждения

Рисунок 13 -Кривыедляопределенияimage260.gifотсинхронныхгенераторовстиристорнойсистемой самовозбуждения

Рисунок 14 -Кривыедляопределенияimage261.gifотсинхронныхгенераторовсдиоднойбесщеточной системойсамовозбуждения

ПрирассматриваемойрасчетнойсхеметермическиэквивалентныйтокКЗследуетопределятьпо формуле (37), предварительнонайдязначениеBкспомощьюформулы (51) или (53), или (54).

6.1.8. Втехслучаях, когдаисходнаярасчетнаясхемасодержитразличныеисточникиэнергии, а расчетнаяточкаКЗделитсхемунадвенезависимыечасти, однаизкоторыхсодержитисточникиэнергии, длякоторыхрасчетноеКЗявляетсяудаленным, адругая-группуоднотипныхэлектродвигателей, длякоторыхрасчетноеКЗявляетсяблизким (6.3.1, перечислениег), интегралДжоуляследуетопределятьпометодике, изложеннойва ">6.1.7, т.е. сиспользованиемформул (51), (53) или (54), вкоторыевместо image263.gif,image265.gif,image266.gif иimage267.gif следуетподставлятьсоответственноначальноезначениепериодическойсоставляющейтокаКЗотэквивалентногодвигателяIп0д, постояннуювременизатуханияапериодической составляющейеготокаTа.дизначенияфункций image269.gif иimage271.gif дляэквивалентногоэлектродвигателя. Значенияэтихфункцийдлясинхронныхэлектродвигателеймогутбытьопределеныпокривымнарисунках 15 и 16, адляасинхронныхэлектродвигателей-покривымнарисунках 17 и 18.

image273.gif

image275.jpg

Рисунок 15 - Кривыедляопределения image276.gif отсинхронногоэлектродвигателя

Рисунок 16 - Кривые дляопределения image277.gif от синхронногоэлектродвигателя

 

image279.jpg

image281.jpg

Рисунок 17 -Кривыедляопределения image282.gif отасинхронногоэлектродвигателя

Рисунок 18 -Кривыедляопределения image283.gif отасинхронногоэлектродвигателя

ТермическиэквивалентныйтокКЗследуетопределятьпоформуле (37).

6.2. Проверка электрических аппаратов на термическую стойкость при коротком замыкании

6.2.1. ТермическаястойкостьэлектрическихаппаратовприсквозныхКЗхарактеризуетсяихнормированнымтокомтермическойстойкостиIтернормвамперахидопустимымвременемвоздействияэтоготокаtтepopм в секундах (ГОСТ 687).

6.2.2. Расчетноевыражение, котороеследуетиспользоватьприпроверкекоммутационныхаппаратовнатермическуюстойкость, зависитотрасчетнойпродолжительностиКЗ.

Втехслучаях, когдарасчетнаяпродолжительностьКЗtотклвсекундахравнаилибольшедопустимоговременивоздействиянормированноготокатермическойстойкостиtтер.нормвсекундах, дляпроверкикоммутационныхаппаратовследуетиспользоватьвыражение

image285.gif                                                                                 (55)

В случае же, когда расчетная продолжительность КЗ меньше допустимого времени воздействия нормированного тока термической стойкости, условием термической стойкости коммутационных аппаратов является выполнение соотношения

image287.gif                                                                                     (56)

6.2.3. Допускаетсяпроверкукоммутационныхэлектрическихаппаратовнатермическуюстойкость приКЗпроводитьпутемсравнениятермическиэквивалентноготокаКЗсдопустимымтокомтермической стойкости, учитываяприэтомсоотношениемеждудопустимымвременемвоздействиянормированного токатермическойстойкостиирасчетнойпродолжительностьюКЗ. Приtотклtтер.нормпроверкукоммутационныхаппаратовнатермическуюстойкостьприКЗследуетпроводить, используясоотношение

image289.gif,                                                               (57)

априtоткл < tтep.нормусловиемтермическойстойкостикоммутационногоаппаратаявляетсявыполнение соотношения

image291.gif                                                                                       (58)

6.3. Проверка проводников на термическую стойкость при коротком замыкании

6.3.1. ПроверкапроводниковнатермическуюстойкостьприКЗзаключаетсявопределенииихтемпературынагревакмоментуотключенияКЗисравненииэтойтемпературыспредельнодопустимойтемпературойнагреваприКЗ. Проводникудовлетворяетусловиютермическойстойкости, если температуранагревапроводникакмоментуотключенияКЗ image293.gif непревышаетпредельнодопустимую температурунагревасоответствующегопроводникаприКЗ image295.gif, т.е. есливыполняетсяусловие

image297.gif                                                                                                 (59)

6.3.2. ДопускаетсяпроверкупроводниковнатермическуюстойкостьприКЗпроводитьтакжепутем сравнениятермическиэквивалентнойплотноститокаКЗJтер.эксдопустимойвтечениерасчетнойпродолжительностиКЗплотностьютокаJтep.доп (6.3.7). Проводникудовлетворяетусловиютермической стойкостиприКЗ, есливыполняетсясоотношение

Jтер.экJтep.доп                                                                                            (60)

6.3.3. ОпределениетемпературынагревапроводниковкмоментуотключенияКЗследуетпроводитьсиспользованиемкривыхзависимоститемпературынагревапроводников image299.gif отвеличины image301.gif. Такие кривыеприведенынарисунке 19 -дляжесткихшин, кабелейинекоторыхпроводовинарисунке 20 -дляпроводовдругихмарок. Расчетынеобходимовестивследующейпоследовательности:

image303.gif

image304.gif

Материалыпроводников: 1 -ММ; 2 -МТ; 3 -AM; 4 -AT; 5 -АДО,ACT; 6 -АД31Т1; 7- АД31Т; 8 -Ст3

Рисунок 19 -Кривыедляопределениятемпературынагревашин, кабелейипроводовизразличныхматериаловприКЗ

Материалы проводов: 1 -сплавыАЖиАЖКП; 2 -сплавыАНиАНКП; 3 -алюминиймарокА, АКП, АпКПисталеалюминиймарокАС, АСКП, АСКС, АСК, АпС, АпСКС, АпСК

Рисунок 20 -Кривыедляопределения температурынагревапроводовприКЗ

1) нарисунке 19 или 20 выбратькривую, соответствующуюматериалупроводника, ипоэтойкривой, исходяизначальнойтемпературыпроводникаimage306.gif, определитьзначениефункции image308.gif, А∙с2/мм4, при этойтемпературе;

2) всоответствиис 6.1.5 - 6.1.8определитьзначениеинтегралаДжоуляВкприрасчетныхусловияхКЗ;

3) найтизначениефункции image310.gif, соответствующееконечнойтемпературенагревапроводникаimage312.gif, поформуле

image314.gif,                                                                                       (61)

гдеS

-площадьпоперечногосеченияпроводника, мм2, адлясталеалюминиевыхпроводов-площадьпоперечногосеченияалюминиевойчастипровода;

4)по найденному значению функции image315.gif, используя выбранную кривую на рисунке 19 или 20, определить конечную температуру нагрева проводника image316.gif и сравнить ее с предельно допустимой температурой. Предельно допустимые температуры нагрева проводников при КЗ приведены в таблице 6. Термическая стойкость проводника обеспечивается, если выполняется условие (59).

Таблица 6 -ПредельнодопустимыетемпературынагревапроводниковприКЗ

Видпроводников

image317.gif,°С

Шиныалюминиевые

200

Шинымедные

300

Шиныстальные, неимеющиенепосредственногосоединениясаппаратами

400

Шиныстальные, имеющиенепосредственноесоединениесаппаратами

300

Кабелибронированныеинебронированныесбумажнойпропитаннойизоляциейнанапряжение, кВ:

1

250

6-10

200

20-35

130

110-220

125

Кабелииизолированныепроводасмеднымииалюминиевымижиламииизоляцией:

 

изполивинилхлоридногопластиката

160

резины

160

полиэтилена (кабелидо 35 кВ)

130

вулканизированного (сшитого) полиэтилена (кабелидо 35 кВ)

250

Медныенеизолированныепроводапритяжениях, Н/мм2:

 

менее 20

250

20 иболее

200

Алюминиевыенеизолированныепроводапритяжениях, Н/мм2:

менее 10

200

10 иболее

160

Алюминиеваячастьсталеалюминиевыхпроводов

200

Самонесущиеизолированныепроводананапряжениедо 1 кВсизоляциейиз:

термопластичногополиэтилена

135

вулканизированного (сшитого) полиэтилена

250

Проводасзащитнойоболочкойнанапряжения 6 - 20 кВ

250

6.3.4. Втехслучаях, когдаопределяющимусловиемпривыборесеченияпроводникаявляетсяего термическаястойкостьприКЗ, следуетопределитьминимальноесечениепроводникапоусловиютермическойстойкостиSтep.min, мм2, используявыражение

image319.gif,                                                                          (62)

гдеimage321.gif

-значениефункции image322.gif, соответствующеепредельнодопустимойтемпературенагрева проводникаприКЗ (таблица 6);

image323.gif

-значениеэтойфункции, соответствующеетемпературепроводникадоКЗ.

Термическаястойкостьпроводникаобеспечивается, еслиплощадьсеченияS, мм2, удовлетворяет неравенству

S Sтep.min.                                                                                                (63)

6.3.5. В тех случаях, когда нагрузка проводника до КЗ близка к продолжительно допустимой, минимальное сечение проводника, отвечающее требованию термической стойкости при КЗ, следует определять по формуле

image325.gif                                                                                         (64)

где image327.gif,А∙с1/2/ММ2;

image329.gif -значениефункции image330.gif припродолжительнодопустимойтемпературепроводника.

ЗначенияпараметраСтердляжесткихшинприведенывтаблице 7, длякабелей-втаблице 8, для проводов-втаблице 9.

Таблица 7 -ЗначенияпараметраСтердляжесткихшин

Система
легирования

Материалпроводникаилимарка сплава

Значение Стер, А∙с1/2/ММ2, приначальнойтемпературе, °С

70

90

120

-

Медь

170

-

-

Al

АДО

90

81

68

АД1Н

91

82

69

АДОМ, АД1М

92

83

70

Al-Mg-Si

АД31Т1

85

77

64

АД31Т

82

74

62

АД33Т1

77

71

59

АД33Т

74

67

57

АВТ1

73

66

55

АВТ

71

63

53

Al-Zn-Mg

1911

71

63

53

1915, 1915Т

66

60

51

Al-Mg-Mn

АМг5

63

57

48

-

Сталь при image332.gifдоп = 400°С

Сталь при image334.gifдоп = 300°С

70

60

-

-

-

-

Таблица 8 -ЗначенияпараметраСтердлякабелей

Характеристикакабелей

Значение Стер, А∙с1/2/ММ2

Кабелидо 10 кВ:

 

смеднымижилами

140

салюминиевымижилами

90

Кабели 20-30 кВ:

 

смеднымижилами

105

салюминиевымижилами

70

Кабелииизолированныепроводасполивинилхлориднойилирезиновойизоляцией:

 

смеднымижилами

120

салюминиевымижилами

75

Кабелииизолированныепроводасполивинилхлориднойизоляцией:

 

смеднымижилами

103

салюминиевымижилами

65

Таблица 9 -ЗначениепараметраСтердляпроводов

Материалпровода

Маркапровода

ЗначениеСтер, А∙с1/2/ММ2, придопустимыхтемпературах нагревапроводовприКЗ, °С

160

200

250

Медь

М

-

142

162

Алюминий

А, АКП, Ап, АпКП

76

90

-

Алюминиевый сплав

АН, АНКП

69

81

-

АЖ.,АЖКП

66

77

-

Алюминий-сталь

АСК, АпС, АСКС, АпСКС,
АпСК, АС, АСКП

76

90

-

6.3.6 Втехслучаях, когдадлякабелейипроводовизвестнызначенияодносекундноготокатермическойстойкости (допустимогоодносекундноготокаКЗ) Iтер.доп1,ихпроверкунатермическуюстойкость приКЗдопустимопроводитьпутемсравненияинтегралаДжоуляBксквадратомодносекундноготока термическойстойкости. Термическаястойкостькабеляилипроводаобеспечиваетсяпривыполнении условия

image336.gif.                                                                                            (65)

ЗначенияодносекундноготокатермическойстойкостидлякабелейсбумажнойпропитаннойизоляциейпоГОСТ 18410приведенывтаблице 10. ЕслинагрузкакабелейдоКЗменьшепродолжительно допустимой, тоуказанныевтаблице 10 значенияодносекундноготокатермическойстойкостиследует умножитьнасоответствующийпоправочныйкоэффициент. Егозначенияприведенывтаблице 11.

Значенияодносекундноготокатермическойстойкостидлякабелейспластмассовойизоляцией напряжениемдо 6 кВпоГОСТ 16442, приведенывтаблице 12, длякабелейсизоляциейизсшитогополиэтиленанапряжением 10 кВ-втаблице 13, длямедныхэкрановэтихкабелей-втаблице 14, для самонесущихизолированныхпроводовнапряжениемдо 1 кВ-втаблице 15идляпроводовсзащитной оболочкойнапряжением 6-20 кВ-втаблице 16.

Таблица 10 - Односекундные токи термической стойкости для кабелей с бумажной пропитанной изоляцией

Сечениетокопроводящейжилы, мм2

Односекундныйтоктермическойстойкости, кА, принапряжениикабеля, кВ

6

10

20-35

Медныежилы

Алюминиевые
жилы

Медныежилы

Алюминиевые
жилы

Медныежилы

Алюминиевые
жилы

6

0,72

0,47

0,76

0,49

-

-

10

1,82

0,79

1,28

0,82

-

-

16

1,94

1,28

2,04

1,33

-

-

25

3,11

2,02

3,26

2,12

2,42

1,58

35

4,32

2,79

4,53

2,93

3,37

2,18

50

5,85

3,78

6,13

3,96

4,55

2,94

70

8,43

5,52

8,84

5,79

6,57

4,32

95

11,71

7,66

12,28

8,04

9,13

5,98

120

14,77

9,68

15,49

10,16

11,52

7,55

150

18,22

11,88

19,10

12,46

14,76

7,58

185

22,78

14,94

23,88

15,66

17,75

11,70

240

29,95

19,62

31,40

20,56

23,34

15,30

300

-

-

-

-

28,91

19,12

Таблица 11 - Поправочные коэффициенты на односекундные токи термической стойкости для кабелей с бумажной пропитанной изоляцией, учитывающие предварительную нагрузку кабелей до КЗ

Номинальное напряжение кабеля, кВ

Местопрокладки кабеля

Значениепоправочногокоэффициентанаодносекундныйтоктермическойстойкостипри коэффициентепредварительнойнагрузки

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

1-6

Навоздухе

1,22

1,20

1,17

1,14

1,10

1,05

1,0

Вземле

1,26

1,24

1,20

1,16

1,11

1,06

1,0

10

Навоздухе

1,17

1,15

1,13

1,11

1,07

1,04

1,0

Вземле

1,21

1,19

1,16

1,13

1,09

1,05

1,0

20-35

Навоздухе

1,27

1,24

1,21

1,16

1,12

1,06

1,0

Вземле

1,35

1,29

1,25

1,21

1,15

1,08

1,0

Таблица 12 - Односекундные токи термической стойкости для кабелей с пластмассовой изоляцией напряжением до 6 кВ

Сечение токопроводящей жилы,мм

Односекундныйтоктермическойстойкости, кА, длякабелейсизоляцией

Поливинилхлоридныйпластикат

Полиэтилен

Сшитыйполиэтилен

Медныежилы

Алюминиевые
жилы

Медныежилы

Алюминиевые
жилы

Медныежилы

Алюминиевые
жилы

1,5

0,17

-

0,14

-

0,21

-

2,5

0,27

0,18

0,23

0,15

0,34

0,22

4

0,43

0,29

0,36

0,24

0,54

0,36

6

0,65

0,42

0,54

0,35

0,81

0,52

10

1,09

0,70

0,91

0,58

1,36

0,87

16

1,74

1,13

1,45

0,94

2,16

1,40

25

2,78

1,81

2,32

1,50

3,46

2,24

35

3,86

2,30

3,22

2,07

4,80

3,09

50

5,23

3,38

4,37

2,80

6,50

4,18

70

7,54

4,95

6,30

4,10

9,38

6,12

95

10,48

6,86

8,75

5,68

13,03

8,48

120

13,21

8,66

11,03

7,18

16,43

10,71

130

16,30

10,64

13,60

8,82

20,26

31,16

185

20,39

13,37

17,02

11,08

25,35

16,53

240

26,30

17,54

22,37

14,54

33,32

21,70

Таблица 13 - Односекундные токи термической стойкости для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена напряжением 10 кВ

Сечениетокопроводящейжилы, мм2

Односекундныйтоктермическойстойкости, кА, длякабелей

смеднойжилой

салюминиевойжилой

50

7,15

4,7

70

10,0

6,6

95

13,6

8,9

120

17,2

11,3

150

21,5

14,2

185

26,5

17,5

240

34,3

22,7

300

42,9

28,2

400

57,2

37,6

500

71,5

47,0

630

90,1

59,2

800

114,4

75,2

Таблица 14 - Односекундные токи термической стойкости медных экранов кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена напряжением 10 кВ

Сечениемедногоэкрана, мм2

Односекундныйтоктермическойстойкости, кА

16

3,3

25

5,1

35

7,1

Таблица 15 - Односекундные токи термической стойкости для самонесущих изолированных проводов напряжением до 1 кВ

Числоисечениетокопроводящихи нулевойнесущейжил, шт. × мм2

Односекундныйтоктермическойстойкости, кА, дляпроводовсизоляциейиз

термопластичногополиэтилена

сшитогополиэтилена

1 × 16 + 1 × 25

1,0

1,5

3 × 16 + 1 × 25

1,0

1,5

3 × 25 + 1 × 35

1,6

2,3

3 × 35 + 1 × 50

2,3

3,2

3 × 50 + 1 × 95

4,5

6,5

3 × 120 + 1 × 95

5,9

7,2

Таблица 16 - Односекундные токи термической стойкости для проводов с защитной оболочкой напряжением 6-20 кВ

Сечениефазныхинулевого проводов, мм2

Односекундныйток термическойстойкости, кА

Сечениефазныхинулевого проводов, мм2

Односекундныйток термическойстойкости, кА

35

3,2

120

11,0

50

4,3

150

13,5

70

6,4

185

17,0

95

8,6

240

22,3

6.3.7. Втехслучаях, когдапроверкупроводниковнатермическуюстойкостьприКЗпроводятпутем сравнениятермическиэквивалентнойплотноститокаКЗJтер.эк,А/мм2, сдопустимойвтечениерасчетнойпродолжительностиКЗплотностьютокаJтер.эк,А/мм2, (6.3.2) следуетпредварительноопределить значенияэтихвеличин, используяформулы:

image338.gif;                                                                      (66)

image340.gif                                                  (67)

где image342.gif

- допустимый ток односекундного КЗ, А;

S

-площадьпоперечногосеченияпроводника, мм2.

Термическая стойкость проводника обеспечивается, если выполняется условие (60).

6.4. Проверка силовых кабелей на невозгораемость при коротком замыкании

6.4.1. ПрипроверкесиловыхкабелейнаневозгораемостьприкороткихзамыканияхрасчетнуюточкуКЗследуетвыбиратьвначалекабелянезависимооттого, являетсялионодиночнымиличастью кабельнойлинии, содержащейнесколькопараллельновключенныхкабелей. Еслиодиночныйкабель имеетступенчатоесечениепо длине, тодлякаждогоучасткасновымсечениемкабелянеобходимоприниматьсвоюрасчетнуюточкуКЗвначалеэтогоучастка.

6.4.2. РасчетнуюпродолжительностьКЗследуетприниматьвсоответствиис 4.1.5.

6.4.3. ДляпроверкисиловыхкабелейнаневозгораемостьприКЗнеобходимовсоответствии с 4.1.5 и 6.3.3 определитьконечнуютемпературунагреваихжил image344.gif прирасчетнойпродолжительности КЗисравнитьееспредельнодопустимойтемпературойнагреважилпоусловиюневозгораемостикабелей image346.gif Невозгораемостькабелейобеспечивается, есливыполняетсяусловие

image347.gifimage348.gif                                                                                                    (68)

Предельно допустимые температуры нагрева жил кабелей напряжением 6-10 кВ по условию невозгораемости при КЗ приведены в таблице 17.

Таблица 17 - Предельно допустимые температуры нагрева жил кабелей напряжением б-10 кВ по условию невозгораемости при КЗ

Характеристикакабеля

Предельнодопустимаятемпературанагрева жилкабеля, °С

Бронированныекабелиспропитаннойбумажнойизоляциейнанапряжениедо 6 кВ

400

Бронированныекабелиспропитаннойбумажнойизоляциейнанапряжение 10 кВ

360

Небронированныекабелиспропитаннойбумажнойизоляциейнанапряжениедо 6 кВ

350

Небронированныекабелиспропитаннойбумажнойизоляциейнанапряжение 10 кВ

310

Кабелиспластмассовой (поливинилхлоридныйпластикат) ирезиновойизоляцией

350

Кабелисизоляциейизвулканизированногополиэтилена

400

Приложение А
(рекомендуемое)
Расчетные выражения для определения коэффициента λ(Z)

ТаблицаА.1

Номеррасчетнойсхемывтаблице 2

Расчетнаяформуладляопределениякоэффициентаλ(Z)

1

image350.gif

 

2

image352.gif

 

3

image354.gif

 

4

image356.gifimage358.gif- при отсчете от опоры А

image359.gif- при отсчете от опоры В

 

5

image361.gif- для крайнего пролета

image363.gif- для второго пролета

image364.gif- для среднего пролета

 

Приложение Б
(рекомендуемое)
Методика проверки токопроводов на электродинамическую стойкость при повторном включении на короткое замыкание

Наибольшеенапряжениевматериалешинимаксимальнуюнагрузкунаизоляторыприповторномвключении наКЗследуетопределятьпоформулам:

image366.gif                                                                    (Б.1)

image368.gif                                                          (Б.2)

гдеσ1иF1max

-наибольшеенапряжениеимаксимальнаянагрузкаприпервомКЗ;

Θ

-коэффициентпревышениянапряженияинагрузкиприповторномКЗ.

Коэффициентпревышения 0 определяютпокривымрисункаБ.1авзависимостиотлогарифмическогодекрементазатуханияδ. НомеррасчетнойкривойнарисункеБ.1аопределяют, исходяизпродолжительностибестоковой паузыtб.пичастотысобственныхколебанийшиныf1, используярисунокБ.1б. Еслиточкаскоординатамиtб.пиf1, лежитвзоне, ограниченнойосямикоординатикривойI, токоэффициентΘопределяютпокривой 1 рисункаБ.1а. Еслиэтаточкалежитвзоне, ограниченнойкривымиIиII, тоΘопределяютпокривой 2 ит.д. Следуетотметить, что расчетныекоэффициентыΘполученыпринаиболеенеблагоприятныхусловияхкоммутаций, которыеприпервом КЗ, вбестоковуюпаузуиповторномвключениинаКЗприводяткнаибольшимнапряжениямвматериалешини нагрузкамнаизоляторыитакимобразомобеспечиваютоценкуэлектродинамическойстойкостиошиновки.

image370.gif

РисунокБ.1 -ОпределениекоэффициентапревышениянапряженияинагрузкиΘвзависимостиотδ, tб.пиf1

Приложение В
(рекомендуемое)
Методика расчета гибких проводников на электродинамическую стойкость

Нижеприводитсяметодикарасчетанаэлектродинамическуюстойкостьгибкихпроводников, которыезакрепленынаодномуровне (повысоте), приотсутствиигололедаиветровойнагрузки. Приопределениисмещенийрасчетноймодельюпроводникавпролетеслужитабсолютножесткийстержень, которыйшарнирнозакрепленна опорах, аегоосьочерченапоцепнойлинии.

ЗарасчетноепринимаютдвухфазноеКЗ. Влияниегирляндучитываютувеличениемпогоннойсилытяжести проводника.

ПрипроверкегибкихпроводниковнаэлектродинамическуюстойкостьприКЗнеобходимостьрасчетасмещенияпроводников, укоторыхпровеспревышаетполовинурасстояниямеждуфазами, устанавливаютзначением параметрар, кА2∙с/Н, определяемогопоформуле

image372.gif                                                                                     .1)

гдеλ

-безразмерныйкоэффициент, учитывающийвлияниеапериодическойсоставляющейэлектродинамическойсилы. Последнийопределяютпокривой, приведеннойнарисункеВ.1;

image374.gif

-начальноедействующеезначениепериодическойсоставляющейтокадвухфазногоКЗ, кА;

tоткл

-расчетнаяпродолжительностьКЗ, с;

а

-расстояниемеждуфазами, м;

q

-погоннаясилатяжестипровода, Н/м.

image376.gif

РисунокВ.1 -Зависимостькоэффициентаλотtоткл/Та

Вслучае, когдавыполняетсясоотношениер 0,4 кА2∙с/Н, расчетсмещенияпроводниковможнонепроводить, таккакопасностиихчрезмерногосближениянет. Впротивномслучаерасчетсмещенияпроводятвследующейпоследовательности:

1) ОпределяютпредельнодопустимуюпродолжительностьКЗ, с

image378.gif                                                                                   (В.2)

гдеМ= тпогl

-массапроводникапролета, кг;

l

- длинапролета, м;

g

-ускорениесилытяжести, м/с2;

image380.gif

-частотамалыхсобственныхколебанийрасчетногомаятника, 1/с, причемL= 2f/3, м;

f

-провеспроводавсерединепролета, м;

image382.gif

-расчетнаяэлектродинамическаясилапридвухфазномКЗ, Н.

Последнюювычисляютпоформуле

image384.gif                                (B.3)

где image386.gif

 

image388.gif

-постояннаясоставляющаяэлектродинамическойнагрузкинапроводниквпролетепридвухфазномКЗ, Н;

μ

-относительнаямагнитнаяпроницаемостьвоздушнойсреды (длявоздухац = 1);

μ0

-магнитнаяпроницаемостьвакуума, Гн/м.

2) При tоткл < tпред горизонтальное смещение проводника при КЗ, м, вычисляют по формуле

image390.gif                   (B.4)

где image392.gif

 

В случае, когда вычисленное по формуле (В.4) значение s оказывается больше стрелы провеса проводника в середине пролета, следует принимать s = f.

3) При tпред < tоткл < 0,6(2π/ω0) горизонтальное смещение проводника при КЗ, м, вычисляют по одной из формул:

image394.gif                                                               (В.5)

 

гдеаmах

-уголмаксимальногоотклоненияпроводникаотвертикали, рад, определяемыйпоформуле

amax = arcos[1 - ΔWк/(MgL)];                                                                    (B.6)

 

image396.gif

-энергия, накопленнаяпроводникомпролетазавремяКЗ, Дж, иопределяемаясиспользованиемрисункаВ.2 (здесьτоткл = tоткл/Т0 = tотклω0/2π-относительная продолжительностьКЗвдоляхотпериодасобственныхколебанийпроводникав пролете).

4) Приtоткл > 0,6(2π/ω0) горизонтальноесмещениепроводникатакжевычисляютпоформулам (В.5), однако входящуювформулы (В.5) и (В.6) энергиюΔWк, Дж, приближеннооцениваютпооднойизформул:

image398.gif            (В.7)

 

гдеh

-высотаподъемапроводниканадегоположениемдоКЗ, м, которуюопределяютсиспользованиемрисункаВ.З.

5) Определяютмаксимальноесближениепроводников (минимальноерасстояниемеждупроводниками) по формуле

amin = а - 2(s + rр)'                                                                                    (В.8)

гдеs

-найденноемаксимальноегоризонтальноесмещениепроводникавсерединепролетаотравновесного положения, адлярасщепленныхфаз-этогоризонтальноесмещениеосирасчетногоодиночногопроводникаспоперечнымсечением, равнымсуммесеченийвсехпроводниковфазы, всерединепролета;

rр

-радиусрасщепленияфазы, м.

image400.gif

image402.gif

РисунокВ.2 -ЗависимостьΔWк/(MgL) ототносительнойпродолжительностидвухфазногоКЗ

image404.gifimage405.gif

РисунокВ.2, лист 2

image407.gif

РисунокВ.3-Характеристикиh/a = f(L/a) придвухфазномКЗ

МаксимальноетяжениевпроводникеFmaxfследуетопределять, полагая, чтоэнергия, накопленнаяпроводникомвовремяКЗ, трансформируетсявпотенциальнуюэнергиюдеформациирастяженияприпадениипроводника послеотключенияКЗ, поднятогоэлектродинамическимисиламинадисходнымравновеснымположением. При этомзначениеFmaxf, Дж, составляет

image409.gif                                                                       (B.9)

где image411.gif

-потенциальнаяэнергиядеформациипроводникавпролетепритяжении, равномтяжениювнемдоКЗ, Дж;

image413.gif

-тяжение (продольнаясила) впроводникедоКЗ, Н;

m

-погоннаямассапроводника, кг;

Е

-модульупругостиматериалапроводника, Н/м2;

S

-площадьпоперечногосеченияпроводника, м2;

Δlпр

-удлинениепроводникавпролетеприусилиивнем, равномFmaxf, м;

lпр

-длинапроводникавпролете, м, которуюдопускаетсяприниматьравнойдлинепролетаl.

Привыполненииусловияtоткл < tпредзначениеΔWкдопускаетсяопределятьпоприближеннойформуле

image415.gif,                                                                              (В.10)

ПриотсутствиихарактеристикижесткостипроводаΔl = f(F) приближенноезначениемаксимальновозможноготяжениявпроводникедопускаетсяопределятьпоформуле

image417.gif,                                                                       (B.11)

гдеES

-жесткостьпоперечногосеченияпроводаприрастяжении, Н;

Е

-модульупругостиматериалапроводника, Н/м2;

S

-площадьпоперечногосеченияпроводника, м2.

Модульупругостиматериаловпроводника, полученногоскручиваниемпроволок, следуетснижать (вдвое-втрое) посравнениюсмодулемупругостиматериалаотдельныхпроволок.

ЗначениенижнегопределамаксимальноготяжениявпроводникеFmax2вслучае, когдапроводникпосле отключенияКЗ (приотносительномаломтоке) плавновозвращаетсявисходноеположение, совершаязатемзатухающие (из-зааэродинамическогосопротивленияатмосферы) колебания, выбираетсянаибольшимиздвухзначенийсилытяженияF2, вычисляемыхпоформулам:

image419.gif                                                                          (B.12)

 

приэтомтраекториядвиженияцентрамасспроводникаблизкакокружности.

Влияниегирляндизоляторовиответвленийсгибкойошиновкойприближенноучитываетсяувеличением погоннойсилытяжестиистрелыпровесапроводниковпутемзаменывприведенныхвышеформулахмассыпроводникаМ" приведенноймассойМпр = Mγ+ Mотвистрелыпровесаf«приведенной»стрелойпровесаfnp = f + lгcosβ, гдеγ-коэффициентприведениямассы (таблицаВ.1); Мотв-массаотводоввпролете; lг-длинагирляндыизоляторов; β -уголотклонениянатяжныхгирляндотвертикалидоКЗ, рад.

ТаблицаВ.1 -Коэффициентприведениямассыуприразличныхотношенияхпровесагирляндыкстрелепровесапроводникаfг/fимассыгирляндыкмассепроводникавпролетеMг/M

fг/f

ЗначениекоэффициентаприведениямассыуприразличныхMг/M

0,01

0,02

0,05

0,10

0,20

0,50

1,00

2,00

3,00

0,01

1,000

1,000

1,000

1,000

1,001

1,002

1,003

1,005

1,006

0,02

1,000

1,000

1,000

1,001

1,002

1,004

1,007

1,010

1,012

0,05

1,000

1,000

1,001

1,002

1,004

1,010

1,016

1,024

1,029

0,10

1,000

1,001

1,002

1,004

1,008

1,019

1,031

1,048

1,058

0,20

1,001

1,002

1,004

1,008

1,015

1,034

1,059

1,090

1,110

0,50

1,002

1,003

1,008

0,016

1,031

1,071

1,130

1,200

1,250

1,00

1,002

1,005

1,012

1,024

1,048

1,110

1,200

1,330

1,430

2,00

1,003

1,007

1,017

1,033

1,065

1,150

1,290

1,500

1,670

3,00

1,004

1,007

1,019

1,037

1,073

1,180

1,330

1,600

1,820

Примечание-Мг-массагирлянд (суммарнаямассадвухнатяжныхгирляндудвухопорпроводниковвпролетеилимассаоднойгирлянды, еслинаопорахгирляндыподвесные); М-массапроводникавпролете; fг-провесгирлянд; f-стрелапровесапроводника.

Приложение Г
(рекомендуемое)
Примеры расчета электродинамической стойкости шинных конструкций

Пример 1

Проверитьэлектродинамическуюстойкостьтрехфазнойшиннойконструкции, изоляторыкоторойобладают высокойжесткостью, придействииударноготокаКЗ image421.gif = 155 кА.

Шиныпрямоугольногосечения (60 × 6) мм2выполненыизалюминиевогосплавамаркиАД31Т1, расположены горизонтальноводнойплоскости, имеютчетырепролетаипараметры: l = 1,2 м; а = 0,6 м; m = 0,972 кг/м; Е= 71010Па;σдоп= 137МГ1а.

Согласнотаблице 4

image423.gif                                                 (Г.1)

image425.gif                                                  (Г.2)

Частота собственных колебаний

image427.gif               (Г.3)

гдеr1 = 4,73 соответствуетрасчетнойсхеме 5 (таблица 2).

Дляданнойшиннойконструкцииη= 1,1 (рисунок 5);Кф = 1,0 (рисунок 1); Красп = 1,0 (таблица 1);λ = 12 (таблица 2).

Максимальнаясила, действующаянашиннуюконструкцию, составляет

image429.gif            (Г.4)

приэтоммаксимальноенапряжениевматериалешин, определяемоепоформуле (18), равно

image431.gif                                      (Г.5)

Поскольку image433.gif = 254,3 МПа > image435.gif =137 МПа, тошинынеудовлетворяютусловиюэлектродинамической стойкости. Дляснижениямаксимальногонапряжениявматериалешиннеобходимоуменьшитьдлинупролета. Наибольшаядопустимаядлинапролетапри image437.gif = 137,2 МПаравна

image439.gif                                                       (Г.6)

Примемдлинупролетаравной 0,8 м; вэтомслучаеf1 = 491 Гц; η = 1,0; image441.gif = 5548 Ни image442.gif = 102,7 МПа, чтоменьше image443.gif = 137 МПа.

Исходяизмаксимальнойнагрузки, действующейнаизолятор, image445.gif = 5548 НпринимаемкустановкеизоляторытипаИОР-10-16,00 УХЛЗ. Длянихсогласноформуле (5) допустимаянагрузкасоставляетFдоп = 0,6Fразр = 0,616000 = 9600 Н. Выбранныеизоляторыудовлетворяютусловиюэлектродинамическойстойкости

Fдоп = 9600 Н > image447.gif = 5548 Н.                                                              (Г.7)

Таким образом, при уменьшении длины пролета до 0,8 м шинная конструкция отвечает требованиям электродинамической стойкости.

Пример 2

Проверить электродинамическую стойкость трехфазной шинной конструкции в цепи генератора, шины которой состоят из двух элементов корытообразного профиля, при image448.gif = 120 кА.

АлюминиевыешинымаркиАД0сечением 2 × 3435 мм2расположенывгоризонтальнойплоскостииимеют следующиепараметры: l= 2 м; а = 0,75 м; mэл= 9,27 кг/м; Е = 71010Па; image449.gif