Выбор электрических устройств по длительному режиму работы

Выбор электрических аппаратов

Электродинамическое и термическое действие токов КЗ

Электродинамическое действие токов КЗ. При коротких замыканиях в результате возникновения ударных токов КЗ в шинах и других конструкциях распределительных устройств возникают электродинамические усилия, создающие изгибающие моменты, которые приводят к механическим напряжениям в металле проводников. Механические напряжения в проводниках не должны превышать максимально допустимые, определяемые по справочнику для конкретного металла.

Электродинамическое действие ударного тока () определяется силой взаимодействия между проводниками при протекании по ним ударного тока. Наибольшая сила , действующая на проводник средней фазы при условии их расположения в одной плоскости (без учёта механических колебаний проводников конструкции):

(8.1)

где - коэффициент, учитывающий несовпадение мгновенных значений ударного тока в фазах; - длина и расстояние между токоведущими частями, см.

Изгибающий момент () создаваемый ударным током:

(8.2)

Наибольшее напряжение в металлах (МПа) при изгибе:

(8.3)

где - момент сопротивления, см³; при расположении шин плашмя ; при расположении на ребро - ( - широкая часть проводника; - узкая).

Расчётные напряжения в проводниках должны быть меньше допустимых напряжений .

Термическое действие токов КЗ. Токоведущие части при КЗ могут нагреваться до критической температуры. Проводники термически устойчивы, если расчётная температура () не превышает для используемого материала (например, для медных шин , а алюминиевых ).

Время протекания тока КЗ определяется как сумма времени действия защиты и времени выключающей аппаратуры:

(8.3)

При проверке токоведущих частей на термическую устойчивость используют приведённое время , в течение которого установившейся ток КЗ выделяет тоже количество теплоты, что и изменяющийся во времени ток КЗ за действительное время t.

(8.4)

где - приведённое время периодической и апериодической составляющих тока КЗ.

Если предварительно вычислены значения и , а также, зная максимально допустимую температуру проводника, можно определить его сечение ():

(8.5)

где - коэффициент разности выделенной теплоты в проводнике после и до КЗ.

Общие положения по выбору электрических аппаратов и параметров токоведущих устройств

Электрические аппараты, изоляторы и токоведущие устройства работают в условиях эксплуатации в трех основных режимах: длительном, перегрузки (с повышенной нагрузкой, которая для некоторых аппаратов достигает значения до 1,4 номинальной) и короткого замыкания.

Выбор электрических устройств по длительному режиму работы

Выбор по номинальному напряжению. Электрические аппараты изначально имеют запас электрической прочности, что позволяет им работать при напряжении на 10-15% выше номинального. Поэтому в условиях эксплуатации при выборе аппаратов по напряжению используют следующие условие:

(8.6)

где - номинальные напряжения установки и аппарата.

Выбор по номинальному току. Номинальным током аппарата называют ток, который при номинальной температуре окружающей среды может проходить по аппарату неограниченно длительное время и при этом температура наиболее нагретых частей его не превышает длительно допустимых значений. Правильный выбор аппарата по номинальному току обеспечивает отсутствие опасных перегревов частей аппарата при его длительной работе в нормальном режиме, и определяется следующим условием:

(8.7)

где - максимальный действующий рабочий ток цепи.

Если расчётная температура окружающей среды больше , т.е. , то длительный допустимый ток аппарата рассчитывают по формуле:

(8.8)

где - допустимая температура.

Если расчётная , то можно повысить относительно на 0,5% на каждый градус понижения температуры относительно , но не более чем на 20%.