Термическое действие токов короткого замыкания

Для каждого элемента электроустановки нормами устанавливаются допустимые температуры нагрева, выше которых он не должен нагреваться в заданных условиях работы. При этом различают два режима:

· длительный нагрев током нормального режима;

· кратковременный режим нагрева током к.з.

Поскольку режим к.з. ограничивается по времени (не более трех секунд), допускается более высокая температура нагрева, чем в длительном режиме.

Температура нагрева проводника складывается из двух составляющих:

,

где - температура окружающей среды; - перепад температуры нагретого проводника и окружающей среды.

В длительном режиме нагрева изменение температуры происходит в соответствии с уравнением

,

где - установившееся значение перепада температуры ( ); Т_н - постоянная нагрева проводника.

Рис. 34. Кривая нагрева проводника

Для длительного режима работы условием нормальной работы является:

или .

В режиме короткого замыкания токи возрастают в 10-20 раз, при этом нагрев возрастает в 100-400 раз, а теплоотдача изменяется незначительно. Поэтому процесс можно считать адиабатическим, когда все тепло идет на нагрев проводника без отдачи в окружающую среду.

Количество тепла, выделенного в проводнике в режиме к.з., пропорционально импульсу квадратичного тока к.з. (тепловому импульсу):

,

где - действующее значение тока в момент к.з.

В практических расчетах определяют упрощенно:

.

Время действия тока к.з. ( ) складывается из времени действия основной релейной защиты ( ) и полного времени отключения выключателя :

.

При выборе электрических аппаратов используются указанные заводом-изготовителем данные о гарантированных значениях времени и среднеквадратичного тока , которые выдерживаются аппаратом без повреждений. Условие проверки термической стойкости:

.

При выборе проводников условием проверки на термическую стойкость является

.

Для проверки необходимо определить температуру ( ) проводника в конце режима к.з., что достаточно сложно. Для упрощения расчетов по проверке термической стойкости проводников можно использовать понятие минимального сечения проводника:

,

где - коэффициент, который приводится для проводов, шин и кабелей в справочной литературе.

Проводник термически стоек к току короткого замыкания, если

.