Электродинамическое и термическое действие токов к.з.

При к.з. в результате возникновения i_у в шинах и других конструкциях РУ возникают электродинамические усилия, создающие изгибающие моменты и механические напряжения в металле ЭУ, которые должны быть меньше допустимых для данного металла.

Электродинамическое действие i_у при трехфазном к.з. определяется силой взаимодействия между проводниками при протекании по ним i_у. Наибольшая сила F⁽³⁾ , действующая на шину средней фазы при условии расположения проводников (шин) в одной плоскости

, [H]

где l – расстояние между изоляторами шинной конструкции (пролет), м; – расстояние между фазами, м; значение ударного тока, А.

Электродинамическая сила F⁽³⁾ создает изгибающий момент

, [Hм]

Тогда наибольшее механическое напряжение в металле шин от изгиба

, [МПА]

где W – момент сопротивления, см³.

При расположении шин на опорных изоляторах плашмя (рис. 6.6, а)

при расположении шин на ребро (рис 6.6, б)

Полученная расчетное напряжение G_расч не должно превышать допустимые значения G_доп (для меди 140 МПа, для алюминия 75 МПа):

Электродинамические усилия в токоведущих частях выключателей, разъединителей и других аппаратов трудно поддаются расчету. Поэтому в паспортных данных электрооборудования указывают предельный сквозной ток к.з. i_пр.скв или ток динамической стойкости i_дин, значения которых должны удовлетворять условию

Токи к.з. вызывают нагрев токоведущих частей, значительно превышающий нормальный. Чтобы токоведущие части были термически устойчивы к токам к.з. расчетная температура должна быть не выше допустимой для данного материала (табл. 6.1).

Таблица 6.1 – Максимальные температуры и коэффициент С для шин и кабелей

Расчет конечной температуры нагрева токами к.з. с учетом периодической и апериодической составляющих достаточно трудоемкий. Поэтому термическую стойкость проводников проверяют обычно определением минимально допустимого сечения по условию допустимого нагрева при к.з.

где - тепловой импульс тока к.з., А²с; Т_а – постоянная затухания апериодической составляющей тока к.з.; t_откл=t₃+t_B – время отключения к.з., с; t₃ – время действия основной РЗ; t_B – полное время отключения выключателя; С_т – коэффициент, зависящий от и материала проводника, А*с^-1/мм² (табл.6.1).

Выбраные проводники термически стойки, если их сечения

Проверка аппаратов на термическую стойкость производится по току термической стойкости I_тер, и расчетному времени термической стойкости t_тер, которые приводятся в паспортных данных. Аппарат термически стоек, если

B_k<I²_терt_тер

[1,с.242-245; 2,с.378-383]