Toplotni efekat struja kratkog spoja. Kratki spoj u elektroenergetskim sistemima naizmenične struje Toplotni i dinamički efekti struja kratkog spoja

U režimu kratkog spoja, strujni elementi električne instalacije (sabirnice, kablovi, itd.) za vreme kratkog spoja t(sekunde ili djelići sekunde) se zagrijavaju strujom kratkog spoja. od neke početne temperature θ n do temperature θ max. Struje kratkog spoja mnogo puta veće od struja normalnog moda, stoga, uprkos kratkom trajanju kratkog spoja, temperatura provodnika naglo raste i θ max postaje mnogo veći od θ N (slika 6.1). Određivanje temperature θ max i poređenje uz kratkoročno dozvoljeni θ max dodatni je zadatak termičkih proračuna za režim kratkog spoja

Slika 6.1 Zagrijavanje provodnika u režimu kratkog spoja

Malo vremena t kratki spoj vam omogućava da izvršite termičke proračune tokom kratkog spoja. ne uzimajući u obzir prenos toplote u okolinu tokom ovog vremena. Razmotrimo zagrijavanje provodnika periodičnom komponentom struje kratkog spoja, ostavljajući po strani za sada dodatno zagrijavanje njegove aperiodične komponente struje kratkog spoja. Tako odvojeno razmatranje dvije komponente struje kratkog spoja. moguće je da to direktno slijedi iz izraza za efektivnu struju kratkog spoja I kratkog spoja. :

I 2 k.z = I 2 p t + I 2 at (6.1)

gdje je I at vrijednost aperiodične komponente, a I p t – periodične komponente.

Energija utrošena na zagrijavanje provodnika strujom t p t izražava se Lenzovim zakonom. Tada početni izraz za zagrijavanje vodiča izgleda ovako:

i 2 n t R np t = C m θ (6.2)

gdje je R np otpor vodiča, C je specifični toplinski kapacitet materijala provodnika, m je težina vodiča.

Zbog činjenice da se struja mijenja tokom vremena kratkog spoja. a toplinski kapacitet i otpor vodiča su funkcija temperature, originalna jednačina grijanja je diferencijalna:

i 2 p t ρ o (1+ αθ) dt = s lγc o(1+ β θ)d θ (6.3)

gdje je i p t trenutna vrijednost periodične komponente kratkog spoja.

ρ o (1+ αθ) - otpor provodnika na temperaturi θ o C, oma

c o(1+ β θ) - specifični toplotni kapacitet materijala provodnika na θ o C , uto. s/y o C

ρ o i c o– specifični otpor i toplotni kapacitet na 0 o C

α i β temperaturni koeficijenti promjene ρ i c

s l – zapremina provodnika, cm 3; γ – tukli Težina materijala provodnika, g/cm 3

Nakon što smo odvojili varijable i preuredili koeficijente, prepisujemo jednačinu na sljedeći način:

Dt = To d θ (6.4)

Gdje To = γ

Tokom vremena kratkog spoja t, temperatura provodnika raste od početne vrijednosti θ n do θ max konačne vrijednosti, stoga obje strane jednačine treba integrirati unutar navedenih granica:

Zakon promjene vrijednosti i p t tokom vremena je prilično složen, stoga se integracija ove funkcije vrši zamjenom područja (integrala). Sl.6.2. ilustruje ovu metodu.∞

Slika 6.2 Grafikon za određivanje fiktivnog vremena periodične komponente.

Na grafikonu na slici 6.2, površina OABC koja odgovara vremenu kratkog spoja. t jednaka toploti od struje kratkog spoja. tokom t, one.

površina OABC = dt

Ista količina toplote mogla bi se proizvesti stabilnom (konstantnom) strujom kratkog spoja. I 2 ∞ ali za drugo vrijeme t fp. Ovo vrijeme se može pronaći konstruiranjem pravougaonika ODEF jednake površine. Za utvrđivanje t FP u poznato vrijeme t prema izračunatim krivuljama struje kratkog spoja. izgrađena zavisnost t fp =f (λ) (slika 6.3), i λ = I” / I∞. Dakle, integral se može izračunati kao:

t fp (6.6)

Slika 6.3 Krivulje za određivanje fiktivnog vremena

Toplina koju stvara aperiodična komponenta struje kratkog spoja. i i t je određena jednačinom sličnom jednačini 6.6:

t f.a. (6.7)

gdje je t f.a. – vrijeme tokom kojeg traje stabilna struja kratkog spoja će osloboditi istu količinu toplote kao aperiodična komponenta struje kratkog spoja. tokom kratkog spoja t.

Aperiodična komponenta opada sa vremenskom konstantom kola do tačke kratkog spoja. T a: i a t =√2 I" o e - t / Ta (6.8)

Gdje ja" o – poznata (jednačina 5.9) efektivna vrijednost subtranzijentne komponente struje kratkog spoja. u trenutku jednakom 0. Ova funkcija se lako integrira i kao rezultat vrijednost fiktivnog vremena aperiodične komponente:

t f.a = T a λ 2, (6.9)

gdje je λ = ja"o/

Puno radno vrijeme t f = t fp + t f.a

Integracija desne strane jednačine 6.5 je složena i dovodi do glomaznog izraza za određivanje željene temperature θ max. Na osnovu ovog izraza konstruisane su izračunate krive pod pretpostavkom da je početna temperatura provodnika θ n =0. Redoslijed kojim se krive koriste proizilazi iz njihove konstrukcije. Prvo pronađite početnu temperaturu vodiča u trenutku kratkog spoja. θ n. :

θ n = θ okruženje + (θ dodatno - θ okruženje) I 2 rob / I 2 dodatna (6.10)

gdje je θ medija izračunata temperatura medija

θ dodatna – dugotrajna dozvoljena temperatura provodnika

I rob– radna struja kroz provodnik

I dodatno– dozvoljena struja kroz provodnik

Vrijednosti θ extra date su u referentnim tabelama za odabir sabirnica i kablova. θ okruženje se uzima kao maksimalno moguće tokom rada (na primjer +40 o C). Nakon što ste odredili početnu temperaturu, pronađite na krivuljama (slika 6.4) vrijednost odgovarajuće apscise a n. Tada se izračunava t f i određuje apscisa: a k = a n + t f. Vrijednost θ max je određena vrijednošću a k. Zatim se vrijednost θ max upoređuje sa θ max. za datu vrstu materijala provodnika.

Slika 6.4 Krive za određivanje temperature zagrevanja provodnika tokom kratkih spojeva.

Zbog činjenice da je kratko trajanje kratkog spoja (ne prelazi nekoliko sekundi), temperature koje su znatno veće od dozvoljenih temperatura pri dužem zagrijavanju uzimaju se kao θ maxdop. Vodi se računa da je izolacija provodnika sposobna da izdrži θ max., bez ugrožavanja daljeg rada.

Za gole provodnike (sabirnice centrale), θ maxdop se uzima iz uslova mehaničke čvrstoće materijala. Na primjer, za gole bakarne sabirnice θ maxdop = 300 o C.

Ne treba provjeravati termičku stabilnost provodnika zaštićenih osiguračima, kao ni provodnika zaštićenih strujno-ograničavajućim prekidačima i prekidačima, bez posebno uvedenog vremenskog kašnjenja pri aktiviranju.

Selektivni prekidači (mašine s podesivim vremenskim kašnjenjem pri isključivanju kratkog spoja) provjeravaju se na termičku otpornost prema sljedećim uvjetima:

I 2 ¥ t f< (I 2 t) доп. ,

gdje je I ¥ - stabilna struja kratkog spoja; t f – fiktivno vrijeme kratkog spoja;

(I 2 t) dodaj. – termička stabilnost prema tehničkim specifikacijama (referentni podaci).

ELEKTRODINAMIČKI EFEKAT STRUJE K, W,

Kada struja teče i u krugu u potonjem nastaje elektrodinamička sila F, sa tendencijom deformacije konture (slika 6.5). Pri konstantnoj vrijednosti struje, povećanje energije polja W kada je kontura deformisana u pravcu X jednak radu koji obavlja elektromagnetna sila F u istom vremenskom periodu.

dW = Fdx(6.11)

Gdje X- koordinata smjera sile.

Jednačina 6.11 se zove Maxwellova jednačina.

Rice. 6.5 Djelovanje elektrodinamičkih sila na strujno kolo.

Magnetna energija W u kolu sa induktivnošću L i strujni udar i određuje se poznatim izrazom:

F = (6.13)

Sa dva kola sa induktivitetima L 1 i L 2 i prema strujama i 1 i i 2 i međusobnu induktivnost M energija magnetnog polja W određuje se izrazom:

W= L 1 i 2 1 + L 2 i 2 2 + M i 1 i 2(6.14)

Elektrodinamička sila koja teži da promeni relativni položaj krutih kola ( L 1 = const; L 2 = const) je jednako:

F = i 1 i 2 (6.15)

Međusobna induktivnost (H) dva paralelna provodnika koja se nalaze u istoj ravni na udaljenosti mnogo manjoj od njihove dužine.

M= 2l(ln - 1)10 -7 Hn (6.16)

dM/dx = dM/da = (2l/a) 10 -7 (6.17)

I F = (2i 1 i 2 l / a) 10 -7 N (6,18)

Ova formula se koristi za određivanje sile interakcije između sabirnica razvodnih uređaja tokom prolaska struja kratkog spoja.

Pri proračunu mehaničke čvrstoće sabirnica u režimu kratkog spoja polazimo od pretpostavke da je sabirnica svake faze višerasponska greda, koja slobodno leži na krutim nosačima i pod utjecajem ravnomjerno raspoređenog opterećenja. Razvodne sabirnice. zadovoljavaju zahtjeve elektrodinamičke stabilnosti ako je vrijednost maksimalnog projektnog napona u sabirnici manja ili jednaka maksimalnom dozvoljenom naponu, tj. σ calc. ≤ σ dodaj.

a) smanjenje veličine struje kratkog spoja;

b) povećanje razmaka između osovina guma;

c) smanjenje dužine raspona između potpornih izolatora;

d) promjene veličine presjeka gume.

Maksimalni napon u autobusu kada su gume prazne određen je omjerima:

Kada je broj raspona veći od dva

σ calc. = (1,06 K f i 2 r L 2 / a h 2 b) * 10 -10, kPa (6,19.)

sa brojem raspona jednakim dva

σ calc. = (1,33 K f i 2 r L 2 / a h 2 b) * 10 -10, kPa (6,20)

Kada su gume locirane prema slici 6.6 a. maksimalni napon

u autobusu je jednako: .

σ calc. = (1,06 K f i 2 r L 2 / a h b 2) * 10 -10, kPa (6,21)

sa brojem raspona jednakim dva,

σ calc. = (1,33 K f i 2 r L 2 / a h b 2) * 10 -10, kPa (6,22)

gdje je i r ukupna udarna struja kratkog spoja;

a - rastojanje između faznih osa, cm, obično a = 6......7 cm

L - dužina raspona, cm, obično L = 60 cm;

h - visina gume, cm;

b - debljina gume, cm;

Kf - koeficijent oblika gume, određen iz krivulja prikazanih na slici 6.7

Rice. 6.6 Raspored autobusa sa jednim rasponom

Rice. 6.7 Ovisnost faktora oblika gume o relativnom položaju i konfiguraciji.

Provjerava se elektrodinamička stabilnost prekidača na struju kratkog spoja. dok se prekidač ne isključi. Osim dinamičkog otpora, selektivni (generatorski) prekidači se također testiraju na krajnji prekidni kapacitet.

Maksimalni prekidni kapacitet je određen dozvoljenom vrijednošću struje u trenutku kada se kontakti raziđu. Uvjet ispitivanja dinamičkog otpora:

ja beats calc.< i уд. доп. ;

za prekidnu sposobnost:

I t calc.< I t доп,

gde sam pobedio. calc. – izračunata udarna struja kratkog spoja. za tačku odabranu u svrhu provjere mašine; ja beats dodati. – dozvoljena vrijednost udarne struje kratkog spoja. mašina; I t izračunato – izračunata efektivna vrijednost struje kratkog spoja. u trenutku divergencije kontakata za gašenje luka (odgovara podešenom vremenu); Dodati, je dozvoljena efektivna vrijednost struje prekidača u trenutku divergencije kontakata za gašenje luka.

Elektrodinamička sila interakcije između dva paralelna provodnika (sl. 1) proizvoljnog poprečnog presjeka, teče struje i 1 i i 2, određeno formulom

F=2,04k f i 1 i 2 · l/a 10 -8, kg ,

Gdje i 1 i i 2 – trenutne vrijednosti struja u provodnicima, a ; l– dužina paralelnih provodnika, cm; a– rastojanje između osa provodnika, cm; k f - koeficijent oblika.

Sila interakcije između dva paralelna provodnika ravnomjerno je raspoređena duž njihove dužine. U praktičnim proračunima ova ravnomjerno raspoređena sila zamjenjuje se rezultantnom silom F, nanesena na provodnike na sredini njihove dužine.

Kada je smjer struja u provodnicima isti, oni se privlače, a kada su u različitim smjerovima odbijaju se.

Faktor oblika k f zavisi od oblika poprečnog preseka provodnika i njihovog relativnog položaja. Za okrugle i cevaste provodnike k f =1; za provodnike drugih oblika poprečnog presjeka: k f =1 u slučajevima kada je poprečni presjek provodnika mali, a njihova dužina velika u odnosu na rastojanje između njih i može se pretpostaviti da je cjelokupna struja koncentrisana u osi provodnika. Da, prihvataju k f =1 pri određivanju sila interakcije između m/y faza sabirničkih konstrukcija rasklopnih uređaja, bez obzira na oblik poprečnog presjeka sabirnica, jer razmak između sabirnica različitih faza u rasklopnim uređajima je prilično velik i iznosi nekoliko stotina milimetara ili više.

Ako je razmak između provodnika (sabirnica) pravokutnih, kutijastih i drugih presjeka mali, tada k f ≠1.

Sila koja djeluje na provodnik sa strujom određena je kao rezultat njegove interakcije sa strujama u provodnicima druge dvije faze, dok je provodnik srednje faze u najtežim uvjetima. Najveća specifična sila na provodnik srednje faze može se odrediti iz izraza, N/m,

f=√3·10 -7 ·k f ·I 2 m/a,

gdje je I m amplituda struje u fazi, A; a – rastojanje između susednih faza, m.

Koeficijent √3 uzima u obzir fazna pomaka struja u provodnicima.

Interakcija provodnika se značajno povećava u režimu kratkog spoja, kada ukupna struja kratkog spoja dostigne najveću vrijednost - udar. Prilikom procjene interakcije faza potrebno je uzeti u obzir dvofazne i trofazne kratke spojeve.

Da biste odredili specifičnu silu tokom trofaznog kratkog spoja u sistemu provodnika, koristite izraz

f (3) =√3·10 -7 ·k f · ja( 3)2 godine/a,

Gdje i (3) y– udarna struja trofaznog kratkog spoja, A.

U slučaju dvofaznog kratkog spoja, uticaj treće (neoštećene) faze je zanemarljiv, s obzirom da ‌ ׀i 1׀=‌ ׀i 2 ‌|=|i (2)2 y |. dakle,

f (2) =2·10 -7 ·k f · ja( 2) 2 g/a,

Gdje ja( 2) y – udarna struja dvofaznog kratkog spoja, A.

S obzirom da je međufazna sila kod trofaznog kratkog spoja veća nego kod dvofaznog. Stoga se tip dizajna kratkog spoja pri procjeni elektrodinamičkih sila smatra trofaznim.

Da bi se spriječila mehanička oštećenja pod utjecajem sila koje nastaju u vodičima kada kroz njih teku struje kratkog spoja, svi elementi strujne strukture moraju imati dovoljan elektrodinamički otpor.

Pod elektrodinamičkim otporom obično se podrazumijeva sposobnost uređaja ili provodnika da izdrže mehaničke sile koje proizlaze iz protoka struja kratkog spoja, bez deformacija koje onemogućavaju njihov daljnji normalan rad.

Toplotni efekat struja kratkog spoja. Kada teče struja kratkog spoja, temperatura provodnika se povećava. Trajanje procesa kratkog spoja je obično kratko (unutar nekoliko sekundi), tako da toplina koja se oslobađa u vodiču nema vremena da se prenese u okolinu i gotovo se u potpunosti koristi za zagrijavanje vodiča. Provodnik ili uređaj treba smatrati termički otpornim ako njegova temperatura tokom kratkog spoja ne prelazi dozvoljene vrijednosti.

Temperatura grijanja provodnika za vrijeme kratkog spoja može se odrediti na sljedeći način. Tokom kratkog spoja u vremenu dt u provodniku se oslobađa određena količina toplote

dQ=I 2 k , t r θ dt,

Gdje Ik, t– efektivna vrijednost ukupne struje kratkog spoja u ovom trenutku t KZ; rθ– aktivni otpor provodnika na datoj temperaturi θ :

rθ=ρ 0 (1+αθ)l/q,

ovdje je ρ 0 specifični aktivni otpor provodnika pri θ=0 0; l– dužina provodnika; q– njegov poprečni presjek; α - temperaturni koeficijent otpora.

Gotovo sva toplina odlazi na zagrijavanje provodnika

dQ=Gc θ dθ,

Gdje G – masa provodnika; c θ– specifični toplotni kapacitet materijala provodnika na temperaturi θ.

Proces grijanja tokom kratkog spoja određen je jednadžbom

I 2 k , t r θ dt= Gc θ dθ.

Prilikom odabira električnih uređaja obično nije potrebno određivati temperaturu dijelova pod naponom, jer proizvođač na osnovu posebnih ispitivanja i proračuna jamči vrijeme i efektivnu struju toplinskog otpora. Drugim riječima, katalozi daju vrijednost zagarantovanog impulsa efektivne struje kratkog spoja, koju uređaj može izdržati bez oštećenja koja sprečavaju dalji normalan rad. Uslov za ispitivanje termičke otpornosti u ovom slučaju je sljedeći:

B do ≤I 2 ter t ter,

Gdje B to– izračunati impuls kvadratne struje kratkog spoja, određen prema gore navedenoj metodi; I ter i t ter – srednja kvadratna struja toplotnog otpora i vreme njenog protoka (nominalna vrednost).

Provjeravaju se efekti struja kratkog spoja

1) za dinamičku stabilnost - uređaji i provodnici zaštićeni osiguračima sa umetcima za nazivne struje do uključujući 60 A; električnu opremu zaštićenu strujno-ograničavajućim osiguračima za visoke nazivne struje treba provjeriti na dinamičku stabilnost na osnovu najveće trenutne vrijednosti struje kratkog spoja koju propušta osigurač.

Za termičku stabilnost - uređaji i provodnici zaštićeni osiguračima za sve nazivne struje,

2) provodnike u strujnim krugovima do pojedinačnih električnih prijemnika, uključujući radioničke transformatore ukupne snage do 1000 kVA i primarnog napona do 20 kV uključujući, ako je u električnom dijelu predviđena potrebna redundantnost, u kojoj je isključenje ovi prijemnici ne ometaju proizvodni proces ako oštećenje provodnika ne može izazvati eksploziju čak i ako se oštećeni provodnici zamijene bez većih poteškoća.

3) provodnike u strujnim kolima do pojedinačnih električnih prijemnika i razvodnih mesta za beljenje za nebitne svrhe, pod uslovom da njihovo oštećenje pri kratkom spoju ne može izazvati eksploziju;

Kada teče struja kratkog spoja, temperatura provodnika i dijelova pod naponom električnih uređaja raste. Budući da struja kratkog spoja znatno premašuje radnu struju, grijanje može dostići opasne vrijednosti koje prelaze najviše dozvoljene temperature. Kriterij toplinske otpornosti vodiča je dopuštena temperatura njihovog zagrijavanja strujama kratkog spoja.

Stepen toplotnog uticaja struje kratkog spoja na provodnike i električne uređaje dobija se korišćenjem Jouleovog integrala: ,

Gdje i to– struja kratkog spoja u proizvoljnom trenutku t, A; t to– procijenjeno trajanje kratkog spoja, s.

Termički ekvivalentna struja kratkog spoja I ter– struja konstantne amplitude (sinusoidna) koja, tokom vremena jednakog procijenjenom trajanju kratkog spoja, ima isti termički učinak na provodnik ili električni aparat kao i stvarna struja kratkog spoja za isto vrijeme. Ova struja je povezana sa Jouleovim integralom relacijom: .

Određivanje temperature grijanja vodiča u trenutku isključivanja kratkog spoja vrši se pomoću krivulja ovisno o temperaturi grijanja vodiča θ od veličine A(konstanta integracije).

Postupak za određivanje temperature grijanja vodiča je sljedeći:

– na osnovu početne temperature provodnika θ n pronađite vrijednost količine iz krive A n na ovoj temperaturi;

– odrediti vrijednost Jouleovog integrala VC u projektovanim uslovima kratkog spoja;

– pronaći vrijednost A k koja odgovara konačnoj temperaturi grijanja provodnika: , te za čelično-aluminijske žice S– površina poprečnog presjeka aluminijskog dijela žice;

– prema pronađenoj vrijednosti količine A to Koristeći krivulju, određuje se temperatura grijanja vodiča u trenutku isključivanja kratkog spoja θ to . .

Elektrodinamički efekat struja kratkog spoja

Dva provodnika sa strujama i 1 I i 2 doživljavaju mehanički uticaj jedni od drugih. Izražava se u međusobnom privlačenju provodnika ili u međusobnom odbijanju. Ovaj fenomen se objašnjava interakcijom magnetnih polja koja nastaju oko vodiča sa strujama.

Ako se provodnici nalaze paralelno na udaljenosti A jedna od druge i udaljenost l, na kojoj se kreću paralelno jedna s drugom, znatno je veća od udaljenosti između provodnika A, zatim magnetna indukcija B 1, kreiran od strane struje i 1 na mestima gde se nalazi drugi provodnik: ,Gdje μ – relativna magnetna permeabilnost vazduha; μ 0 – magnetna permeabilnost vakuuma, H/m.

Sila između provodnika je: .

Kada se faze nalaze u istoj ravni, provodnici vanjske i srednje faze su u različitim uslovima. Da bi se odredila najveća sila koja djeluje na određenu fazu sistema koji se razmatra, potrebno je uporediti sile koje djeluju na ekstremnu i srednju fazu. Srednja faza je u najtežim uslovima, što bi trebalo da bude faza projektovanja pri ispitivanju elektrodinamičkog otpora trofaznih sistema.

Sile interakcije između provodnika faza trofaznog sistema određene su jednadžbama:

;

Za daljinske kratke spojeve, omjer dvofaznih i trofaznih struja kvara bit će:

stoga je sila interakcije između vodiča za vrijeme dvofaznog kratkog spoja manja od sila koje djeluju na vodiče tijekom trofaznog kratkog spoja. Dakle, izračunati tip kratkog spoja pri ispitivanju vodiča i električnih uređaja na elektrodinamički otpor je trofazni kratki spoj.

Interakcija provodnika pri radnim strujama je po pravilu beznačajna. Prilikom kratkog spoja najveće elektrodinamičke sile F određena vrijednošću udarne struje kratkog spoja.

At uređaji za provjeru za termičku i elektrodinamičku otpornost sastavlja se tabela za upoređivanje podataka pasoša s izračunatim vrijednostima mogućeg procesa kratkog spoja.

Primjer izbora 10 kV prekidača

Indikatori kvaliteta električne energije.

Formiranje principa za regulaciju režima zasniva se na određenim zahtjevima za kvalitetom električne energije. Takvi zahtjevi su formulisani u međudržavnom standardu GOST 13109-97.

Kvalitet električne energije karakteriše kvalitet frekvencije izmjeničnog napona i kvalitet napona.

Za procjenu kvaliteta frekvencije, uspostavljen je jedan indikator - devijacija frekvencije, što se podrazumijeva kao spore glatke promjene frekvencije (manje od jedan posto u sekundi) u odnosu na njenu nominalnu vrijednost: Δf = f – f nom

Razlog odstupanja frekvencije je neravnoteža proizvedene i potrošene aktivne snage u elektroenergetskom sistemu. Standard utvrđuje normalno dozvoljene i najveće dozvoljene vrijednosti odstupanja frekvencije, respektivno δf norme= ±0,2 Hz i δf pre= ±0,4 Hz.

Kvalitet napona se ocjenjuje pomoću nekoliko indikatora, od kojih većinu karakteriziraju i prihvatljive vrijednosti.

Indeks kvaliteta napona	Standardi kvaliteta napona
normalno	limit
Devijacija stacionarnog napona δU y, %	±5	±10
Opseg promjene napona δU t,	–	U zavisnosti od učestalosti ponavljanja
Koeficijent sinusoidnog izobličenja napona k U,%, pri U nom, kV, 0,38 6-20 110-330
Koeficijent n th harmonijska komponenta napona k U (n), %	Ovisno o naponu i broju harmonika	1,5k U(n)norm
Koeficijent asimetrije napona negativne sekvence k 2 U, %
Koeficijent asimetrije napona nulte sekvence k 0 U , %
Trajanje pada napona na naponima do 20 kV uključujući, Δt p, s	–

Devijacija napona: .

Procjenjuju se fluktuacije napona raspon promjene napona: ,

Gdje U i , U i +1– vrijednosti sljedećih jedan za drugim ekstremima ovojnice amplitudnih vrijednosti napona.

Nesinusoidni napon karakterizira razlika u obliku krivulje napona od sinusoidne. To je kvantificirano faktor izobličenja sinusne krive napona: ,

Gdje U(n) i – efektivna vrijednost napona n th harmonic for i th opservation.

Asimetrija napona karakteriziraju razlike u vrijednostima napona u različitim fazama. Nastaje zbog neravnomjernog spajanja jednofaznih električnih prijemnika u fazama Asimetrija napona je kvantitativno karakterizirana koeficijenti naponske asimetrije za negativne i nulte sekvence

; ,

Gdje U 2(1) i je efektivna međufazna vrijednost napona negativne sekvence osnovne frekvencije trofaznog naponskog sistema u i-tom posmatranju; U0(1) i – efektivna vrijednost napona nulte sekvence osnovne frekvencije; U nom– nazivni međufazni napon.

Regulacija napona

Sposobnost regulacije i promjene napona određuju uređaji za izmjenu slavina pod opterećenjem (regulacija pod opterećenjem) i sklopke bez opterećenja (nepobuđeno prebacivanje). Transformatori sa PBB 10/0,4 kV se trenutno proizvodi sa glavnim i četiri dodatna kraka.

Karakteristike podesivih transformatora navedene su u obliku maksimalnog broja pozitivnih i negativnih podesivih grana u odnosu na glavni terminal VN namota, što ukazuje na korak omjera transformacije Δk T u obliku ± n×Δk t. Na primjer, za izmjenjivač slavina pod opterećenjem: ±6×1,5%, ±8×1,5%, ±10×1,5%, ±9×1,78%, ±12×1%; za PBB: ±2×2,5%.

Promjena omjera transformacije postiže se promjenom broja slavina (okreta) na jednom od namotaja. Za transformatore sa regulacijom napona, posebno izmjenjivače slavina pod opterećenjem, omjer transformacije mora odgovarati stvarnom položaju prekidača za njegovu n-tu granu:

Kontrola omjera transformacije transformatora vrši se kako bi se osigurali i regulisali specificirani naponski uslovi. Ako se transformatori izrađuju bez izmjenjivača pod opterećenjem (što je obično slučaj u mrežama od 6-20 kV i na nizu elektrana), tada se regulacija njihovih transformacijskih omjera obično vrši sezonski. Ako na transformatorima postoji izmjenjivač slavina pod opterećenjem, regulacija se vrši po potrebi svakodnevno, ovisno o promjenama opterećenja.

Elektrodinamička sila interakcije između dva paralelna provodnika (sl. 1) proizvoljnog poprečnog presjeka, teče struje i 1 i i 2, određeno formulom

F=2,04k f i 1 i 2 · l/a 10 -8, kg ,

Gdje i 1 i i 2 – trenutne vrijednosti struja u provodnicima, a ; l– dužina paralelnih provodnika, cm; a– rastojanje između osa provodnika, cm; k f - koeficijent oblika.

Kada je smjer struja u provodnicima isti, oni se privlače, a kada su u različitim smjerovima odbijaju se.

Ako je razmak između provodnika (sabirnica) pravokutnih, kutijastih i drugih presjeka mali, tada k f ≠1.

f=√3·10 -7 ·k f ·I 2 m/a,

gdje je I m amplituda struje u fazi, A; a – rastojanje između susednih faza, m.

Koeficijent √3 uzima u obzir fazna pomaka struja u provodnicima.

Da biste odredili specifičnu silu tokom trofaznog kratkog spoja u sistemu provodnika, koristite izraz

f (3) =√3·10 -7 ·k f · ja( 3)2 godine/a,

Gdje i (3) y– udarna struja trofaznog kratkog spoja, A.

U slučaju dvofaznog kratkog spoja, uticaj treće (neoštećene) faze je zanemarljiv, s obzirom da ‌ ׀i 1׀=‌ ׀i 2 ‌|=|i (2)2 y |. dakle,

f (2) =2·10 -7 ·k f · ja( 2) 2 g/a,

Gdje ja( 2) y – udarna struja dvofaznog kratkog spoja, A.

S obzirom da je međufazna sila kod trofaznog kratkog spoja veća nego kod dvofaznog. Stoga se tip dizajna kratkog spoja pri procjeni elektrodinamičkih sila smatra trofaznim.

Temperatura grijanja provodnika za vrijeme kratkog spoja može se odrediti na sljedeći način. Tokom kratkog spoja u vremenu dt u provodniku se oslobađa određena količina toplote

dQ=I 2 k , t r θ dt,

Gdje Ik, t– efektivna vrijednost ukupne struje kratkog spoja u ovom trenutku t KZ; rθ– aktivni otpor provodnika na datoj temperaturi θ :

rθ=ρ 0 (1+αθ)l/q,

ovdje je ρ 0 specifični aktivni otpor provodnika pri θ=0 0; l– dužina provodnika; q– njegov poprečni presjek; α - temperaturni koeficijent otpora.

Gotovo sva toplina odlazi na zagrijavanje provodnika

dQ=Gc θ dθ,

Gdje G – masa provodnika; c θ– specifični toplotni kapacitet materijala provodnika na temperaturi θ.

Proces grijanja tokom kratkog spoja određen je jednadžbom

I 2 k , t r θ dt= Gc θ dθ.

B do ≤I 2 ter t ter,

Provjeravaju se efekti struja kratkog spoja

Za termičku stabilnost - uređaji i provodnici zaštićeni osiguračima za sve nazivne struje,

Elektrodinamički efekat struja kratkog spoja.

Prilikom kratkih spojeva, kao rezultat pojave udarne struje kratkog spoja u sabirnicama i drugim sklopnim konstrukcijama, nastaju elektrodinamičke sile, koje zauzvrat stvaraju moment savijanja i mehaničko naprezanje u metalu. Potonji moraju biti manji od maksimalno dozvoljenih napona za dati metal

Prema literaturi, dopušteno projektno naprezanje za aluminij je 80 MPa.

Elektrodinamička sila udarne struje kratkog spoja u trofaznom kratkom spoju određena je silom interakcije između vodiča kada udarna struja teče kroz njih.

gdje je udarna struja u tačkama K1, K2, kA,

Udaljenost između izolatora jedne faze mm,

Udaljenost između provodnika susjednih faza, mm

Za kamere KSO-366: mm; mm

Izračunajmo silu interakcije između AT 15x3 sabirnica na strani 10 kV koristeći formulu (62):

Razmotrimo gumu kao jednoliko opterećenu gredu i izračunajmo moment savijanja stvoren udarnom strujom

gdje je sila interakcije, N

Udaljenost između guma, m

Moment savijanja

Za određivanje mehaničkog naprezanja u metalu, potrebno je izračunati moment otpora, uzimajući u obzir lokaciju guma. Gume se mogu postaviti ravno ili na rub.

Slika 2.5.1.1. Postavljanje guma ravno

Slika 2.5.1.2 Raspored guma na rubu

U mom projektu kursa gume su postavljene ravno. U ovom slučaju, moment otpora je određen formulom

gdje je moment otpora,

Širina gume, cm,

Debljina gume, cm

Odredimo projektni napon u gumama:

Iz uslova vidimo da su gume marke AT (15x3) testirane na elektrodinamičku otpornost. Slično ćemo provjeriti pravokutne autobuse marke AT (15x3) na strani 0,4 kV.

Izračunajmo silu interakcije između AT sabirnica (15x3) na strani 0,4 kV, (63)

Izračunajmo moment savijanja koji stvara udarna struja (64):

Odredimo projektni napon u gumama (62):

Iz testa vidimo da su gume marke AT (15x3) testirane na elektrodinamičku otpornost.

Toplotni efekat struja kratkog spoja

Tokom kratkih spojeva, dijelovi pod naponom, uključujući kablove, mogu se zagrijati na temperaturu znatno višu nego tokom normalnog rada.

Prilikom provjere toplinske otpornosti, poprečni presjek kabela ili sabirnica se provjerava pomoću formule:

gdje je VC termalni impuls,

st - koeficijent u zavisnosti od materijala provodnika, uzet prema PUE: st = 85 za aluminijumske provodnike; st = 88 za bakrene jezgre

Prvo odredimo toplotni impuls:

VK = ·t isključeno, (68)

gdje je I pk periodična komponentna struja, I pk = I pk1 = kA = 2350 A

t off - vrijeme gašenja u slučaju kratkog spoja,

t off = t isključeno.. + t uključeno, (69)

gdje je t isključeno - vrijeme rada prekidača; s, t off =0.2s,

t z - vrijeme odziva zaštite; s, t s = 1,1 s

t off = 0,2 + 1,1 = 1,3 s

Odredimo toplotni impuls za nadzemni vod i sabirnice na strani 10 kV (68):

V k1 = 1,3= 7179250

Odredimo minimalni poprečni presjek ASBG marke CL (3x16) (67):

F min == 31,52 mm²

Prema uslovima ispitivanja na termičku otpornost, odabran je poprečni presek marke CL

ASBG (3x16) mora biti veći ili jednak minimalnom projektovanom poprečnom preseku

Ž min S ekstra (70)

31,52 mm² 16 mm²

Iz uslova vidimo da odabrani presek kablovske linije marke ASBG (3x16) ne prolazi, ponovo ga biramo na veći presek ASBG marke (3x35):

30,72 mm² 35 mm²

Iz uslova vidimo da odabrana sekcija kablovske linije marke ASBG (3x35) prolazi

Odredimo minimalni poprečni presjek gume AT 15x3 (66):

F min == 31,52 mm²

Provjeravamo stanje (70):

31,52 mm² 45 mm²

Iz uslova vidimo da pravougaone sabirnice na strani 10 kV AT marke (15x3) prolaze

Provešćemo ispitivanje na strani 0,4 kV poređenjem temperatura; za to ćemo sastaviti tabelu 2.5.2.1 parametara delova koji nose struju

Tabela 2.5.2.1 Parametri dijelova pod naponom

Da bismo provjerili CL AAB 2 (4x25) za termičku otpornost na niskoj strani, razjasnit ćemo temperaturu grijanja u normalnom načinu rada jer Struja grijanja se ne poklapa sa dugotrajnom dozvoljenom strujom.

n= 0 +(dodatni n - 0) · () 2 ; (71)

n=15+(65-15) () 2 = 15,69C

Odredimo toplotni ekvivalent za normalan rad prema rasporedu na Sl. 3.13 književnost

An=0,12 10 4 A 2 S/mmI

Odredimo stvarno vrijeme protoka struje kratkog spoja

t real = t in + t in, (72)

gdje je t isključeno - vrijeme rada prekidača; sa,

t z - vrijeme odziva zaštite; With

t akt = 0,2+1,1=1,3s

Odredimo reducirano vrijeme aperiodične komponente struje kratkog spoja

t pr.a = 0,003 · ", (73)

gdje je "=; jer Ipko= Ipk, znači “=1

t pr.a = 0,003·1= 0,003 s

Odredimo redukovano vrijeme periodične komponente struje kratkog spoja prema slici 3.12 u literaturi: t pr.p = 0,85 s

Odredimo ukupno smanjeno vrijeme:

t pr = t pr + t pr.p (74)

t pr = 0,003+0,85 = 0,853 s

Odredimo toplinski ekvivalent za kratki spoj:

A k = A n +, (75)

A k = 0,12 · 10 4 += 0,205 · 10 4 A 2 s/mmI,

dakle, temperatura grijanja je 30C

Mora biti ispunjen sljedeći uslov:

Uslov je ispunjen, dakle, CL prolazi kroz termički otpor.

Provjerimo gume na termičku otpornost:

Za provjeru termičke otpornosti pravokutne gume marke AT (15x3) na niskoj strani, razjasnit ćemo temperaturu grijanja u normalnom režimu rada jer Struja grijanja se ne poklapa sa dugotrajnom dozvoljenom strujom (71):

n=25+(88-25) () 2 = 48,69C

Odredimo toplotni ekvivalent za normalan rad prema rasporedu na Sl. 3.13 literatura, An=0.38 10 4 A 2 C/mmI

Odredimo toplinski ekvivalent za kratki spoj (75):

A k = 0,38 10 4 += 0,76 10 4 A 2 s/mmI,

dakle, temperatura grijanja je 110C

Uslov (76) mora biti ispunjen:

Uslov je ispunjen, dakle gume marke AT (15x3) su termički otporne.