Tepelný účinok skratových prúdov. Skrat v sústavách striedavého prúdu Tepelné a dynamické účinky skratových prúdov

V režime skratu sú prvky elektrickej inštalácie vedúce prúd (prípojnice, káble atď.) na krátky čas skratu t(sekundy alebo zlomky sekundy) sa zahrievajú skratovým prúdom. z nejakej počiatočnej teploty θ n na teplotu θ max. Skratové prúdy mnohonásobne vyššie ako prúdy v normálnom režime, preto aj napriek krátkemu trvaniu skratu sa teplota vodičov prudko zvýši a θ max sa stane oveľa väčším ako θ N (obr. 6.1) Určenie teploty θ max a jej porovnanie s krátkodobo prípustným θ max dodatočným je úlohou tepelných výpočtov pre režim skratu

Obr.6.1 Zahrievanie vodiča v režime skratu

Trochu času t skrat umožňuje vykonávať tepelné výpočty počas skratu. bez zohľadnenia prenosu tepla do okolia počas tejto doby. Uvažujme ohrievanie vodiča periodickou zložkou skratového prúdu, pričom zatiaľ necháme bokom dodatočné ohrievanie jeho aperiodickej zložky skratového prúdu. Takáto samostatná úvaha o dvoch zložkách skratového prúdu. je možné, že to priamo vyplýva z výrazu pre efektívny skratový prúd I skrat. :

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

kde I at je hodnota aperiodickej zložky a I p t – periodická zložka.

Energiu vynaloženú na ohrev vodiča prúdom t p t vyjadruje Lenzov zákon. Potom počiatočný výraz pre ohrev vodiča vyzerá takto:

i 2 n t R np t = Cm θ (6.2)

kde R np je odpor vodiča, C je merná tepelná kapacita materiálu vodiča, m je hmotnosť vodiča.

Vzhľadom k tomu, že prúd sa mení počas doby skratu. a tepelná kapacita a odpor vodiča sú funkciou teploty, pôvodná rovnica vykurovania je diferenciálna:

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

kde i p t je okamžitá hodnota periodickej zložky skratu.

ρ o (1+ αθ) - odpor vodiča pri teplote θ o C, ohm

c o(1+ β θ) - merná tepelná kapacita materiálu vodiča pri θ o C , Ut. s/y alebo C

ρ o a c o– špecifický odpor a tepelná kapacita pri 0 o C

α a β teplotné koeficienty zmeny ρ a c

s l – objem vodiča, cm 3; γ - poraziť hmotnosť materiálu vodiča, g/cm 3

Po oddelení premenných a preusporiadaní koeficientov prepíšeme rovnicu takto:

Dt = Komu d θ (6,4)

Kde Komu = γ

Počas doby skratu t teplota vodiča stúpne z počiatočnej hodnoty θ n na θ max konečnej hodnoty, preto by mali byť obe strany rovnice integrované v rámci špecifikovaných limitov:

Zákon zmeny hodnoty i p t v čase je pomerne zložitý, preto sa integrácia tejto funkcie uskutočňuje nahradením oblastí (integrálov). Obr.6.2. ilustruje túto metódu.∞

Obr.6.2 Graf na určenie fiktívneho času periodickej zložky.

Na grafe na obr. 6.2 plocha OABC zodpovedajúca dobe skratu. t rovná teplu zo skratového prúdu. počas t, tie.

plocha OABC = dt

Rovnaké množstvo tepla by mohlo byť generované stálym (konštantným) skratovým prúdom. I 2 ∞ ale na inú dobu t fp. Tento čas možno nájsť zostrojením obdĺžnika ODEF s rovnakou plochou. Na určenie t FP v známom čase t podľa vypočítaných kriviek skratového prúdu. vybudovaná závislosť t fп =f (λ) (obr. 6.3) a λ = I” / I∞. Integrál teda možno vypočítať takto:

t fp (6,6)

Obr.6.3 Krivky na určenie fiktívneho času

Teplo generované aperiodickou zložkou skratového prúdu. i a t je určená rovnicou podobnou rovnici 6.6:

t f.a. (6.7)

kde t f.a. – čas, počas ktorého prúdi ustálený skratový prúd uvoľní rovnaké množstvo tepla ako aperiodická zložka skratového prúdu. pri skrate t.

Aperiodická zložka sa rozpadá s časovou konštantou obvodu do bodu skratu. Ta: i a t =√2 ja" o e - t / Ta (6.8)

Kde ja" o- známa (rovnica 5.9) efektívna hodnota podprechodovej zložky skratového prúdu. v čase rovnajúcom sa 0. Táto funkcia je ľahko integrovateľná a výsledkom je hodnota fiktívneho času aperiodickej zložky:

tf.a = Ta λ 2, (6,9)

kde λ = ja"o/

Plný fiktívny čas t f = t fp + t f.a

Integrácia pravej strany rovnice 6.5 je zložitá a vedie k ťažkopádnemu výrazu na určenie požadovanej teploty θ max. Na základe tohto výrazu boli vypočítané krivky skonštruované za predpokladu, že počiatočná teplota vodiča θ n =0. Poradie použitia kriviek vyplýva z ich konštrukcie. Najprv nájdite počiatočnú teplotu vodiča v momente skratu. θ n. :

θ n = θ prostredie + (θ dodatočné - θ prostredie) Ja 2 otrok / I 2 dodatočné (6.10)

kde θ média je vypočítaná teplota média

θ prídavná – dlhodobo prípustná teplota vodiča

som otrokom– prevádzkový prúd cez vodič

ja dodatocne– prípustný prúd cez vodič

Hodnoty prídavného θ sú uvedené v referenčných tabuľkách pre výber zberníc a káblov. Prostredie θ sa považuje za maximálne možné počas prevádzky (napríklad +40 o C). Po určení počiatočnej teploty nájdite z kriviek (obrázok 6.4) hodnotu zodpovedajúcej úsečky a n. Potom sa vypočíta t f a určí sa súradnica: a k = a n + t f. Hodnota θ max je určená hodnotou a k. Ďalej sa porovnáva hodnota θ max s θ max. pre daný typ materiálu vodiča.

Obr.6.4 Krivky na určenie teploty ohrevu vodičov pri skratoch.

Vzhľadom na to, že trvanie skratu je krátke (nepresahuje niekoľko sekúnd), teploty, ktoré sú výrazne vyššie ako prípustné teploty pri dlhodobom zahrievaní, sa berú ako θ maxdop. Berie sa do úvahy, že izolácia vodičov je schopná vydržať θ max bez ohrozenia ďalšej práce.

Pre holé vodiče (prípojnice rozvádzača) sa θ maxdop preberá z podmienok mechanickej pevnosti materiálu. Napríklad pre holé medené prípojnice θ maxdop = 300 o C.

Vodiče chránené poistkami nemusia byť kontrolované na tepelnú stabilitu, ako aj vodiče chránené vypínačmi a ističmi prúdu bez špeciálne zavedeného časového oneskorenia pri spustení.

Selektívne ističe (obvodové automaty s nastaviteľným časovým oneskorením pri vypnutí skratu) sa kontrolujú na tepelný odpor podľa nasledujúcich podmienok:

I 2 ¥ t f< (I 2 t) доп. ,

kde I ¥ - ustálený skratový prúd; t f – fiktívna doba skratu;

(I 2 t) pridať. – tepelná stabilita podľa technických špecifikácií (referenčné údaje).

ELEKTRODYNAMICKÝ VPLYV PRÚDU K, W,

Keď tečie prúd i v obvode v druhom z nich vzniká elektrodynamická sila F, ktoré majú tendenciu deformovať obrys (obr. 6.5). Pri konštantnej hodnote prúdu prírastok energie poľa W keď je obrys deformovaný v smere X rovná práci vykonanej elektromagnetickou silou F za rovnaké časové obdobie.

dW = Fdx(6.11)

Kde X- súradnica smeru sily.

Rovnica 6.11 sa nazýva Maxwellova rovnica.

Ryža. 6.5 Pôsobenie elektrodynamických síl na obvod s prúdom.

Magnetická energia W v obvode s indukčnosťou L a úrazu elektrickým prúdom i sa určuje známym výrazom:

F = (6.13)

S dvoma obvodmi s indukčnosťami L1 a L2 a podľa prúdov i 1 a ja 2 a vzájomná indukčnosť M energie magnetického poľa W sa určuje výrazom:

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

Elektrodynamická sila, ktorá má tendenciu meniť relatívnu polohu tuhých obvodov ( L1 = const; L2 = const) sa rovná:

F = i 1 i 2 (6.15)

Vzájomná indukčnosť (H) dvoch paralelných vodičov umiestnených v rovnakej rovine vo vzdialenosti oveľa menšej ako je ich dĺžka.

M= 2l(ln - 1)10-7 Hn (6,16)

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

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

Tento vzorec sa používa na určenie sily interakcie medzi prípojnicami distribučných zariadení počas prechodu skratových prúdov.

Pri výpočte mechanickej pevnosti prípojníc v skratovom režime vychádzame z predpokladu, že prípojnica každej fázy je viacpoľový nosník, voľne ležiaci na tuhých podperách a pod vplyvom rovnomerne rozloženého zaťaženia. Prípojnice rozvodnej dosky. vyhovovať požiadavkám elektrodynamickej stability, ak hodnota maximálneho konštrukčného napätia v zbernici je menšia alebo rovná maximálnemu prípustnému napätiu, t.j. σ vypočítané ≤ σ pridať.

a) zníženie veľkosti skratového prúdu;

b) zväčšenie vzdialenosti medzi nápravami pneumatík;

c) zmenšenie dĺžky rozpätia medzi nosnými izolátormi;

d) zmeny veľkosti prierezu pneumatiky.

Maximálne napätie v autobuse, keď sú pneumatiky vyprázdnené, je určené pomermi:

Keď je počet rozpätí väčší ako dva

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

s počtom rozpätí rovným dvom

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

Keď sú pneumatiky umiestnené podľa obr. 6.6 a. maximálne napätie

v autobuse sa rovná: .

σ vypočítané = (1,06 K f i 2 r L 2 / ah b 2) * 10 -10, kPa (6,21)

s počtom rozpätí rovným dvom,

σ vypočítané = (1,33 K f i 2 r L 2 / ah b 2) * 10 -10, kPa (6,22)

kde i r je celkový skratový rázový prúd;

a - vzdialenosť medzi fázovými osami, cm, zvyčajne a = 6......7 cm

L - dĺžka rozpätia, cm, zvyčajne L = 60 cm;

h - výška pneumatiky, cm;

b - hrúbka pneumatiky, cm;

Kf - koeficient tvaru pneumatiky, určený z kriviek znázornených na obr. 6.7

Ryža. 6.6 Usporiadanie jednopoľových autobusov

Ryža. 6.7 Závislosť faktora tvaru pneumatiky od relatívnej polohy a konfigurácie.

Ističe sú kontrolované na elektrodynamickú stabilitu proti skratovému rázovému prúdu. kým sa vypínač nevypne. Okrem dynamickej odolnosti sa selektívne (generátorové) ističe testujú aj na maximálnu vypínaciu schopnosť.

Maximálna vypínacia schopnosť je určená prípustnou hodnotou prúdu v okamihu, keď sa kontakty rozchádzajú. Podmienky testu dynamického odporu:

bijem calc.< i уд. доп. ;

pre vypínaciu kapacitu:

I t calc.< I t доп,

kde som porazil. calc. – vypočítaný skratový rázový prúd. pre bod vybraný na účely kontroly stroja; bijem pridať. – prípustná hodnota skratového rázového prúdu. stroj; I t vypočítaná – vypočítaná efektívna hodnota skratového prúdu. v momente divergencie kontaktov zhášania oblúka (zodpovedá nastaveniu času); I t add, je prípustná efektívna hodnota prúdu ističa v momente divergencie kontaktov na zhášanie oblúka.

Elektrodynamická sila interakcie medzi dvoma paralelnými vodičmi (obr. 1) ľubovoľného prierezu, pretekajúce prúdy i 1 a i 2, určený podľa vzorca

F=2,04k f i 1 i 2 · l/a 10 -8, kg ,

Kde i 1 a i 2 – okamžité hodnoty prúdov vo vodičoch, a ; l- dĺžka paralelných vodičov, cm; a- vzdialenosť medzi osami vodičov, cm; k f - tvarový koeficient.

Interakčná sila medzi dvoma paralelnými vodičmi je rovnomerne rozložená po ich dĺžke. V praktických výpočtoch je táto rovnomerne rozložená sila nahradená výslednou silou F, aplikovaný na vodiče v strede ich dĺžky.

Keď je smer prúdov vo vodičoch rovnaký, priťahujú sa, a keď sú v rôznych smeroch, odpudzujú sa.

Faktor tvaru k f závisí od tvaru prierezu vodičov a ich vzájomnej polohy. Pre kruhové a rúrkové vodiče k f = 1; pre vodiče iných tvarov prierezu: k f =1 v prípadoch, keď je prierez vodičov malý a ich dĺžka veľká v porovnaní so vzdialenosťou medzi nimi a možno predpokladať, že celý prúd je sústredený v osi vodiča. Áno, prijímajú k f = 1 pri určovaní síl interakcie medzi m/r fázami prípojnicových konštrukcií rozvádzačov, bez ohľadu na tvar prierezu prípojníc, pretože vzdialenosť medzi prípojnicami rôznych fáz v rozvádzačoch je pomerne veľká a dosahuje niekoľko stoviek milimetrov alebo viac.

Ak je vzdialenosť medzi vodičmi (zbernicami) pravouhlých, krabicových a iných častí malá, potom k f ≠1.

Sila pôsobiaca na vodič s prúdom je určená ako výsledok jeho interakcie s prúdmi vo vodičoch ostatných dvoch fáz, pričom stredný fázový vodič je v najťažších podmienkach. Najväčšiu špecifickú silu na strednom fázovom vodiči možno určiť z výrazu, N/m,

f=√3·10-7 ·k f ·I 2 m/rok,

kde I m je amplitúda prúdu vo fáze, A; a – vzdialenosť medzi susednými fázami, m.

Koeficient √3 zohľadňuje fázové posuny prúdov vo vodičoch.

Vzájomné pôsobenie vodičov sa výrazne zvyšuje v režime skratu, kedy celkový skratový prúd dosiahne najvyššiu hodnotu - ráz. Pri posudzovaní fázovej interakcie je potrebné zvážiť dvojfázové a trojfázové skraty.

Na určenie špecifickej sily počas trojfázového skratu v systéme vodičov použite výraz

f (3) =√3·10-7 ·k f · ja( 3)2 r.,

Kde i (3) r– rázový prúd trojfázového skratu, A.

V prípade dvojfázového skratu je vplyv tretej (nepoškodenej) fázy zanedbateľný, berúc do úvahy, že ‌ ׀ja 1׀=‌ ׀ja 2 ‌|=|i (2)2 r. |. teda

f(2) = 2.10-7.k f · ja( 2) 2 r.,

Kde ja( 2) y – rázový prúd dvojfázového skratu, A.

Vzhľadom na to, že medzifázová sila pri trojfázovom skrate je väčšia ako pri dvojfázovom. Preto sa konštrukčný typ skratu pri posudzovaní elektrodynamických síl považuje za trojfázový.

Aby sa zabránilo mechanickému poškodeniu vplyvom síl vznikajúcich vo vodičoch, keď nimi prechádzajú skratové prúdy, musia mať všetky prvky prúdovodnej konštrukcie dostatočnú elektrodynamickú odolnosť.

Elektrodynamický odpor sa zvyčajne chápe ako schopnosť zariadení alebo vodičov odolávať mechanickým silám vznikajúcim pri toku skratových prúdov, bez deformácií, ktoré bránia ich ďalšej normálnej prevádzke.

Tepelný účinok skratových prúdov. Keď preteká skratový prúd, teplota vodiča sa zvyšuje. Trvanie skratového procesu je zvyčajne krátke (v priebehu niekoľkých sekúnd), takže teplo uvoľnené vo vodiči sa nestihne preniesť do okolia a je takmer úplne využité na ohrev vodiča. Vodič alebo zariadenie by sa malo považovať za tepelne odolné, ak jeho teplota počas skratu nepresiahne prípustné hodnoty.

Teplota ohrevu vodiča pri skrate sa dá určiť nasledujúcim spôsobom. Počas skratu v čase dt vo vodiči sa uvoľňuje určité množstvo tepla

dQ=I2k, t r θ dt,

Kde Ik, t– aktuálna efektívna hodnota celkového skratového prúdu t KZ; r8– aktívny odpor vodiča pri danej teplote θ :

r8=p° (1 + aθ)l/q,

tu ρ 0 je špecifický aktívny odpor vodiča pri 0 = 00; l– dĺžka vodiča; q– jeho prierez; α - teplotný koeficient odporu.

Takmer všetko teplo ide na ohrev vodiča

dQ=Gc θ dθ,

Kde G – hmotnosť vodiča; c θ– merná tepelná kapacita materiálu vodiča pri teplote θ.

Proces ohrevu počas skratu je určený rovnicou

I2k, tr 0 dt = Gc 0 d0.

Pri výbere elektrických zariadení väčšinou nie je potrebné zisťovať teplotu živých častí, keďže výrobca na základe špeciálnych testov a výpočtov garantuje časovú a efektívnu hodnotu prúdu tepelného odporu. Inými slovami, katalógy uvádzajú hodnotu garantovaného impulzu rms skratového prúdu, ktorý zariadenie znesie bez poškodenia znemožňujúceho ďalšiu normálnu prevádzku. Podmienka na testovanie tepelného odporu je v tomto prípade nasledovná:

B až ≤I 2 ter t ter,

Kde B do– vypočítaný impulz kvadratického skratového prúdu, určený podľa vyššie uvedenej metódy; ja ter a t ter – stredná kvadratická hodnota prúdu tepelného odporu a čas jeho prietoku (nominálna hodnota).

Kontrolujú sa účinky skratových prúdov

1) pre dynamickú stabilitu - zariadenia a vodiče chránené poistkami s vložkami pre menovité prúdy do 60 A vrátane; elektrické zariadenia chránené poistkami obmedzujúcimi prúd pre vysoké menovité prúdy by sa mali kontrolovať z hľadiska dynamickej stability na základe najvyššej okamžitej hodnoty skratového prúdu pretekajúceho poistkou.

Pre tepelnú stabilitu - zariadenia a vodiče chránené poistkami pre akékoľvek menovité prúdy,

2) vodiče v obvodoch k jednotlivým elektrickým prijímačom vrátane dielenských transformátorov s celkovým výkonom do 1000 kVA a s primárnym napätím do 20 kV vrátane, ak je zabezpečená potrebná redundancia v elektrickej časti, v ktorej je odpojenie tieto prijímače nespôsobujú narušenie výrobného procesu, ak poškodenie vodičov nemôže spôsobiť výbuch, aj keď sa poškodené vodiče bez väčších ťažkostí vymenia.

3) vodiče v obvodoch k jednotlivým elektrickým prijímačom a bieliacim distribučným bodom na nepodstatné účely, ak ich poškodenie pri skrate nemôže spôsobiť výbuch;

Pri pretekaní skratového prúdu sa zvyšuje teplota vodičov a živých častí elektrických zariadení. Keďže skratový prúd výrazne prevyšuje prevádzkový prúd, zahrievanie môže dosiahnuť nebezpečné hodnoty presahujúce najvyššie prípustné teploty. Kritériom tepelného odporu vodičov je prípustná teplota jeho ohrevu skratovými prúdmi.

Stupeň tepelného vplyvu skratového prúdu na vodiče a elektrické zariadenia sa vytvára pomocou integrálu Joule: ,

Kde ja do– skratový prúd v ľubovoľnom časovom bode t A; t to– odhadované trvanie skratu, s.

Tepelne ekvivalentný skratový prúd I ter– prúd s konštantnou amplitúdou (sínusový), ktorý má za čas rovnajúci sa odhadovanej dobe trvania skratu rovnaký tepelný účinok na vodič alebo elektrický prístroj ako skutočný skratový prúd za rovnaký čas. Tento prúd súvisí s Joulovým integrálom vzťahom: .

Stanovenie teploty ohrevu vodičov v čase vypnutia skratu sa vykonáva pomocou kriviek v závislosti od teploty ohrevu vodičov θ od veľkosti A(integračná konštanta).

Postup na určenie teploty ohrevu vodiča je nasledujúci:

– na základe počiatočnej teploty vodiča θ n nájdite hodnotu veličiny z krivky A n pri tejto teplote;

– určiť hodnotu integrálu Joule VC pri projektovaných podmienkach skratu;

– nájdite hodnotu A k zodpovedajúcu konečnej teplote ohrevu vodiča: a pre oceľovo-hliníkové drôty S- plocha prierezu hliníkovej časti drôtu;

– podľa zistenej hodnoty množstva A to Pomocou krivky sa určí teplota ohrevu vodiča v momente vypnutia skratu θ to . .

Elektrodynamický účinok skratových prúdov

Dva vodiče s prúdmi ja 1 A ja 2 zažiť vzájomné mechanické ovplyvňovanie. Vyjadruje sa v priťahovaní vodičov k sebe alebo vo vzájomnom odpudzovaní. Tento jav sa vysvetľuje interakciou magnetických polí vznikajúcich okolo vodičov s prúdmi.

Ak sú vodiče umiestnené paralelne vo vzdialenosti A od seba a vzdialenosť l, pri ktorej prebiehajú navzájom paralelne, je výrazne väčšia ako vzdialenosť medzi vodičmi A, potom magnetická indukcia B 1, vytvorený prúdom ja 1 v miestach, kde sa nachádza druhý vodič: ,Kde μ – relatívna magnetická permeabilita vzduchu; μ 0 – magnetická permeabilita vákua, H/m.

Sila medzi vodičmi je: .

Keď sú fázy umiestnené v rovnakej rovine, vodiče vonkajšej a strednej fázy sú v rôznych podmienkach. Na určenie najväčšej sily pôsobiacej na konkrétnu fázu uvažovaného systému je potrebné porovnať sily pôsobiace na krajnú a strednú fázu. Stredná fáza je v najťažších podmienkach, čo by mala byť fáza návrhu pri testovaní elektrodynamickej odolnosti trojfázových systémov.

Interakčné sily medzi vodičmi fáz trojfázového systému sú určené rovnicami:

;

Pre vzdialené skraty bude pomer dvojfázových a trojfázových poruchových prúdov:

preto je interakčná sila medzi vodičmi pri dvojfázovom skrate menšia ako sily pôsobiace na vodiče pri trojfázovom skrate. Vypočítaný typ skratu pri testovaní vodičov a elektrických zariadení na elektrodynamický odpor je teda trojfázový skrat.

Interakcia vodičov pri prevádzkových prúdoch je spravidla nevýznamná. Pri skrate najväčšie elektrodynamické sily F určená hodnotou skratového rázového prúdu.

o kontrolné zariadenia pre tepelnú a elektrodynamickú odolnosť je zostavená tabuľka na porovnanie údajov z pasu s vypočítanými hodnotami možného procesu skratu.

Príklad výberu ističa 10 kV

Indikátory kvality napájania.

Tvorba zásad pre režimy regulácie vychádza z určitých požiadaviek na kvalitu elektrickej energie. Takéto požiadavky sú formulované v medzištátnom štandarde GOST 13109-97.

Kvalita elektrickej energie je charakterizovaná kvalitou frekvencie striedavého napätia a kvalitou napätia.

Na posúdenie kvality frekvencie bol stanovený jeden ukazovateľ - frekvenčná odchýlka, čo sa chápe ako pomalé plynulé zmeny frekvencie (menej ako jedno percento za sekundu) vzhľadom na jej nominálnu hodnotu: Δf = f – f nom

Príčinou frekvenčnej odchýlky je nerovnováha vyrobeného a spotrebovaného činného výkonu v elektrizačnej sústave. Norma stanovuje normálne prípustné a maximálne prípustné hodnoty frekvenčných odchýlok δf normy= ±0,2 Hz a δf pre= ±0,4 Hz.

Kvalitu napätia posudzuje viacero ukazovateľov, z ktorých väčšina sa vyznačuje aj prijateľnými hodnotami.

Index kvality napätia	Normy kvality napätia
normálne	limit
Odchýlka napätia v ustálenom stave δU y, %	±5	±10
Rozsah zmeny napätia δU t,	–	V závislosti od frekvencie opakovania
Koeficient sínusového skreslenia napätia k U,%, pri U nom, kV, 0,38 6-20 110-330
Koeficient n harmonická zložka napätia k U (n), %	V závislosti od napätia a harmonického čísla	1,5k U(n)norma
Koeficient napäťovej asymetrie zápornej postupnosti k 2 U, %
Koeficient nulovej postupnosti napäťovej asymetrie k 0 U , %
Trvanie poklesu napätia pri napätiach do 20 kV vrátane, Δt p, s	–

Odchýlka napätia: .

Hodnotí sa kolísanie napätia rozsah zmeny napätia: ,

Kde U i, U i +1– hodnoty nasledujúcich extrémov obálky hodnôt amplitúdového napätia za sebou.

Nesínusové napätie charakterizovaný rozdielom v tvare krivky napätia od sínusového. Je to vyčíslené faktor skreslenia sínusovej krivky napätia: ,

Kde U(n) i – hodnota efektívneho napätia n harmonická pre i pozorovanie.

Asymetria napätia charakterizované rozdielmi v hodnotách napätia v rôznych fázach. Je to spôsobené nerovnomerným zapojením jednofázových elektrických prijímačov vo fázach Asymetria napätia je kvantitatívne charakterizovaná koeficienty asymetrie napätia pre zápornú a nulovú postupnosť

; ,

Kde U 2(1) i je efektívna medzifázová hodnota napätia zápornej sekvencie základnej frekvencie trojfázového napäťového systému v i-tom pozorovaní; U0(1) i – efektívna hodnota nulového sledu napätia základnej frekvencie; U nom– menovité medzifázové napätie.

Regulácia napätia

Schopnosť regulovať a meniť napätie je určená prepínačom odbočiek pri zaťažení (regulácia pri zaťažení) a spínaním pri vypnutom stave (nebudené spínanie). Transformátory s PBB 10/0,4 kV sa v súčasnosti vyrába s hlavnou a štyrmi prídavnými vetvami.

Charakteristiky nastaviteľných transformátorov sú špecifikované vo forme maximálneho počtu kladných a záporných nastaviteľných vetiev vzhľadom na hlavnú svorku vinutia VN, čo naznačuje krok transformačného pomeru. Δk T v tvare ± n x Δk t. Napríklad pre prepínač odbočiek pod zaťažením: ±6×1,5 %, ±8×1,5 %, ±10×1,5 %, ±9×1,78 %, ±12×1 %; pre PBB: ±2 x 2,5 %.

Zmena transformačného pomeru sa dosiahne zmenou počtu odbočiek (otáčok) na jednom z vinutí. Pre transformátory s reguláciou napätia, najmä prepínače odbočiek pod zaťažením, musí transformačný pomer zodpovedať skutočnej polohe spínača pre jeho n-tú vetvu:

Riadenie transformačných pomerov transformátorov sa vykonáva s cieľom zabezpečiť a regulovať špecifikované napäťové podmienky. Ak sú transformátory vyrobené bez prepínačov odbočiek (čo je zvyčajne prípad v sieťach 6-20 kV a vo viacerých elektrárňach), regulácia ich transformačných pomerov sa zvyčajne vykonáva sezónne. Ak je na transformátoroch prepínač odbočiek pod záťažou, regulácia sa vykonáva v prípade potreby denne v závislosti od zmien záťaže.

Elektrodynamická sila interakcie medzi dvoma paralelnými vodičmi (obr. 1) ľubovoľného prierezu, pretekajúce prúdy i 1 a i 2, určený podľa vzorca

F=2,04k f i 1 i 2 · l/a 10 -8, kg ,

Kde i 1 a i 2 – okamžité hodnoty prúdov vo vodičoch, a ; l- dĺžka paralelných vodičov, cm; a- vzdialenosť medzi osami vodičov, cm; k f - tvarový koeficient.

Keď je smer prúdov vo vodičoch rovnaký, priťahujú sa, a keď sú v rôznych smeroch, odpudzujú sa.

Ak je vzdialenosť medzi vodičmi (zbernicami) pravouhlých, krabicových a iných častí malá, potom k f ≠1.

f=√3·10-7 ·k f ·I 2 m/rok,

kde I m je amplitúda prúdu vo fáze, A; a – vzdialenosť medzi susednými fázami, m.

Koeficient √3 zohľadňuje fázové posuny prúdov vo vodičoch.

Na určenie špecifickej sily počas trojfázového skratu v systéme vodičov použite výraz

f (3) =√3·10-7 ·k f · ja( 3)2 r.,

Kde i (3) r– rázový prúd trojfázového skratu, A.

V prípade dvojfázového skratu je vplyv tretej (nepoškodenej) fázy zanedbateľný, berúc do úvahy, že ‌ ׀ja 1׀=‌ ׀ja 2 ‌|=|i (2)2 r. |. teda

f(2) = 2.10-7.k f · ja( 2) 2 r.,

Kde ja( 2) y – rázový prúd dvojfázového skratu, A.

Teplota ohrevu vodiča pri skrate sa dá určiť nasledujúcim spôsobom. Počas skratu v čase dt vo vodiči sa uvoľňuje určité množstvo tepla

dQ=I2k, t r θ dt,

Kde Ik, t– aktuálna efektívna hodnota celkového skratového prúdu t KZ; r8– aktívny odpor vodiča pri danej teplote θ :

r8=p° (1 + aθ)l/q,

tu ρ 0 je špecifický aktívny odpor vodiča pri 0 = 00; l– dĺžka vodiča; q– jeho prierez; α - teplotný koeficient odporu.

Takmer všetko teplo ide na ohrev vodiča

dQ=Gc θ dθ,

Kde G – hmotnosť vodiča; c θ– merná tepelná kapacita materiálu vodiča pri teplote θ.

Proces ohrevu počas skratu je určený rovnicou

I2k, tr 0 dt = Gc 0 d0.

B až ≤I 2 ter t ter,

Kontrolujú sa účinky skratových prúdov

Pre tepelnú stabilitu - zariadenia a vodiče chránené poistkami pre akékoľvek menovité prúdy,

3) vodiče v obvodoch k jednotlivým elektrickým prijímačom a bieliacim distribučným bodom na nepodstatné účely, ak ich poškodenie pri skrate nemôže spôsobiť výbuch;

Elektrodynamický efekt skratových prúdov.

Pri skratoch v dôsledku výskytu skratového rázového prúdu v prípojniciach a iných konštrukciách rozvádzačov vznikajú elektrodynamické sily, ktoré zase vytvárajú ohybový moment a mechanické napätie v kove. Posledne menované napätie musí byť menšie ako maximálne dovolené napätia pre daný kov

Podľa literatúry je prípustné konštrukčné napätie pre hliník 80 MPa.

Elektrodynamická sila rázového prúdu skratu v trojfázovom skrate je určená silou interakcie medzi vodičmi, keď nimi preteká rázový prúd.

kde je rázový prúd v bodoch K1, K2, kA,

Vzdialenosť medzi izolátormi jednej fázy mm,

Vzdialenosť medzi vodičmi susedných fáz, mm

Pre kamery KSO-366: mm; mm

Vypočítajme interakčnú silu medzi prípojnicami AT 15x3 na strane 10 kV pomocou vzorca (62):

Uvažujme pneumatiku ako rovnomerne zaťažený nosník a vypočítajme ohybový moment vytvorený rázovým prúdom

kde je sila interakcie, N

Vzdialenosť medzi pneumatikami, m

Ohybový moment

Na určenie mechanického namáhania v kove je potrebné vypočítať moment odporu, berúc do úvahy umiestnenie pneumatík. Pneumatiky je možné umiestniť naplocho alebo na okraj.

Obrázok 2.5.1.1. Umiestnenie pneumatík ploché

Obrázok 2.5.1.2 Usporiadanie pneumatík na okraji

V mojom projekte kurzu sú pneumatiky umiestnené naplocho. V tomto prípade je moment odporu určený vzorcom

kde je moment odporu,

Šírka pneumatiky, cm,

Hrúbka pneumatiky, cm

Poďme určiť konštrukčné napätie v pneumatikách:

Z podmienok vidíme, že pneumatiky značky AT (15x3) sú testované na elektrodynamickú odolnosť. Podobne skontrolujeme pravouhlé autobusy značky AT (15x3) na strane 0,4 kV.

Vypočítajme interakčnú silu medzi AT prípojnicami (15x3) na strane 0,4 kV, (63)

Vypočítajme ohybový moment vytvorený rázovým prúdom (64):

Poďme určiť konštrukčné napätie v pneumatikách (62):

Z testu vidíme, že pneumatiky značky AT (15x3) sú testované na elektrodynamickú odolnosť.

Tepelný účinok skratových prúdov

Pri skrate sa živé časti vrátane káblov môžu zahriať na teplotu výrazne vyššiu ako pri bežnej prevádzke.

Pri kontrole tepelného odporu sa prierez kábla alebo prípojníc kontroluje podľa vzorca:

kde VC je tepelný impulz,

st - koeficient v závislosti od materiálu vodiča, braný podľa PUE: st = 85 pre hliníkové vodiče; st = 88 pre medené jadrá

Najprv určme tepelný impulz:

VK = ·t off, (68)

kde I pk je prúd periodickej zložky, I pk = I pk1 = kA = 2350 A

t off - čas vypnutia v prípade skratu,

t off = t off.. + t on, (69)

kde t je vypnuté - doba činnosti spínača; s, t off = 0,2 s,

t z - čas odozvy ochrany; s, ts = 1,1 s

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

Určme tepelný impulz pre nadzemné vedenie a prípojnice na strane 10 kV (68):

Vk1 = 1,3 = 7179250

Stanovme si minimálny prierez ASBG značky CL (3x16) (67):

Fmin == 31,52 mm2

Podľa podmienky skúšania na tepelný odpor vybraný prierez značky CL

ASBG (3x16) musí byť väčší alebo rovný minimálnemu konštrukčnému prierezu

F min S navyše (70)

31,52 mm² 16 mm²

Z podmienky vidíme, že vybraný prierez káblového vedenia značky ASBG (3x16) neprejde, preberáme ho na väčší prierez značky ASBG (3x35):

30,72 mm² 35 mm²

Z podmienky vidíme, že vybraný úsek káblového vedenia značky ASBG (3x35) prechádza

Stanovme minimálny prierez pneumatiky AT 15x3 (66):

Fmin == 31,52 mm2

Kontrolujeme stav (70):

31,52 mm² 45 mm²

Z podmienky vidíme, že pravouhlé prípojnice na 10 kV strane značky AT (15x3) prechádzajú

Skúšku vykonáme na strane 0,4 kV porovnaním teplôt, na to zostavíme tabuľku 2.5.2.1 parametre prúdovodných častí

Tabuľka 2.5.2.1 Parametre živých častí

Na kontrolu tepelného odporu CL AAB 2 (4x25) na spodnej strane objasníme teplotu vykurovania v normálnom prevádzkovom režime, pretože Vykurovací prúd sa nezhoduje s dlhodobo prípustným prúdom.

n= 0 + (ďalšie n - 0) · ()2; (71)

n = 15+ (65-15) ()2 = 15,69 °C

Stanovme tepelný ekvivalent pre normálnu prevádzku podľa schémy na obr. 3.13 literatúra

An=0,12104A2S/mmI

Určme skutočný čas toku skratového prúdu

t skutočný = t in + t in, (72)

kde t je vypnuté - doba činnosti spínača; s,

t z - čas odozvy ochrany; s

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

Určme skrátený čas aperiodickej zložky skratového prúdu

t pr.a = 0,003 · ", (73)

kde "=; pretože Ipko = Ipk, znamená „=1

t pr.a = 0,003·1= 0,003 s

Stanovme skrátený čas periodickej zložky skratového prúdu podľa obrázku 3.12 v literatúre: t pr.p = 0,85 s.

Stanovme celkový skrátený čas:

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

tpr = 0,003+0,85 = 0,853 s

Stanovme tepelný ekvivalent pre skrat:

Ak = A n +, (75)

Ak = 0,12 · 104 += 0,205 · 104 A2 s/mmI,

preto je teplota ohrevu 30C

Musí byť splnená nasledujúca podmienka:

Podmienka je splnená, teda CL prejde tepelným odporom.

Skontrolujeme tepelný odpor pneumatík:

Ak chcete skontrolovať tepelný odpor obdĺžnikovej pneumatiky značky AT (15x3) na spodnej strane, objasníme teplotu vykurovania v normálnom prevádzkovom režime, pretože Vykurovací prúd sa nezhoduje s dlhodobo prípustným prúdom (71):

n = 25+ (88-25) ()2 = 48,69 °C

Stanovme tepelný ekvivalent pre normálnu prevádzku podľa schémy na obr. 3,13 literatúra, An=0,38 104 A2 C/mmI

Stanovme tepelný ekvivalent pre skrat (75):

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

preto je teplota ohrevu 110C

Musí byť splnená podmienka (76):

Podmienka je splnená, preto sú pneumatiky značky AT (15x3) tepelne odolné.