Toplotni učinek tokov kratkega stika. Kratek stik v napajalnih sistemih z izmeničnim tokom Toplotni in dinamični učinki tokov kratkega stika

V načinu kratkega stika tokovno obremenjeni elementi električne napeljave (zbiralke, kabli itd.) za kratek čas kratkega stika t(sekund ali delčkov sekunde) se segrevajo s kratkostičnim tokom. od neke začetne temperature θ n do temperature θ max. Tokovi kratkega stika večkrat višji od tokov normalnega načina, zato se kljub kratkemu trajanju kratkega stika temperatura vodnikov močno poveča in θ max postane veliko večja od θ N (slika 6.1).Določanje temperature θ max in primerjava s kratkotrajno dopustno θ max dodatno je naloga termični izračun za način kratkega stika

Slika 6.1 Ogrevanje vodnika v načinu kratkega stika

Malo časa t kratek stik vam omogoča izvedbo toplotnih izračunov med kratkim stikom. brez upoštevanja prenosa toplote v okolje v tem času. Upoštevajmo segrevanje prevodnika s periodično komponento kratkostičnega toka, pri čemer zaenkrat pustimo ob strani dodatno segrevanje njegove aperiodične komponente kratkostičnega toka. Tako ločeno upoštevanje obeh komponent toka kratkega stika. možno je, da to neposredno izhaja iz izraza za efektivni tok kratkega stika I kratek stik. :

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

kjer je I at vrednost aperiodične komponente, I p t pa periodične komponente.

Energija, porabljena za segrevanje prevodnika s tokom t p t, je izražena z Lenzovim zakonom. Potem je začetni izraz za segrevanje vodnika videti takole:

i 2 n t R np t = C m θ (6.2)

kjer je R np upor prevodnika, C je specifična toplotna kapaciteta materiala prevodnika, m je teža prevodnika.

Zaradi dejstva, da se tok spreminja v času kratkega stika. in sta toplotna kapaciteta in upor prevodnika funkcija temperature, je prvotna ogrevalna enačba diferencialna:

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

kjer je i p t trenutna vrednost periodične komponente kratkega stika.

ρ o (1+ αθ) - upor prevodnika pri temperaturi θ o C, ohm

c o(1+ β θ) - specifična toplotna kapaciteta materiala prevodnika pri θ o C , tor. s/l o C

ρ o in c o– specifični upor in toplotna kapaciteta pri 0 o C

α in β temperaturna koeficienta spremembe ρ in c

s l – prostornina prevodnika, cm 3; γ – premagati teža materiala prevodnika, g/cm3

Ko ločimo spremenljivke in preuredimo koeficiente, prepišemo enačbo, kot sledi:

Dt = Za d θ (6,4)

Kje Za = γ

V času kratkega stika t temperatura vodnika naraste od začetne vrednosti θ n do θ max končne vrednosti, zato je treba obe strani enačbe integrirati v določenih mejah:

Zakon o spreminjanju vrednosti i p t skozi čas je precej zapleten, zato se integracija te funkcije izvaja z zamenjavo površin (integralov). Slika 6.2. ponazarja to metodo.∞

Slika 6.2 Graf za določanje fiktivnega časa periodične komponente.

Na grafu na sliki 6.2 je območje OABC, ki ustreza času kratkega stika. t enaka toploti iz toka kratkega stika. med t, tiste.

območje OABC = dt

Enako količino toplote lahko proizvede enakomeren (konstanten) tok kratkega stika. I 2 ∞ vendar za drug čas t fp. Ta čas lahko najdete tako, da sestavite pravokotnik ODEF z enako površino. Za določitev t FP ob znanem času t glede na izračunane krivulje kratkostičnega toka. zgrajena odvisnost t fп =f (λ) (slika 6.3) in λ = I” / I∞. Tako lahko integral izračunamo kot:

t fp (6,6)

Slika 6.3 Krivulje za določanje fiktivnega časa

Toplota, ki jo ustvari aperiodična komponenta toka kratkega stika. i in t sta določena z enačbo, podobno enačbi 6.6:

t f.a. (6,7)

kjer t f.a. – čas, v katerem traja stacionarni kratkostični tok bo sprostil enako količino toplote kot aperiodična komponenta toka kratkega stika. med kratkim stikom t.

Aperiodična komponenta upada s časovno konstanto vezja do točke kratkega stika. T a: i a t =√2 jaz" o e - t / Ta (6.8)

Kje jaz" o – znana (enačba 5.9) efektivna vrednost podprehodne komponente kratkostičnega toka. v času, ki je enak 0. To funkcijo je enostavno integrirati in posledično vrednost fiktivnega časa aperiodične komponente:

t f.a = T a λ 2, (6.9)

kjer je λ = jaz o/

Poln navidezni čas t f = t fp + t f.a

Integracija desne strani enačbe 6.5 je zapletena in vodi do okornega izraza za določanje želene temperature θ max. Na podlagi tega izraza so bile zgrajene izračunane krivulje ob predpostavki, da je začetna temperatura prevodnika θ n =0. Vrstni red uporabe krivulj izhaja iz njihove konstrukcije. Najprej poiščite začetno temperaturo vodnika v trenutku kratkega stika. θ n. :

θ n = θ okolje + (θ dodatno - θ okolje) Jaz 2 suženj / jaz 2 dodatna (6.10)

kjer je θ medija izračunana temperatura medija

θ dodatno – dolgotrajno dopustna temperatura vodnika

sem suženj– delovni tok skozi vodnik

jaz dodatno– dopustni tok skozi vodnik

Vrednosti dodatnega θ so podane v referenčnih tabelah za izbiro vodil in kablov. Okolje θ je največje možno med delovanjem (na primer +40 o C). Po določitvi začetne temperature poiščite iz krivulj (slika 6.4) vrednost ustrezne abscise a n. Nato se izračuna t f in določi abscisa: a k = a n + t f. Vrednost θ max je določena z vrednostjo k. Nato se vrednost θ max primerja z θ max. za dano vrsto materiala prevodnika.

Slika 6.4 Krivulje za določanje temperature segrevanja prevodnikov med kratkimi stiki.

Ker je trajanje kratkega stika kratko (ne presega nekaj sekund), se kot θ maxdop upoštevajo temperature, ki so pri daljšem segrevanju bistveno višje od dovoljenih. Upošteva se, da je izolacija vodnikov sposobna prenesti θ max, ne da bi pri tem ogrozila nadaljnje delo.

Za gole vodnike (zbiralke stikalne plošče) se θ maxdop vzame iz pogojev mehanske trdnosti materiala. Na primer, za gole bakrene zbiralke θ maxdop = 300 o C.

Prevodnikov, zaščitenih z varovalkami, ni treba preverjati glede toplotne stabilnosti, kot tudi vodnikov, zaščitenih s stikali za omejevanje toka in odklopniki, brez posebej uvedenega časovnega zamika ob sprožitvi.

Selektivni odklopniki (stroji z nastavljivo časovno zakasnitvijo pri izklopu kratkega stika) se preverjajo glede toplotne upornosti v skladu z naslednjimi pogoji:

I 2 ¥ t f< (I 2 t) доп. ,

kjer sem ¥ - tok kratkega stika v stanju dinamičnega ravnovesja; t f – fiktivni čas kratkega stika;

(I 2 t) dodaj. – toplotna stabilnost po tehničnih specifikacijah (referenčni podatki).

ELEKTRODINAMIČNI UČINEK TOKA K, W,

Ko teče tok jaz v tokokrogu v slednjem nastane elektrodinamična sila F, ki težijo k deformaciji konture (slika 6.5). Pri stalni vrednosti toka prirastek energije polja W ko je kontura deformirana v smeri X enako delu, ki ga opravi elektromagnetna sila F v istem časovnem obdobju.

dW = Fdx(6.11)

Kje X- koordinata smeri sile.

Enačba 6.11 se imenuje Maxwellova enačba.

riž. 6.5 Delovanje elektrodinamičnih sil na tokokrog.

Magnetna energija W v vezju z induktivnostjo L in električni udar jaz je določen z dobro znanim izrazom:

F = (6.13)

Z dvema vezjema z induktivnostmi L 1 in L 2 in glede na tokove jaz 1 in jaz 2 in medsebojna induktivnost M energija magnetnega polja W je določen z izrazom:

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

Elektrodinamična sila, ki teži k spremembi relativnega položaja togih vezij ( L 1 = const; L 2 = const) je enako:

F = i 1 i 2 (6.15)

Medsebojna induktivnost (H) dveh vzporednih vodnikov, ki se nahajata v isti ravnini na razdalji, ki je veliko manjša od njune dolžine.

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

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

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

Ta formula se uporablja za določitev sile interakcije med zbiralkami razdelilnih naprav med prehodom tokov kratkega stika.

Pri izračunu mehanske trdnosti zbiralk v načinu kratkega stika izhajamo iz predpostavke, da je zbiralka vsake faze večrazponski nosilec, ki prosto leži na togih nosilcih in je pod vplivom enakomerno porazdeljene obremenitve. Razdelilne zbiralke. izpolnjujejo zahteve elektrodinamične stabilnosti, če je vrednost največje projektirane napetosti v vodilu manjša ali enaka največji dovoljeni napetosti, tj. σ izč. ≤ σ dodaj.

a) zmanjšanje velikosti toka kratkega stika;

b) povečanje razdalje med osema pnevmatik;

c) zmanjšanje dolžine razpona med nosilnimi izolatorji;

d) spremembe velikosti dela pnevmatike.

Največja napetost v avtobusu, ko so pnevmatike prazne, je določena z razmerji:

Ko je število razponov večje od dveh

σ izč. = (1,06 K f i 2 r L 2 / a h 2 b) * 10 -10, kPa (6.19.)

s številom razponov, enakim dvema

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

Ko so pnevmatike nameščene v skladu s sliko 6.6 a. maksimalna napetost

v avtobusu je enako: .

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

s številom razponov, enakim dvema,

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

kjer je i r skupni udarni tok kratkega stika;

a - razdalja med faznimi osemi, cm, običajno a = 6......7 cm

L - dolžina razpona, cm, običajno L = 60 cm;

h - višina pnevmatike, cm;

b - debelina pnevmatike, cm;

Kf - koeficient oblike pnevmatike, določen iz krivulj, prikazanih na sliki 6.7

riž. 6.6 Razporeditev avtobusov z enim razponom

riž. 6.7 Odvisnost faktorja oblike pnevmatike od relativnega položaja in konfiguracije.

Odklopniki so preverjeni glede elektrodinamične stabilnosti proti udarnemu toku kratkega stika. dokler se stikalo ne izklopi. Poleg dinamičnega upora so selektivni (generatorski) odklopniki testirani tudi na končno izklopno moč.

Največja prekinitvena zmogljivost je določena z dovoljeno vrednostjo toka v trenutku, ko se kontakti razhajajo. Pogoj preskusa dinamične odpornosti:

bijem kalk.< i уд. доп. ;

za prekinitveno zmogljivost:

Ne izračunam< I t доп,

kjer sem premagal. kalk. – izračunani udarni tok kratkega stika. za izbrano točko za preverjanje stroja; bijem dodati. – dopustna vrednost udarnega toka kratkega stika. stroj; Izračunan – izračunana efektivna vrednost kratkostičnega toka. v trenutku odstopanja kontaktov za gašenje obloka (ki ustreza nastavitvi časa); Dodam, je dovoljena efektivna vrednost toka odklopnika v trenutku odstopanja kontaktov za gašenje obloka.

Elektrodinamična sila interakcije med dvema vzporednima vodnikoma (slika 1) poljubnega prereza, tečejo tokovi jaz 1 in jaz 2, določeno s formulo

F=2,04k f jaz 1 jaz 2 · l/a 10 -8, kg ,

Kje jaz 1 in jaz 2 - trenutne vrednosti tokov v vodnikih, a ; l– dolžina vzporednih vodnikov, cm; a– razdalja med osema vodnikov, cm; k f - koeficient oblike.

Interakcijska sila med dvema vzporednima vodnikoma je enakomerno porazdeljena po njuni dolžini. V praktičnih izračunih se ta enakomerno porazdeljena sila nadomesti z rezultantno silo F, ki se nanese na vodnike na sredini njihove dolžine.

Ko je smer tokov v vodnikih enaka, se privlačijo, če so v različnih smereh, pa se odbijajo.

Faktor oblike k f je odvisna od oblike preseka vodnikov in njihove relativne lege. Za okrogle in cevaste vodnike k f =1; za vodnike drugih oblik preseka: k f = 1 v primerih, ko je presek vodnikov majhen in njihova dolžina velika v primerjavi z razdaljo med njima in se lahko domneva, da je celoten tok koncentriran v osi prevodnika. Da, sprejemajo k f =1 pri določanju sil medsebojnega delovanja med m/y fazami zbiralnih struktur stikalnih naprav, ne glede na obliko prečnega prereza zbiralk, ker razdalja med zbiralkami različnih faz v stikalnih napravah je precej velika in znaša nekaj sto milimetrov ali več.

Če je razdalja med prevodniki (avtobusi) pravokotnih, škatlastih in drugih odsekov majhna, potem k f ≠1.

Sila, ki deluje na vodnik s tokom, je določena kot posledica njegove interakcije s tokovi v vodnikih drugih dveh faz, medtem ko je vodnik srednje faze v najtežjih pogojih. Največjo specifično silo na srednji fazni vodnik lahko določimo iz izraza, N/m,

f=√3·10 -7 ·k f ·I 2 m/a,

kjer je I m amplituda toka v fazi, A; a – razdalja med sosednjimi fazami, m.

Koeficient √3 upošteva fazne zamike tokov v vodnikih.

Medsebojno delovanje prevodnikov se bistveno poveča v načinu kratkega stika, ko skupni tok kratkega stika doseže najvišjo vrednost - udar. Pri ocenjevanju faznega medsebojnega delovanja je treba upoštevati dvofazne in trifazne kratke stike.

Za določitev specifične sile med trifaznim kratkim stikom v sistemu vodnikov uporabite izraz

f (3) =√3·10 -7 ·k f · jaz ( 3) 2 leti,

Kje i (3) y– udarni tok trifaznega kratkega stika, A.

V primeru dvofaznega kratkega stika je vpliv tretje (nepoškodovane) faze zanemarljiv, ob upoštevanju, da ‌ ׀jaz 1׀=‌ ׀jaz 2|=|i (2)2 y |. torej

f (2) =2·10 -7 ·k f · jaz ( 2) 2 leti,

Kje jaz ( 2) y – udarni tok dvofaznega kratkega stika, A.

Glede na to, da je medfazna sila pri trifaznem kratkem stiku večja kot pri dvofaznem. Zato se vrsta kratkega stika pri ocenjevanju elektrodinamičnih sil šteje za trifazno.

Da bi preprečili mehanske poškodbe pod vplivom sil, ki nastanejo v prevodnikih, ko skozi njih tečejo tokovi kratkega stika, morajo imeti vsi elementi tokovne strukture zadostno elektrodinamično odpornost.

Elektrodinamični upor običajno razumemo kot sposobnost naprav ali prevodnikov, da prenesejo mehanske sile, ki izhajajo iz pretoka kratkostičnih tokov, brez deformacije, ki preprečuje njihovo nadaljnje normalno delovanje.

Toplotni učinek tokov kratkega stika. Ko teče tok kratkega stika, se temperatura vodnika poveča. Trajanje procesa kratkega stika je običajno kratko (v nekaj sekundah), zato toplota, ki se sprosti v prevodniku, nima časa za prenos v okolje in se skoraj v celoti porabi za ogrevanje prevodnika. Prevodnik ali naprava se šteje za toplotno odporno, če njena temperatura med kratkim stikom ne presega dovoljenih vrednosti.

Temperaturo ogrevanja vodnika med kratkim stikom lahko določimo na naslednji način. Med kratkim stikom v času dt v prevodniku se sprosti določena količina toplote

dQ=I 2 k , t r θ dt,

Kje Ik, t– efektivna vrednost skupnega kratkostičnega toka v tem trenutku t KZ; rθ– aktivni upor prevodnika pri določeni temperaturi θ :

rθ=ρ 0 (1+αθ)l/q,

tukaj je ρ 0 specifična aktivna upornost prevodnika pri θ=0 0; l– dolžina vodnika; q– njegov prečni prerez; α - temperaturni koeficient upora.

Skoraj vsa toplota gre za ogrevanje vodnika

dQ=Gc θ dθ,

Kje G – masa prevodnika; c θ– specifična toplotna kapaciteta materiala prevodnika pri temperaturi θ.

Postopek segrevanja med kratkim stikom določa enačba

I 2 k , t r θ dt= Gc θ dθ.

Pri izbiri električnih naprav običajno ni treba določati temperature delov pod napetostjo, saj proizvajalec na podlagi posebnih preizkusov in izračunov zagotavlja čas in efektivni tok toplotnega upora. Z drugimi besedami, v katalogih je navedena vrednost zajamčenega impulza efektivnega kratkostičnega toka, ki ga lahko naprava prenese brez poškodb, ki onemogočajo nadaljnje normalno delovanje. Pogoj za testiranje toplotne odpornosti v tem primeru je naslednji:

B do ≤I 2 ter t ter,

Kje B do– izračunani impulz kvadratnega kratkostičnega toka, določen po zgoraj opisani metodi; jaz ter in t ter – povprečni kvadratni tok toplotnega upora in čas njegovega toka (nazivna vrednost).

Preverjajo se učinki tokov kratkega stika

1) za dinamično stabilnost - naprave in vodniki, zaščiteni z varovalkami z vložki za nazivne tokove do vključno 60 A; električno opremo, zaščiteno z varovalkami za omejevanje toka za visoke nazivne tokove, je treba preveriti glede dinamične stabilnosti na podlagi najvišje trenutne vrednosti toka kratkega stika, ki prehaja skozi varovalko.

Za toplotno stabilnost - naprave in vodniki, zaščiteni z varovalkami za vse nazivne tokove,

2) vodnike v tokokrogih do posameznih električnih sprejemnikov, vključno z delavniškimi transformatorji s skupno močjo do 1000 kVA in s primarno napetostjo do vključno 20 kV, če je v električnem delu zagotovljena potrebna redundanca, v kateri je odklop ti sprejemniki ne povzročajo motenj v proizvodnem procesu, če poškodbe vodnikov ne morejo povzročiti eksplozije, tudi če se poškodovani vodniki zamenjajo brez večjih težav.

3) vodniki v tokokrogih do posameznih električnih sprejemnikov in razdelilnih mest za beljenje za nebistvene namene, če njihova poškodba med kratkim stikom ne more povzročiti eksplozije;

Ko teče tok kratkega stika, se temperatura vodnikov in delov pod napetostjo električnih naprav poveča. Ker tok kratkega stika znatno presega delovni tok, lahko segrevanje doseže nevarne vrednosti, ki presegajo najvišje dovoljene temperature. Merilo toplotne upornosti prevodnikov je dovoljena temperatura njegovega segrevanja s tokovi kratkega stika.

Stopnja toplotnega vpliva toka kratkega stika na vodnike in električne naprave se proizvaja z uporabo Joulovega integrala: ,

Kje jaz do– tok kratkega stika v poljubni časovni točki t, A; t do– ocenjeno trajanje kratkega stika, s.

Toplotno ekvivalenten tok kratkega stika I ter– tok s konstantno amplitudo (sinusoidni), ki ima v času, ki je enak ocenjenemu trajanju kratkega stika, enak toplotni učinek na vodnik ali električni aparat kot dejanski tok kratkega stika v istem času. Ta tok je povezan z Joulovim integralom z razmerjem: .

Določitev temperature ogrevanja prevodnikov v času izklopa kratkega stika se izvede s pomočjo krivulj glede na temperaturo ogrevanja prevodnikov θ od velikosti A(konstanta integracije).

Postopek za določitev temperature ogrevanja vodnika je naslednji:

– glede na začetno temperaturo vodnika θ n poiščite vrednost količine iz krivulje A n pri tej temperaturi;

– določi vrednost Joulovega integrala VC pri projektiranih pogojih kratkega stika;

– poiščite vrednost A k, ki ustreza končni temperaturi ogrevanja prevodnika: , in za jekleno-aluminijeve žice S– površina prečnega prereza aluminijastega dela žice;

– glede na ugotovljeno vrednost količine A do S pomočjo krivulje se določi temperatura ogrevanja vodnika v trenutku izklopa kratkega stika θ do . .

Elektrodinamični učinek tokov kratkega stika

Dva prevodnika s tokovi jaz 1 in jaz 2 doživljajo mehanski vpliv drug drugega. Izraža se v privlačnosti prevodnikov med seboj ali v odbijanju drug od drugega. Ta pojav je razložen z interakcijo magnetnih polj, ki nastanejo okoli prevodnikov, s tokovi.

Če so vodniki nameščeni vzporedno na razdalji A drug od drugega in razdaljo l, pri kateri potekata vzporedno drug z drugim, je bistveno večja od razdalje med vodniki A, nato magnetna indukcija B 1, ustvaril trenutni jaz 1 na mestih, kjer se nahaja drugi vodnik: ,Kje μ – relativna magnetna prepustnost zraka; μ 0 – magnetna prepustnost vakuuma, H/m.

Sila med vodniki je: .

Ko se faze nahajajo v isti ravnini, so vodniki zunanje in srednje faze v različnih pogojih. Za določitev največje sile, ki deluje na določeno fazo obravnavanega sistema, je treba primerjati sile, ki delujejo na skrajno in srednjo fazo. V najtežjih razmerah je srednja faza, ki bi morala biti projektna faza pri testiranju elektrodinamične upornosti trifaznih sistemov.

Interakcijske sile med vodniki faz trifaznega sistema so določene z enačbami:

;

Za oddaljene kratke stike bo razmerje med dvofaznimi in trifaznimi okvarnimi tokovi:

zato je interakcijska sila med vodniki med dvofaznim kratkim stikom manjša od sil, ki delujejo na vodnike med trifaznim kratkim stikom. Tako je izračunana vrsta kratkega stika pri preskušanju prevodnikov in električnih naprav za elektrodinamični upor trifazni kratek stik.

Interakcija prevodnikov pri delovnih tokovih je praviloma nepomembna. Med kratkim stikom so največje elektrodinamične sile F določen z vrednostjo udarnega toka kratkega stika.

pri naprave za preverjanje za toplotno in elektrodinamično odpornost je sestavljena tabela za primerjavo podatkov potnega lista z izračunanimi vrednostmi možnega procesa kratkega stika.

Primer izbire odklopnika 10 kV

Indikatorji kakovosti električne energije.

Oblikovanje načel za regulacijo načinov temelji na določenih zahtevah za kakovost električne energije. Takšne zahteve so oblikovane v meddržavnem standardu GOST 13109-97.

Kakovost električne energije označujeta kakovost frekvence izmenične napetosti in kakovost napetosti.

Za oceno kakovosti frekvence je bil določen en indikator - odstopanje frekvence, ki se razume kot počasne gladke spremembe frekvence (manj kot en odstotek na sekundo) glede na njeno nominalno vrednost: Δf = f – f nom

Vzrok odstopanja frekvence je neravnovesje proizvedene in porabljene delovne moči v elektroenergetskem sistemu. Standard določa običajno dovoljene in največje dovoljene vrednosti odstopanja frekvence δf norme= ±0,2 Hz in δf pre= ±0,4 Hz.

Kakovost napetosti se ocenjuje z več indikatorji, za večino pa so značilne tudi sprejemljive vrednosti.

Indeks kakovosti napetosti	Standardi kakovosti napetosti
normalno	omejitev
Odklon napetosti v stabilnem stanju δU y, %	±5	±10
Območje spremembe napetosti δU t,	–	Odvisno od pogostosti ponavljanja
Napetostni sinusni koeficient popačenja k U,%, pri U nom, kV, 0,38 6-20 110-330
Koeficient n harmonična komponenta napetosti k U (n), %	Odvisno od napetosti in harmonskega števila	1,5k U(n)norma
Koeficient napetostne asimetrije negativnega zaporedja k 2 U, %
Koeficient asimetrije napetosti ničelnega zaporedja k 0 U, %
Trajanje padca napetosti pri napetostih do vključno 20 kV, Δt p, s	–

Odstopanje napetosti: .

Ocenjuje se nihanje napetosti območje spremembe napetosti: ,

Kje U i , U i +1– vrednosti naslednjih enega za drugim ekstremov ovojnice amplitudnih vrednosti napetosti.

Nesinusna napetost značilna razlika v obliki napetostne krivulje od sinusne. Je kvantificiran faktor popačenja krivulje sinusne napetosti: ,

Kje U(n) i – efektivna vrednost napetosti n th harmonik za jaz th opazovanje.

Asimetrija napetosti značilne so razlike v vrednostih napetosti v različnih fazah. Nastane zaradi neenakomerne povezave enofaznih električnih sprejemnikov v fazah.Napetostna asimetrija je kvantitativno označena napetostni asimetrični koeficienti za negativno in ničelno zaporedje

; ,

Kje U 2(1) i je efektivna medfazna vrednost napetosti negativnega zaporedja osnovne frekvence trifaznega napetostnega sistema v i-tem opazovanju; U0(1) i – efektivna vrednost napetosti ničelnega zaporedja osnovne frekvence; U nom– nazivna medfazna napetost.

Regulacija napetosti

Zmožnost regulacije in spreminjanja napetosti določajo odcepni preklopnik (regulacija pod obremenitvijo) in stikalne naprave brez obremenitve (nevzbujeno stikalo). Transformatorji s PBB 10/0,4 kV se trenutno izdeluje z glavno in štirimi dodatnimi vejami.

Značilnosti nastavljivih transformatorjev so določene v obliki največjega števila pozitivnih in negativnih nastavljivih vej glede na glavni priključek HV navitja, ki označuje korak transformacijskega razmerja Δk T v obliki ± n×Δk t. Na primer za stikalo pod obremenitvijo: ±6×1,5%, ±8×1,5%, ±10×1,5%, ±9×1,78%, ±12×1%; za PBB: ±2×2,5 %.

Sprememba transformacijskega razmerja se doseže s spreminjanjem števila odcepov (obratov) na enem od navitij. Pri transformatorjih z regulacijo napetosti, zlasti odcepnih stikalih pod obremenitvijo, mora razmerje transformacije ustrezati dejanskemu položaju stikala za njegovo n-to vejo:

Kontrola transformacijskih razmerij transformatorjev se izvaja z namenom zagotavljanja in reguliranja določenih napetostnih razmer. Če so transformatorji izdelani brez odcepnih stikal (kar je običajno v omrežjih 6-20 kV in v številnih elektrarnah), potem se regulacija njihovih transformacijskih razmerij običajno izvaja sezonsko. Če je na transformatorjih odcepni regulator, se regulacija po potrebi izvaja dnevno, odvisno od sprememb obremenitve.

Elektrodinamična sila interakcije med dvema vzporednima vodnikoma (slika 1) poljubnega prereza, tečejo tokovi jaz 1 in jaz 2, določeno s formulo

F=2,04k f jaz 1 jaz 2 · l/a 10 -8, kg ,

Kje jaz 1 in jaz 2 - trenutne vrednosti tokov v vodnikih, a ; l– dolžina vzporednih vodnikov, cm; a– razdalja med osema vodnikov, cm; k f - koeficient oblike.

Ko je smer tokov v vodnikih enaka, se privlačijo, če so v različnih smereh, pa se odbijajo.

Če je razdalja med prevodniki (avtobusi) pravokotnih, škatlastih in drugih odsekov majhna, potem k f ≠1.

f=√3·10 -7 ·k f ·I 2 m/a,

kjer je I m amplituda toka v fazi, A; a – razdalja med sosednjimi fazami, m.

Koeficient √3 upošteva fazne zamike tokov v vodnikih.

Za določitev specifične sile med trifaznim kratkim stikom v sistemu vodnikov uporabite izraz

f (3) =√3·10 -7 ·k f · jaz ( 3) 2 leti,

Kje i (3) y– udarni tok trifaznega kratkega stika, A.

V primeru dvofaznega kratkega stika je vpliv tretje (nepoškodovane) faze zanemarljiv, ob upoštevanju, da ‌ ׀jaz 1׀=‌ ׀jaz 2|=|i (2)2 y |. torej

f (2) =2·10 -7 ·k f · jaz ( 2) 2 leti,

Kje jaz ( 2) y – udarni tok dvofaznega kratkega stika, A.

Glede na to, da je medfazna sila pri trifaznem kratkem stiku večja kot pri dvofaznem. Zato se vrsta kratkega stika pri ocenjevanju elektrodinamičnih sil šteje za trifazno.

Temperaturo ogrevanja vodnika med kratkim stikom lahko določimo na naslednji način. Med kratkim stikom v času dt v prevodniku se sprosti določena količina toplote

dQ=I 2 k , t r θ dt,

Kje Ik, t– efektivna vrednost skupnega kratkostičnega toka v tem trenutku t KZ; rθ– aktivni upor prevodnika pri določeni temperaturi θ :

rθ=ρ 0 (1+αθ)l/q,

tukaj je ρ 0 specifična aktivna upornost prevodnika pri θ=0 0; l– dolžina vodnika; q– njegov prečni prerez; α - temperaturni koeficient upora.

Skoraj vsa toplota gre za ogrevanje vodnika

dQ=Gc θ dθ,

Kje G – masa prevodnika; c θ– specifična toplotna kapaciteta materiala prevodnika pri temperaturi θ.

Postopek segrevanja med kratkim stikom določa enačba

I 2 k , t r θ dt= Gc θ dθ.

B do ≤I 2 ter t ter,

Preverjajo se učinki tokov kratkega stika

Za toplotno stabilnost - naprave in vodniki, zaščiteni z varovalkami za vse nazivne tokove,

3) vodniki v tokokrogih do posameznih električnih sprejemnikov in razdelilnih mest za beljenje za nebistvene namene, če njihova poškodba med kratkim stikom ne more povzročiti eksplozije;

Elektrodinamični učinek tokov kratkega stika.

Med kratkimi stiki zaradi pojava udarnega toka kratkega stika v zbiralkah in drugih stikalnih strukturah nastanejo elektrodinamične sile, ki posledično ustvarjajo upogibni moment in mehanske napetosti v kovini. Slednje morajo biti manjše od največjih dovoljenih napetosti za določeno kovino

Po literaturi je dopustna konstrukcijska napetost za aluminij 80 MPa.

Elektrodinamična sila udarnega toka kratkega stika v trifaznem kratkem stiku je določena s silo interakcije med vodniki, ko skozi njih teče udarni tok.

kjer je udarni tok v točkah K1, K2, kA,

Razdalja med izolatorji ene faze mm,

Razdalja med vodniki sosednjih faz, mm

Za kamere KSO-366: mm; mm

Izračunajmo interakcijsko silo med zbiralkami AT 15x3 na strani 10 kV z uporabo formule (62):

Upoštevajmo pnevmatiko kot enakomerno obremenjen nosilec in izračunajmo upogibni moment, ki ga ustvari udarni tok

kjer je interakcijska sila, N

Razdalja med pnevmatikami, m

Upogibni moment

Za določitev mehanske napetosti v kovini je treba izračunati moment upora ob upoštevanju lokacije pnevmatik. Pnevmatike lahko postavite ravno ali na rob.

Slika 2.5.1.1. Namestitev pnevmatik ravno

Slika 2.5.1.2 Razporeditev pnevmatik na robu

V mojem predmetnem projektu so pnevmatike postavljene ravno. V tem primeru je trenutek upora določen s formulo

kje je trenutek upora,

Širina pnevmatike, cm,

Debelina pnevmatike, cm

Določimo konstrukcijsko napetost v pnevmatikah:

Iz pogojev vidimo, da so pnevmatike znamke AT (15x3) testirane na elektrodinamični upor. Podobno bomo preverili pravokotne avtobuse znamke AT (15x3) na strani 0,4 kV.

Izračunajmo interakcijsko silo med AT zbiralkami (15x3) na strani 0,4 kV, (63)

Izračunajmo upogibni moment, ki ga ustvari udarni tok (64):

Določimo konstrukcijsko napetost v pnevmatikah (62):

Iz testa vidimo, da so pnevmatike znamke AT (15x3) testirane na elektrodinamični upor.

Toplotni učinek tokov kratkega stika

Med kratkimi stiki se deli pod napetostjo, vključno s kabli, lahko segrejejo na temperaturo, ki je bistveno višja kot med običajnim delovanjem.

Pri preverjanju toplotne odpornosti se prečni prerez kabla ali vodila preveri po formuli:

kjer je VC toplotni impulz,

st - koeficient, odvisen od materiala prevodnika, vzet v skladu s PUE: st = 85 za aluminijaste vodnike; st = 88 za bakrena jedra

Najprej določimo toplotni impulz:

VK = ·t izklopljeno, (68)

kjer je I pk periodična komponenta toka, I pk = I pk1 = kA = 2350 A

t izklop - čas zaustavitve v primeru kratkega stika,

t izklopljeno = t izklopljeno.. + t vklopljeno, (69)

kjer je t izklopljen - čas delovanja stikala; s, t izklop =0,2 s,

t z - odzivni čas zaščite; s, t s = 1,1 s

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

Določimo toplotni impulz za nadzemni vod in zbiralke na strani 10 kV (68):

V k1 = 1,3 = 7179250

Določimo najmanjši prečni prerez ASBG znamke CL (3x16) (67):

F min == 31,52 mm²

Glede na pogoje testiranja toplotne odpornosti je izbran prečni prerez znamke CL

ASBG (3x16) mora biti večji ali enak najmanjšemu projektiranemu preseku

F min S ekstra (70)

31,52 mm² 16 mm²

Iz pogoja vidimo, da izbrani prerez kablovoda znamke ASBG (3x16) ne prehaja, ga ponovno izberemo na večji prerez znamke ASBG (3x35):

30,72 mm² 35 mm²

Iz pogoja vidimo, da izbrani odsek kablovoda znamke ASBG (3x35) poteka

Določimo najmanjši prečni prerez pnevmatike AT 15x3 (66):

F min == 31,52 mm²

Preverimo stanje (70):

31,52 mm² 45 mm²

Iz pogoja vidimo, da potekajo pravokotne zbiralke na strani 10 kV znamke AT (15x3).

Preizkus bomo izvedli na strani 0,4 kV s primerjavo temperatur, za to bomo sestavili tabelo 2.5.2.1 parametrov tokovnih delov

Tabela 2.5.2.1 Parametri delov pod napetostjo

Za preverjanje toplotne upornosti CL AAB 2 (4x25) na nizki strani bomo razjasnili temperaturo ogrevanja v običajnem načinu delovanja, ker Ogrevalni tok ne sovpada z dolgotrajno dovoljenim tokom.

n= 0 +(dodatni n - 0) · () 2 ; (71)

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

Določimo toplotni ekvivalent za normalno delovanje po razporedu na sl. 3.13 literatura

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

Določimo dejanski čas pretoka toka kratkega stika

t resnično = t in + t in, (72)

kjer je t izklopljen - čas delovanja stikala; z,

t z - odzivni čas zaščite; z

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

Določimo skrajšani čas aperiodične komponente toka kratkega stika

t pr.a = 0,003 · ", (73)

kjer je "=; Ker Ipko= Ipk, pomeni “=1

t pr.a = 0,003·1= 0,003 s

Določimo skrajšani čas periodične komponente toka kratkega stika po sliki 3.12 v literaturi: t pr.p = 0,85 s

Določimo skupni zmanjšani čas:

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

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

Določimo toplotni ekvivalent kratkega stika:

A k = A n +, (75)

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

zato je temperatura ogrevanja 30C

Izpolnjen mora biti naslednji pogoj:

Pogoj je izpolnjen, torej CL prehaja skozi toplotni upor.

Preverimo toplotno odpornost pnevmatik:

Za preverjanje pravokotne pnevmatike znamke AT (15x3) za toplotno odpornost na nizki strani bomo razjasnili temperaturo ogrevanja v normalnem načinu delovanja, ker Grelni tok ne sovpada z dolgotrajno dovoljenim tokom (71):

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

Določimo toplotni ekvivalent za normalno delovanje po razporedu na sl. 3,13 literatura, An=0,38 10 4 A 2 C/mmI

Določimo toplotni ekvivalent za kratek stik (75):

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

zato je temperatura ogrevanja 110C

Pogoj (76) mora biti izpolnjen:

Pogoj je izpolnjen, zato so pnevmatike znamke AT (15x3) toplotno odporne.