Термическое действие токов КЗ
Токи КЗ вызывают нагрев токоведущих частей, значительно превышающий нормальный. Чрезмерное повышение температуры может привести к повреждению изоляции, разрушению контактов и даже к их плавлению, несмотря на кратковременность процесса КЗ. После отключения поврежденного участка прохождение тока КЗ прекращается, токоведущие части охлаждаются.
При выборе токоведущих частей необходимо найти конечную температуру нагрева токами КЗ с учетом периодической и апериодической составляющих. Этот расчет достаточно трудоемкий, поэтому термическую стойкость обычно проверяют определением минимально допустимого сечения по условию допустимого нагрева при КЗ:
где — тепловой импульс тока КЗ, А2 с; — постоянная затухания апериодической составляющей ( – результирующие индуктивное сопротивления схемы относительно точки КЗ; - угловая частота, ); — время отключения КЗ, с; — время действия основной защиты, с; — полное время отключения выключателя, с; — коэффициент, зависящий от допустимой температуры при КЗ и материала проводника.
|
|
Его рекомендуемые значения приведены ниже:
- шины медные - 170;
- шины алюминиевые - 71-90;
- кабели до 10 кВ с бумажной изоляцией и алюминиевыми жилами - 90;
- кабели и провода с поливинилхлоридной изоляцией, алюминиевыми жилами - 75;
- то же с полиэтиленовой изоляцией - 65;
Выбранные шины или кабель термически стойки, если их сечение больше
Проверка аппаратов на термическую стойкость производится по току термической стойкости , заданному заводом-изготовителем, и расчетному времени термической стойкости по каталогу . Аппарат термически стоек,
если
Кабель ААШв 3 x 10 + 1 х 6 мм2 проходит по нагреву длительным током. Выбираем сечение жил кабеля по нагреву током КЗ. С этой целью определим тепловой импульс тока КЗ:
(39)
где — постоянная затухания апериодической составляющей, с; — время отключения КЗ, с;
2 ? (0,6 + 0,01) = 0,5 кА2sup>?с
Минимальное сечение жил кабеля по термической стойкости составит:
(40)
где – коэффициент, зависящий от допустимой температуры при КЗ и
материала проводника. Его рекомендуемые значения приведены ниже:
- кабели до 10 кВ с бумажной изоляцией и алюминиевыми жилами = 90;
- кабели и провода с полиэтиленовой изоляцией, алюмин. жилами = 65.
Ближайшим стандартным сечением для кабеля данной марки будет Fст = 10 мм2.Таким образом, для присоединения трансформаторов подстанции выбираем кабель ААШв 3 x 10 + 1 х 6 мм2.
Аналогично рассчитываем токи короткого замыкания для остальных линий, отходящих от ЗТП, проверяем их сечения на термическую стойкость и сводим расчетные данные в таблицу 6.
|
|
Остальные расчеты производим анолгично.
Таблица 22 – Расчет токов короткого замыкания и проверка сечений на термическую стойкость
Номер линии | Марка кабели или провода | Сопротивление | Токи короткого замыкания | Тепловой импульс тока КЗ Втер кА2?с | Сечение по термической стойкости F мм2 | Стандартное сечение по термической стойкости Fст, мм2 | ||||
RлмОм | ZлмОм | Хл мОм | IК(3) кА | IК(2) кА | IК(1) кА | |||||
1; 2 | ААШВ 3х10+1х6 | 238,7 | 238,7 | - | 0,91 | 0,79 | 0,35 | 0,5 | 7,86 | |
3;4 | ААШВ 3х10+1х6 | 220,1 | 220,1 | - | 0,98 | 0,85 | 0,32 | 0,6 | 8,6 | |
5;6 | ААШВ 3х10+1х6 | - | 1,67 | 1,45 | 0,54 | 1,7 | 14,5 | |||
7;8 | ААШВ 3х10+1х6 | 300,7 | 300,7 | - | 0,73 | 0,64 | 0,24 | 0,33 | 6,4 | |
9;10 | ААШВ 3х10+1х6 | 576,6 | 576,6 | - | 0,39 | 0,34 | 0,13 | 0,1 | 3,5 | |
11;12 | ААШВ 3х10+1х6 | 375,1 | 375,1 | - | 0,59 | 0,51 | 0,2 | 0,2 | 4,5 | |
ААШВ 3х120+1х95 | 1,71 | 1,71 | - | 10,4 | 2,98 | 66,49 | 72,4 | |||
САПсш 3х25+1х35 САПсш 3х16+1х25 | 155,5 | 8,5 | 1,36 | 1,18 | 0,63 | 1,3 | 16,3 | |||
САПсш 3х16+1х25 | 315,2 | 315,6 | 16,5 | 0,7 | 0,6 | 0,34 | 0,3 | 8,4 | ||
САПсш 3х35+1х50 САПсш 3х16+1х25 | 43,4 171,9 | 215,8 | 0,87 | 0,47 | 0,61 |
Из рассчитанных данных можно сделать вывод, что линии 5 и 6 не проходят проверку на термическую стойкость. Руководствуясь рассчитанным стандартным сечением по термической стойкости Fст принимаем на данных линиях кабель марки ААШв сечением 3 x 16 + 1 х 10 мм2.