La force électrodynamique d'interaction m / y par deux conducteurs parallèles (Fig. 1) d'une section arbitraire, profilée par des courants je 1 et je 2 est déterminé par la formule

F=2.04k F je 1 je 2 · la 10 -8, kg ,

Où je 1 et je 2 - valeurs instantanées des courants dans les conducteurs, un ; je- longueur des conducteurs parallèles, cm; un- distance m/y axes des conducteurs, cm; k f est le facteur de forme.

La force d'interaction de deux conducteurs parallèles est uniformément répartie sur leur longueur. Dans les calculs pratiques, cette force uniformément répartie est remplacée par la force résultante F appliquée aux conducteurs au milieu de leur longueur.

Avec la même direction des courants dans les conducteurs, ils s'attirent et avec des directions différentes, ils se repoussent.

Facteur de forme k f dépend de la forme de la section des conducteurs et de leur position relative. Pour conducteurs ronds et tubulaires k f=1; pour les conducteurs d'autres formes de section, prendre k f \u003d 1 dans les cas où la section des conducteurs est petite et leur longueur est grande par rapport à la distance m / y, et on peut supposer que tout le courant est concentré dans l'axe du conducteur. Oui, ils acceptent k f =1 lors de la détermination des forces d'interaction entre m / y phases des structures de jeu de barres des tableaux, quelle que soit la forme de la section de jeu de barres, car distance m / y des jeux de barres des différentes phases dans appareillages assez grand et s'élever à plusieurs centaines de millimètres ou plus.

Si la distance m / y par des conducteurs (pneus) de sections rectangulaires, en forme de boîte et autres est petite, alors k f ≠1.

La force agissant sur un conducteur porteur de courant est déterminée à la suite de son interaction avec les courants dans les conducteurs des deux autres phases, tandis que le conducteur de la phase médiane se trouve dans les conditions les plus difficiles. La plus grande force spécifique sur le conducteur de la phase médiane peut être déterminée à partir de l'expression, N/m,

f=√3 10 -7 k f je 2 m/a,

où I m est l'amplitude du courant dans la phase, A; a – distance m/y par phases adjacentes, m.

Coefficient √3 prend en compte les déphasages des courants dans les conducteurs.

L'interaction des conducteurs augmente considérablement en mode court-circuit, lorsque le courant de court-circuit total atteint son la plus grande valeur- choc. Lors de l'évaluation de l'interaction des phases, il est nécessaire de prendre en compte les courts-circuits biphasés et triphasés.

Pour déterminer la force spécifique d'un court-circuit triphasé dans un système de conducteurs, l'expression est utilisée

f (3) =√3 10 -7 k F · je ( 3)2 à /a,

Où je (3)- courant de choc d'un court-circuit triphasé, A.

Dans le cas d'un défaut biphasé, l'influence de la troisième phase (intacte) est négligeable compte tenu du fait que ‌ ׀je 1׀=‌ ׀je 2 ‌|=|i (2)2 y |. Ainsi,

f (2) =2 10 -7 k F · je ( 2)2 an/an,

Où je ( 2) y - courant de choc d'un court-circuit biphasé, A.

Considérant que la force interphase avec un court-circuit triphasé est plus grande qu'avec un court-circuit biphasé. Par conséquent, le type de court-circuit calculé dans l'évaluation des forces électrodynamiques est considéré comme triphasé.

Pour éviter les dommages mécaniques sous l'action des forces apparaissant dans les conducteurs lorsque des courants de court-circuit les traversent, tous les éléments de la structure conductrice de courant doivent avoir une résistance électrodynamique suffisante.

La résistance électrodynamique est généralement comprise comme la capacité des dispositifs ou des conducteurs à résister aux forces mécaniques résultant de la circulation des courants de court-circuit, sans déformations qui empêchent leur fonctionnement normal ultérieur.

Action thermique des courants de court-circuit. Lorsqu'un courant de court-circuit circule, la température du conducteur augmente. La durée du processus de court-circuit est généralement courte (en quelques secondes), de sorte que la chaleur dégagée dans le conducteur n'a pas le temps d'être transférée à environnement et va presque entièrement chauffer le conducteur. Un conducteur ou un appareil doit être considéré comme résistant à la chaleur si sa température pendant un court-circuit ne dépasse pas les valeurs admissibles.

La température de chauffage du conducteur pendant le court-circuit peut être déterminée de la manière suivante. En court-circuit pour le temps dt une certaine quantité de chaleur est dégagée dans le conducteur

dQ=I 2 k , t r θ dt,

Où je k, t- valeur efficace du courant de court-circuit total en ce moment t court-circuit; r θ- résistance active du conducteur à sa température donnée θ :

r θ=ρ 0 (1+αθ)je/q,

ici ρ 0 est la résistance active spécifique du conducteur à θ=0 0; je- longueur du conducteur ; q- sa section ; α - coefficient de température de résistance.

Presque toute la chaleur sert à chauffer le conducteur

dQ=Gc θ dθ,

Où G- masse du conducteur ; c θ est la capacité thermique spécifique du matériau conducteur à une température θ.

Le processus de chauffage pendant le court-circuit est déterminé par l'équation

Je 2 k , t r θ dt= Gc θ dθ.

Lors du choix des appareils électriques, il n'est généralement pas nécessaire de déterminer la température des pièces conductrices de courant, car le fabricant, selon des tests et des calculs spéciaux, garantit le temps et le courant de tenue thermique efficace. En d'autres termes, les catalogues donnent la valeur de l'impulsion garantie du courant de court-circuit efficace, qui est maintenue par l'appareil sans dommage empêchant un fonctionnement normal ultérieur. La condition de vérification de la résistance thermique dans ce cas est la suivante :

B à ≤I 2 ter t ter,

Où B à- l'impulsion calculée du courant de court-circuit quadratique, déterminée par la méthode décrite ci-dessus ; je ter et t ter - respectivement, le courant efficace de résistance thermique et le temps de son écoulement (valeur nominale).

Sur l'action des courants court-circuit vérifier

1) pour la stabilité dynamique - appareils et conducteurs protégés par des fusibles avec inserts pour courants nominaux jusqu'à 60 A inclus ; l'équipement électrique protégé par des fusibles limiteurs de courant pour les courants nominaux élevés doit être vérifié pour la stabilité dynamique au plus haut valeur instantanée courant de court-circuit passé par le fusible.

Pour la stabilité thermique - appareils et conducteurs protégés par des fusibles pour tout courant nominal,

2) les conducteurs dans les circuits vers les récepteurs électriques individuels, y compris les transformateurs d'atelier d'une puissance totale jusqu'à 1000 kVA et d'une tension primaire jusqu'à 20 kV inclus, si la redondance nécessaire est prévue dans la partie électrique, dans laquelle la déconnexion de ces récepteurs n'entraîne pas de perturbation du processus de production, si les dommages aux conducteurs ne peuvent pas provoquer d'explosion et si le remplacement des conducteurs endommagés sans grande difficulté.

3) les conducteurs dans les circuits vers les récepteurs électriques individuels et les points de distribution de blanchiment à des fins non responsables, à condition que leur dommage lors d'un court-circuit ne puisse pas provoquer d'explosion ;

Types de fermetures dans les réseaux électriques

Les réseaux électriques sont caractérisés par des modes de fonctionnement normal, anormal et d'urgence. En mode normal, les courants de fonctionnement traversent tous les éléments du réseau qui ne dépassent pas ceux autorisés, l'électricité est transmise des sources d'alimentation aux consommateurs avec une tension calculée normale et des pertes d'électricité dans tous les éléments du réseau. En cas de fonctionnement anormal (par exemple, surcharge), l'installation est autorisée à fonctionner pendant un certain temps, après quoi un arrêt doit suivre. Le mode de fonctionnement de secours se caractérise par une modification brutale d'un certain nombre de paramètres (augmentation du courant, diminution de la tension) et nécessite l'arrêt immédiat de l'installation électrique.

La plupart des accidents de réseaux électriques causés par des courts-circuits (SC), dont la cause principale est la violation de l'isolation des pièces sous tension. Les dommages mécaniques à l'isolation se produisent, par exemple, lorsque l'isolation des câbles électriques est endommagée lors de travaux de terrassement, lorsque les supports de lignes aériennes tombent ou se rompent. Des dommages à l'isolation peuvent survenir lors de surtensions, par exemple lorsque la foudre frappe directement les câbles des lignes aériennes ou des installations électriques ouvertes. Des courts-circuits sont également possibles en raison du chevauchement des parties conductrices de courant par des oiseaux et des animaux ou d'actions erronées du personnel.

Lorsqu'un court-circuit se produit, la résistance électrique totale du système électrique diminue, les courants et les angles entre les courants et les tensions augmentent et les tensions dans les différentes parties du système diminuent. Les courants de court-circuit peuvent dépasser de dizaines, de centaines de fois les courants de fonctionnement des éléments de l'installation électrique et atteindre des dizaines de milliers d'ampères. L'apparition du mode d'urgence de court-circuit entraîne des effets électrodynamiques (mécaniques) et thermiques (thermiques) importants sur les pièces sous tension et les équipements électriques.

DANS réseaux triphasés courant alternatif il existe cinq principaux types de courts-circuits (Fig. 4.1) : monophasé biphasé biphasé à la terre triphasé et triphasé à la terre. Si tous les types de courts-circuits sont pris à 100%, la fréquence relative d'apparition de courts-circuits dans le réseau est de: monophasé - 65%; biphasé -- 10 % ; biphasé à la terre - 20 % ; triphasé et triphasé à la terre - 5%.

Riz. 4.1.

Les courts-circuits monophasés dans un système avec un neutre mis à la terre se produisent lorsque l'isolation d'une phase du système à la terre tombe en panne et est courte. Sous l'influence de la tension de la phase endommagée (sur la Fig. 4.1 --), un courant circule, qui atteint une valeur élevée, car la résistance du circuit est faible

Tension de la phase C de l'alimentation, V ;

Résistance aux courts-circuits monophasés, Ohm.

Valeur courant monophasé en cas de court-circuit sur les bus du générateur, il est 1,5 fois supérieur au courant d'un court-circuit biphasé et 2,5 fois supérieur à un court-circuit triphasé. Cependant, il peut être considérablement réduit en incluant une grande résistance active ou inductive dans la terre neutre N. En conséquence, le plus grand courant possible d'un court-circuit monophasé ne dépasse pas le courant d'un court-circuit triphasé.

Les défauts monophasés dans un système à neutre isolé ne sont pas

sont courts, et donc urgents. Sur la fig. 4.2, a montre un schéma d'un système avec un neutre isolé. Chaque phase du système a une certaine capacité par rapport à la terre, uniformément répartie sur la longueur de la ligne. Pour simplifier le schéma, on remplace la capacité répartie de la phase par une capacité concentrée au milieu de la ligne. Si l'isolation d'une des phases, par exemple Cs, est endommagée et qu'elle est en court-circuit avec la masse, un courant va traverser la jonction avec la masse, qui reviendra dans le réseau par les capacités CB et CA. Les résistances capacitives entre les phases et la terre sont assez importantes, de sorte que le courant /, en règle générale, ne dépasse pas plusieurs dizaines d'ampères et est de nature capacitive (). La valeur dépend de la tension et de la longueur du réseau, de la conception des lignes (câble ou air).

a - un schéma d'un système avec un neutre isolé ; b - diagramme vectoriel des tensions du système avec un défaut à la terre monophasé

Approximativement, le courant Ic peut être déterminé par les formules : pour les réseaux avec lignes aériennes

pour réseaux avec lignes câblées

tu- tension de ligne réseaux, kV ;

l-- longueur des lignes de réseau électriquement connectées d'une tension donnée, km.

D'après le diagramme vectoriel (Fig. 4.2, b), on peut voir que lorsqu'une phase est court-circuitée au sol, la tension neutre augmente par rapport au sol de la valeur de la tension de phase, et les tensions des deux autres phases par rapport au sol deviennent égales à linéaire U "A \u003d UAC, U" B \u003d UBC, c'est-à-dire qu'elles augmentent d'un facteur (U "A \u003d U" A;) - L'isolement des phases du réseau par rapport au terre doit être effectuée sur une tension linéaire.

Le fonctionnement à long terme d'un réseau avec une phase fermée à la terre est inacceptable, car en cas d'endommagement de l'isolation de toute autre phase par rapport à la terre, un court-circuit biphasé se produit à travers la terre, accompagné du passage d'un courant important, ce qui peut entraîner des destructions importantes d'équipements électriques. Par conséquent, dans les réseaux à neutre isolé, il est impératif de prévoir une protection qui avertit le personnel de la survenance d'un tel fonctionnement anormal. Dans les réseaux de tension de générateur, ainsi que dans les réseaux auxquels sont connectés des moteurs électriques avec des tensions supérieures à 1000 V, lorsqu'un court-circuit monophasé se produit dans l'enroulement du stator, la machine doit se déconnecter automatiquement du réseau si le courant de défaut à la terre dépasse 5 A. Avec un courant de défaut ne dépassant pas 5 A, le fonctionnement est autorisé pas plus de 2 heures, après quoi la machine doit être éteinte. S'il est établi que le lieu du défaut à la terre n'est pas dans l'enroulement du stator, à la discrétion du responsable de l'économie électrique, il est permis de faire fonctionner une machine tournante avec un défaut à la terre dans le réseau pendant une durée de 6 heures. lignes de câble les lignes électriques phase-terre sont autorisées, mais le personnel doit commencer à localiser le défaut et à le réparer immédiatement dès que possible.

Plus dangereux est un défaut à la terre monophasé par un arc électrique, car ce dernier peut endommager les équipements électriques. Dans certaines conditions, un arc dit intermittent peut se produire à la place d'un défaut à la terre, qui s'éteint et se rallume périodiquement. Puisque le réseau a une inductance, aux moments d'extinction et d'allumage de l'arc, EDS est induit dans les éléments inductifs, dont la valeur est proportionnelle au taux de variation du courant

Le taux de changement de courant au moment de l'apparition et de l'extinction de l'arc intermittent est élevé, et la force électromotrice qui en résulte. peut dépasser plusieurs fois la tension secteur. Ces surtensions s'étendent à l'ensemble du réseau électriquement raccordé, entraînant des ruptures d'isolement et des courts-circuits dans les parties de l'installation électrique dont l'isolation est affaiblie.

Dans les réseaux électriques avec une tension de 6-10 kV, les surtensions provoquées par un arc électrique intermittent ne sont pas dangereuses pour l'isolation des équipements électriques. En revanche, dans les réseaux électriques de tension supérieure ou égale à 35 kV, les surtensions dues à la formation d'un arc intermittent sont dangereuses pour l'isolement. Dans de tels réseaux, le courant de défaut à la terre ne doit pas dépasser 10 A (10 A), car à un courant plus élevé, un arc électrique intermittent se produit généralement à l'endroit du défaut à la terre. Les réseaux avec une tension de 110 kV avec des neutres non mis à la terre, en règle générale, ne fonctionnent pas, car avec leur longueur considérable et leur haute tension, le courant dans ces réseaux dépasse toujours 10 A.

La mise à la terre du neutre entraîne une augmentation du nombre d'urgences, car les défauts à la terre, qui représentent 65% de tous les types de défauts, deviennent courts et nécessitent une déconnexion immédiate de l'élément de réseau endommagé, ce qui constitue un inconvénient important d'un tel réseau. La pratique de l'exploitation d'installations électriques avec des tensions supérieures à 1000 V montre que la plupart des courts-circuits monophasés dans les réseaux électriques aériens sont de courte durée, l'isolation à l'endroit d'un défaut à la terre est rapidement rétablie après déconnexion de la section endommagée et la ligne électrique peut être immédiatement mise en service à l'aide de dispositifs de réenclenchement automatique (AR). Si le défaut à la terre était de nature temporaire (arrimage des lignes électriques par vent fort, chevauchement de l'isolation par les oiseaux, etc.), la ligne est allumée et le courant du consommateur est rétabli en quelques secondes. Sinon, la ligne est déconnectée une deuxième fois.

L'avantage des réseaux à neutres mis à la terre est que lors des défauts à la terre monophasés, la tension des phases non endommagées n'augmente pas par rapport à la terre, elle reste égale à la tension des phases. De ce fait, en facilitant l'isolement des phases le long

par rapport au foncier, les coûts de construction de tels réseaux sont considérablement réduits. Les économies réalisées sont d'autant plus importantes que la tension secteur est élevée.

Les réseaux avec des tensions supérieures à 1000 V avec des neutres à la terre et des courants de défaut à la terre supérieurs à 500 A sont classés comme des réseaux à forts courants de défaut à la terre. Les réseaux avec des neutres non mis à la terre ou avec des neutres mis à la terre par des dispositifs limiteurs de courant avec des résistances élevées, des tensions jusqu'à 35 kV et des courants de défaut à la terre jusqu'à 500 A sont classés comme des réseaux à faibles courants de défaut à la terre.

Courants de court-circuit provoquer un échauffement supplémentaire des parties conductrices de courant des appareils électriques, des pneus et des conducteurs des câbles électriques.

Durée car z. déterminé par le temps nécessaire pour éteindre le circuit dispositifs de protection. Afin d'éviter les dommages causés par l'action thermique, car z. étaient les plus petits, ont tendance à désactiver le court-circuit. dès que possible (le temps de réponse de la protection ne doit pas dépasser 0,1 - 1 s).

En raison de la courte durée du court-circuit. On pense que toute la chaleur dégagée va chauffer les conducteurs, tandis que lorsque le conducteur est chauffé par le courant de charge, une partie de la chaleur dégagée est dissipée dans l'environnement.

Pour simplifier les calculs de calcul de la quantité de chaleur dégagée lors d'un court-circuit, on suppose conditionnellement que l'échauffement du conducteur est réalisé par un courant d'amplitude inchangée et égal à la valeur constante de la composante périodique du court-circuit. Dans ce cas, le temps réel d'action depuis. remplacé par le temps dit fictif t f, pendant lequel le courant permanent I ∞ dégagera la même quantité de chaleur que le réel changeant car.

Après les hypothèses faites, la quantité de chaleur Q k, cal, dégagée selon la loi de Joule-Lenz dans un conducteur de résistance égale à R, lors d'un court-circuit sera :

Q c \u003d 0,24 je 2 ∞ R tf

où t f est le temps fictif d'action du courant de court-circuit, s.

Température de l'appareil chauffé

υ= Q à /G c , (II-33)

où ϑ - ° С, si Q k , kcal; G - poids, kg; c est la capacité calorifique spécifique, kcal/(kgX°C).

Pour atteindre la stabilité dynamique et thermique de l'équipement, si nécessaire, ils ont recours à la limitation de la valeur du t. en allumant les réacteurs, pour réduire le temps de court-circuit.

Le réacteur est une bobine avec une grande résistance active inductive et faible. Les réacteurs sont isolés de manière fiable des pièces mises à la terre.

Les réacteurs sont fabriqués sans noyaux en acier, ce qui réduit leur perte d'électricité, réduit leur poids et leur coût; de plus, en présence d'acier, leur inductance dépendrait de l'intensité du courant, ce qui conduirait à une limitation moindre, puisque.

Les paramètres nominaux de l'équipement (courant, tension, puissance de déconnexion) doivent correspondre aux valeurs calculées maximales calculées en mode de fonctionnement et en court-circuit.

Les données nominales d'une installation électrique sont un ensemble de paramètres sommaires caractérisant le fonctionnement d'une installation électrique en régime nominal.

Pour prévenir les courts-circuits et réduire leurs conséquences, il est nécessaire d'éliminer les causes qui les provoquent, de concevoir, d'installer et d'exploiter correctement les installations électriques, tout en s'assurant que tous les éléments des installations électriques (appareils, fils, etc.) ont une résistance dynamique et thermique dans des conditions de court-circuit.

Choisissez les mêmes interrupteurs de puissance qui, sous l'action de la protection, déconnectent rapidement et de manière fiable les éléments d'équipement endommagés ou une section du réseau. Pour ce faire, vous devez être capable de calculer parce que. et déterminer les chutes de tension causées par eux dans les nœuds du réseau.

Questions de contrôle

1. Quelles sont les causes des courts-circuits ?
2. Quelles sont les conséquences d'un court-circuit ?
3. Qu'est-ce qu'un court-circuit ?
4. Quels types de courts-circuits connaissez-vous ?
5. Quel court-circuit génère le plus de courant ?
6. Comment les impédances de court-circuit sont-elles déterminées ?
7. Quelles hypothèses sont faites lors du calcul des courants de court-circuit?
8. Pourquoi le courant de court-circuit est-il calculé ?
9. Qu'est-ce que le processus de court-circuit?
10. Comment est calculé le courant de court-circuit ?
11. Quelles sont les caractéristiques du calcul des courants de court-circuit dans les réseaux avec des tensions jusqu'à 1000 V ?
12. Quelle est la différence entre les calculs de courant de court-circuit en unités nommées et relatives ?
13. Quels sont les effets des courants de court-circuit ?
14. Comment les contraintes électrodynamiques et thermiques sont-elles déterminées ?
15. Quelles mesures assurent la stabilité thermique de l'équipement ?
16. Quels paramètres d'équipement sont pris en compte lors du calcul des courants de court-circuit ?

"Alimentation électrique des travaux de construction et d'installation", G.N. Glushkov

Cependant, pour un calcul plus précis, l'impédance du circuit de court-circuit. ne doit pas être déterminé par addition arithmétique des modules d'impédance totaux des sections de ce circuit (II-5), mais comme dans l'expression de la figure : Exemple de calcul. Selon le schéma de calcul illustré à la Fig. II-4 ; détermination de la résistance des éléments du circuit - sur la fig. II-6. La résistance du transformateur de puissance TM 630/10, réduite à une tension de 0,4 ...

iy = √2Ku Ik, où Ku - le coefficient d'impact est déterminé à partir du graphique Ku = f (X/R) Schéma de calcul pour X/R = 24/50 = 0,48. D'après le graphique, nous avons Ku \u003d 1 iу \u003d 1,41 * 1 * 4,15 \u003d 5,9 kA. Le courant de court-circuit effectif le plus élevé, selon lequel la résistance dynamique de l'équipement est vérifiée pendant la première période de court-circuit, est : Ió=…

La résistance du système Хс est déterminée par la formule Хc=Uc//√3I(30) Résistance de la conduite d'air : inductive Хл =x0l ; active Rl \u003d r0l où x0, r0 sont les résistances inductives et actives spécifiques de la ligne, Ohm / km (voir ouvrage de référence). l est la longueur de la ligne, km. Résistance inductive des enroulements du transformateur de puissance : Хт = Uk%U1N/√3I1N100 %. La réactance inductive résultante Xres - xs + xl + xt Si Xres > 1/3rl, alors la résistance active...

Le passage des courants dans les conducteurs entraîne l'apparition de forces électrodynamiques (mécaniques) entre eux. La même direction des courants dans les conducteurs parallèles provoque leur attraction, le contraire - leur répulsion. En mode de charge normale, les forces d'interaction mécaniques sont insignifiantes, mais à K3, elles peuvent atteindre des valeurs dangereuses pour les appareils électriques et les jeux de barres, provoquer leur déformation et même leur destruction.

De l'ingénierie électrique théorique, il est connu que la force d'interaction entre deux conducteurs lorsque des courants les traversent je 1 Et je 2 est déterminé par la formule

Où je 1 , je 2 - valeurs instantanées des courants dans les conducteurs, A ; je- longueur des conducteurs, m; UN - distance entre les axes des conducteurs, m ; POUR F - facteur de forme tenant compte de la forme de la section et de la position relative des conducteurs (pour les conducteurs ronds de section pleine, de section annulaire, de jeux de barres en caisson avec une hauteur de section de 0,1 m ou plus, K f= 1 .

Les plus grandes forces mécaniques entre les conducteurs se produisent en mode court-circuit au moment où le courant de court-circuit atteint la valeur de choc.

Pour éviter les dommages mécaniques sous l'action des forces apparaissant dans les conducteurs lorsque des courants de court-circuit les traversent, tous les éléments de la structure conductrice de courant doivent avoirrésistance électrodynamique, c'est-à-dire qu'il doit endurercalculer les efforts mécaniques résultant de la circulation des courants de court-circuit, bNon déformations qui empêchent leur ex normalopération.

Selon le type d'équipement électrique, les conditions de vérification de sa résistance électrodynamique sont différentes. Par exemple, les fabricants indiquent un courant de court-circuit garanti je vacarme (ou je m Oh, ou je P r.skv) à laquelle la résistance électrodynamique des appareils (interrupteurs, sectionneurs) est assurée. Lors de leur choix, la condition suivante doit être remplie: je oud< je vacarme, kA.

La structure du jeu de barres a une résistance électrodynamique si les conditions suivantes sont remplies :

où σ m ax, σ ajouter - respectivement, les contraintes maximales de conception et admissibles dans le matériau du pneumatique, MPa (voir tableau 4.2); F maximum , F supplémentaire- respectivement, les charges mécaniques maximales calculées et admissibles sur les isolateurs, N (spécifiées dans les catalogues).

Conformément au PUE, la résistance électrodynamique des conducteurs flexibles est vérifiée pour une convergence et une tension maximales des conducteurs pendant un court-circuit uniquement lorsque je sp >50 kA.

Les dispositifs et les jeux de barres des circuits de transformateur de tension ne sont pas vérifiés pour la résistance électrodynamique lorsqu'ils sont situés dans une chambre séparée ; appareils et conducteurs protégés par des fusibles à fusibles pour courant jusqu'à 60 A.

4.3. Effet thermique des courants de court-circuit

Lorsque le courant électrique circule dans les conducteurs, les conducteurs s'échauffent. Lorsque le conducteur est chauffé par le courant de charge, une partie de la chaleur dégagée est dissipée dans l'environnement et le degré de dissipation dépend des conditions de refroidissement.

Lorsqu'un courant de court-circuit circule, la température des conducteurs augmente considérablement, car les courants pendant un court-circuit augmentent fortement et la durée du court-circuit est courte, de sorte que la chaleur dégagée dans le conducteur n'a pas le temps d'être transférée à l'environnement et presque tout va chauffer le conducteur. L'échauffement du conducteur lors d'un court-circuit peut atteindre des valeurs dangereuses, entraînant la fonte ou la carbonisation de l'isolant, la déformation et la fonte des pièces conductrices de courant, etc.

Le critère de résistance thermique des conducteurs est la température de chauffage admissible de leurs courants de court-circuit.

Un conducteur ou un appareil est considéré comme thermiquement stable sisa température de chauffage pendant le court-circuit ne dépasse pas la température admissiblequantités. La condition de stabilité thermique dans le cas général ressemble à ceci, ° С:

θ º con ≤ θ º ajouter,

où θº con est la valeur de température finale du conducteur en mode court-circuit.

Il est recommandé de quantifier le degré d'impact thermique du courant de court-circuit sur les conducteurs et les appareils électriques à l'aide de l'intégrale de Joule

où i à t, est le courant de court-circuit total à un instant arbitraire t, A ; t off - durée estimée du court-circuit, s.

Les fabricants dans les catalogues donnent les valeurs du courant de résistance thermique efficace garanti (/ter, kA) et le temps admissible de son écoulement (t ter, s) pour les appareils électriques (interrupteurs, sectionneurs, transformateurs de courant, etc.).

Dans ce cas, la condition de stabilité thermique des appareils en mode court-circuit ressemble à ceci, kA 2 -s,

Lors de la vérification de la résistance thermique d'un conducteur ayant une section standard q rester, mm 2 , la condition doit être remplie

où q min est la section minimale du conducteur

3.3. Compilation du circuit équivalent complexe original pour le calcul des courts-circuits asymétriques

3.4. Prise en compte de l'inductance mutuelle des lignes électriques

3.5. Conversion du circuit équivalent d'origine en l'équivalent résultant

Formules de conversion de schéma de base

3.7. Application du principe de superposition

3.8. Un exemple de compilation et de conversion de circuits équivalents

4. Paramètres des éléments des schémas de conception

4.1. Paramètres nécessaires au calcul des courants de court-circuit

4.1.1. Machines synchrones (générateurs, compensateurs, moteurs électriques) :

4.1.2. Moteurs asynchrones :

4.1.3. Transformateurs de puissance et autotransformateurs :

4.2.2. Moteurs asynchrones

4.2.3. Transformateurs de puissance et autotransformateurs

Circuits équivalents pour transformateurs, autotransformateurs et doubles réacteurs

4.2.4. Réactances de limitation de courant

4.2.5. Des lignes électriques aériennes

Valeurs moyennes du rapport x0/x1 pour les lignes électriques aériennes

4.2.6. Câbles

5. Calcul des courants de court-circuit dans les installations électriques à courant alternatif avec une tension supérieure à 1 kb

5.1. Hypothèses

5.1.1. Lors du calcul des courants de court-circuit, il est permis :

5.2. Calcul de la valeur efficace initiale de la composante périodique du courant de court-circuit

5.3. Calcul de la composante apériodique du courant de court-circuit

5.4. Calcul du courant de court-circuit de surtension

5.5. Calcul de la composante périodique du courant de court-circuit pour un instant arbitraire dans le temps

5.6. Prise en compte des moteurs électriques synchrones et asynchrones lors du calcul des courants de court-circuit

5.7. Prise en compte de la charge complexe lors du calcul des courants de court-circuit

Paramètres des éléments de charge complexes

Paramètres des nœuds de charge généralisés

5.8. Prise en compte de l'influence d'une transmission de puissance ou d'un circuit intermédiaire sur le courant de court-circuit dans les réseaux alternatifs interconnectés

5.9. Calcul des courants pour les courts-circuits asymétriques

Valeurs de la résistance supplémentaire dх(n) et du coefficient t(n) pour les courts-circuits asymétriques de différents types

5.10. Prise en compte des modifications des paramètres d'un circuit en court-circuit lors du calcul des courants de court-circuit

5.11. Exemples de calculs de courant de court-circuit

6. Calcul des courants de court-circuit dans les installations électriques à courant alternatif avec une tension jusqu'à 1 kb

6.1. Hypothèses

6.2. Calcul de la valeur initiale de la composante périodique du courant d'un court-circuit triphasé

6.3. Méthodes de calcul des courts-circuits asymétriques. Compilation de circuits équivalents

6.4. Calcul de la composante apériodique du courant de court-circuit

6.5. Calcul du courant de court-circuit de surtension

6.6. Calcul de la composante périodique du courant kz pour un instant arbitraire

6.7. Prise en compte des moteurs électriques synchrones et asynchrones lors du calcul des courants de court-circuit

6.8. Prise en compte de la charge complexe dans le calcul des courants de court-circuit

6.9. Prise en compte de la résistance à l'arc électrique

6.10. Prise en compte des variations de la résistance active des conducteurs lors d'un court-circuit

6.11. Exemples de calculs de courant de court-circuit

7. Calcul de l'action électrodynamique des courants

Schémas de conception des structures de pneus

7.1.2. Contraintes mécaniques admissibles dans le matériau des conducteurs et charges mécaniques sur les supports lors de courts-circuits

Principales caractéristiques des matériaux des pneus

7.2. Forces électrodynamiques dans les installations électriques

Valeurs du coefficient Kdisp

7.3. Vérification des structures de jeu de barres pour la résistance électrodynamique

7.3.1. Considérations générales

7.3.2. Vérification des structures de jeu de barres pour la résistance électrodynamique

7.3.3. Vérification des structures de jeux de barres avec des supports rigides pour la résistance électrodynamique

Formules pour déterminer le moment d'inertie j et le moment de résistance w des sections de pneu

Valeurs des coefficients zs et zF des structures de jeu de barres

7.3.4. Vérification du conducteur autoportant aérien pour la résistance électrodynamique

7.3.5. Vérification des structures de jeux de barres avec des supports élastiques pour la stabilité électrodynamique

7.3.6. Vérification des conducteurs de courant pour la résistance électrodynamique en présence de dispositifs de réenclenchement automatique

7.4. Vérification des conducteurs flexibles pour la résistance électrodynamique au court-circuit

La valeur du facteur de réduction de masse g à différents rapports Mg/m

7.5. Vérification des appareils électriques pour la résistance électrodynamique en cas de courts-circuits

7.6. Exemples de calculs pour vérifier la résistance électrodynamique des équipements électriques en cas de courts-circuits

8. Calcul de l'action thermique des courants de court-circuit et vérification des équipements électriques pour la résistance thermique en cas de courts-circuits

8.1. Dispositions générales

8.2. Effet thermique du courant de court-circuit. Détermination de l'intégrale Joule et du courant de court-circuit thermiquement équivalent

8.3. Vérification de la résistance thermique des conducteurs en cas de court-circuit

Températures de chauffage maximales admissibles des conducteurs en cas de courts-circuits

Valeur du paramètre St pour les jeux de barres rigides

Valeur du paramètre St pour les câbles

La valeur du paramètre St pour les fils

8.4. Vérification de la résistance thermique des appareils électriques en cas de courts-circuits

8.5. Exemples de calculs pour vérifier la résistance thermique des équipements électriques en cas de courts-circuits

9. Vérification des appareils électriques pour la capacité de commutation

9.1. Dispositions générales

9.2. Vérification des interrupteurs

Inom ³ Inorm.Calc ;

9.3. Vérification des fusibles

Applications

Transformateurs haute tension 35 kV

Transformateurs haute tension 110 kV

Transformateurs haute tension 150 kV

Transformateurs et autotransformateurs à tension supérieure 220 kV

Transformateurs et autotransformateurs à tension supérieure 330 kV

Transformateurs et autotransformateurs à tension supérieure 500 kV

Transformateurs et autotransformateurs à tension supérieure 750 et 1150 kV

Caractéristiques de conception des câbles avec isolation en papier

Caractéristiques de conception des lignes aériennes 35 - 150 kV avec des fils en acier-aluminium

Caractéristiques de conception des lignes aériennes 220 - 1150 kV avec des fils en acier-aluminium

Réactances inductives des lignes aériennes avec des fils de cuivre et d'aluminium

Réactances inductives des lignes aériennes à fils acier-aluminium

1. Modèles et programmes mathématiques

1.1. La composition des modèles mathématiques développés

1.2. Caractéristiques générales des programmes d'établissement

Table des matières

8. Calcul de l'action thermique des courants de court-circuit et vérification des équipements électriques pour la résistance thermique en cas de courts-circuits

8.1. Dispositions générales

8.1.1. Pour vérifier la stabilité thermique des conducteurs et des appareils électriques pendant un court-circuit, il faut d'abord sélectionner non seulement le schéma de conception initial et le point de court-circuit calculé, mais également le type de court-circuit calculé et la durée estimée du court-circuit.

Le type de court-circuit calculé lors de la vérification des conducteurs et des appareils électriques des installations électriques avec une tension de 110 kV et plus est un court-circuit triphasé ou monophasé, dans les installations électriques de plus de 1 kV jusqu'à 35 kV - un court-circuit triphasé, et dans les installations électriques de la tension du générateur des centrales électriques - un court-circuit triphasé ou biphasé, selon lequel d'entre eux conduit à un effet thermique plus important.

La durée estimée d'un court-circuit lors du contrôle de la stabilité thermique des conducteurs et des appareils électriques pendant un court-circuit doit être déterminée en ajoutant le temps d'action du principal protection relais, dont la zone de couverture comprend les conducteurs et les appareils testés, et le temps d'arrêt total du disjoncteur le plus proche du lieu du court-circuit, et lors de la vérification de l'ininflammabilité des câbles - en ajoutant le temps d'action de la protection du relais de secours et le temps d'arrêt total du disjoncteur correspondant.

En présence d'un dispositif de réenclenchement automatique (AR), l'effet thermique total du courant de court-circuit doit être pris en compte.

8.1.2. Avec une durée de court-circuit estimée jusqu'à 1 s, le processus de chauffage des conducteurs sous l'action d'un courant de court-circuit peut être considéré comme adiabatique, et avec une durée estimée de plus de 1 s et avec un réenclenchement automatique à action lente, le transfert de chaleur vers l'environnement doit être pris en compte.

8.2. Effet thermique du courant de court-circuit. Détermination de l'intégrale Joule et du courant de court-circuit thermiquement équivalent

8.2.1. Il est recommandé de quantifier le degré d'impact thermique du courant de court-circuit sur les conducteurs et les appareils électriques à l'aide de l'intégrale de Joule

Où jeà t - courant de court-circuit à tout moment t, UN;

t off - durée estimée du court-circuit, s.

Il est également possible de quantifier le degré d'impact thermique du courant de court-circuit en utilisant le courant de court-circuit thermiquement équivalent je ter.ek, c'est-à-dire courant constant en amplitude (sinusoïdal), qui, pendant un temps égal à la durée estimée du court-circuit, a le même effet thermique sur le conducteur ou l'appareil électrique que le courant de court-circuit réel pendant le même temps. Ce courant est lié à l'intégrale de Joule par la relation simple

8.2.2. L'intégrale de Joule peut être déterminée approximativement comme la somme des intégrales des composantes périodique et apériodique du courant de court-circuit, c'est-à-dire

DANS k = DANS cp + DANS ka (8.3)

Où DANS kp - Intégrale Joule de la composante périodique du courant de court-circuit ;

DANS k.a - l'intégrale Joule de la composante apériodique du courant de court-circuit.

8.2.3. L'intégrale de Joule (et le courant de court-circuit thermiquement équivalent) est une fonction complexe des paramètres des sources d'énergie (générateurs, compensateurs synchrones, moteurs électriques), de la configuration du schéma de conception initial, de la position du point de court-circuit calculé par rapport aux sources d'énergie, de son éloignement de ces dernières et d'autres facteurs. Par conséquent, la méthode recommandée pour les calculs analytiques de l'intégrale de Joule (courant de court-circuit thermiquement équivalent) dépend des caractéristiques du schéma de conception.

Au préalable, selon le schéma de conception d'origine, un circuit équivalent doit être établi, dans lequel, comme dans le calcul de la valeur initiale de la composante périodique du courant de court-circuit (voir clause 5.2.2), les machines synchrones et asynchrones doivent être représentées par réduites au niveau de tension de base ou exprimées en unités relatives dans les conditions de base sélectionnées par des résistances supertransitionnelles et des FEM supertransitionnelles. Puis ce circuit doit être transformé en un circuit simple dont la forme dépend des conditions initiales (voir paragraphes 8.2.4 - 8.2.7), et enfin, selon le circuit le plus simple obtenu, utiliser l'une des formules ci-dessous pour déterminer l'intégrale de Joule ou le courant de court-circuit thermiquement équivalent.

8.2.4. Si le schéma de conception initial est arbitraire, mais pour tous les générateurs et compensateurs synchrones, le court-circuit calculé est distant, c'est-à-dire le rapport de la valeur efficace de la composante périodique du courant de tout générateur (compensateur synchrone) au moment initial du court-circuit à son courant nominal n'atteint pas deux, puis en convertissant le circuit équivalent équivalent, toutes les sources d'énergie (générateurs, compensateurs synchrones et sources d'une partie plus éloignée du système d'alimentation électrique) doivent être remplacées par une source équivalente, dont la FEM est considérée comme inchangée en amplitude, et la résistance inductive est égale à la résistance équivalente résultante X du schéma de conception (voir Fig. 8.1 , UN). Dans ce cas, l'intégrale de Joule doit être déterminée par la formule

, (8.4)

Où je p.s - valeur efficace de la composante périodique du courant de court-circuit provenant d'une source d'énergie équivalente (système), A;

J a.ek - constante de temps équivalente d'atténuation de la composante apériodique du courant de court-circuit, s.

Riz. 8.1. Les circuits équivalents les plus simples correspondant à

divers schémas de conception initiaux

Le courant de court-circuit thermiquement équivalent dans le cas considéré est

. (8.5)

Dans les cas où t désactivé ³ 3 J a.ek, l'intégrale de Joule et le courant de court-circuit thermiquement équivalent peuvent être déterminés à l'aide de formules plus simples :

; (8.6)

. (8.7)

8.2.5. Si le schéma de conception d'origine contient un ou plusieurs générateurs du même type (compensateurs synchrones), et que ces derniers sont dans les mêmes conditions par rapport au point de court-circuit calculé (toutes les machines ou unités sont connectées à des bus communs), et que le court-circuit calculé est proche, c'est-à-dire la valeur efficace de la composante périodique du courant du générateur (compensateur synchrone) au moment initial du court-circuit dépasse son courant nominal de deux fois ou plus, alors le circuit équivalent doit également être converti en le circuit le plus simple contenant la résistance équivalente résultante X g et emf E d (fig. 8.1 , b), mais cette emf change avec le temps.

, (8.8)

Où je n0g - la valeur efficace initiale de la composante périodique du courant de court-circuit du générateur (compensateur synchrone). UN;

J a.g - constante de temps de décroissance de la composante apériodique du courant de court-circuit du générateur (compensateur synchrone), s;

Intégrale de Joule relative :

, (8.9)

Où je p t g - valeur efficace de la composante périodique du courant de court-circuit du générateur (compensateur synchrone) à un instant arbitraire, A.

Les valeurs de l'intégrale Joule relative à différentes distances du point de court-circuit estimé du générateur (compensateur synchrone), c'est-à-dire différents rapports de la valeur efficace de la composante périodique du courant de la machine au moment initial du court-circuit à son courant nominal, peuvent être déterminés à partir des courbes de la Fig. 8.2.

Dans le cas considéré, le courant de court-circuit thermiquement équivalent doit être déterminé par la formule

. (8.10)

À t désactivé ³ 3 J a.d Pour déterminer l'intégrale Joule et le courant de court-circuit thermiquement équivalent, il est permis d'utiliser les formules

; (8.11)

. (8.12)

Riz. 8.2.

8.2.6. Si le circuit de conception d'origine contient diverses sources d'énergie et que le court-circuit calculé divise le circuit en deux parties indépendantes, dont l'une contient des sources d'énergie pour lesquelles le court-circuit est éloigné, et l'autre contient un ou plusieurs générateurs (compensateurs synchrones) dans les mêmes conditions par rapport au point de court-circuit, et pour cette machine ou groupe de machines, le court-circuit calculé est proche, alors le circuit équivalent équivalent doit être converti en un circuit à deux faisceaux (Fig. 8.1 , V): toutes les sources d'énergie pour lesquelles le court-circuit est éloigné, et les éléments les reliant au point de court-circuit, doivent être présentés comme une seule branche avec la FEM équivalente inchangée en amplitude E X s, et la machine ou le groupe de machines pour lequel le court-circuit est proche - sous la forme d'une autre branche avec une FEM variable dans le temps E g et la résistance équivalente correspondante X g .

Dans ce cas, l'intégrale de Joule doit être déterminée par la formule

(8.13)

où est l'intégrale relative de la composante périodique du courant au site du défaut, due à l'action du générateur (compensateur synchrone) :

La valeur de l'intégrale relative à l'éloignement trouvé du point de court-circuit peut être déterminée à partir des courbes.Ces courbes pour les générateurs synchrones avec un système d'excitation indépendant des thyristors sont illustrées à la fig. 8.3.

Riz. 8.3. Courbes de détermination à partir de générateurs synchrones

avec système d'excitation à thyristor

Dans les cas où 3 J a.g > t désactivé ³ 3 J a.ek, pour déterminer l'intégrale de Joule, il est permis d'utiliser l'expression

(8.15)

Si t désactivé ³ 3 J a.d, alors il est permis d'utiliser la formule

Le courant de court-circuit thermiquement équivalent doit être déterminé par la formule (8.2), en y substituant la valeur précédemment trouvée DANS Pour.

8.2.7. Si le circuit de conception d'origine contient diverses sources d'énergie et que le court-circuit calculé divise le circuit en deux parties indépendantes, dont l'une contient des sources d'énergie pour lesquelles le court-circuit est éloigné, et l'autre - un groupe du même type de moteurs électriques (synchrones ou asynchrones), pour lesquels le court-circuit est proche, le circuit équivalent équivalent doit également être converti en un circuit à deux faisceaux (Fig. 8.1 , g): toutes les sources d'énergie pour lesquelles le court-circuit est éloigné, et les éléments les reliant au point de court-circuit, doivent être représentés par la FEM équivalente inchangée en amplitude E avec et la résistance équivalente résultante X s, et un groupe de moteurs électriques - EMF équivalent E d et résistance équivalente X d.

Dans ce cas, l'intégrale de Joule doit être déterminée par l'une des formules données à la section 8.2.6, après y avoir remplacé je p0g et J a.g valeurs correspondantes je p0d et J a.d. pour un moteur électrique équivalent, ainsi que des intégrales relatives et un moteur électrique équivalent. Les courbes de dépendance pour les moteurs électriques synchrones et asynchrones à différents rapports de la valeur efficace de la composante périodique du courant du moteur électrique équivalent au moment initial du court-circuit à son courant nominal sont illustrées à la fig. 8.4-8.7.

Le courant de court-circuit thermiquement équivalent doit être déterminé par la formule (8.2), en y substituant la valeur précédemment trouvée de l'intégrale de Joule DANS Pour .