Egy tetszőleges szakasz két párhuzamos vezetőjének m / y elektrodinamikai ereje (1. ábra), áramokkal áramvonalasítva én 1 és én 2 képlet határozza meg

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

ahol én 1 és én 2 - a vezetők áramának pillanatnyi értékei, a ; l- párhuzamos vezetékek hossza, cm; a- a vezetők m/y tengelyeinek távolsága, cm; k f az alaktényező.

Két párhuzamos vezető kölcsönhatási ereje egyenletesen oszlik el a hosszuk mentén. A gyakorlati számításokban ezt az egyenletesen eloszló erőt a keletkező erő helyettesíti F hosszuk közepén alkalmazzák a vezetőkre.

A vezetőkben azonos irányú árammal vonzzák, különböző irányúak pedig taszítják.

Alaktényező k f függ a vezetők és azok keresztmetszeti alakjától relatív pozíció. Kerek és csővezetékekhez k f = 1; más keresztmetszeti formájú vezetékeknél vegyük k f \u003d 1 olyan esetekben, amikor a vezetők keresztmetszete kicsi, és hosszúságuk nagy az m / y távolsághoz képest, és feltételezhető, hogy az összes áram a vezető tengelyében koncentrálódik. Igen, elfogadják k f =1 a kapcsolóberendezések gyűjtősínszerkezeteinek m / y fázisai közötti kölcsönhatási erők meghatározásakor, függetlenül a gyűjtősín szakasz alakjától, mert távolság m / y különböző fázisú sínek be kapcsolóberendezések elég nagy, és több száz milliméter vagy több.

Ha a négyszögletes, doboz alakú és egyéb szakaszok vezetői (abroncsai) közötti m / y távolság kicsi, akkor k f ≠1.

Az áramvezetőre ható erőt a másik két fázis vezetőiben lévő áramokkal való kölcsönhatása határozza meg, míg a középső fázis vezetője a legnehezebb körülmények között van. A középső fázis vezetőjére ható legnagyobb fajlagos erő az N/m kifejezésből határozható meg,

f=√3 10 -7 k f I 2 m/a,

ahol I m az áram amplitúdója a fázisban, A; a – m/y távolság szomszédos fázisok szerint, m.

Együttható √3 figyelembe veszi az áramok fáziseltolódásait a vezetőkben.

A vezetők kölcsönhatása jelentősen megnő rövidzárlati módban, amikor a teljes rövidzárlati áram eléri a legmagasabb értéket - sokkot. A fázisok kölcsönhatásának értékelésekor figyelembe kell venni a két- és háromfázisú rövidzárlatot.

A háromfázisú rövidzárlat fajlagos erőjének meghatározásához vezetőrendszerben a kifejezést használjuk

f (3) =√3 10 -7 k f · én ( 3)2 /a,

ahol én (3)- háromfázisú rövidzárlat lökésárama, A.

Kétfázisú hiba esetén a harmadik (ép) fázis befolyása elhanyagolható, figyelembe véve, hogy ‌ ׀én 1׀=‌ ׀i 2 ‌|=|i (2)2 év |. Következésképpen,

f (2) =2 10 -7 k f · én ( 2) év/év,

ahol én ( 2) y - kétfázisú rövidzárlat lökésárama, A.

Figyelembe véve, hogy a fázisközi erő háromfázisú zárlat esetén nagyobb, mint kétfázisúnál. Ezért az elektrodinamikai erők értékelésében a számított rövidzárlat típust háromfázisúnak tekintjük.

A vezetékekben fellépő erők által okozott mechanikai sérülések elkerülése érdekében, amikor rövidzárlati áramok áramlanak át rajtuk, az áramvezető szerkezet minden elemének megfelelő elektrodinamikai ellenállással kell rendelkeznie.

Az elektrodinamikai ellenálláson általában azt értjük, hogy az eszközök vagy vezetők képesek ellenállni a rövidzárlati áramok áramlásából eredő mechanikai erőknek, anélkül, hogy olyan deformációk jelentkeznének, amelyek megakadályozzák a további normál működésüket.

Rövidzárlati áramok termikus hatása. Amikor rövidzárlati áram folyik, a vezető hőmérséklete megemelkedik. A rövidzárlati folyamat időtartama általában rövid (néhány másodpercen belül), így a vezetőben felszabaduló hőnek nincs ideje átadni a környezetés szinte teljesen a vezető fűtésére megy. Egy vezetéket vagy készüléket hőállónak kell tekinteni, ha rövidzárlat alatti hőmérséklete nem haladja meg a megengedett értékeket.

A rövidzárlat alatti vezető fűtési hőmérséklete a következő módon határozható meg. Rövidzárlatnál időre dt a vezetőben bizonyos mennyiségű hő szabadul fel

dQ=I 2 k, t r θ dt,

ahol I k , t- a teljes zárlati áram effektív értéke pillanatnyilag t rövidzárlat; r θ- a vezető aktív ellenállása adott hőmérsékleten θ :

r θ=ρ 0 (1+αθ)l/q,

itt ρ 0 a vezető fajlagos aktív ellenállása at θ=0 0; l- vezeték hossza; q- szakasza; α - hőmérsékleti ellenállási együttható.

Szinte az összes hő a vezető fűtésére megy el

dQ=Gc θ dθ,

ahol G- a vezető tömege; c θ a vezető anyagának fajlagos hőkapacitása hőmérsékleten θ.

A rövidzárlat alatti fűtési folyamatot az egyenlet határozza meg

I 2 k, t r θ dt= Gc θ dθ.

Az elektromos készülékek kiválasztásakor általában nem kell meghatározni az áramvezető alkatrészek hőmérsékletét, mivel a gyártó speciális vizsgálatok és számítások szerint garantálja az időt és az effektív hőálló áramot. Vagyis a katalógusok megadják az effektív zárlati áram garantált impulzusának értékét, amelyet a készülék a további normál működést megakadályozó károsodás nélkül tart fenn. A hőellenállás ellenőrzésének feltétele ebben az esetben a következő:

B-től ≤I-ig 2 ter t ter,

ahol B to- a négyzetes zárlati áram számított impulzusa, a fent leírt módszerrel meghatározva; én ter és t ter - az effektív hőellenállási áram és annak folyási ideje (névleges érték).

Az áramlatok működéséről rövidzárlat jelölje be

1) a dinamikus stabilitás érdekében - biztosítékokkal védett eszközök és vezetékek betétekkel, legfeljebb 60 A névleges áramra; áramkorlátozó biztosítékokkal védett elektromos berendezéseket nagy névleges áramok esetén ellenőrizni kell a dinamikus stabilitás szempontjából a legmagasabb szinten pillanatnyi érték a biztosítékon áthaladó rövidzárlati áram.

A hőstabilitás érdekében - biztosítékokkal védett eszközök és vezetékek bármilyen névleges áram esetén,

2) az egyes villamos vevőkészülékekhez vezető áramkörökben, ideértve a legfeljebb 1000 kVA összteljesítményű és legfeljebb 20 kV primer feszültségű bolti transzformátorokat is, ha a szükséges redundanciát biztosítják abban az elektromos részben, amelyben a ezek a vevőkészülékek nem okoznak fennakadást a gyártási folyamatban, ha a vezetők sérülése nem okozhat robbanást és ha a sérült vezetékek cseréje különösebb nehézség nélkül történik.

3) az egyes elektromos vevőkhöz és fehérítő elosztóhelyekhez vezető áramkörökben nem felelős célból, feltéve, hogy a rövidzárlat során bekövetkező sérülésük nem okozhat robbanást;

Az elektromos hálózatok lezárásának típusai

Az elektromos hálózatokat normál, rendellenes és vészhelyzeti üzemmódok jellemzik. Normál üzemmódban az összes hálózati elemen olyan üzemi áram folyik át, amely nem haladja meg a megengedett értéket, az áramforrásokból a villamos energia a fogyasztókhoz normál számított feszültséggel és minden hálózati elemben áramveszteséggel kerül továbbításra. Rendellenes működés (például túlterhelés) esetén a berendezés egy bizonyos ideig működhet, majd leállításnak kell következnie. A vészüzemmódot számos paraméter éles változása jellemzi (áramnövekedés, feszültségcsökkenés), és az elektromos berendezés azonnali leállítását igényli.

A legtöbb baleset itt elektromos hálózatok rövidzárlatok (SC) okozzák, amelynek fő oka a feszültség alatt álló részek szigetelésének megsértése. A mechanikai szigetelés károsodása például akkor következik be, amikor a földmunkák során megsérül az erősáramú kábelek szigetelése, ha a légvezeték támasztékai leesnek, vagy a vezeték elszakad. A szigetelés károsodása túlfeszültség esetén fordulhat elő, például ha közvetlen villámcsapás éri a felsővezetékek vezetékeit vagy a nyitott elektromos berendezéseket. Rövidzárlatok is előfordulhatnak az áramot vezető részek madarak és állatok általi átfedése vagy a személyzet hibás tevékenysége miatt.

Rövidzárlat esetén az elektromos rendszer teljes elektromos ellenállása csökken, az áramok és az áramok és feszültségek közötti szögek nőnek, és a rendszer egyes részeiben csökken a feszültség. A rövidzárlati áramok tízszeresével, százszorosával meghaladhatják az elektromos szerelési elemek üzemi áramát, és elérhetik a több tízezer ampert. A rövidzárlati vészüzemmód kezdete jelentős elektrodinamikai (mechanikai) és termikus (termikus) hatásokhoz vezet a feszültség alatt álló részeken és elektromos berendezéseken.

NÁL NÉL háromfázisú hálózatok váltakozó áram a rövidzárlatoknak öt fő típusa van (4.1. ábra): egyfázisú kétfázisú kétfázisú földelés háromfázisú és háromfázisú földelés. Ha minden típusú rövidzárlatot 100% -nak vesszük, akkor a rövidzárlatok előfordulásának relatív gyakorisága a hálózatban: egyfázisú - 65%; kétfázisú -- 10%; kétfázisú a földre - 20%; háromfázisú és háromfázisú földelés - 5%.

Rizs. 4.1.

Egyfázisú rövidzárlatok egy földelt nullával rendelkező rendszerben akkor fordulnak elő, ha a rendszer egy fázisának a földhöz való szigetelése megszakad és rövidre zár. A sérült fázis feszültségének hatására (4.1. ábrán --) áram folyik, amely eléri a nagy jelentőségű, mivel az áramkör ellenállása kicsi

A tápegység C fázisának feszültsége, V;

Egyfázisú rövidzárlati ellenállás, Ohm.

Érték egyfázisú áram a generátorbuszok rövidzárlata esetén 1,5-szer nagyobb, mint egy kétfázisú zárlat és 2,5-szerese a háromfázisú zárlat áramának. Ez azonban jelentősen csökkenthető egy nagy aktív vagy induktív ellenállás beépítésével a semleges N földelésbe. Ennek eredményeként az egyfázisú rövidzárlat lehetséges legnagyobb áramerőssége nem haladja meg a háromfázisú zárlat áramát.

Az egyfázisú hibák egy elszigetelt semleges rendszerben nem

rövidek, ezért vészhelyzetben vannak. ábrán. A 4.2. ábra egy leválasztott nullával rendelkező rendszer diagramját mutatja. A rendszer minden fázisának van egy bizonyos kapacitása a földhöz képest, egyenletesen elosztva a vezeték hosszában. A séma egyszerűsítése érdekében a fázis elosztott kapacitását a vonal közepére koncentrált kapacitásra cseréljük. Ha az egyik fázis, például a Cs szigetelése megsérül, és rövidre zárják a földeléssel, a földelágazáson keresztül áram fog átfolyni, amely a CB és CA kapacitásokon keresztül visszatér a hálózatba. A fázisok és a föld közötti kapacitív ellenállások meglehetősen nagyok, így az áram / általában nem haladja meg a több tíz ampert, és kapacitív jellegű (). Az érték függ a hálózat feszültségétől és hosszától, a vezetékek kialakításától (kábel vagy levegő).

a - izolált semleges rendszer diagramja; b - a rendszerfeszültségek vektordiagramja egyfázisú földzárlattal

Az áramerősség Ic hozzávetőlegesen a következő képletekkel határozható meg: felsővezetékes hálózatoknál

kábeles hálózatokhoz

u- vonali feszültség hálózatok, kV;

l-- adott feszültségű elektromosan kapcsolt hálózati vezetékek hossza, km.

A vektordiagramból (4.2. ábra, b) látható, hogy az egyik fázis földelésekor a nulla feszültség a földhöz képest a fázisfeszültség értékével, a másik két fázis feszültsége a földhöz képest emelkedik. egyenlővé válnak a lineáris U "A \u003d UAC, U" B \u003d UBC-vel, azaz (U "A \u003d U" A;) tényezővel nőnek - A hálózat fázisainak elkülönítése a hálózathoz képest a földelést hálózati feszültségen kell elvégezni.

A földelzárt fázisú hálózat hosszú távú üzemeltetése elfogadhatatlan, mivel bármely más fázis szigetelésének károsodása esetén a földön keresztül kétfázisú rövidzárlat lép fel, amelyet egy áramlás kísér. nagy áramerősség, ami az elektromos berendezések jelentős tönkretételét okozhatja. Ezért az izolált semlegességgel rendelkező hálózatokban feltétlenül gondoskodni kell arról, hogy a személyzet értesítse a személyzetet az ilyen rendellenes működés előfordulásáról. A generátorfeszültségű hálózatokban, valamint azokban a hálózatokban, amelyekre 1000 V feletti feszültségű villanymotorok vannak csatlakoztatva, ha az állórész tekercsében egyfázisú rövidzárlat lép fel, a gépnek automatikusan le kell kapcsolódnia a hálózatról, ha a földzárlati áram meghaladja az 5 értéket. A. 5 A-t meg nem haladó hibaáram esetén legfeljebb 2 órán keresztül szabad dolgozni, ezután a gépet ki kell kapcsolni. Ha megállapítást nyer, hogy a földzárlat helye nem az állórész tekercsében van, az elektromos gazdaságért felelős személy döntése alapján a hálózatban földzárlatos forgógép üzemeltethető 6 óráig. órák. kábelvonalak fázis-föld távvezetékek megengedettek, de a személyzetnek azonnal el kell kezdenie a hiba felderítését és a hiba kijavítását.

Veszélyesebb az egyfázisú földzárlat elektromos íven keresztül, mivel az utóbbi károsíthatja az elektromos berendezéseket. Bizonyos körülmények között a földzárlat helyén úgynevezett szaggatott ív keletkezhet, amely időszakonként kialszik és újra kigyullad. Mivel a hálózatnak van induktivitása, az ív kialásának és gyújtásának pillanataiban az induktív elemekben E.D.S. indukálódik, melynek értéke arányos az áramváltozás mértékével

Az áramváltozás sebessége a szakaszos ív keletkezésének és kialudásának pillanatában nagy, és a keletkező emf. többszörösére meghaladhatja a hálózati feszültséget. Ezek a túlfeszültségek a teljes elektromosan csatlakoztatott hálózatra kiterjednek, ami szigetelés meghibásodást és rövidzárlatot eredményez az elektromos berendezések gyengült szigetelésű részein.

A 6-10 kV feszültségű villamos hálózatokban a szakaszos elektromos ív okozta túlfeszültségek nem veszélyesek az elektromos berendezések szigetelésére. Ezzel szemben a 35 kV-os és afeletti feszültségű elektromos hálózatokban a szakaszos ív kialakulásából adódó túlfeszültségek veszélyesek a szigetelésre. Az ilyen hálózatokban a földzárlati áram nem haladhatja meg a 10 A-t (10 A), mivel nagyobb áramerősségnél a földzárlat helyén rendszerint szakaszos elektromos ív keletkezik. A 110 kV feszültségű, földeletlen semleges hálózatok általában nem működnek, mivel jelentős hosszúságukkal és nagy feszültségükkel ezekben a hálózatokban az áram mindig meghaladja a 10 A-t.

A semleges földelés a vészhelyzetek számának növekedéséhez vezet, mivel a földzárlatok, amelyek az összes hibatípus 65%-át teszik ki, rövidre válnak, és a sérült hálózati elem azonnali leválasztását igénylik, ami egy ilyen hálózat jelentős hátránya. Az 1000 V feletti feszültségű villamos berendezések üzemeltetésének gyakorlata azt mutatja, hogy a légvezetékekben a legtöbb egyfázisú rövidzár rövid távú jellegű, a földzárlat helyén a szigetelés gyorsan helyreáll a sérült szakasz leválasztása után, és Az elektromos vezeték azonnal üzembe helyezhető automatikus visszakapcsoló eszközökkel (APW). Ha a földzárlat átmeneti jellegű volt (erős szélben a vezetékek lekötése, a szigetelés átfedése a madarak által stb.), akkor a vezetéket bekapcsolják, és a fogyasztói áram néhány másodpercen belül helyreáll. Ellenkező esetben a vonal másodszor is megszakad.

A földelt nullával rendelkező hálózatok előnye, hogy egyfázisú földzárlatok során a sértetlen fázisok feszültsége nem növekszik a földhöz képest, egyenlő marad a fázisfeszültséggel. Ennek köszönhetően a fázisok mentén történő elkülönítésének elősegítésével

a földhöz képest az ilyen hálózatok kiépítésének költségei jelentősen csökkennek. Az elért megtakarítás annál nagyobb, minél nagyobb a hálózati feszültség.

Az 1000 V feletti feszültségű, földelt semlegességgel és 500 A feletti földzárlati áramú hálózatok a nagy földzárlati áramú hálózatok közé tartoznak. Az alacsony földzárlati áramú hálózatok közé tartoznak azok a hálózatok, amelyekben földeletlen nulla vagy nagy ellenállású, 35 kV-ig terjedő feszültséggel és 500 A-ig terjedő földzárlati árammal rendelkező áramkorlátozó eszközökkel földelt nulla van.

Rövidzárlati áramok az elektromos készülékek áramvezető részeinek, gumiabroncsainak és elektromos kábelek vezetőinek további felmelegedését okozhatja.

Időtartam, mert z. az áramkör kikapcsolásához szükséges idő határozza meg védőeszközök. A hőhatásból eredő károk elkerülése érdekében, mert z. voltak a legkisebbek, hajlamosak a rövidzárlat kikapcsolására. a lehető leghamarabb (a védelmi reakcióidő nem haladhatja meg a 0,1-1 másodpercet).

A rövidzárlat rövid időtartama miatt. Úgy gondolják, hogy az összes felszabaduló hő a vezetők melegítésére megy el, míg ha a vezetőt a terhelőáram melegíti, a felszabaduló hő egy része eloszlik a környezetben.

A rövidzárlat során felszabaduló hőmennyiség kiszámításához szükséges számítások egyszerűsítése érdekében feltételesen feltételezzük, hogy a vezető melegítését olyan áram végzi, amelynek nagysága változatlan, és megegyezik a rövidzár időszakos összetevőjének állandó értékével. áramkör. Ebben az esetben a tényleges cselekvési idő azóta. helyébe az úgynevezett fiktív t f idő, amely alatt az állandósult áram I ∞ ugyanannyi hőt bocsát ki, mint a tényleges változó, mert.

A feltételezések alapján a Joule-Lenz törvény szerint egy R-vel egyenlő ellenállású vezetőben rövidzárlat során felszabaduló Q k, cal hőmennyiség:

Q c \u003d 0,24 I 2 ∞ R tf

ahol t f a rövidzárlati áram fiktív hatásideje, s.

Fűtött készülék hőmérséklete

υ= Q - /G c , (II-33)

ahol ϑ - ° С, ha Q k , kcal; G - súly, kg; c a fajlagos hőkapacitás, kcal/(kgX°C).

A berendezés dinamikai és termikus stabilitásának elérése érdekében szükség esetén a t érték korlátozásához folyamodnak. a reaktorok bekapcsolásával a rövidzárlati idő csökkentése érdekében.

A reaktor nagy induktív és alacsony aktív ellenállású tekercs. A reaktorok megbízhatóan el vannak választva a földelt részektől.

A reaktorok acélmag nélkül készülnek, ami csökkenti bennük az elektromosság veszteségét, csökkenti a súlyukat és a költségüket; ráadásul acél jelenlétében induktivitása az áram nagyságától függne, ami kisebb korlátozáshoz vezetne, hiszen.

A berendezés névleges paramétereinek (áram, feszültség, leválasztási teljesítmény) meg kell felelniük a számított maximális számított értékeknek üzemmódban és rövidzárlatnál.

A villamos berendezés névleges adatai a villamos berendezés névleges üzemmódban történő működését jellemző összefoglaló paraméterek összessége.

A rövidzárlatok megelőzése és következményeik csökkentése érdekében meg kell szüntetni az azokat kiváltó okokat, helyesen kell megtervezni, telepíteni és üzemeltetni az elektromos berendezéseket, miközben gondoskodni kell arról, hogy az elektromos berendezések minden eleme (készülékek, vezetékek stb.) dinamikus és hőállósággal rendelkezzen. rövidzárlati körülmények között.

Válassza ugyanazokat a tápkapcsolókat, amelyek védelem hatására gyorsan és megbízhatóan leválasztják a sérült berendezéselemeket vagy a hálózat egy részét. Ehhez tudnia kell számolni, mert. és meghatározzuk az általuk okozott feszültségeséseket a hálózati csomópontokban.

tesztkérdések

1. Mik a rövidzárlatok okai?
2. Milyen következményekkel jár a rövidzárlat?
3. Mi az a rövidzárlat?
4. Milyen típusú rövidzárlatokat ismer?
5. Melyik rövidzárlat generálja a legnagyobb áramot?
6. Hogyan határozzák meg a rövidzárlati impedanciákat?
7. Milyen feltételezéseket teszünk a zárlati áramok kiszámításakor?
8. Miért történik a rövidzárlati áram kiszámítása?
9. Mi a rövidzárlati folyamat?
10. Hogyan számítják ki a rövidzárlati áramot?
11. Milyen jellemzői vannak a rövidzárlati áramok kiszámításának 1000 V-ig terjedő feszültségű hálózatokban?
12. Mi a különbség a rövidzárlati áramszámítások nevesített és relatív egységekben?
13. Milyen hatásai vannak a rövidzárlati áramoknak?
14. Hogyan határozható meg az elektrodinamikai és termikus feszültség?
15. Milyen intézkedések biztosítják a berendezés termikus stabilitását?
16. Milyen berendezések paramétereit veszik figyelembe a zárlati áramok kiszámításakor?

"Építési és szerelési munkák áramellátása", G.N. Glushkov

A pontosabb számításhoz azonban a rövidzárlat impedanciája. nem az áramkör szakaszai (II-5) teljes impedancia moduljainak számtani összeadásával kell meghatározni, hanem az ábrán látható kifejezés szerint: Számítási példa. ábrán látható számítási séma szerint. II-4; az áramköri elemek ellenállásának meghatározása - az ábrán. II-6. A TM 630/10 transzformátor ellenállása, 0,4 ...

iy = √2Ku Ik, ahol a Ku - ütési együtthatót a Ku = f (X/R) grafikonból határozzuk meg. Számítási séma X/R = 24/50 = 0,48 esetén. A grafikonon Ku \u003d 1 iу \u003d 1,41 * 1 * 4,15 \u003d 5,9 kA. A legnagyobb effektív zárlati áram, amely szerint a berendezés dinamikus ellenállását az első zárlati periódusban ellenőrzik: Iу=…

A rendszer ellenállása Хс a következő képlettel van meghatározva: Хc=Uc//√3I(30) Légvezeték ellenállás: induktív Хл =x0l; aktív Rl \u003d r0l ahol x0, r0 a vonal fajlagos induktív és aktív ellenállása, Ohm / km (lásd a kézikönyvet). l a vonal hossza, km. A teljesítménytranszformátor tekercseinek induktív ellenállása: Хт = Uk%U1N/√3I1N100%. A kapott induktív reaktancia Xres - xs + xl + xt Ha Xres> 1 / 3rl, akkor az aktív ellenállás ...

Az áramok áthaladása a vezetőkben elektrodinamikai (mechanikai) erők kialakulásához vezet közöttük. A párhuzamos vezetőkben lévő áramok azonos iránya okozza a vonzásukat, az ellenkezője - a taszítást. Normál terhelési módban a mechanikai kölcsönhatási erők jelentéktelenek, de K3-nál olyan értékeket érhetnek el, amelyek veszélyesek az elektromos készülékekre és a gyűjtősínekre, deformációjukat, sőt tönkremenetelüket is okozhatják.

Az elméleti elektrotechnikából ismert, hogy a két vezető közötti kölcsönhatási erő, amikor áram halad át rajtuk én 1 és én 2 képlet határozza meg

ahol én 1 , én 2 - az áramok pillanatnyi értékei a vezetékekben, A; l- a vezetékek hossza, m; a - a vezetők tengelyei közötti távolság, m; Nak nek f - alaktényező, amely figyelembe veszi a keresztmetszet alakját és a vezetékek egymáshoz viszonyított helyzetét (tömör keresztmetszetű, gyűrűs keresztmetszetű, 0,1 m vagy annál nagyobb keresztmetszetű dobozos gyűjtősíneknél K f= 1 .

A legnagyobb mechanikai erők a vezetők között rövidzárlati üzemmódban lépnek fel, abban a pillanatban, amikor a rövidzárlati áram eléri a sokkértéket.

A vezetékekben fellépő erők által okozott mechanikai sérülések elkerülése érdekében, amikor rövidzárlati áram folyik át rajtuk, az áramvezető szerkezet minden elemének rendelkeznie kellelektrodinamikai ellenállás, azaz el kell viselniea zárlati áramok áramlásából származó mechanikai erők kiszámításához, bnem deformációk, amelyek megakadályozzák további normális exművelet.

Az elektromos berendezés típusától függően az elektrodinamikai ellenállás ellenőrzésének feltételei eltérőek. Például a gyártók garantált rövidzárlati áramot jeleznek én din (vagy én m Ó, vagy én P r.skv), amelyen az eszközök (kapcsolók, szakaszolók) elektrodinamikai ellenállása biztosított. Kiválasztásukkor a következő feltételnek kell teljesülnie: én oud< én din, kA.

A gyűjtősín szerkezet elektrodinamikai ellenállással rendelkezik, ha a következő feltételek teljesülnek:

ahol σ m ax, σ add - a maximális tervezési és megengedett feszültségek a gumiabroncs anyagában, MPa (lásd a 4.2. táblázatot); F max , F további- a szigetelők maximális számított és megengedett mechanikai terhelése, N (a katalógusban megadva).

A PUE-nak megfelelően a hajlékony vezetők elektrodinamikai ellenállását csak akkor ellenőrzik, hogy a vezetők maximális konvergenciáját és feszültségét zárják le rövidzárlat esetén. én sp >50 kA.

A feszültségtranszformátor áramkörök eszközeit és gyűjtősínjeit nem ellenőrzik elektrodinamikai ellenállás szempontjából, ha külön kamrában vannak elhelyezve; olvadóhüvelyes biztosítékokkal védett eszközök és vezetékek 60 A-ig.

4.3. Rövidzárlati áramok termikus hatása

Amikor elektromos áram folyik át a vezetőkön, a vezetők felmelegednek. Amikor a vezetőt a terhelőáram felmelegíti, a felszabaduló hő egy része a környezetbe disszipálódik, és a disszipáció mértéke a hűtési körülményektől függ.

Amikor rövidzárlati áram folyik, a vezetők hőmérséklete jelentősen megemelkedik, mivel a rövidzárlat alatti áramok meredeken megnövekednek, a zárlat időtartama pedig rövid, így a vezetőben felszabaduló hőnek nincs ideje átadni a környezet és szinte minden a vezető fűtésére megy. A vezeték rövidzárlat alatti felmelegedése veszélyes értékeket érhet el, ami a szigetelés megolvadásához vagy elszenesedéséhez, az áramot vezető részek deformálódásához, megolvadásához stb.

A vezetők hőellenállásának kritériuma a rövidzárlati áramuk megengedett fűtési hőmérséklete.

Egy vezető vagy készülék akkor tekinthető termikusan stabilnak, harövidzárlat alatti fűtési hőmérséklete nem haladja meg a megengedettetmennyiségeket. A hőstabilitás feltétele általános esetben így néz ki, ° С:

θ º con ≤ θ º add,

ahol θº con a vezető végső hőmérsékleti értéke rövidzárlati üzemmódban.

Javasoljuk, hogy számszerűsítse a rövidzárlati áram hőhatás mértékét a vezetőkre és az elektromos eszközökre a Joule integrál segítségével

ahol i - t, a teljes zárlati áram egy tetszőleges t, A időpontban; t off - becsült rövidzárlati időtartam, s.

A gyártók a katalógusokban megadják a garantált effektív hőellenállási áram értékeit (/ ter, kA) és a megengedett áramlási idejét (t ter, s) az elektromos készülékekre (kapcsolók, szakaszolók, áramváltók stb.). ).

Ebben az esetben a készülékek hőstabilitásának feltétele a zárlati üzemmódban a következőképpen néz ki: kA 2 -s,

Normál keresztmetszetű vezető hőellenállásának ellenőrzésekor q állvány, mm 2, a feltételnek teljesülnie kell

ahol q min a vezető legkisebb keresztmetszete

3.3. Az eredeti komplex ekvivalens áramkör összeállítása aszimmetrikus rövidzárlatok számításához

3.4. Az erősáramú vezetékek kölcsönös induktivitásának számítása

3.5. Az eredeti ekvivalens áramkör átalakítása a kapott egyenértékű áramkörre

Alapvető sémakonverziós képletek

3.7. A szuperponálás elvének alkalmazása

3.8. Példa egyenértékű áramkörök fordítására és konvertálására

4. Tervezési sémák elemeinek paraméterei

4.1. A zárlati áramok számításához szükséges paraméterek

4.1.1. Szinkrongépek (generátorok, kompenzátorok, villanymotorok):

4.1.2. Aszinkron motorok:

4.1.3. Erőátviteli transzformátorok és autotranszformátorok:

4.2.2. Aszinkron motorok

4.2.3. Erőátviteli transzformátorok és autotranszformátorok

Egyenértékű áramkörök transzformátorokhoz, autotranszformátorokhoz és ikerreaktorokhoz

4.2.4. Áramkorlátozó reaktorok

4.2.5. Felső vezetékek

Az x0/x1 arány átlagos értékei légvezetékeknél

4.2.6. Kábelek

5. Rövidzárlati áramok kiszámítása 1 kb-nál nagyobb feszültségű váltakozó áramú villamos berendezésekben

5.1. Feltételezések

5.1.1. A rövidzárlati áramok kiszámításakor megengedett:

5.2. A rövidzárlati áram periodikus összetevőjének kezdeti effektív értékének kiszámítása

5.3. A rövidzárlati áram időszakos összetevőjének kiszámítása

5.4. A túlfeszültség rövidzárlati áramának kiszámítása

5.5. A rövidzárlati áram periodikus összetevőjének kiszámítása tetszőleges időpillanatra

5.6. Szinkron és aszinkron villanymotorok számítása a rövidzárlati áramok kiszámításakor

5.7. A komplex terhelés figyelembevétele a zárlati áramok számításakor

Komplex terhelési elemek paraméterei

Az általánosított terhelési csomópontok paraméterei

5.8. Az erőátvitel vagy egy egyenáramú kapcsolat hatásának figyelembevétele a rövidzárlati áramra az összekapcsolt váltakozó áramú rendszerekben

5.9. Aszimmetrikus rövidzárlatok áramainak kiszámítása

A dх(n) járulékos ellenállás és a t(n) együttható értékei különböző típusú aszimmetrikus rövidzárlatokhoz

5.10. A rövidre zárt áramkör paramétereiben bekövetkezett változások figyelembevétele a rövidzárlati áramok kiszámításakor

5.11. Példák a zárlati áram számításaira

6. Rövidzárlati áramok kiszámítása legfeljebb 1 kb feszültségű váltakozó áramú elektromos berendezésekben

6.1. Feltételezések

6.2. Háromfázisú rövidzárlat áramának periodikus összetevőjének kezdeti értékének kiszámítása

6.3. Az aszimmetrikus rövidzárlatok számítási módszerei. Egyenértékű áramkörök összeállítása

6.4. A rövidzárlati áram időszakos összetevőjének kiszámítása

6.5. A túlfeszültség rövidzárlati áramának kiszámítása

6.6. Az áram kz periodikus összetevőjének kiszámítása tetszőleges időpillanatra

6.7. Szinkron és aszinkron villanymotorok számítása a rövidzárlati áramok kiszámításakor

6.8. A komplex terhelés figyelembevétele a zárlati áramok számításánál

6.9. Az elektromos ívellenállás figyelembevétele

6.10. A vezetők aktív ellenállásának rövidzárlat alatti változásainak figyelembevétele

6.11. Példák a zárlati áram számításaira

7. Áramok elektrodinamikus hatásának kiszámítása

Gumiabroncs-szerkezetek tervezési sémái

7.1.2. Megengedett mechanikai feszültségek a vezetékek anyagában és a tartóelemek mechanikai terhelése rövidzárlatok során

A gumiabroncsok anyagának főbb jellemzői

7.2. Elektrodinamikai erők elektromos berendezésekben

A Kdisp együttható értékei

7.3. A gyűjtősín-szerkezetek elektrodinamikai ellenállásának ellenőrzése

7.3.1. Általános megfontolások

7.3.2. A gyűjtősín-szerkezetek elektrodinamikai ellenállásának ellenőrzése

7.3.3. Merev támasztékú gyűjtősínszerkezetek elektrodinamikai ellenállásának ellenőrzése

Képletek a gumiabroncs keresztmetszeteinek j tehetetlenségi nyomatékának és w ellenállási nyomatékának meghatározására

A gyűjtősín-szerkezetek zs és zF együtthatóinak értékei

7.3.4. A felső önhordó vezeték elektrodinamikai ellenállásának ellenőrzése

7.3.5. Sínszerkezetek ellenőrzése rugalmas támasztékokkal az elektrodinamikai stabilitás érdekében

7.3.6. Az áramvezetők elektrodinamikai ellenállásának ellenőrzése automatikus visszazáró eszközök jelenlétében

7.4. Hajlékony vezetők elektrodinamikai ellenállásának ellenőrzése rövidzárlatnál

A g tömegcsökkentési tényező értéke különböző Mg/m arányoknál

7.5. Az elektromos készülékek elektrodinamikai ellenállásának ellenőrzése rövidzárlat esetén

7.6. Példák számításokra az elektromos berendezések elektrodinamikai ellenállásának ellenőrzésére rövidzárlat esetén

8. A rövidzárlati áramok termikus hatásának kiszámítása és az elektromos berendezések hőellenállásának ellenőrzése rövidzárlat esetén

8.1. Általános rendelkezések

8.2. A rövidzárlati áram termikus hatása. A Joule-integrál és a termikusan egyenértékű rövidzárlati áram meghatározása

8.3. A vezetékek hőellenállásának ellenőrzése rövidzárlat esetén

A vezetékek maximális megengedett fűtési hőmérséklete rövidzárlat esetén

Az St paraméter értéke merev gyűjtősíneknél

Az St paraméter értéke kábeleknél

Az St paraméter értéke vezetékeknél

8.4. Az elektromos készülékek hőellenállásának ellenőrzése rövidzárlat esetén

8.5. Példák számításokra az elektromos berendezések hőellenállásának rövidzárlat esetén történő ellenőrzésére

9. Elektromos készülékek kapcsolási kapacitásának ellenőrzése

9.1. Általános rendelkezések

9.2. Kapcsolók ellenőrzése

Inom ³ Inorm.Calc;

9.3. Biztosítékok ellenőrzése

Alkalmazások

Nagyfeszültségű transzformátorok 35 kV

Nagyfeszültségű transzformátorok 110 kV

Nagyfeszültségű transzformátorok 150 kV

220 kV nagyobb feszültségű transzformátorok és autotranszformátorok

330 kV nagyobb feszültségű transzformátorok és autotranszformátorok

500 kV nagyobb feszültségű transzformátorok és autotranszformátorok

Transzformátorok és autotranszformátorok nagyobb feszültséggel 750 és 1150 kV

Papírszigetelésű kábelek tervezési jellemzői

35 - 150 kV-os légvezetékek tervezési jellemzői acél-alumínium huzalokkal

A 220-1150 kV-os légvezetékek tervezési jellemzői acél-alumínium huzalokkal

Réz- és alumíniumhuzalos légvezetékek induktív reaktanciái

Acél-alumínium huzalos légvezetékek induktív reaktanciái

1. Matematikai modellek és programok

1.1. A kidolgozott matematikai modellek összetétele

1.2. A települési programok általános jellemzői

Tartalomjegyzék

8. A rövidzárlati áramok termikus hatásának kiszámítása és az elektromos berendezések hőellenállásának ellenőrzése rövidzárlat esetén

8.1. Általános rendelkezések

8.1.1. A vezetékek és elektromos készülékek rövidzárlati hőstabilitásának ellenőrzéséhez először nem csak a kezdeti tervezési sémát és a számított rövidzárlati pontot, hanem a rövidzár számított típusát és a rövidzár becsült időtartamát is ki kell választani.

A számított rövidzárlat típusa a 110 kV és annál nagyobb feszültségű elektromos berendezések vezetőinek és elektromos berendezéseinek ellenőrzésekor három- vagy egyfázisú rövidzárlat, 1 kV feletti és 35 kV-os elektromos berendezésekben - háromfázisú zárlat áramkör, és az erőművek generátorfeszültségének elektromos berendezésekben - háromfázisú vagy kétfázisú rövidzárlat, attól függően, hogy melyik okozza a legnagyobb hőhatást.

A rövidzárlat becsült időtartamát a vezetők és az elektromos készülékek rövidzárlat alatti termikus stabilitásának ellenőrzésekor úgy kell meghatározni, hogy összeadjuk a főkapcsoló működési idejét relé védelem, melynek lefedettségi területe tartalmazza a vizsgált vezetékeket és eszközöket, valamint a rövidzárlat helyéhez legközelebb eső megszakító teljes leállási idejét, valamint a kábelek gyúlékonyságának ellenőrzésekor - a tartalék működési idejének összeadásával relévédelmet és a megfelelő megszakító teljes leállási idejét.

Automatikus visszakapcsoló berendezés (AR) jelenlétében figyelembe kell venni a zárlati áram teljes hőhatását.

8.1.2. A rövidzárlat becsült időtartama legfeljebb 1 s, a rövidzárlati áram hatására a vezetékek felmelegedésének folyamata adiabatikusnak tekinthető, és becsült időtartama több mint 1 másodperc, és lassú működésű automatikus visszazárással, hőátadással figyelembe kell venni a környezetet.

8.2. A rövidzárlati áram termikus hatása. A Joule-integrál és a termikusan egyenértékű rövidzárlati áram meghatározása

8.2.1. Javasoljuk, hogy számszerűsítse a rövidzárlati áram hőhatás mértékét a vezetőkre és az elektromos eszközökre a Joule integrál segítségével

ahol én hogy t - rövidzárlati áram bármikor t, DE;

t kikapcsolt - rövidzárlat becsült időtartama, s.

A rövidzárlati áram termikus hatásának mértéke is számszerűsíthető a termikusan egyenértékű zárlati áram segítségével én ter.ek, azaz állandó amplitúdójú (szinuszos) áram, amely a rövidzárlat becsült időtartamával megegyező ideig ugyanazt a hőhatást fejti ki a vezetőre vagy az elektromos berendezésre, mint a valódi rövidzárlati áram ugyanennyire. Ez az áram az egyszerű összefüggés révén kapcsolódik a Joule integrálhoz

8.2.2. A Joule-integrál megközelítőleg meghatározható a zárlati áram periodikus és aperiodikus komponensei integráljainak összegeként, azaz.

NÁL NÉL k = NÁL NÉL c.p. + NÁL NÉL k.a (8.3)

ahol NÁL NÉL kp - Joule integrál a rövidzárlati áram periodikus összetevőjéből;

NÁL NÉL k.a - a rövidzárlati áram aperiodikus összetevőjének Joule-integrálja.

8.2.3. A Joule integrál (és a termikusan ekvivalens rövidzárlati áram) az energiaforrások (generátorok, szinkron kompenzátorok, villanymotorok) paramétereinek, a kezdeti tervezési séma konfigurációjának, a számított rövidzárlati pont helyzetének komplex függvénye. energiaforrások, az utóbbitól való távolság és egyéb tényezők. Ezért a Joule-integrál (termikusan ekvivalens rövidzárlati áram) analitikai számításainak ajánlott módszere a tervezési séma jellemzőitől függ.

Korábban az eredeti tervezési séma szerint egy ekvivalens áramkört kellett felállítani, amelyben, mint a rövidzárlati áram időszakos összetevőjének kezdeti értékének kiszámításakor (lásd az 5.2.2. pontot), szinkron és aszinkron gépek Az alapfeszültség szintre csökkentve vagy relatív mértékegységben kell megadni kiválasztott alapfeltételek, szupertranzíciós ellenállások és szupertranzicionális EMF mellett. Ezután ezt az áramkört át kell alakítani a legegyszerűbb áramkörré, amelynek formája a kezdeti feltételektől függ (lásd a 8.2.4 - 8.2.7 alfejezeteket), és végül, a kapott legegyszerűbb áramkörtől függően, használja az alábbi képletek egyikét. határozza meg a Joule integrált vagy termikusan egyenértékű rövidzárlati áramot.

8.2.4. Ha a kezdeti tervezési séma tetszőleges, de az összes generátor és szinkron kompenzátor esetében a számított rövidzárlat távoli, pl. bármely generátor (szinkron kompenzátor) áramának periódusos összetevőjének effektív értékének a rövidzárlat kezdeti pillanatában a névleges áramához viszonyított aránya nem éri el a kettőt, majd az ekvivalens áramkör átalakításával minden energiaforrás (generátor) , szinkron kompenzátorok és a villamosenergia-rendszer távolabbi részének forrásai) egy ekvivalens forrásra kell cserélni, amelynek az EMF amplitúdója változatlannak tekintendő, és az induktív reaktancia megegyezik a kapott egyenértékű ellenállással. x a tervezési sémából (lásd az ábrát). 8.1 , a). Ebben az esetben a Joule integrált a képlettel kell meghatározni

, (8.4)

ahol én p.s - az egyenértékű energiaforrásból (rendszerből) származó rövidzárlati áram periodikus összetevőjének effektív értéke, A;

T a.ek - a rövidzárlati áram időszakos komponensének csillapításának egyenértékű időállandója, s.

Rizs. 8.1. A megfelelő legegyszerűbb ekvivalens áramkörök

különböző kezdeti tervezési sémák

A termikusan egyenértékű zárlati áram a vizsgált esetben az

. (8.5)

Azokban az esetekben, amikor t ki ³ 3 T a.ek, a Joule integrál és a termikusan egyenértékű zárlati áram egyszerűbb képletekkel határozható meg:

; (8.6)

. (8.7)

8.2.5. Ha az eredeti tervezési séma egy vagy több azonos típusú generátort (szinkron kompenzátort) tartalmaz, és ez utóbbiak a számított zárlati ponthoz képest azonos feltételek mellett vannak (minden gép vagy egység közös buszokra van csatlakoztatva), és a számított zárlat áramkör közel van, azaz. a generátor áramának periodikus összetevőjének (szinkron kompenzátor) effektív értéke a zárlat kezdeti pillanatában kétszer vagy többször meghaladja a névleges áramát, akkor az egyenértékű áramkört is át kell alakítani a legegyszerűbb áramkörré, amely tartalmazza a kapott eredményt. egyenértékű ellenállás x g és emf E d (ábra. 8.1 , b), de ez az emf idővel változik.

, (8.8)

ahol én n0g - a generátorból (szinkron kompenzátorból) érkező rövidzárlati áram periodikus összetevőjének kezdeti effektív értéke. DE;

T a.g - a generátorból (szinkronkompenzátor) érkező rövidzárlati áram időszakos összetevőjének lecsengési időállandója, s;

Relatív Joule integrál:

, (8.9)

ahol én p t g - a generátorból (szinkron kompenzátorból) származó rövidzárlati áram periodikus összetevőjének effektív értéke egy tetszőleges időpontban, A.

A relatív Joule-integrál értékei a becsült rövidzárlati pont különböző távolságaiban a generátortól (szinkron kompenzátor), pl. ábra görbéiből meghatározható a rövidzár kezdeti pillanatában a gépáram periodikus összetevőjének effektív értékének a névleges áramához viszonyított különböző aránya. 8.2.

A szóban forgó esetben a termikusan egyenértékű zárlati áramot a képlettel kell meghatározni

. (8.10)

Nál nél t ki ³ 3 T a.d A Joule-integrál és a termikusan ekvivalens zárlati áram meghatározásához a képletek használata megengedett

; (8.11)

. (8.12)

Rizs. 8.2.

8.2.6. Ha az eredeti tervezési áramkör különböző energiaforrásokat tartalmaz, és a számított zárlat két független részre osztja az áramkört, amelyek közül az egyik olyan energiaforrást tartalmaz, amelynél a rövidzárlat távoli, a másik pedig egy vagy több generátort (szinkron kompenzátort) tartalmaz. ugyanazok a feltételek a rövidzárlat ponthoz képest, és ennél a gépnél vagy gépcsoportnál a számított rövidzárlat közel van, akkor az egyenértékű ekvivalens áramkört át kell alakítani kétnyalábúvá (ábra). 8.1 , ban ben): minden energiaforrást, amelynél a rövidzárlat távoli, és az azokat a rövidzárlati ponttal összekötő elemeket egy ágként kell bemutatni, az egyenértékű EMF amplitúdója változatlan. E x s, és az a gép vagy gépcsoport, amelynél a rövidzárlat közel van - egy másik, időben változó EMF-el rendelkező ág formájában E g és a megfelelő ekvivalens ellenállás x G .

Ebben az esetben a Joule integrált a képlettel kell meghatározni

(8.13)

ahol az áram periodikus összetevőjének relatív integrálja a hibahelyen, a generátor (szinkron kompenzátor) működése miatt:

A görbékből meghatározható a relatív integrál értéke a zárlati pont talált távolságánál, ilyen görbék a tirisztorfüggetlen gerjesztőrendszerű szinkron generátorok esetében az 1. ábrán láthatók. 8.3.

Rizs. 8.3. Görbék a szinkron generátorok meghatározásához

tirisztoros gerjesztő rendszerrel

Azokban az esetekben, amikor a 3 T a.g > t ki ³ 3 T a.ek, a Joule integrál meghatározásához megengedett a kifejezés használata

(8.15)

Ha t ki ³ 3 T a.d, akkor megengedett a képlet használata

A termikusan ekvivalens zárlati áramot a (8.2) képlettel kell meghatározni, behelyettesítve a korábban talált értéket NÁL NÉL nak nek.

8.2.7. Ha az eredeti tervezési séma különféle energiaforrásokat tartalmaz, és a kiszámított rövidzárlat az áramkört két független részre osztja, amelyek közül az egyik olyan energiaforrást tartalmaz, amelyeknél a rövidzár távoli, a másik pedig azonos típusú villanymotorok csoportja. (szinkron vagy aszinkron), amelynél a zárlat zárt, akkor az egyenértékű ekvivalens áramkört is át kell alakítani kétnyalábúvá (ábra). 8.1 , G): minden energiaforrást, amelynél a rövidzárlat távoli, és azokat az elemeket, amelyek a zárlati ponttal összekötik, ekvivalens EMF-nek kell képviselnie változatlan amplitúdójú. Eés az ebből eredő egyenértékű ellenállás x s, és egy csoport villanymotor - egyenértékű EMF E d és ezzel egyenértékű ellenállás x d.

Ebben az esetben a Joule-integrált a 8.2.6. szakaszban megadott képletek egyikével kell meghatározni, miután behelyettesítette. én p0g és T pl. megfelelő értékek én p0d és T a.d. egyenértékű villanymotorhoz, valamint relatív integrálok és egyenértékű villanymotor. A szinkron és aszinkron villanymotorok függőségi görbéi a rövidzárlat kezdeti pillanatában az egyenértékű villanymotor áramának periodikus összetevőjének effektív értékének a névleges áramhoz viszonyított különböző arányainál láthatók a 1. ábrán. 8.4-8.7.

A termikusan egyenértékű zárlati áramot a (8.2) képlettel kell meghatározni, behelyettesítve a Joule integrál korábban talált értékével. NÁL NÉL nak nek .