Gaya interaksi elektrodinamik m / y oleh dua konduktor paralel (Gbr. 1) dari bagian sewenang-wenang, dirampingkan oleh arus Saya 1 dan Saya 2 ditentukan oleh rumus

F=2,04 k F Saya 1 Saya 2 · la 10 -8, kg ,

Di mana Saya 1 dan Saya 2 - nilai sesaat dari arus dalam konduktor, A ; l- panjang konduktor paralel, cm; A- jarak m / y sumbu konduktor, cm; k f adalah faktor bentuk.

Gaya interaksi dua konduktor paralel didistribusikan secara merata di sepanjang panjangnya. Dalam perhitungan praktis, gaya yang didistribusikan secara merata ini digantikan oleh gaya yang dihasilkan F diterapkan pada konduktor di tengah panjangnya.

Dengan arah arus yang sama di konduktor, mereka menarik, dan dengan arah yang berbeda, mereka menolak.

Faktor bentuk k f tergantung pada bentuk penampang konduktor dan mereka posisi relatif. Untuk konduktor bulat dan tubular k f =1; untuk konduktor dari bentuk penampang lainnya ambil k f \u003d 1 dalam kasus di mana penampang konduktor kecil, dan panjangnya lebih besar dibandingkan dengan jarak m / y, dan dapat diasumsikan bahwa semua arus terkonsentrasi pada sumbu konduktor. Ya, mereka menerima k f =1 saat menentukan gaya interaksi antara fase m / y struktur busbar switchgear, terlepas dari bentuk penampang busbar, karena jarak m / y busbar dari fase yang berbeda switchgears cukup besar dan berjumlah beberapa ratus milimeter atau lebih.

Jika jarak m / y oleh konduktor (ban) persegi panjang, berbentuk kotak dan bagian lainnya kecil, maka k f ≠1.

Gaya yang bekerja pada konduktor pembawa arus ditentukan sebagai hasil interaksinya dengan arus pada konduktor dari dua fase lainnya, sedangkan konduktor fase tengah berada dalam kondisi yang paling sulit. Gaya spesifik terbesar pada konduktor fase tengah dapat ditentukan dari persamaan, N/m,

f=√3 10 -7 k f saya 2 m / a,

di mana saya m adalah amplitudo arus dalam fase, A; jarak a – m/y dengan fase yang berdekatan, m.

Koefisien √3 memperhitungkan perpindahan fase arus dalam konduktor.

Interaksi konduktor meningkat secara signifikan dalam mode hubung singkat, ketika total arus hubung singkat mencapainya nilai terbesar- terkejut. Saat menilai interaksi fase, perlu dipertimbangkan hubung singkat dua fase dan tiga fase.

Untuk menentukan gaya spesifik untuk hubung singkat tiga fasa dalam sistem konduktor, digunakan ungkapan

f (3) =√3 10 -7 k F · Saya ( 3)2 pada /a,

Di mana saya (3)- arus kejut dari hubung singkat tiga fase, A.

Dalam kasus gangguan dua fasa, pengaruh fasa ketiga (utuh) dapat diabaikan, dengan mempertimbangkan bahwa ‌ ׀saya 1׀=‌ ׀saya 2 ‌|=|i (2)2y |. Karena itu,

f (2) =2 10 -7 k F · Saya ( 2)2 tahun,

Di mana Saya ( 2) y - arus kejut dari hubung singkat dua fase, A.

Mempertimbangkan bahwa gaya interfase dengan hubung singkat tiga fase lebih besar daripada dengan dua fase. Oleh karena itu, jenis hubung singkat yang dihitung dalam penilaian gaya elektrodinamik dianggap tiga fase.

Untuk mencegah kerusakan mekanis di bawah aksi gaya yang timbul pada konduktor ketika arus hubung singkat mengalir melaluinya, semua elemen struktur pembawa arus harus memiliki ketahanan elektrodinamik yang memadai.

Resistensi elektrodinamik biasanya dipahami sebagai kemampuan perangkat atau konduktor untuk menahan gaya mekanis yang timbul dari aliran arus hubung singkat, tanpa deformasi yang mencegah operasi normal lebih lanjut.

Tindakan termal arus hubung singkat. Ketika arus hubung singkat mengalir, suhu konduktor naik. Durasi proses hubung singkat biasanya pendek (dalam beberapa detik), sehingga panas yang dilepaskan pada konduktor tidak sempat dipindahkan ke lingkungan dan hampir seluruhnya digunakan untuk memanaskan konduktor. Konduktor atau peralatan harus dianggap tahan panas jika suhunya selama hubung singkat tidak melebihi nilai yang diizinkan.

Temperatur pemanasan konduktor selama korsleting dapat ditentukan dengan cara berikut. Di sirkuit pendek untuk waktu dt sejumlah panas dilepaskan dalam konduktor

dQ=I 2 k , t r θ dt,

Di mana saya k , t- nilai efektif arus hubung singkat total saat ini T korsleting; r θ- resistansi aktif konduktor pada suhu tertentu θ :

r θ=ρ 0 (1+αθ)l/Q,

di sini ρ 0 adalah resistansi aktif spesifik dari konduktor di θ=0 0; l- panjang konduktor; Q- bagiannya; α - koefisien suhu resistensi.

Hampir semua panas digunakan untuk memanaskan konduktor

dQ=Gc θ dθ,

Di mana G- massa konduktor; c θ adalah kapasitas panas spesifik dari bahan konduktor pada suhu tertentu θ.

Proses pemanasan saat hubung singkat ditentukan oleh persamaan

I 2 k , t r θ dt= Gc θ dθ.

Saat memilih perangkat listrik, biasanya tidak perlu menentukan suhu bagian pembawa arus, karena pabrikan, menurut pengujian dan perhitungan khusus, menjamin waktu dan rms ketahanan arus termal. Dengan kata lain, katalog memberikan nilai pulsa jaminan arus hubung singkat rms, yang dipertahankan oleh perangkat tanpa kerusakan yang mencegah operasi normal lebih lanjut. Kondisi untuk memeriksa ketahanan panas dalam hal ini adalah sebagai berikut:

B ke ≤I 2 ter T ter,

Di mana B ke- impuls yang dihitung dari arus hubung singkat kuadrat, ditentukan dengan metode yang dijelaskan di atas; SAYA ter dan T ter - masing-masing, arus resistansi termal rms dan waktu alirannya (nilai nominal).

Tentang aksi arus arus pendek memeriksa

1) untuk stabilitas dinamis - perangkat dan konduktor yang dilindungi oleh sekering dengan sisipan untuk arus pengenal hingga 60 A inklusif; peralatan listrik yang dilindungi oleh sekering pembatas arus untuk arus pengenal tinggi harus diperiksa stabilitas dinamisnya pada tingkat tertinggi nilai sesaat arus hubung singkat yang melewati sekering.

Untuk stabilitas termal - perangkat dan konduktor yang dilindungi oleh sekering untuk arus pengenal apa pun,

2) konduktor di sirkuit ke penerima listrik individu, termasuk transformator toko dengan daya total hingga 1000 kVA dan dengan tegangan primer hingga 20 kV inklusif, jika redundansi yang diperlukan disediakan di bagian listrik, di mana pemutusan penerima ini tidak menyebabkan gangguan pada proses produksi, jika kerusakan pada konduktor tidak dapat menyebabkan ledakan dan jika penggantian konduktor yang rusak tanpa banyak kesulitan.

3) konduktor di sirkuit ke penerima listrik individu dan titik distribusi pemutihan untuk tujuan yang tidak bertanggung jawab, asalkan kerusakannya selama korsleting tidak dapat menyebabkan ledakan;

Jenis penutupan dalam jaringan listrik

Jaringan listrik dicirikan oleh mode operasi normal, abnormal, dan darurat. Dalam mode normal, arus operasi mengalir melalui semua elemen jaringan yang tidak melebihi yang diizinkan, listrik ditransmisikan dari sumber daya ke konsumen dengan voltase normal yang dihitung dan kehilangan listrik di semua elemen jaringan. Dalam kasus operasi abnormal (misalnya, kelebihan beban), instalasi diizinkan untuk beroperasi selama waktu tertentu, setelah itu harus dimatikan. Mode operasi darurat ditandai dengan perubahan tajam pada sejumlah parameter (peningkatan arus, penurunan tegangan) dan memerlukan penghentian segera instalasi listrik.

Sebagian besar kecelakaan di jaringan listrik disebabkan oleh hubung singkat (SC), penyebab utamanya adalah pelanggaran isolasi bagian aktif. Kerusakan insulasi mekanis terjadi, misalnya, saat insulasi kabel daya rusak selama pekerjaan tanah, saat penopang saluran udara jatuh atau kawat putus. Kerusakan isolasi dapat terjadi selama tegangan lebih, misalnya, ketika petir langsung menyambar kabel saluran udara atau membuka instalasi listrik. Korsleting juga dimungkinkan karena tumpang tindih bagian pembawa arus oleh burung dan hewan atau kesalahan tindakan personel.

Ketika korsleting terjadi, hambatan listrik total dari sistem kelistrikan berkurang, arus dan sudut antara arus dan tegangan meningkat, dan tegangan di masing-masing bagian sistem berkurang. Arus hubung singkat dapat melebihi arus operasi elemen instalasi listrik hingga puluhan, ratusan kali lipat dan mencapai puluhan ribu ampere. Permulaan mode darurat hubung singkat menyebabkan efek elektrodinamik (mekanis) dan termal (termal) yang signifikan pada bagian aktif dan peralatan listrik.

DI DALAM jaringan tiga fase arus bolak-balik ada lima jenis utama hubung singkat (Gbr. 4.1): satu fasa dua fasa dua fasa ke bumi tiga fasa dan tiga fasa ke bumi. Jika semua jenis hubung singkat diambil 100%, maka frekuensi relatif terjadinya hubung singkat dalam jaringan adalah: fase tunggal - 65%; dua fasa -- 10%; dua fase ke bumi - 20%; tiga fase dan tiga fase ke bumi - 5%.

Beras. 4.1.

Hubung singkat satu fasa dalam sistem dengan netral yang diarde terjadi ketika insulasi fasa sistem ke pembumian rusak dan pendek. Di bawah pengaruh tegangan fasa yang rusak (pada Gambar 4.1 --), arus mengalir, yang mencapai nilai besar, karena resistansi rangkaian kecil

Tegangan fase C catu daya, V;

Resistansi hubung singkat satu fasa, Ohm.

Nilai arus satu fasa dalam kasus hubung singkat pada bus generator, arusnya 1,5 kali lebih tinggi dari arus hubung singkat dua fasa dan 2,5 kali lebih tinggi dari arus hubung singkat tiga fasa. Namun, ini dapat dikurangi secara signifikan dengan memasukkan resistansi aktif atau induktif yang besar di ground netral N. Akibatnya, arus hubung singkat satu fasa sebesar mungkin tidak melebihi arus hubung singkat tiga fasa.

Gangguan satu fasa dalam sistem netral terisolasi tidak

pendek, dan karena itu darurat. Pada ara. 4.2, a menunjukkan diagram sistem dengan netral terisolasi. Setiap fase sistem memiliki kapasitansi tertentu relatif terhadap tanah, didistribusikan secara merata di sepanjang saluran. Untuk menyederhanakan skema, kami mengganti kapasitansi terdistribusi fase dengan kapasitansi yang terkonsentrasi di tengah saluran. Jika insulasi salah satu fase, misalnya Cs, rusak dan disingkat ke tanah, arus akan mengalir melalui sambungan dengan tanah, yang akan kembali ke jaringan melalui kapasitansi CB dan CA. Resistansi kapasitif antara fase dan pentanahan cukup besar, sehingga arus / biasanya tidak melebihi beberapa puluh ampere dan bersifat kapasitif (). Nilainya tergantung pada tegangan dan panjang jaringan, desain saluran (kabel atau udara).

a - diagram sistem dengan netral terisolasi; b - diagram vektor tegangan sistem dengan gangguan tanah fase tunggal

Kira-kira, Ic saat ini dapat ditentukan dengan rumus: untuk jaringan dengan saluran udara

untuk jaringan dengan saluran kabel

kamu- tegangan saluran jaringan, kV;

l-- panjang jalur jaringan yang terhubung secara elektrik dengan voltase tertentu, km.

Dari diagram vektor (Gbr. 4.2, b) dapat dilihat bahwa ketika satu fasa disingkat ke tanah, tegangan netral naik relatif ke tanah dengan nilai tegangan fasa, dan tegangan dari dua fasa lainnya relatif ke tanah menjadi sama dengan linier U "A \u003d UAC, U" B \u003d UBC, yaitu meningkat dengan faktor (U "A \u003d U" A;) - Isolasi fase relatif jaringan ke bumi harus dilakukan pada tegangan linier.

Pengoperasian jangka panjang dari jaringan dengan fase tertutup ke bumi tidak dapat diterima, karena jika terjadi kerusakan pada isolasi fase lain yang relatif terhadap bumi, korsleting dua fase terjadi melalui bumi, disertai aliran arus besar, yang dapat menyebabkan kerusakan signifikan pada peralatan listrik. Oleh karena itu, dalam jaringan dengan netral terisolasi, sangat penting untuk memberikan perlindungan yang memberi tahu personel tentang terjadinya operasi abnormal tersebut. Dalam jaringan tegangan generator, serta dalam jaringan yang menghubungkan motor listrik dengan tegangan di atas 1000 V, ketika terjadi korsleting satu fasa pada belitan stator, mesin harus secara otomatis terputus dari jaringan jika arus gangguan tanah melebihi 5 A. Dengan arus gangguan tidak melebihi 5 A, operasi diperbolehkan tidak lebih dari 2 jam, setelah itu mesin harus dimatikan. Jika ditetapkan bahwa tempat gangguan pembumian tidak ada di belitan stator, atas kebijakan orang yang bertanggung jawab atas penghematan listrik, diperbolehkan untuk mengoperasikan mesin berputar dengan gangguan pembumian di jaringan selama 6 jam. jalur kabel saluran listrik fase-ke-bumi diperbolehkan, tetapi personel harus mulai menemukan kesalahan dan memperbaiki kesalahan sesegera mungkin.

Yang lebih berbahaya adalah gangguan arde satu fasa melalui busur listrik, karena yang terakhir dapat merusak peralatan listrik. Dalam kondisi tertentu, yang disebut busur intermiten dapat terjadi di tempat gangguan tanah, yang padam secara berkala dan menyala kembali. Karena jaringan memiliki induktansi, pada saat pemadaman dan penyalaan busur, E.D.S. diinduksi dalam elemen induktif, yang nilainya sebanding dengan laju perubahan arus

Laju perubahan arus pada saat kejadian dan kepunahan busur intermiten tinggi, dan ggl yang dihasilkan. dapat melebihi tegangan listrik beberapa kali. Tegangan lebih ini meluas ke seluruh jaringan yang terhubung ke listrik, mengakibatkan kerusakan isolasi dan hubung singkat di bagian instalasi listrik dengan isolasi yang melemah.

Dalam jaringan listrik dengan tegangan 6-10 kV, tegangan lebih yang disebabkan oleh busur listrik yang terputus-putus tidak berbahaya untuk isolasi peralatan listrik. Sebaliknya, dalam jaringan listrik dengan tegangan 35 kV ke atas, tegangan lebih yang timbul dari pembentukan busur terputus-putus berbahaya untuk isolasi. Dalam jaringan seperti itu, arus gangguan pembumian tidak boleh melebihi 10 A (10 A), karena pada arus yang lebih tinggi, busur listrik terputus-putus biasanya terjadi di tempat gangguan pembumian. Jaringan dengan tegangan 110 kV dengan netral yang tidak dibumikan, sebagai aturan, tidak berfungsi, karena dengan panjang dan tegangan tinggi, arus dalam jaringan ini selalu melebihi 10 A.

Pentanahan netral mengarah pada peningkatan jumlah keadaan darurat, karena kesalahan pentanahan, yang merupakan 65% dari semua jenis kesalahan, menjadi pendek dan memerlukan pemutusan segera elemen jaringan yang rusak, yang merupakan kelemahan signifikan dari jaringan semacam itu. Praktik pengoperasian instalasi listrik dengan tegangan di atas 1000 V menunjukkan bahwa sebagian besar hubung singkat satu fasa dalam jaringan listrik overhead bersifat jangka pendek, isolasi di tempat gangguan tanah dengan cepat dipulihkan setelah memutus bagian yang rusak, dan saluran listrik dapat segera dioperasikan menggunakan perangkat penutupan otomatis (AR). Jika kesalahan tanah bersifat sementara (memukul kabel listrik dalam angin kencang, isolasi yang tumpang tindih dengan burung, dll.), maka saluran dihidupkan dan daya konsumen dipulihkan dalam beberapa detik. Jika tidak, saluran akan terputus untuk kedua kalinya.

Keuntungan dari jaringan dengan ground netral adalah bahwa selama gangguan tanah fase tunggal, tegangan fase yang tidak rusak tidak meningkat relatif terhadap tanah, tetap sama dengan tegangan fase. Karena ini, dengan memfasilitasi isolasi fase bersama

sehubungan dengan tanah, biaya pembangunan jaringan tersebut berkurang secara signifikan. Penghematan yang dicapai semakin besar dengan semakin tinggi tegangan listrik.

Jaringan dengan tegangan di atas 1000 V dengan ground netral dan arus gangguan pembumian lebih dari 500 A diklasifikasikan sebagai jaringan dengan arus gangguan pembumian tinggi. Jaringan dengan netral yang tidak dibumikan atau dengan netral yang ditanahkan melalui perangkat pembatas arus dengan resistansi tinggi, tegangan hingga 35 kV dan arus gangguan bumi hingga 500 A diklasifikasikan sebagai jaringan dengan arus gangguan tanah rendah.

Arus hubung singkat menyebabkan pemanasan tambahan pada bagian peralatan listrik yang membawa arus, ban dan konduktor kabel listrik.

Durasi karena z. ditentukan oleh waktu yang diperlukan untuk mematikan rangkaian perangkat pelindung. Untuk mencegah kerusakan akibat tindakan termal, karena z. yang terkecil, cenderung mematikan arus pendek. sesegera mungkin (waktu respons perlindungan tidak boleh melebihi 0,1 - 1 detik).

Karena durasi pendek sirkuit pendek. Dipercayai bahwa semua panas yang dilepaskan digunakan untuk memanaskan konduktor, sedangkan ketika konduktor dipanaskan oleh arus beban, sebagian panas yang dilepaskan dilepaskan ke lingkungan.

Untuk menyederhanakan perhitungan untuk menghitung jumlah panas yang dilepaskan selama hubung singkat, diasumsikan secara kondisional bahwa pemanasan konduktor dilakukan oleh arus yang besarnya tidak berubah dan sama dengan nilai stabil komponen periodik hubung singkat. Dalam hal ini, waktu tindakan sebenarnya sejak. diganti dengan apa yang disebut waktu fiktif t f, di mana arus stabil I ∞ akan melepaskan jumlah panas yang sama dengan perubahan aktual karena.

Setelah asumsi dibuat, jumlah panas Q k, kal, yang dilepaskan menurut hukum Joule-Lenz dalam konduktor dengan resistansi sama dengan R, selama korsleting adalah:

Q c \u003d 0,24 I 2 ∞ R tf

di mana t f adalah waktu fiktif dari arus hubung singkat, s.

Suhu perangkat yang dipanaskan

υ= Q ke /G c , (II-33)

dimana ϑ - ° С, jika Q k , kkal; G - berat, kg; c adalah kapasitas panas spesifik, kcal/(kgX°C).

Untuk mencapai stabilitas dinamis dan termal peralatan, jika perlu, mereka menggunakan pembatasan nilai t. dengan menyalakan reaktor, untuk mengurangi waktu hubung singkat.

Reaktor adalah koil dengan resistansi aktif induktif dan rendah yang besar. Reaktor diisolasi secara andal dari bagian yang diarde.

Reaktor dibuat tanpa inti baja, yang mengurangi kehilangan listrik di dalamnya, mengurangi berat dan biayanya; selain itu, dengan adanya baja, induktansinya akan bergantung pada besarnya arus, yang akan menyebabkan batasan yang lebih kecil.

Parameter nominal peralatan (arus, tegangan, daya pemutusan) harus sesuai dengan nilai maksimum yang dihitung dalam mode operasi dan pada hubungan pendek.

Data nominal instalasi listrik adalah sekumpulan parameter ringkasan yang mencirikan pengoperasian instalasi listrik dalam mode nominal.

Untuk mencegah korsleting dan mengurangi konsekuensinya, perlu untuk menghilangkan penyebab yang menyebabkannya, merancang, memasang, dan mengoperasikan instalasi listrik dengan benar, sambil memastikan bahwa semua elemen instalasi listrik (perangkat, kabel, dll.) Memiliki ketahanan dinamis dan termal dalam kondisi korsleting.

Pilih sakelar daya yang sama yang, di bawah aksi perlindungan, dengan cepat dan andal memutuskan elemen peralatan yang rusak atau bagian dari jaringan. Untuk melakukan ini, Anda harus dapat menghitung karena. dan tentukan penurunan tegangan yang disebabkan oleh mereka di node jaringan.

Kontrol pertanyaan

1. Apa penyebab korsleting?
2. Apa akibat dari korsleting?
3. Apa itu korsleting?
4. Apa jenis hubung singkat yang Anda ketahui?
5. Sirkuit pendek mana yang menghasilkan arus paling banyak?
6. Bagaimana impedansi hubung singkat ditentukan?
7. Asumsi apa yang dibuat saat menghitung arus hubung singkat?
8. Mengapa arus hubung singkat dihitung?
9. Apa itu proses hubung singkat?
10. Bagaimana arus hubung singkat dihitung?
11. Apa saja fitur menghitung arus hubung singkat dalam jaringan dengan tegangan hingga 1000 V?
12. Apa perbedaan antara perhitungan arus hubung singkat dalam satuan bernama dan relatif?
13. Apa efek dari arus hubung singkat?
14. Bagaimana tegangan elektrodinamik dan termal ditentukan?
15. Tindakan apa yang memastikan stabilitas termal peralatan?
16. Parameter peralatan apa yang diperhitungkan saat menghitung arus hubung singkat?

"Power supply pekerjaan konstruksi dan instalasi", G.N. Glushkov

Namun, untuk perhitungan yang lebih akurat, impedansi dari rangkaian hubung singkat. tidak boleh ditentukan dengan penambahan aritmatika dari modul impedansi total dari bagian sirkuit ini (II-5), tetapi seperti pada ekspresi pada gambar: Contoh perhitungan. Menurut skema perhitungan yang ditunjukkan pada Gambar. II-4; penentuan resistansi elemen rangkaian - dalam gambar. II-6. Resistansi transformator daya TM 630/10, dikurangi menjadi tegangan 0,4 ...

iy = √2Ku Ik, dimana Ku - koefisien dampak ditentukan dari grafik Ku ​​= f (X/R) Skema perhitungan untuk X/R = 24/50 = 0,48. Dari grafik kita memiliki Ku \u003d 1 iу \u003d 1,41 * 1 * 4,15 \u003d 5,9 kA. Arus hubung singkat efektif tertinggi, yang dengannya peralatan diperiksa resistansi dinamisnya selama periode hubung singkat pertama, adalah: Iу=…

Resistansi sistem Хс ditentukan dengan rumus Хc=Uc//√3I(30) Resistansi saluran udara: induktif Хл =x0l; aktif Rl \u003d r0l di mana x0, r0 adalah resistansi induktif dan aktif spesifik dari saluran, Ohm / km (lihat buku referensi). l adalah panjang garis, km. Resistansi induktif belitan transformator daya: Хт = Uk%U1N/√3I1N100%. Reaktansi induktif yang dihasilkan Xres - xs + xl + xt Jika Xres > 1/3rl, maka resistansi aktif ...

Bagian arus dalam konduktor mengarah pada terjadinya gaya elektrodinamik (mekanis) di antara mereka. Arah arus yang sama dalam konduktor paralel menyebabkan daya tariknya, sebaliknya - tolakannya. Dalam mode beban normal, gaya interaksi mekanis tidak signifikan, tetapi pada K3 mereka dapat mencapai nilai yang berbahaya bagi perangkat listrik dan busbar, menyebabkan deformasi dan bahkan kehancurannya.

Dari teknik listrik teoretis diketahui bahwa gaya interaksi antara dua konduktor ketika arus melewatinya Saya 1 Dan Saya 2 ditentukan oleh rumus

Di mana Saya 1 , Saya 2 - nilai sesaat dari arus dalam konduktor, A; l- panjang konduktor, M; A - jarak antara sumbu konduktor, m; KE F - faktor bentuk yang mempertimbangkan bentuk penampang dan posisi relatif konduktor (untuk konduktor bundar penampang padat, penampang annular, busbar penampang kotak dengan tinggi penampang 0,1 m atau lebih, K f= 1 .

Gaya mekanis terbesar antara konduktor terjadi dalam mode hubung singkat pada saat arus hubung singkat mencapai nilai kejut.

Untuk mencegah kerusakan mekanis di bawah aksi gaya yang timbul pada konduktor ketika arus hubung singkat mengalir melaluinya, semua elemen struktur pembawa arus harus memilikiresistensi elektrodinamik, yaitu harus bertahanmenghitung gaya mekanik yang timbul akibat aliran arus hubung singkat, bTIDAK deformasi yang mencegah ex normal lebih lanjutoperasi.

Tergantung pada jenis peralatan listrik, kondisi untuk memeriksa resistansi elektrodinamiknya berbeda. Misalnya, pabrikan menunjukkan arus hubung singkat yang dijamin Saya din (atau Saya M Oh, atau Saya P r.skv) di mana resistensi elektrodinamik perangkat (sakelar, pemisah) dipastikan. Saat memilihnya, kondisi berikut harus dipenuhi: Saya oud< Saya din, kA.

Struktur busbar memiliki ketahanan elektrodinamik jika kondisi berikut dipenuhi:

di mana σ m ax, σ tambahkan - masing-masing, desain maksimum dan tegangan yang diijinkan pada bahan ban, MPa (lihat Tabel 4.2); F maks , F tambahan- masing-masing, beban mekanis maksimum yang dihitung dan diizinkan pada isolator, N (ditentukan dalam katalog).

Sesuai dengan PUE, resistansi elektrodinamik konduktor fleksibel diperiksa untuk konvergensi maksimum dan tegangan konduktor selama hubung singkat hanya jika Saya sp >50 kA.

Perangkat dan busbar sirkuit trafo tegangan tidak diperiksa ketahanan elektrodinamiknya saat ditempatkan di ruang terpisah; perangkat dan konduktor yang dilindungi oleh sekering dengan fusible link untuk arus hingga 60 A.

4.3. Efek termal dari arus hubung singkat

Ketika arus listrik mengalir melalui konduktor, konduktor memanas. Ketika konduktor dipanaskan oleh arus beban, sebagian dari panas yang dilepaskan dilepaskan ke lingkungan, dan tingkat pelepasan tergantung pada kondisi pendinginan.

Ketika arus hubung singkat mengalir, suhu konduktor meningkat secara signifikan, karena arus selama hubung singkat meningkat tajam, dan durasi hubung singkat singkat, sehingga panas yang dilepaskan dalam konduktor tidak memiliki waktu untuk ditransfer ke lingkungan dan hampir semuanya digunakan untuk memanaskan konduktor. Pemanasan konduktor selama korsleting dapat mencapai nilai berbahaya, yang menyebabkan peleburan atau hangusnya insulasi, deformasi dan peleburan bagian pembawa arus, dll.

Kriteria ketahanan termal konduktor adalah suhu pemanasan yang diizinkan dari arus hubung singkatnya.

Konduktor atau peralatan dianggap stabil secara termal jikasuhu pemanasannya selama korsleting tidak melebihi yang diizinkanjumlah. Kondisi stabilitas termal secara umum terlihat seperti ini, ° С:

θ º con ≤ θ º tambahkan,

di mana θº con adalah nilai suhu akhir konduktor dalam mode hubung singkat.

Direkomendasikan untuk mengukur tingkat dampak termal arus hubung singkat pada konduktor dan perangkat listrik menggunakan integral Joule

di mana i ke t, adalah arus hubung singkat total pada waktu sembarang t, A; t off - perkiraan durasi hubung singkat, s.

Pabrikan dalam katalog memberikan nilai arus resistansi termal rms yang dijamin (/ ter, kA) dan waktu alirannya yang diizinkan (t ter, s) untuk perangkat listrik (saklar, pemisah, transformator arus, dll.).

Dalam hal ini, kondisi stabilitas termal perangkat dalam mode hubung singkat terlihat seperti ini, kA 2 -s,

Saat memeriksa resistansi termal konduktor yang memiliki penampang standar Q berdiri, mm 2 , syarat harus dipenuhi

di mana q min adalah penampang minimum konduktor

3.3. Penyusunan rangkaian ekuivalen kompleks asli untuk perhitungan hubung singkat asimetris

3.4. Akuntansi untuk induktansi timbal balik dari saluran listrik

3.5. Mengubah rangkaian ekuivalen asli menjadi rangkaian ekuivalen yang dihasilkan

Rumus Konversi Skema Dasar

3.7. Penerapan prinsip superimposisi

3.8. Contoh kompilasi dan konversi sirkuit ekuivalen

4. Parameter elemen skema desain

4.1. Parameter yang diperlukan untuk perhitungan arus hubung singkat

4.1.1. Mesin sinkron (generator, kompensator, motor listrik):

4.1.2. Motor asinkron:

4.1.3. Transformator daya dan autotransformer:

4.2.2. Motor asinkron

4.2.3. Transformator daya dan autotransformer

Rangkaian ekivalen untuk transformator, autotransformator, dan reaktor kembar

4.2.4. Reaktor pembatas arus

4.2.5. Saluran listrik overhead

Nilai rata-rata rasio x0/x1 untuk saluran listrik overhead

4.2.6. Kabel

5. Perhitungan arus hubung singkat pada instalasi listrik arus bolak-balik dengan tegangan lebih dari 1 kb

5.1. Asumsi

5.1.1. Saat menghitung arus hubung singkat, diperbolehkan:

5.2. Perhitungan nilai efektif awal komponen periodik arus hubung singkat

5.3. Perhitungan komponen aperiodik dari arus hubung singkat

5.4. Perhitungan lonjakan arus hubung singkat

5.5. Perhitungan komponen periodik dari arus hubung singkat untuk waktu yang sewenang-wenang

5.6. Menghitung motor listrik sinkron dan asinkron saat menghitung arus hubung singkat

5.7. Pertimbangan beban kompleks saat menghitung arus hubung singkat

Parameter elemen beban kompleks

Parameter node beban umum

5.8. Pertimbangan pengaruh transmisi daya atau tautan DC pada arus hubung singkat dalam sistem AC yang saling berhubungan

5.9. Perhitungan arus untuk hubung singkat asimetris

Nilai resistansi tambahan dх(n) dan koefisien t(n) untuk hubung singkat asimetris dari berbagai jenis

5.10. Akuntansi untuk perubahan parameter hubung singkat saat menghitung arus hubung singkat

5.11. Contoh perhitungan arus hubung singkat

6. Perhitungan arus hubung singkat pada instalasi listrik arus bolak-balik dengan tegangan sampai dengan 1 kb

6.1. Asumsi

6.2. Perhitungan nilai awal komponen periodik arus hubung singkat tiga fasa

6.3. Metode untuk menghitung hubung singkat asimetris. Penyusunan rangkaian ekivalen

6.4. Perhitungan komponen aperiodik dari arus hubung singkat

6.5. Perhitungan lonjakan arus hubung singkat

6.6. Perhitungan komponen periodik kz saat ini untuk momen waktu yang sewenang-wenang

6.7. Menghitung motor listrik sinkron dan asinkron saat menghitung arus hubung singkat

6.8. Pertimbangan beban kompleks dalam perhitungan arus hubung singkat

6.9. Pertimbangan hambatan busur listrik

6.10. Akuntansi untuk perubahan resistansi aktif konduktor selama hubung singkat

6.11. Contoh perhitungan arus hubung singkat

7. Perhitungan aksi elektrodinamik arus

Skema desain struktur ban

7.1.2. Tekanan mekanis yang diizinkan dalam bahan konduktor dan beban mekanis pada penyangga selama hubung singkat

Karakteristik utama bahan ban

7.2. Gaya elektrodinamik pada instalasi listrik

Nilai koefisien Kdisp

7.3. Memeriksa struktur busbar untuk ketahanan elektrodinamik

7.3.1. Pertimbangan Umum

7.3.2. Memeriksa struktur busbar untuk ketahanan elektrodinamik

7.3.3. Memeriksa struktur busbar dengan penopang kaku untuk ketahanan elektrodinamik

Rumus untuk menentukan momen inersia j dan momen hambatan w dari penampang ban

Nilai koefisien zs dan zF struktur busbar

7.3.4. Memeriksa konduktor swadaya overhead untuk resistensi elektrodinamik

7.3.5. Memeriksa struktur busbar dengan penyangga berpegas untuk stabilitas elektrodinamik

7.3.6. Memeriksa konduktor arus untuk hambatan elektrodinamik dengan adanya perangkat penutup otomatis

7.4. Memeriksa konduktor fleksibel untuk resistansi elektrodinamik pada hubung singkat

Nilai faktor reduksi massa g pada berbagai rasio Mg/m

7.5. Memeriksa peralatan listrik untuk ketahanan elektrodinamik jika terjadi korsleting

7.6. Contoh perhitungan untuk memeriksa peralatan listrik untuk hambatan elektrodinamik jika terjadi korsleting

8. Perhitungan aksi termal arus hubung singkat dan verifikasi peralatan listrik untuk ketahanan termal jika terjadi hubung singkat

8.1. ketentuan umum

8.2. Efek termal dari arus hubung singkat. Penentuan arus hubung singkat integral Joule dan ekuivalen termal

8.3. Memeriksa konduktor untuk ketahanan termal jika terjadi korsleting

Suhu pemanasan konduktor maksimum yang diijinkan jika terjadi korsleting

Nilai parameter St untuk busbar kaku

Nilai parameter St untuk kabel

Nilai parameter St untuk kabel

8.4. Memeriksa peralatan listrik untuk ketahanan termal jika terjadi korsleting

8.5. Contoh perhitungan untuk memeriksa peralatan listrik untuk ketahanan panas jika terjadi korsleting

9. Memeriksa perangkat listrik untuk kapasitas switching

9.1. ketentuan umum

9.2. Memeriksa sakelar

Inom ³ Inorm.Kalc;

9.3. Memeriksa sekering

Aplikasi

Transformator tegangan tinggi 35 kV

Transformator tegangan tinggi 110 kV

Transformator tegangan tinggi 150 kV

Transformer dan autotransformer dengan tegangan lebih tinggi 220 kV

Transformer dan autotransformer dengan tegangan lebih tinggi 330 kV

Transformer dan autotransformer dengan tegangan lebih tinggi 500 kV

Transformer dan autotransformer dengan tegangan lebih tinggi 750 dan 1150 kV

Karakteristik desain kabel dengan insulasi kertas

Karakteristik desain saluran udara 35 - 150 kV dengan kabel baja-aluminium

Karakteristik desain saluran udara 220 - 1150 kV dengan kabel baja-aluminium

Reaktansi induktif saluran udara dengan kabel tembaga dan aluminium

Reaktansi induktif saluran udara dengan kabel baja-aluminium

1. Model dan program matematika

1.1. Komposisi model matematika yang dikembangkan

1.2. Ciri-ciri umum program permukiman

Daftar isi

8. Perhitungan aksi termal arus hubung singkat dan verifikasi peralatan listrik untuk ketahanan termal jika terjadi hubung singkat

8.1. ketentuan umum

8.1.1. Untuk memeriksa konduktor dan peralatan listrik untuk stabilitas termal selama hubung singkat, tidak hanya skema desain awal dan titik hubung singkat yang dihitung, tetapi juga jenis hubung singkat yang dihitung dan perkiraan durasi hubung singkat, harus dipilih terlebih dahulu.

Jenis hubung singkat yang dihitung saat memeriksa konduktor dan peralatan listrik dari instalasi listrik dengan tegangan 110 kV ke atas adalah hubung singkat tiga atau satu fase, dalam instalasi listrik di atas 1 kV hingga 35 kV - hubung singkat tiga fase, dan dalam instalasi listrik dari tegangan generator pembangkit listrik - hubung singkat tiga fase atau dua fase, tergantung mana di antara mereka yang mengarah ke efek termal yang lebih besar.

Perkiraan durasi hubung singkat saat memeriksa konduktor dan peralatan listrik untuk stabilitas termal selama hubung singkat harus ditentukan dengan menambahkan waktu kerja utama perlindungan relai, area cakupan yang mencakup konduktor dan perangkat yang diuji, dan total waktu pemutusan pemutus sirkuit yang paling dekat dengan tempat korsleting, dan saat memeriksa kabel untuk tidak mudah terbakar - dengan menambahkan waktu kerja perlindungan relai cadangan dan total waktu pemutusan pemutus sirkuit yang sesuai.

Di hadapan perangkat penutupan otomatis (AR), efek termal total dari arus hubung singkat harus diperhitungkan.

8.1.2. Dengan perkiraan durasi hubung singkat hingga 1 detik, proses konduktor pemanas di bawah aksi arus hubung singkat dapat dianggap adiabatik, dan dengan perkiraan durasi lebih dari 1 detik dan dengan penutupan otomatis kerja lambat, perpindahan panas ke lingkungan harus diperhitungkan.

8.2. Efek termal dari arus hubung singkat. Penentuan arus hubung singkat integral Joule dan ekuivalen termal

8.2.1. Direkomendasikan untuk mengukur tingkat dampak termal arus hubung singkat pada konduktor dan perangkat listrik menggunakan integral Joule

Di mana Saya ke t - arus hubung singkat setiap saat T, A;

T mati - perkiraan durasi hubung singkat, s.

Dimungkinkan juga untuk mengukur tingkat dampak termal dari arus hubung singkat menggunakan arus hubung singkat yang ekivalen secara termal SAYA ter.ek, yaitu arus amplitudo (sinusoidal) konstan, yang, untuk waktu yang sama dengan perkiraan durasi hubung singkat, memiliki efek termal yang sama pada konduktor atau peralatan listrik seperti arus hubung singkat nyata untuk waktu yang sama. Arus ini terkait dengan integral Joule dengan hubungan sederhana

8.2.2. Integral Joule dapat ditentukan kira-kira sebagai jumlah integral dari komponen periodik dan aperiodik dari arus hubung singkat, yaitu

DI DALAM k = DI DALAM cp + DI DALAM k.a (8.3)

Di mana DI DALAM kp - Joule integral dari komponen periodik arus hubung singkat;

DI DALAM k.a - integral Joule dari komponen aperiodik arus hubung singkat.

8.2.3. Integral Joule (dan arus hubung singkat ekuivalen termal) adalah fungsi kompleks dari parameter sumber energi (generator, kompensator sinkron, motor listrik), konfigurasi skema desain awal, posisi titik hubung singkat yang dihitung relatif terhadap sumber energi, keterpencilannya dari yang terakhir dan faktor lainnya. Oleh karena itu, metode yang direkomendasikan untuk perhitungan analitik integral Joule (arus hubung singkat yang setara secara termal) bergantung pada fitur skema desain.

Sebelumnya, menurut skema desain asli, sirkuit ekuivalen harus dibuat, di mana, seperti dalam perhitungan nilai awal komponen periodik arus hubung singkat (lihat klausa 5.2.2), mesin sinkron dan asinkron harus direpresentasikan dengan direduksi ke level tegangan dasar atau dinyatakan dalam unit relatif di bawah kondisi dasar yang dipilih oleh resistansi supertransisi dan EMF supertransisi. Kemudian rangkaian ini harus diubah menjadi rangkaian sederhana, yang bentuknya bergantung pada kondisi awal (lihat paragraf 8.2.4 - 8.2.7), dan, terakhir, tergantung pada rangkaian paling sederhana yang diperoleh, gunakan salah satu rumus di bawah ini untuk menentukan integral Joule atau arus hubung singkat ekuivalen termal.

8.2.4. Jika skema desain awal sewenang-wenang, tetapi untuk semua generator dan kompensator sinkron, hubung singkat yang dihitung adalah jarak jauh, mis. rasio nilai efektif komponen periodik dari arus generator apa pun (kompensator sinkron) pada saat awal hubung singkat dengan arus pengenalnya tidak mencapai dua, kemudian dengan mengubah rangkaian ekuivalen yang setara, semua sumber energi (generator, kompensator sinkron, dan sumber dari bagian yang lebih jauh dari sistem tenaga listrik) harus diganti dengan satu sumber ekuivalen, EMF yang amplitudonya dianggap tidak berubah, dan resistansi induktif sama dengan resistansi ekuivalen yang dihasilkan X dari skema desain (lihat Gambar. 8.1 , A). Dalam hal ini, integral Joule harus ditentukan dengan rumus

, (8.4)

Di mana SAYA p.s - nilai efektif komponen periodik arus hubung singkat dari sumber energi setara (sistem), A;

T a.ek - konstanta waktu ekuivalen pelemahan komponen aperiodik arus hubung singkat, s.

Beras. 8.1. Rangkaian ekuivalen paling sederhana yang sesuai dengan

berbagai skema desain awal

Arus hubung singkat ekuivalen termal dalam kasus yang dipertimbangkan adalah

. (8.5)

Dalam kasus di mana T mati ³ 3 T a.ek, integral Joule dan arus hubung singkat ekuivalen termal dapat ditentukan menggunakan rumus yang lebih sederhana:

; (8.6)

. (8.7)

8.2.5. Jika skema desain asli berisi satu atau lebih generator dengan tipe yang sama (kompensator sinkron), dan yang terakhir berada dalam kondisi yang sama relatif terhadap titik hubung singkat yang dihitung (semua mesin atau unit terhubung ke bus umum), dan hubung singkat yang dihitung dekat, mis. nilai efektif komponen periodik arus generator (kompensator sinkron) pada saat awal hubung singkat melebihi arus pengenalnya dua kali atau lebih, maka rangkaian ekuivalen juga harus diubah menjadi rangkaian paling sederhana yang mengandung resistansi ekuivalen yang dihasilkan X g dan emf e d (Gbr. 8.1 , B), tetapi ggl ini berubah seiring waktu.

, (8.8)

Di mana SAYA n0g - nilai efektif awal dari komponen periodik arus hubung singkat dari generator (kompensator sinkron). A;

T a.g - konstanta waktu peluruhan komponen aperiodik arus hubung singkat dari generator (kompensator sinkron), s;

Integral Joule relatif:

, (8.9)

Di mana SAYA p t g - nilai efektif komponen periodik dari arus hubung singkat dari generator (kompensator sinkron) pada titik waktu yang berubah-ubah, A.

Nilai integral Joule relatif pada jarak yang berbeda dari perkiraan titik hubung singkat dari generator (kompensator sinkron), mis. rasio yang berbeda dari nilai efektif komponen periodik arus mesin pada momen awal hubung singkat terhadap arus pengenalnya, dapat ditentukan dari kurva pada Gambar. 8.2.

Dalam kasus yang dipertimbangkan, arus hubung singkat ekuivalen termal harus ditentukan dengan rumus

. (8.10)

Pada T mati ³ 3 T a.d Untuk menentukan integral Joule dan arus hubung singkat ekuivalen termal, diperbolehkan menggunakan rumus

; (8.11)

. (8.12)

Beras. 8.2.

8.2.6. Jika rangkaian desain asli berisi berbagai sumber energi, dan hubung singkat yang dihitung membagi rangkaian menjadi dua bagian independen, salah satunya berisi sumber energi yang hubung singkatnya jauh, dan yang lainnya berisi satu atau lebih generator (kompensator sinkron) di bawah kondisi yang sama relatif terhadap titik hubung singkat, dan untuk mesin atau kelompok mesin ini hubung singkat yang dihitung dekat, maka rangkaian ekuivalen ekuivalen harus diubah menjadi dua balok (Gbr. 1). 8.1 , V): semua sumber energi yang hubung singkatnya jauh, dan elemen yang menghubungkannya dengan titik hubung singkat, harus disajikan sebagai satu cabang dengan EMF ekuivalen yang amplitudonya tidak berubah e X s, dan mesin atau kelompok mesin yang korsletingnya dekat - dalam bentuk cabang lain dengan EMF yang bervariasi waktu e g dan resistansi ekuivalen yang sesuai X G .

Dalam hal ini, integral Joule harus ditentukan dengan rumus

(8.13)

di mana integral relatif dari komponen periodik arus di lokasi gangguan, akibat aksi generator (kompensator sinkron):

Nilai integral relatif pada jarak yang ditemukan dari titik hubung singkat dapat ditentukan dari kurva Kurva seperti itu untuk generator sinkron dengan sistem eksitasi independen thyristor ditunjukkan pada gambar. 8.3.

Beras. 8.3. Kurva untuk menentukan dari generator sinkron

dengan sistem eksitasi thyristor

Dalam kasus di mana 3 T a.g > T mati ³ 3 T a.ek, untuk menentukan integral Joule, diperbolehkan menggunakan ekspresi

(8.15)

Jika T mati ³ 3 T a.d, maka diperbolehkan menggunakan rumus tersebut

Arus hubung singkat ekuivalen termal harus ditentukan dengan rumus (8.2), menggantikannya dengan nilai yang ditemukan sebelumnya DI DALAM Ke.

8.2.7. Jika rangkaian desain asli berisi berbagai sumber energi, dan hubung singkat yang dihitung membagi rangkaian menjadi dua bagian independen, salah satunya berisi sumber energi yang hubung singkatnya jauh, dan yang lainnya - kelompok dari jenis motor listrik yang sama (sinkron atau asinkron), yang hubung singkatnya dekat, maka rangkaian ekuivalen ekuivalen juga harus diubah menjadi dua balok (Gbr. 1). 8.1 , G): semua sumber energi yang hubung singkatnya jauh, dan elemen yang menghubungkannya dengan titik hubung singkat, harus diwakili oleh EMF ekuivalen yang tidak berubah dalam amplitudo e dengan dan resistansi ekivalen yang dihasilkan X s, dan sekelompok motor listrik - setara EMF e d dan resistansi setara X D.

Dalam hal ini, integral Joule harus ditentukan dengan salah satu rumus yang diberikan di Bagian 8.2.6, setelah menggantinya SAYA p0g dan T a.g nilai yang sesuai SAYA p0d dan T a.d. untuk motor listrik ekuivalen, serta integral relatif dan motor listrik ekuivalen. Kurva ketergantungan untuk motor listrik sinkron dan asinkron pada rasio berbeda dari nilai efektif komponen periodik arus motor listrik ekuivalen pada saat awal hubung singkat terhadap arus pengenalnya ditunjukkan pada gambar. 8.4-8.7.

Arus hubung singkat ekuivalen termal harus ditentukan dengan rumus (8.2), menggantikannya dengan nilai integral Joule yang ditemukan sebelumnya DI DALAM Ke .