La forza elettrodinamica di interazione m / y di due conduttori paralleli (Fig. 1) di sezione arbitraria, snellita dalle correnti io 1 e io 2 è determinato dalla formula

F=2,04k F io 1 io 2 · la 10 -8, kg ,

Dove io 1 e io 2 - valori istantanei delle correnti nei conduttori, UN ; l- lunghezza dei conduttori paralleli, cm; UN- distanza m / y assi dei conduttori, cm; K f è il fattore di forma.

La forza di interazione di due conduttori paralleli è uniformemente distribuita lungo la loro lunghezza. Nei calcoli pratici, questa forza uniformemente distribuita viene sostituita dalla forza risultante F applicata ai conduttori a metà della loro lunghezza.

Con la stessa direzione delle correnti nei conduttori, si attraggono e con direzioni diverse si respingono.

Fattore di forma K f dipende dalla forma della sezione trasversale dei conduttori e dalla loro posizione relativa. Per conduttori tondi e tubolari K f=1; per conduttori di altre forme di sezione trasversale prendere K f \u003d 1 nei casi in cui la sezione trasversale dei conduttori è piccola e la loro lunghezza è grande rispetto alla distanza m / y, e si può presumere che tutta la corrente sia concentrata nell'asse del conduttore. Sì, accettano K f =1 quando si determinano le forze di interazione tra m / y fasi delle strutture delle sbarre dei quadri, indipendentemente dalla forma della sezione delle sbarre, perché distanza m / y sbarre di diverse fasi in interruttori abbastanza grande e ammontano a diverse centinaia di millimetri o più.

Se la distanza m / y dai conduttori (pneumatici) di sezioni rettangolari, scatolari e di altro tipo è piccola, allora K f≠1.

La forza che agisce su un conduttore percorso da corrente è determinata come risultato della sua interazione con le correnti nei conduttori delle altre due fasi, mentre il conduttore della fase intermedia risulta essere nelle condizioni più difficili. La massima forza specifica sul conduttore della fase intermedia può essere determinata dall'espressione, N/m,

f=√3 10 -7k f io 2 m/a,

dove I m è l'ampiezza della corrente nella fase, A; a – m/y distanza per fasi adiacenti, m.

Coefficiente √3 tiene conto degli sfasamenti delle correnti nei conduttori.

L'interazione dei conduttori aumenta in modo significativo nella modalità di cortocircuito, quando la corrente di cortocircuito totale raggiunge la sua il maggior valore- shock. Quando si valuta l'interazione delle fasi, è necessario considerare il cortocircuito bifase e trifase.

Per determinare la forza specifica per un cortocircuito trifase in un sistema di conduttori, viene utilizzata l'espressione

f (3) =√3 10 -7k F · io ( 3)2 a /a,

Dove io (3)- corrente di shock di un cortocircuito trifase, A.

Nel caso di guasto bifase, l'influenza della terza fase (intatta) è trascurabile, tenendo conto che ‌ ׀io 1׀=‌ ׀io 2 ‌|=|i (2)2 e |. Quindi,

f (2) =2 10 -7k F · io ( 2)2 anni/a,

Dove io ( 2) y - corrente d'urto di un cortocircuito bifase, A.

Considerando che la forza di interfase con un cortocircuito trifase è maggiore che con uno bifase. Pertanto, il tipo di cortocircuito calcolato nella valutazione delle forze elettrodinamiche è considerato trifase.

Per evitare danni meccanici sotto l'azione delle forze che si verificano nei conduttori quando le correnti di cortocircuito li attraversano, tutti gli elementi della struttura portante devono avere una resistenza elettrodinamica sufficiente.

La resistenza elettrodinamica è solitamente intesa come la capacità di dispositivi o conduttori di resistere alle forze meccaniche derivanti dal flusso di correnti di cortocircuito, senza deformazioni che ne impediscano l'ulteriore normale funzionamento.

Azione termica delle correnti di corto circuito. Quando scorre una corrente di cortocircuito, la temperatura del conduttore aumenta. La durata del processo di cortocircuito è generalmente breve (entro pochi secondi), quindi il calore rilasciato nel conduttore non ha il tempo di essere trasferito a ambiente e va quasi interamente a riscaldare il conduttore. Un conduttore o un apparecchio dovrebbe essere considerato termicamente resistente se la sua temperatura durante un cortocircuito non supera i valori consentiti.

La temperatura di riscaldamento del conduttore durante il cortocircuito può essere determinata nel modo seguente. In cortocircuito per il tempo dt una certa quantità di calore viene rilasciata nel conduttore

dQ=I 2 k , t r θ dt,

Dove io k, t- valore effettivo della corrente totale di corto circuito al momento T corto circuito; rθ- resistenza attiva del conduttore alla sua data temperatura θ :

rθ=ρ 0 (1+αθ)l/Q,

qui ρ 0 è la resistenza attiva specifica del conduttore a θ=0 0; l- lunghezza del conduttore; Q- la sua sezione; α - coefficiente di temperatura della resistenza.

Quasi tutto il calore va a riscaldare il conduttore

dQ=Gc θ dθ,

Dove G- massa del conduttore; cθè la capacità termica specifica del materiale conduttore a una temperatura θ.

Il processo di riscaldamento durante il cortocircuito è determinato dall'equazione

io 2 k , t r θ dt= Gc θ dθ.

Quando si scelgono i dispositivi elettrici, di solito non è necessario determinare la temperatura delle parti che trasportano corrente, poiché il produttore, in base a test e calcoli speciali, garantisce il tempo e la corrente di tenuta termica rms. In altre parole, i cataloghi danno il valore dell'impulso garantito di corrente di cortocircuito rms, che viene mantenuto dal dispositivo senza danni che impediscono un ulteriore normale funzionamento. La condizione per il controllo della resistenza termica in questo caso è la seguente:

da B a ≤I 2 ter T ter,

Dove B a- l'impulso calcolato della corrente di cortocircuito quadratica, determinato con il metodo sopra descritto; IO ter e T ter - rispettivamente, la corrente di resistenza termica rms e il tempo del suo flusso (valore nominale).

Sull'azione delle correnti corto circuito controllo

1) per stabilità dinamica - dispositivi e conduttori protetti da fusibili con inserti per correnti nominali fino a 60 A inclusi; le apparecchiature elettriche protette da fusibili limitatori di corrente per correnti nominali elevate devono essere verificate per la massima stabilità dinamica valore istantaneo corrente di cortocircuito passata dal fusibile.

Per stabilità termica - dispositivi e conduttori protetti da fusibili per qualsiasi corrente nominale,

2) conduttori nei circuiti ai singoli ricevitori elettrici, compresi i trasformatori di negozio con una potenza totale fino a 1000 kVA e con una tensione primaria fino a 20 kV inclusi, se la ridondanza necessaria è fornita nella parte elettrica, in cui la disconnessione di questi ricevitori non causano interruzioni del processo produttivo, se il danneggiamento dei conduttori non può causare un'esplosione e se la sostituzione dei conduttori danneggiati senza troppe difficoltà.

3) conduttori in circuiti di singoli ricevitori elettrici e punti di distribuzione sbiancanti per scopi non responsabili, a condizione che il loro danneggiamento durante un corto circuito non possa provocare un'esplosione;

Tipi di chiusure nelle reti elettriche

Le reti elettriche sono caratterizzate da modalità di funzionamento normali, anormali e di emergenza. In modalità normale, le correnti operative fluiscono attraverso tutti gli elementi di rete che non superano quelle consentite, l'elettricità viene trasmessa dalle fonti di alimentazione ai consumatori con la normale tensione calcolata e le perdite di elettricità in tutti gli elementi di rete. In caso di funzionamento anomalo (ad esempio sovraccarico), l'impianto può funzionare per un certo tempo, dopodiché dovrebbe seguire un arresto. La modalità di funzionamento di emergenza è caratterizzata da un brusco cambiamento in una serie di parametri (aumento della corrente, diminuzione della tensione) e richiede l'arresto immediato dell'impianto elettrico.

La maggior parte degli incidenti in reti elettriche causato da cortocircuiti (SC), la cui causa principale è la violazione dell'isolamento delle parti in tensione. I danni meccanici all'isolamento si verificano, ad esempio, quando l'isolamento dei cavi di alimentazione viene danneggiato durante i lavori di sterro, quando i sostegni della linea aerea cadono o si rompono i cavi. I danni all'isolamento possono verificarsi durante le sovratensioni, ad esempio quando un fulmine diretto colpisce i cavi delle linee aeree o degli impianti elettrici aperti. Sono possibili anche cortocircuiti dovuti alla sovrapposizione di parti conduttrici di corrente da parte di uccelli e animali o azioni errate del personale.

Quando si verifica un cortocircuito, la resistenza elettrica totale del sistema elettrico diminuisce, le correnti e gli angoli tra correnti e tensioni aumentano e le tensioni nelle singole parti del sistema diminuiscono. Le correnti di cortocircuito possono superare le correnti di esercizio degli elementi dell'impianto elettrico di decine, centinaia di volte e raggiungere decine di migliaia di ampere. L'insorgenza della modalità di emergenza per cortocircuito comporta significativi effetti elettrodinamici (meccanici) e termici (termici) sulle parti in tensione e sulle apparecchiature elettriche.

IN reti trifase corrente alternata esistono cinque tipi principali di cortocircuito (Fig. 4.1): monofase bifase bifase a terra trifase e trifase a terra. Se tutti i tipi di cortocircuiti sono considerati al 100%, la frequenza relativa di occorrenza di cortocircuiti nella rete è: monofase - 65%; bifase -- 10%; bifase a terra - 20%; trifase e trifase a terra - 5%.

Riso. 4.1.

I cortocircuiti monofase in un sistema con neutro a terra si verificano quando l'isolamento di una fase del sistema verso terra si interrompe e sono in corto. Sotto l'influenza della tensione della fase danneggiata (in Fig. 4.1 --), scorre una corrente, che raggiunge un valore elevato, poiché la resistenza del circuito è piccola

Tensione della fase C dell'alimentazione, V;

Resistenza di cortocircuito monofase, Ohm.

Valore corrente monofase in caso di cortocircuito sui bus del generatore, è 1,5 volte superiore alla corrente di un cortocircuito bifase e 2,5 volte superiore a quella di un cortocircuito trifase. Tuttavia, può essere notevolmente ridotto includendo una grande resistenza attiva o induttiva nella terra neutra N. Di conseguenza, la massima corrente possibile di un cortocircuito monofase non supera la corrente di un cortocircuito trifase.

I guasti monofase in un sistema neutro isolato non lo sono

sono brevi, e quindi di emergenza. Sulla fig. 4.2, a mostra lo schema di un sistema con neutro isolato. Ogni fase del sistema ha una certa capacità rispetto al suolo, distribuita uniformemente lungo la lunghezza della linea. Per semplificare lo schema, sostituiamo la capacità distribuita della fase con una capacità concentrata al centro della linea. Se l'isolamento di una delle fasi, ad esempio Cs, è danneggiato e viene cortocircuitato a terra, attraverso la giunzione con la terra scorrerà una corrente che tornerà in rete attraverso le capacità CB e CA. Le resistenze capacitive tra le fasi e la terra sono piuttosto grandi, quindi la corrente /, di regola, non supera diverse decine di ampere ed è di natura capacitiva (). Il valore dipende dalla tensione e dalla lunghezza della rete, dal design delle linee (cavo o aria).

a - uno schema di un sistema con un neutro isolato; b - diagramma vettoriale delle tensioni di sistema con guasto a terra monofase

Approssimativamente, l'attuale Ic può essere determinata dalle formule: per reti con linee aeree

per reti con linee in cavo

tu- tensione di linea reti, kV;

l-- lunghezza delle linee di rete elettricamente connesse di una data tensione, km.

Dal diagramma vettoriale (Fig. 4.2, b) si può vedere che quando una fase è messa a terra, la tensione neutra aumenta rispetto alla terra del valore della tensione di fase e le tensioni delle altre due fasi rispetto alla terra diventano uguali al lineare U "A \u003d UAC, U" B \u003d UBC , ovvero aumentano di un fattore di (U "A \u003d U" A;) - L'isolamento delle fasi della rete rispetto al la messa a terra deve essere eseguita sulla tensione di linea.

Il funzionamento a lungo termine di una rete con una fase chiusa a terra è inaccettabile, poiché in caso di danneggiamento dell'isolamento di qualsiasi altra fase rispetto a terra, si verifica un cortocircuito bifase attraverso la terra, accompagnato dal flusso di un grande corrente, che può causare una significativa distruzione delle apparecchiature elettriche. Pertanto, nelle reti con un neutro isolato, è imperativo fornire una protezione che avverta il personale del verificarsi di tale operazione anomala. Nelle reti di tensione del generatore, così come nelle reti a cui sono collegati motori elettrici con tensioni superiori a 1000 V, quando si verifica un cortocircuito monofase nell'avvolgimento dello statore, la macchina dovrebbe disconnettersi automaticamente dalla rete se la corrente di guasto a terra supera 5 R. Con una corrente di guasto non superiore a 5 A , il lavoro è consentito per non più di 2 ore, dopodiché la macchina deve essere spenta. Se è accertato che il luogo del guasto a terra non è nell'avvolgimento dello statore, a discrezione del responsabile dell'economia elettrica, è consentito far funzionare una macchina rotante con un guasto a terra nella rete per una durata di 6 ore. linee di cavi le linee elettriche fase-terra sono consentite, ma il personale deve iniziare a localizzare il guasto e ripararlo immediatamente il prima possibile.

Più pericoloso è un guasto a terra monofase attraverso un arco elettrico, poiché quest'ultimo può danneggiare le apparecchiature elettriche. In determinate condizioni, al posto di un guasto a terra può verificarsi un cosiddetto arco intermittente, che periodicamente si spegne e si riaccende. Poiché la rete ha induttanza, nei momenti di estinzione e accensione dell'arco, negli elementi induttivi viene indotto EDS, il cui valore è proporzionale alla velocità di variazione della corrente

Il tasso di variazione della corrente al momento dell'occorrenza e dell'estinzione dell'arco intermittente è elevato e la fem risultante. può superare di parecchie volte la tensione di rete. Queste sovratensioni si estendono all'intera rete elettricamente collegata, provocando interruzioni dell'isolamento e cortocircuiti in parti dell'impianto elettrico con isolamento indebolito.

Nelle reti elettriche con una tensione di 6-10 kV, le sovratensioni causate da un arco elettrico intermittente non sono pericolose per l'isolamento delle apparecchiature elettriche. Al contrario, nelle reti elettriche con una tensione di 35 kV e oltre, le sovratensioni derivanti dalla formazione di un arco intermittente sono pericolose per l'isolamento. In tali reti, la corrente di guasto a terra non deve superare i 10 A (10 A), poiché a una corrente più elevata, di solito si verifica un arco elettrico intermittente nel punto del guasto a terra. Le reti con una tensione di 110 kV con neutri senza messa a terra, di norma, non funzionano, poiché con la loro notevole lunghezza e alta tensione, la corrente in queste reti supera sempre i 10 A.

La messa a terra neutra porta ad un aumento del numero di emergenze, poiché i guasti a terra, che costituiscono il 65% di tutti i tipi di guasti, diventano brevi e richiedono l'immediata disconnessione dell'elemento di rete danneggiato, che è un inconveniente significativo di tale rete. La pratica del funzionamento di impianti elettrici con tensioni superiori a 1000 V mostra che la maggior parte dei cortocircuiti monofase nelle reti elettriche aeree sono di natura a breve termine, l'isolamento nel luogo di un guasto a terra viene rapidamente ripristinato dopo aver scollegato la sezione danneggiata e il la linea elettrica può essere immediatamente messa in funzione mediante dispositivi di richiusura automatica (APW). Se il guasto a terra era di natura temporanea (ancoraggio delle linee elettriche in caso di forte vento, sovrapposizione dell'isolamento da parte di uccelli, ecc.), la linea viene attivata e l'utenza viene ripristinata entro pochi secondi. In caso contrario, la linea viene disconnessa una seconda volta.

Il vantaggio delle reti con neutri messi a terra è che durante i guasti a terra monofase, la tensione delle fasi non danneggiate non aumenta rispetto alla terra, rimane uguale alla tensione di fase. A causa di ciò, facilitando l'isolamento delle fasi lungo

in relazione ai terreni, i costi per la realizzazione di tali reti risultano significativamente ridotti. Il risparmio ottenuto è tanto maggiore quanto maggiore è la tensione di rete.

Le reti con tensioni superiori a 1000 V con neutri messi a terra e correnti di guasto a terra superiori a 500 A sono classificate come reti con elevate correnti di guasto a terra. Le reti con neutro non messo a terra o con neutro messo a terra tramite limitatori di corrente ad alta resistenza, tensioni fino a 35 kV e correnti di guasto a terra fino a 500 A sono classificate come reti con basse correnti di guasto a terra.

Correnti di corto circuito causare un ulteriore riscaldamento di parti conduttrici di apparecchiature elettriche, pneumatici e conduttori di cavi elettrici.

Durata perché z. determinato dal tempo necessario per spegnere il circuito dispositivi di protezione. Al fine di prevenire danni da azione termica, perché z. erano i più piccoli, tendono a spegnersi in cortocircuito. il prima possibile (il tempo di risposta della protezione non deve superare 0,1 - 1 s).

A causa della breve durata del cortocircuito. Si ritiene che tutto il calore rilasciato vada a riscaldare i conduttori, mentre quando il conduttore viene riscaldato dalla corrente di carico, parte del calore rilasciato viene dissipato nell'ambiente.

Per semplificare i calcoli per il calcolo della quantità di calore rilasciata durante un cortocircuito, si presume condizionatamente che il riscaldamento del conduttore sia effettuato da una corrente invariata in grandezza e uguale al valore costante della componente periodica del corto circuito. In questo caso, l'ora effettiva dell'azione da allora. sostituito dal cosiddetto tempo fittizio t f, durante il quale la corrente stazionaria I ∞ rilascerà la stessa quantità di calore dell'effettivo cambiamento perché.

Dopo le ipotesi fatte, la quantità di calore Q k, cal, rilasciata secondo la legge di Joule-Lenz in un conduttore con resistenza pari a R, durante un cortocircuito sarà:

Q c \u003d 0,24 io 2 ∞ R tf

dove t f è il tempo fittizio di azione della corrente di corto circuito, s.

Temperatura del dispositivo riscaldato

υ= Q a /Sol c , (II-33)

dove ϑ - ° С, se Q k , kcal; G - peso, kg; c è il calore specifico, kcal/(kgX°C).

Per ottenere la stabilità dinamica e termica dell'apparecchiatura, se necessario, si ricorre alla limitazione del valore del t. accendendo i reattori, per ridurre il tempo di cortocircuito.

Il reattore è una bobina con una grande resistenza attiva induttiva e bassa. I reattori sono isolati in modo affidabile dalle parti messe a terra.

I reattori sono realizzati senza anime in acciaio, il che riduce la perdita di elettricità al loro interno, ne riduce il peso e il costo; inoltre, in presenza di acciaio, la loro induttanza dipenderebbe dall'entità della corrente, il che porterebbe ad una limitazione minore, poiché.

I parametri nominali dell'apparecchiatura (corrente, tensione, potenza di disconnessione) devono corrispondere ai valori massimi calcolati calcolati nella modalità operativa e in cortocircuito.

I dati nominali di un impianto elettrico sono un insieme di parametri riassuntivi che caratterizzano il funzionamento di un impianto elettrico in modalità nominale.

Per prevenire i cortocircuiti e ridurne le conseguenze, è necessario eliminare le cause che li causano, progettare, installare e far funzionare correttamente gli impianti elettrici, assicurandosi che tutti gli elementi degli impianti elettrici (dispositivi, cavi, ecc.) abbiano resistenza dinamica e termica in condizioni di cortocircuito.

Scegli gli stessi interruttori di alimentazione che, sotto l'azione della protezione, disconnettono in modo rapido e affidabile elementi dell'apparecchiatura danneggiati o una sezione della rete. Per fare questo, devi essere in grado di calcolare perché. e determinare le cadute di tensione da esse causate nei nodi di rete.

Domande di controllo

1. Quali sono le cause dei cortocircuiti?
2. Quali sono le conseguenze di un cortocircuito?
3. Cos'è un cortocircuito?
4. Quali tipi di cortocircuiti conosci?
5. Quale cortocircuito genera più corrente?
6. Come vengono determinate le impedenze di cortocircuito?
7. Quali ipotesi vengono fatte quando si calcolano le correnti di cortocircuito?
8. Perché viene calcolata la corrente di cortocircuito?
9. Qual è il processo di cortocircuito?
10. Come viene calcolata la corrente di cortocircuito?
11. Quali sono le caratteristiche del calcolo delle correnti di cortocircuito nelle reti con tensioni fino a 1000 V?
12. Qual è la differenza tra i calcoli della corrente di cortocircuito in unità nominali e relative?
13. Quali sono gli effetti delle correnti di cortocircuito?
14. Come vengono determinate le sollecitazioni elettrodinamiche e termiche?
15. Quali accorgimenti garantiscono la stabilità termica dell'apparecchiatura?
16. Quali parametri dell'apparecchiatura vengono presi in considerazione nel calcolo delle correnti di cortocircuito?

"Alimentazione di lavori di costruzione e installazione", G.N. Glushkov

Tuttavia, per un calcolo più accurato, l'impedenza del circuito di cortocircuito. non deve essere determinato per addizione aritmetica dei moduli di impedenza totali delle sezioni di questo circuito (II-5), ma come nell'espressione in figura: Esempio di calcolo. Secondo lo schema di calcolo riportato in Fig. II-4; determinazione della resistenza degli elementi del circuito - in fig. II-6. La resistenza del trasformatore di potenza TM 630/10, ridotta ad una tensione di 0,4 ...

iy = √2Ku Ik, dove Ku - coefficiente di impatto è determinato dal grafico Ku = f (X/R) Schema di calcolo per X/R = 24/50 = 0.48. Dal grafico abbiamo Ku \u003d 1 iу \u003d 1,41 * 1 * 4,15 \u003d 5,9 kA. La massima corrente di cortocircuito effettiva, in base alla quale l'apparecchiatura viene controllata per la resistenza dinamica durante il primo periodo di cortocircuito, è: IÑ=…

La resistenza del sistema Хс è determinata dalla formula Хc=Uc//√3I(30) Resistenza linea aria: induttiva Хл =x0l; active Rl \u003d r0l dove x0, r0 sono le resistenze induttive e attive specifiche della linea, Ohm / km (vedi libro di consultazione). l è la lunghezza della linea, km. Resistenza induttiva degli avvolgimenti del trasformatore di potenza: Хт = Uk%U1N/√3I1N100%. La reattanza induttiva risultante Xres - xs + xl + xt Se Xres> 1 / 3rl, allora la resistenza attiva ...

Il passaggio di correnti nei conduttori porta al verificarsi di forze elettrodinamiche (meccaniche) tra di loro. La stessa direzione delle correnti nei conduttori paralleli provoca la loro attrazione, il contrario - la loro repulsione. Nella modalità di carico normale, le forze di interazione meccanica sono insignificanti, ma a K3 possono raggiungere valori pericolosi per dispositivi elettrici e sbarre, causarne la deformazione e persino la distruzione.

Dall'ingegneria elettrica teorica è noto che la forza di interazione tra due conduttori quando le correnti li attraversano io 1 E io 2 è determinato dalla formula

Dove io 1 , io 2 - valori istantanei delle correnti nei conduttori, A; l- lunghezza dei conduttori, M; UN - distanza tra gli assi dei conduttori, m; A F - fattore di forma che tiene conto della forma della sezione e della posizione relativa dei conduttori (per conduttori tondi di sezione piena, sezione anulare, barre a sezione scatolare con altezza di sezione uguale o superiore a 0,1 m, K f= 1 .

Le maggiori forze meccaniche tra i conduttori si verificano nella modalità di cortocircuito nel momento in cui la corrente di cortocircuito raggiunge il valore di shock.

Per prevenire danni meccanici sotto l'azione delle forze che si verificano nei conduttori quando le correnti di cortocircuito li attraversano, tutti gli elementi della struttura portante devono avereresistenza elettrodinamica, cioè deve sopportarecalcolare le forze meccaniche derivanti dal passaggio delle correnti di corto circuito, bNO deformazioni che impediscono la loro ulteriore normalità esoperazione.

A seconda del tipo di apparecchiatura elettrica, le condizioni per verificarne la resistenza elettrodinamica sono diverse. Ad esempio, i produttori indicano una corrente di cortocircuito garantita io din (o io M OH, O io P r.skv) a cui è assicurata la resistenza elettrodinamica dei dispositivi (interruttori, sezionatori). Quando li si sceglie, deve essere soddisfatta la seguente condizione: io oud< io din, kA.

La struttura delle sbarre ha resistenza elettrodinamica se sono soddisfatte le seguenti condizioni:

dove σ m ax, σ aggiungi - rispettivamente, il progetto massimo e le sollecitazioni ammissibili nel materiale del pneumatico, MPa (vedi Tabella 4.2); F max , F aggiuntivo- rispettivamente, i carichi meccanici massimi calcolati e consentiti sugli isolanti, N (specificati nei cataloghi).

In conformità con il PUE, la resistenza elettrodinamica dei conduttori flessibili viene verificata per la massima convergenza e tensione dei conduttori durante il cortocircuito solo quando io sp >50 kA.

I dispositivi e le sbarre dei circuiti dei trasformatori di tensione non vengono controllati per la resistenza elettrodinamica quando si trovano in una camera separata; dispositivi e conduttori protetti da fusibili con elementi fusibili per correnti fino a 60 A.

4.3. Effetto termico delle correnti di corto circuito

Quando la corrente elettrica scorre attraverso i conduttori, i conduttori si riscaldano. Quando il conduttore viene riscaldato dalla corrente di carico, parte del calore rilasciato viene dissipato nell'ambiente e il grado di dissipazione dipende dalle condizioni di raffreddamento.

Quando scorre una corrente di cortocircuito, la temperatura dei conduttori aumenta in modo significativo, poiché le correnti durante un cortocircuito aumentano bruscamente e la durata del cortocircuito è breve, quindi il calore rilasciato nel conduttore non ha il tempo di essere trasferito a l'ambiente e quasi tutto va a riscaldare il conduttore. Il riscaldamento del conduttore durante un cortocircuito può raggiungere valori pericolosi, con conseguente fusione o carbonizzazione dell'isolamento, deformazione e fusione delle parti conduttrici di corrente, ecc.

Il criterio per la resistenza termica dei conduttori sono le temperature di riscaldamento ammissibili delle loro correnti di cortocircuito.

Un conduttore o un apparato è considerato termicamente stabile sela sua temperatura di riscaldamento durante il cortocircuito non supera quella consentitale quantità. La condizione di stabilità termica nel caso generale si presenta così, ° С:

θ º con ≤ θ º add,

dove θº con è il valore finale della temperatura del conduttore in modalità di cortocircuito.

Si consiglia di quantificare il grado di impatto termico della corrente di corto circuito sui conduttori e sui dispositivi elettrici utilizzando l'integrale di Joule

dove da i a t, è la corrente di cortocircuito totale in un tempo arbitrario t, A; t off - durata stimata del cortocircuito, s.

I produttori nei cataloghi forniscono i valori della corrente di resistenza termica rms garantita (/ ter, kA) e il tempo consentito del suo flusso (t ter, s) per i dispositivi elettrici (interruttori, sezionatori, trasformatori di corrente, ecc. ).

In questo caso, la condizione per la stabilità termica dei dispositivi in ​​​​modalità di cortocircuito è la seguente, kA 2 -s,

Quando si controlla la resistenza termica di un conduttore con una sezione trasversale standard Q in piedi, mm 2 , la condizione deve essere soddisfatta

dove q min è la sezione minima del conduttore

3.3. Compilazione del circuito equivalente complesso originale per il calcolo dei cortocircuiti asimmetrici

3.4. Contabilizzazione dell'induttanza reciproca delle linee elettriche

3.5. Conversione del circuito equivalente originale in quello risultante equivalente

Formule di conversione dello schema di base

3.7. Applicazione del principio di sovrapposizione

3.8. Un esempio di compilazione e conversione di circuiti equivalenti

4. Parametri degli elementi degli schemi di progettazione

4.1. Parametri necessari per il calcolo delle correnti di corto circuito

4.1.1. Macchine sincrone (generatori, compensatori, motori elettrici):

4.1.2. Motori asincroni:

4.1.3. Trasformatori e autotrasformatori di potenza:

4.2.2. Motori asincroni

4.2.3. Trasformatori e autotrasformatori di potenza

Circuiti equivalenti per trasformatori, autotrasformatori e reattori gemelli

4.2.4. Reattori limitatori di corrente

4.2.5. Linee elettriche aeree

Valori medi del rapporto x0/x1 per le linee aeree

4.2.6. Cavi

5. Calcolo delle correnti di cortocircuito negli impianti elettrici di corrente alternata con tensione superiore a 1 kb

5.1. Ipotesi

5.1.1. Quando si calcolano le correnti di cortocircuito, è consentito:

5.2. Calcolo del valore effettivo iniziale della componente periodica della corrente di corto circuito

5.3. Calcolo della componente aperiodica della corrente di corto circuito

5.4. Calcolo della sovracorrente di cortocircuito

5.5. Calcolo della componente periodica della corrente di cortocircuito per un momento arbitrario

5.6. Contabilità dei motori elettrici sincroni e asincroni nel calcolo delle correnti di cortocircuito

5.7. Considerazione del carico complesso nel calcolo delle correnti di cortocircuito

Parametri di elementi di carico complessi

Parametri dei nodi di carico generalizzati

5.8. Considerazione dell'influenza di una trasmissione di potenza o di un collegamento CC sulla corrente di cortocircuito nei sistemi CA interconnessi

5.9. Calcolo delle correnti per cortocircuiti asimmetrici

Valori di resistenza aggiuntiva dх(n) e coefficiente t(n) per cortocircuiti asimmetrici di diverso tipo

5.10. Tenere conto delle variazioni dei parametri di un circuito in cortocircuito durante il calcolo delle correnti di cortocircuito

5.11. Esempi di calcolo della corrente di corto circuito

6. Calcolo delle correnti di cortocircuito negli impianti elettrici di corrente alternata con tensione fino a 1 kb

6.1. Ipotesi

6.2. Calcolo del valore iniziale della componente periodica della corrente di un cortocircuito trifase

6.3. Metodi di calcolo dei cortocircuiti asimmetrici. Compilazione di circuiti equivalenti

6.4. Calcolo della componente aperiodica della corrente di corto circuito

6.5. Calcolo della sovracorrente di cortocircuito

6.6. Calcolo della componente periodica della corrente kz per un momento arbitrario nel tempo

6.7. Contabilità dei motori elettrici sincroni e asincroni nel calcolo delle correnti di cortocircuito

6.8. Considerazione del carico complesso nel calcolo delle correnti di corto circuito

6.9. Considerazione della resistenza all'arco elettrico

6.10. Contabilizzazione dei cambiamenti nella resistenza attiva dei conduttori durante un cortocircuito

6.11. Esempi di calcolo della corrente di corto circuito

7. Calcolo dell'azione elettrodinamica delle correnti

Schemi di progettazione delle strutture dei pneumatici

7.1.2. Sollecitazioni meccaniche ammissibili nel materiale dei conduttori e carichi meccanici sui supporti durante i cortocircuiti

Principali caratteristiche dei materiali per pneumatici

7.2. Forze elettrodinamiche negli impianti elettrici

Valori del coefficiente Kdisp

7.3. Controllo delle strutture delle sbarre per la resistenza elettrodinamica

7.3.1. Considerazioni generali

7.3.2. Controllo delle strutture delle sbarre per la resistenza elettrodinamica

7.3.3. Controllo di strutture di sbarre con supporti rigidi per la resistenza elettrodinamica

Formule per determinare il momento di inerzia j e il momento di resistenza w delle sezioni trasversali dei pneumatici

Valori dei coefficienti zs e zF delle strutture sbarre

7.3.4. Controllo della resistenza elettrodinamica del conduttore autoportante aereo

7.3.5. Controllo strutture sbarre con supporti elastici per stabilità elettrodinamica

7.3.6. Verifica della resistenza elettrodinamica dei conduttori di corrente in presenza di dispositivi di richiusura automatica

7.4. Controllo dei conduttori flessibili per la resistenza elettrodinamica in caso di cortocircuito

Il valore del fattore di riduzione della massa g a vari rapporti Mg/m

7.5. Controllo dell'apparecchiatura elettrica per la resistenza elettrodinamica in caso di cortocircuiti

7.6. Esempi di calcoli per il controllo delle apparecchiature elettriche per la resistenza elettrodinamica in caso di cortocircuiti

8. Calcolo dell'azione termica delle correnti di cortocircuito e verifica delle apparecchiature elettriche per la resistenza termica in caso di cortocircuito

8.1. Disposizioni generali

8.2. Effetto termico della corrente di corto circuito. Determinazione dell'integrale di Joule e della corrente di cortocircuito termicamente equivalente

8.3. Controllo della resistenza termica dei conduttori in caso di cortocircuito

Temperature massime ammissibili di riscaldamento dei conduttori in caso di cortocircuito

Valore del parametro St per sbarre rigide

Valore del parametro St per i cavi

Il valore del parametro St per i fili

8.4. Controllo dell'apparecchiatura elettrica per la resistenza termica in caso di cortocircuiti

8.5. Esempi di calcoli per il controllo delle apparecchiature elettriche per la resistenza termica in caso di cortocircuiti

9. Controllo dei dispositivi elettrici per la capacità di commutazione

9.1. Disposizioni generali

9.2. Controllo degli interruttori

Inom ³ Inom.Calc;

9.3. Controllo dei fusibili

Applicazioni

Trasformatori alta tensione 35 kV

Trasformatori alta tensione 110 kV

Trasformatori alta tensione 150 kV

Trasformatori e autotrasformatori con tensione superiore 220 kV

Trasformatori e autotrasformatori con tensione superiore 330 kV

Trasformatori e autotrasformatori con tensione superiore 500 kV

Trasformatori e autotrasformatori con tensione superiore 750 e 1150 kV

Caratteristiche di progetto dei cavi con isolamento in carta

Caratteristiche di progetto delle linee aeree 35 - 150 kV con fili in acciaio-alluminio

Caratteristiche di progetto delle linee aeree 220 - 1150 kV con fili in acciaio-alluminio

Reattanze induttive di linee aeree con fili di rame e alluminio

Reattanze induttive di linee aeree con fili in acciaio-alluminio

1. Modelli e programmi matematici

1.1. La composizione dei modelli matematici sviluppati

1.2. Caratteristiche generali dei programmi di liquidazione

Sommario

8. Calcolo dell'azione termica delle correnti di cortocircuito e verifica delle apparecchiature elettriche per la resistenza termica in caso di cortocircuito

8.1. Disposizioni generali

8.1.1. Per verificare la stabilità termica dei conduttori e delle apparecchiature elettriche durante il cortocircuito, è necessario innanzitutto selezionare non solo lo schema di progetto iniziale e il punto di cortocircuito calcolato, ma anche il tipo di cortocircuito calcolato e la durata stimata del cortocircuito.

Il tipo di cortocircuito calcolato durante il controllo di conduttori e apparecchi elettrici di impianti elettrici con una tensione di 110 kV e superiore è un cortocircuito trifase o monofase, negli impianti elettrici oltre 1 kV fino a 35 kV - un cortocircuito trifase circuito e negli impianti elettrici della tensione del generatore delle centrali elettriche - un cortocircuito trifase o bifase, a seconda di quale produce il massimo effetto termico.

La durata stimata di un cortocircuito quando si controllano i conduttori e le apparecchiature elettriche per la stabilità termica durante un cortocircuito dovrebbe essere determinata aggiungendo il tempo di azione dell'alimentazione principale protezione relè, la cui area di copertura comprende i conduttori e i dispositivi testati e il tempo di spegnimento totale dell'interruttore automatico più vicino al luogo del cortocircuito e durante il controllo della non infiammabilità dei cavi, aggiungendo il tempo di azione del backup protezione del relè e il tempo totale di spegnimento del relativo interruttore.

In presenza di un dispositivo di richiusura automatica (AR), è necessario tenere conto dell'effetto termico totale della corrente di cortocircuito.

8.1.2. Con una durata stimata del cortocircuito fino a 1 s, il processo di riscaldamento dei conduttori sotto l'azione di una corrente di cortocircuito può essere considerato adiabatico, e con una durata stimata superiore a 1 s e con richiusura automatica ad azione lenta, trasferimento di calore all'ambiente dovrebbe essere preso in considerazione.

8.2. Effetto termico della corrente di corto circuito. Determinazione dell'integrale di Joule e della corrente di cortocircuito termicamente equivalente

8.2.1. Si consiglia di quantificare il grado di impatto termico della corrente di corto circuito sui conduttori e sui dispositivi elettrici utilizzando l'integrale di Joule

Dove io a t - corrente di cortocircuito in qualsiasi momento T, UN;

T off - durata stimata del cortocircuito, s.

È anche possibile quantificare il grado di impatto termico della corrente di cortocircuito utilizzando la corrente di cortocircuito termicamente equivalente IO ter.ek, cioè corrente di ampiezza costante (sinusoidale) che, per un tempo pari alla durata stimata del cortocircuito, esercita sul conduttore o sull'apparato elettrico lo stesso effetto termico della reale corrente di cortocircuito per lo stesso tempo. Questa corrente è correlata all'integrale di Joule dalla relazione semplice

8.2.2. L'integrale di Joule può essere determinato approssimativamente come somma degli integrali delle componenti periodiche e aperiodiche della corrente di cortocircuito, cioè

IN K = IN cp + IN k.a (8.3)

Dove IN kp - Joule integrale dalla componente periodica della corrente di corto circuito;

IN k.a - l'integrale di Joule della componente aperiodica della corrente di cortocircuito.

8.2.3. L'integrale di Joule (e la corrente di cortocircuito termicamente equivalente) è una funzione complessa dei parametri delle fonti di energia (generatori, compensatori sincroni, motori elettrici), della configurazione dello schema di progetto iniziale, della posizione del punto di cortocircuito calcolato rispetto a fonti di energia, la sua lontananza da quest'ultima e altri fattori. Pertanto, il metodo consigliato per i calcoli analitici dell'integrale di Joule (corrente di cortocircuito termicamente equivalente) dipende dalle caratteristiche dello schema di progetto.

In precedenza, secondo lo schema di progettazione originale, dovrebbe essere elaborato un circuito equivalente, in cui, come nel calcolo del valore iniziale della componente periodica della corrente di cortocircuito (vedere la clausola 5.2.2), macchine sincrone e asincrone dovrebbe essere presentato ridotto al livello di tensione di base o espresso in unità relative in condizioni di base selezionate, resistenze supertransizionali e campi elettromagnetici supertransizionali. Quindi questo circuito dovrebbe essere trasformato nel circuito più semplice, la cui forma dipende dalle condizioni iniziali (vedi sottosezioni 8.2.4 - 8.2.7), e, infine, a seconda del circuito più semplice ottenuto, utilizzare una delle formule seguenti per determinare la corrente di cortocircuito integrale di Joule o termicamente equivalente.

8.2.4. Se lo schema di progettazione iniziale è arbitrario, ma per tutti i generatori e i compensatori sincroni, il cortocircuito calcolato è remoto, ad es. il rapporto tra il valore effettivo della componente periodica della corrente di qualsiasi generatore (compensatore sincrono) nel momento iniziale del cortocircuito e la sua corrente nominale non raggiunge due, quindi convertendo il circuito equivalente equivalente, tutte le fonti di energia (generatori , compensatori sincroni e sorgenti di una parte più remota del sistema di alimentazione elettrica) dovrebbero essere sostituiti da una sorgente equivalente, la cui EMF è considerata invariata in ampiezza e la reattanza induttiva è uguale alla resistenza equivalente risultante X dallo schema di progetto (vedi Fig. 8.1 , UN). In questo caso, l'integrale di Joule dovrebbe essere determinato dalla formula

, (8.4)

Dove IO p.s - valore effettivo della componente periodica della corrente di cortocircuito da una fonte di energia equivalente (sistema), A;

T a.ek - costante di tempo equivalente di attenuazione della componente aperiodica della corrente di corto circuito, s.

Riso. 8.1. I circuiti equivalenti più semplici corrispondenti a

vari schemi di progettazione iniziale

La corrente di cortocircuito termicamente equivalente nel caso in esame è

. (8.5)

Nei casi in cui T spento ³ 3 T a.ek, l'integrale di Joule e la corrente di cortocircuito termicamente equivalente possono essere determinati utilizzando formule più semplici:

; (8.6)

. (8.7)

8.2.5. Se lo schema di progetto originario contiene uno o più generatori dello stesso tipo (compensatori sincroni), e questi ultimi si trovano nelle stesse condizioni relative al punto di cortocircuito calcolato (tutte le macchine o unità sono collegate a bus comuni), e il cortocircuito calcolato circuito è chiuso, cioè il valore effettivo della componente periodica della corrente del generatore (compensatore sincrono) nel momento iniziale del cortocircuito supera di due o più volte la sua corrente nominale, allora anche il circuito equivalente deve essere convertito nel circuito più semplice contenente il risultante resistenza equivalente X g e fem E d (fig. 8.1 , B), ma questa fem cambia nel tempo.

, (8.8)

Dove IO n0g - il valore effettivo iniziale della componente periodica della corrente di cortocircuito dal generatore (compensatore sincrono). UN;

T a.g - costante di tempo di decadimento della componente aperiodica della corrente di cortocircuito dal generatore (compensatore sincrono), s;

Integrale relativo di Joule:

, (8.9)

Dove IO p t g - valore effettivo della componente periodica della corrente di cortocircuito dal generatore (compensatore sincrono) in un momento arbitrario, A.

I valori dell'integrale di Joule relativo a diverse distanze del punto di cortocircuito stimato dal generatore (compensatore sincrono), cioè dalle curve di Fig. 8.2.

Nel caso in esame, la corrente di cortocircuito termicamente equivalente dovrebbe essere determinata dalla formula

. (8.10)

A T spento ³ 3 T a.d Per determinare l'integrale di Joule e la corrente di cortocircuito termicamente equivalente, è consentito utilizzare le formule

; (8.11)

. (8.12)

Riso. 8.2.

8.2.6. Se il circuito di progetto originale contiene varie fonti di energia e il cortocircuito calcolato divide il circuito in due parti indipendenti, una delle quali contiene fonti di energia per le quali il cortocircuito è remoto e l'altra contiene uno o più generatori (compensatori sincroni) sotto stesse condizioni relative al punto Cortocircuito, e per questa macchina o gruppo di macchine il cortocircuito calcolato è chiuso, allora il circuito equivalente equivalente deve essere convertito in uno a due raggi (Fig. 8.1 , v): tutte le fonti di energia per le quali il cortocircuito è remoto, e gli elementi che le collegano con il punto di cortocircuito, dovrebbero essere presentate come un ramo con l'equivalente EMF invariato in ampiezza E X s, e la macchina o il gruppo di macchine per le quali il cortocircuito è chiuso - sotto forma di un altro ramo con un EMF variabile nel tempo E g e la corrispondente resistenza equivalente X G .

In questo caso, l'integrale di Joule dovrebbe essere determinato dalla formula

(8.13)

dove è l'integrale relativo della componente periodica della corrente nel punto di guasto, dovuto all'azione del generatore (compensatore sincrono):

Il valore dell'integrale relativo alla distanza trovata del punto di cortocircuito può essere determinato dalle curve.Tali curve per generatori sincroni con un sistema di eccitazione indipendente da tiristori sono mostrate in fig. 8.3.

Riso. 8.3. Curve per la determinazione da generatori sincroni

con sistema di eccitazione a tiristori

Nei casi in cui 3 T a.g > T spento ³ 3 T a.ek, per determinare l'integrale di Joule, è consentito utilizzare l'espressione

(8.15)

Se T spento ³ 3 T a.d, allora è lecito usare la formula

La corrente di cortocircuito termicamente equivalente dovrebbe essere determinata dalla formula (8.2), sostituendo in essa il valore precedentemente trovato IN A.

8.2.7. Se lo schema di progettazione originale contiene varie fonti di energia e il cortocircuito calcolato divide il circuito in due parti indipendenti, una delle quali contiene fonti di energia per le quali il cortocircuito è remoto e l'altra - un gruppo dello stesso tipo di motori elettrici (sincrono o asincrono), per i quali il cortocircuito è chiuso, allora anche il circuito equivalente equivalente deve essere convertito in uno a due raggi (Fig. 8.1 , G): tutte le fonti di energia per le quali il cortocircuito è remoto, e gli elementi che le collegano con il punto di cortocircuito, dovrebbero essere rappresentate dalla FEM equivalente invariata in ampiezza E con e la risultante resistenza equivalente X se un gruppo di motori elettrici - EMF equivalente E d e resistenza equivalente X D.

In questo caso, l'integrale di Joule dovrebbe essere determinato da una delle formule fornite nella Sezione 8.2.6, dopo aver sostituito in essa IO p0g e T a.g valori corrispondenti IO p0d e T a.d. per un motore elettrico equivalente, nonché i relativi integrali e un motore elettrico equivalente. In fig. 8.4-8.7.

La corrente di cortocircuito termicamente equivalente dovrebbe essere determinata dalla formula (8.2), sostituendo in essa il valore precedentemente trovato dell'integrale di Joule IN A .