Литература: Яковлев Г.С. Судовые электроэнергетические системы: Учеб. – 5-е изд., перераб. И доп. – Л.: Судостроение, 1987.
4.2.1. Проверка автоматических выключателей по предельным токам к.з.
По предельным токам к.з. автоматические выключатели проверяют на коммутационную способность и термическую стойкость.
Селективные (генераторные) автоматы на предельную коммутационную способность проверяются по двум условиям:
на динамическую стойкость
i уд. расч. < i уд. доп.;
на разрывную способность
I расч. < I доп,
где i уд. расч. – расчетный ударный ток к.з. для точки, выбранной с целью проверки селективного автомата; i уд. доп. – допустимое значение ударного тока к.з. автомата
(Приложение 11-13). I расч. – расчетное действующее значение тока в момент размыкания дугогасительных контактов автомата; I доп. – допустимое действующее значение тока автомата в момент размыкания дугогасительных контактов (Приложение 11 -13);
На термическую стойкость селективные автоматы проверяют по условию
I 2 ¥ t ф < (I 2 t) доп.,
где I ¥ - установившийся ток к.з.; t ф – фиктивное время к.з.;
I 2 ¥ t ф – расчетное значение величины, характеризующей термическое действие тока к.з. за время, равное уставке на срабатывание при к.з.для селективного автомата.
(I 2 t) доп. – термическая устойчивость по техническим условиям (Приложение12).
Как показала расчетная практика, определение фиктивного времени к.з. методом, изложенным в учебнике Н.Н. Никифоровского и Б.И. Норневского (§ 3.9.), достаточно сложно, но дает всегда примерно один результат:
t ф = (1,5 ÷ 2) t к.з.,
где t к.з. – время отключения тока к.з. селективным автоматом.
Сетевые (установочные) автоматические выключатели и предохранители проверяют только на динамическую стойкость по ударному току к.з. Значения предельно допустимых ударных токов для автоматов типа А3700 и АК50 приведены в Приложениях 11 и 13.
2.13..2 Проверка токопроводов на динамическую и термическую устойчивость.
Для неавтоматических выключателей рубильников, переключателей, разъединителей и контакторов производится проверка на электродинамическую и термическую устойчивость, если они установлены за селективным автоматом. За расчетное время в этом случае принимается уставка на срабатывание селективного автомата.
Проверку кабеля по условиям к.з. можно не производить.
Шины распределительных устройств проверяются по условиям к.з. на электродинамическую и термическую устойчивость (по методикам, изложенным в § 7.5. учебника Г.С. Яковлева)
При расчетах механической прочности шин в режиме короткого замыкания исходят из допущения, что шина каждой фазы является многопролетной балкой, свободно лежащей на жестких опорах и находящейся под действием равномерно распределенной нагрузки. Шины распределительного щита. удовлетворяют требованиям электродинамической устойчивости, если значение максимального расчетного напряжения в шине меньше или равно максимально допустимого напряжения, т.е. σрасч. ≤ σдоп
В случае невыполнения этого неравенства рекомендуется уменьшить σрасч. путем проведения ряда мероприятий:
а) уменьшения величины тока короткого замыкания;
б) увеличения расстояния между осями фаз;
в) уменьшения длины пролета между опорными изоляторами;
г) изменения размера сечения шин.
Однополосные шины
Максимальное напряжение в шине при расположении шин плашмя определяется по соотношениям:
При числе пролетов больше двух
σрасч. = (1.06 Кф i 2р L2/ a h2 b) * 10 -10, кПа (2.13.)
при числе пролетов, равном двум
σрасч. = (1.33 Кф i 2р L2/ a h2 b) * 10 -10, кПа 2.13.2)
При расположении шин согласно рис.2.11 максимальное напряжение
в шине равно:.
σрасч. = (1.06 Кф i 2р L2/ a h b2) * 10 -10, кПа (2.13.3)
при числе пролетов, равном двум,
σрасч. = (1.33 Кф i 2р L2/ a h b2) * 10 -10, кПа (2.13.4)
где i р - полный ударный ток короткого замыкания;
а - расстояние между осями фаз, см, обычно а = 6…...7 см
L - длина пролета, см, обычно L = 60 см;
h- высота шин, см;
б - толщина шин, см;
Кф - коэффициент формы шин, определяемый из кривых, представленных в Приложении 17
Рис. 2.12 Расположение однопролетных шин
Проверка шин и кабелей по условиях термической устойчивости
Проверка шин и наиболее на термическую устойчивость заключается в определении минимально допустимого сечения и сравнении полученной величины по току длительного режима.
Вначале рассчитывается полное фиктивное время
t ф = t фu + t фa, (2.13.5)
где t фu - фиктивное время для периодической составляющей то-
ка короткого замыкания, определяемое для заданного времени длительности короткого эамыкания из кривых (рис.2.13) по вычисленному отношению:
β = Iк.з / I∞ (2.13.6)
Фиктивное время для апериодической составляющей тока короткого замыкания вычисляется по формуле:
t фa = Ta β2 (2.13.7)
где Ta = Хрез /314 rрез.- постоянная времени затухания апериодической сос-тавляющей.
Рис. 2.13 Кривые для определения фиктивного времени
Минимально допустимое сечение по термической устойчивости равно:
для шин S min = 0,0063 I∞√ t ф (2.13.8)
для кабелей S min = 0,0073 I∞√ t ф (2.13.9)
Формула получена из условия, что температура нагрева шин З00°С, а установившаяся температура шин до к.з. - 90°С.
Полученные значения S min сравнивают с выбранным по длительному режиму сечением. Если S min > S длит, то выбранное сечение не удовлетворяет требованиям термической устойчивости, и необходимо увеличить сечение шины (кабеля).
Значение конечной температуры шины (кабеля), до которой они нагреваются в режиме короткого замыкания за время срабатывания аппаратов защиты, определяется по кривой (рис.2.13) по величине
А к = А н + (I∞ / S длит) 2 t ф , (2.13.10)
где А н – коэффициент, значение которого находится по кривым рис. 2.13 для значения установившейся температуры для шины (900) или кабеля
S длит - выбранное сечение шины (кабеля), см2
| t 0 С |
|
| ||||||
|
| ||||||
|
| ||||||
|
Рис. 2.14 Температурная кривая меди.
Полученное значение температуры следует сравнить с наибольшей кратковременно допускаемой для шин (кабелей) температурой. Допустимая температура нагрева для медных шин - 300° С.
Проверку шин на термическую устойчивость рекомендуется производить для тех щитов, которые отключаются при коротком замыкании с выдержкой времени не менее 0,5-0.7 с.
Проверка термической устойчивости кабелей целесообразна при времени отключения короткого замыкания не менее 0,25 с.
Шина и кабели, защищаемые установочными автоматами или предохранителями, не требуют проверки на термическую устойчивость.
