Вопрос №39. Электродинамическое и термическое действие токов КЗ.

Электродинамическое действие токов КЗ. При коротких замыканиях в результате возникновения ударных токов КЗ в шинах и других конструкциях распределительных устройств возникают электродинамические усилия, создающие изгибающие моменты, которые приводят к механическим напряжениям в металле проводников. Механические напряжения в проводниках не должны превышать максимально допустимые, определяемые по справочнику для конкретного металла.

Электродинамическое действие ударного тока ( ) определяется силой взаимодействия между проводниками при протекании по ним ударного тока. Наибольшая сила , действующая на проводник средней фазы при условии их расположения в одной плоскости (без учёта механических колебаний проводников конструкции):

(8.1)

где - коэффициент, учитывающий несовпадение мгновенных значений ударного тока в фазах; - длина и расстояние между токоведущими частями, см.

Изгибающий момент ( ) создаваемый ударным током:

(8.2)

Наибольшее напряжение в металлах (МПа) при изгибе:

(8.3)

где - момент сопротивления, см³; при расположении шин плашмя ; при расположении на ребро - ( - широкая часть проводника; - узкая).

Расчётные напряжения в проводниках должны быть меньше допустимых напряжений .

Термическое действие токов КЗ. Токоведущие части при КЗ могут нагреваться до критической температуры. Проводники термически устойчивы, если расчётная температура ( ) не превышает для используемого материала (например, для медных шин , а алюминиевых ).

Время протекания тока КЗ определяется как сумма времени действия защиты и времени выключающей аппаратуры:

(8.3)

При проверке токоведущих частей на термическую устойчивость используют приведённое время , в течение которого установившейся ток КЗ выделяет тоже количество теплоты, что и изменяющийся во времени ток КЗ за действительное время t.

(8.4)

где - приведённое время периодической и апериодической составляющих тока КЗ.

Если предварительно вычислены значения и , а также, зная максимально допустимую температуру проводника, можно определить его сечение ( ):

(8.5)

где - коэффициент разности выделенной теплоты в проводнике после и до КЗ.

Проверка на электродинамическую стойкость. Расчётным видом КЗ для проверки аппаратов на электродинамическую стойкость может быть трехфазное или однофазное короткое замыкание. При этом должно выполняться условие:

(8.9)

где - амплитуда максимально допустимого тока; - ударный ток.

Проверка на термическую стойкость. Для электрических аппаратов должно выполняться одно из условий:

(8.10)

где - номинальный ток термической стойкости, который аппарат может выдержать в течение времени (определяется по справочным данным); - тепловой импульс, т.е. количество тепла выделенного в аппарате во время протекания тока КЗ; - установившейся ток КЗ; - приведённое время действия тока КЗ.