Термическое действие токов к.з.

При протекании токов к.з. температура проводника резко повышается. длительность процесса к.з. мала, поэтому выделяющееся тепло не успевает передаваться в окружающую среду, а практически полностью идет на нагрев проводника. Ток к.з. намного больше тока рабочего режима, поэтому нагрев может достигать опасных значений, приводя к обугливанию изоляции или даже к плавлению и деформации токоведущих частей.

Критерием термической стойкости проводника является допустимая температура его нагрева. Поэтому проводник или аппарат считаются термически стойкими, если в процессе к.з. его температура . определяется из соображений сохранения механической прочности для голых проводников и устойчивости изоляции для изолированных.

Существующие методики определения температуры нагрева проводников при к.з. достаточно сложны, поэтому на практике для проверки их на термическую стойкость используется подход, основанный на определении теплового импульса , который называется интегралом Джоуля.

Завод изготовитель гарантирует время и среднеквадратичный ток термической стойкости ( ), т.е. дается гарантированное значение теплового импульса . Условие проверки на термическую стойкость имеет вид

(3)

где - расчетный тепловой импульс, который определяется приближенно из-за сложной зависимости тока к.з. от времени. С учетом того, что , разбивается на две составляющие

(4)

В случае удаленного к.з. не затухает во времени, поэтому

(5)

где - начальное значение периодической составляющей тока к.з.

(6)

Так как обычно , то можно принять . Тогда полный тепловой импульс

, (7)

где выбирают в зависимости от места к.з. в электроустановке.

Время отключения к.з. здесь определяется по времени действия основных релейных защит с учетом действия АПВ и полному времени отключения выключателей.

(8)

Если при проверках на отключающую способность принимают , то здесь в зависимости от места к.з. может принимать значения от 0,1с. до 4 с.

Так рекомендуется определять в цепях для понизительных подстанций без мощной электродвигательной нагрузки, в цепях ВН электростанций, в цепях генераторного напряжения электростанций при к.з. за реактором.

В других цепях для ориентировочных расчетов тоже можно пользоваться выражением (7). При этом будет немного завышено, т.к. затухает. Уточнять значение обычно не надо, т.к. токоведущие части, выбранные по условиям длительного режима и электродинамической стойкости имеют большие запасы по термической стойкости.

На термическую стойкость можно не проверять воздушные линии без АПВ, проводники и аппараты, защищенные плавкими вставками, цепи трансформаторов напряжения.