Методические указания к курсовому проектированию по курсу Проектирование систем электрификации идипломному проектированию по курсу

• Название: Методические указания к курсовому проектированию по курсу Проектирование систем электрификации идипломному проектированию по курсу
• Дата: 28.03.2022
• Размер: 3.43 Mb.
• Имя файла: Dok_PROKT_E-FIKATsII_soft_Word.doc
• Тип: Методические указания; #420913
• страница: 25 из 31

10.3 Проверка электрической системы на действия токов коротких замыканий
Электрооборудование, шинные конструкции и проводни­ки, выбранные по условиям нормального режима, должны быть также устойчивыми при электродинамических и терми­ческих действиях токов короткого замыкания.

ПУЭ предписывают, какие виды электрического оборудо­вания должны выбираться с учетом электродинамической и термической устойчивости при коротких замыканиях. К ним в первую очередь относятся электрические аппараты высокого напряжения станций и подстанций, шины, кабели, изоля­торы. Провода воздушных линий, как правило, по условиям короткого замыкания не проверяются. В установках напряжением до 1 000 В требования устой­чивости при коротких замыканиях предъявляются только к главным и распределительным щитам, предохранителям и автоматическим выключателям. Для электрических аппаратов в качестве справочной инфор­мации приводятся значения предельного тока электродина­мической стойкости. Аппарат пригоден для установки в дан­ной цепи, если его амплитудное значение тока эллектродинамической стойкости I_ДИН равно или превышает ударный ток I_УД⁽³⁾ трехфазного короткого замыкания:

I_ДИН I_УД⁽³⁾ . (10.22)

Шинннопровод будет обладать электродинамической стойкостью, если соблюдаются условия:

_МАХ  [_Д ]; F_МАХ  [F_Д ]; (10.23)

где _МАХ и [_Д ], F_МАХ и [F_Д ]  максимальные и допустимые значения напряжений [ МПа ] в шинах и усилий [ Н ] на изоляторы.

Максимальное напряжение _МАХ в материале шины и нагрузка F_МАХ на изолятор высокожесткого шинопровода при трех­фазном коротком замыкании определяют по формулам:

; ; (10.24)

где  максимальное усилие [ Н ], возникающее при трехфазном коротком замыкании;

L длина проводника [ м ] (между опорами),

W  момент сопротивления [ м³ ] поперечного сечения шины определяемые по таблице 10.2;

 и   табличные коэффициенты, зависящие от условий опирания (закрепленея) шин;

а  расстояние [ м ] между осями проводников (шин);

К_Ф и К_РАСП  коэффициенты формы и взаимного расположения проводников (шин) ;

I_УД⁽³⁾  ударный ток [ кА ] трехфазного короткого замыкания.
Таблица 10.2  Момент сопротивления W [ м³ ] поперечного сечения шины

Сечение шин	Расчетные формулы
Y b h	W Y = b h2 / 6
b Y Х h	W Y = h b 2 / 6
Y y Х b h	WY = b h2 / 3
Y d D X	WY = ( D 4  d 4 ) / 32 D

Силовые кабели и также провода воздушных линий элек­тропередач достаточно устойчивые конструкции к возникающим механическим усилиям и на электродинами­ческую стойкость не проверяются.

Защитные аппараты дополнительно проверяются на отключающую способность  способность отключить ток короткого замыкания, которая характеризуется номинальным током от­ключенияI_{НОМ ОТКЛ}, который должен быть больше или равен начального действующего значения периодической

составляющей тока трехфазного короткого замыкания I_П0⁽³⁾: I_{НОМ ОТКЛ}  I_П0⁽³⁾ . (10.25)

Термическое воздействие тока короткого замыкания I_КЗ в произвольный момент времени tна проводники и электрические аппараты в течении расчетного времени продолжительности короткого замыкания t_ОТКЛ определяется тепловым импульсом В_k(Джоулевым интегралом):

В_k = ^tОТКЛ ₀ (I_КЗ)² dt ; (10.26)

Для определения теплового импульса В_k в элек­трических сетях систем электроснабжения можно воспользо­ваться выражением:

В_k = (I_П0⁽³⁾)²(t_КЗ + Т_А); (10.27)

где I_П0⁽³⁾  действующего значения периодической составляющей тока трехфазного короткого замыкания [ кА ];
t_КЗ  время протекания тока короткого замыкания [ с ];

Т_А  постоянная времени затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания. [ с ].

В справочной литературе приводят ток I_ТС и время t_ТС термической стойкости аппаратов, которые термически стойки, если выполняется условие:

I_ТС²t_ТС  В_k. (10.28)

Критерием термической стойкости проводников являются допустимые температуры нагрева их токами короткого замы­кания (таблица 10.3).
Таблица 10.3  Предельно допустимые температуры t_ДОП нагрева проводников  C при коротком замыкании

Виды проводников	tДОП,  С
Шины алюминиевые	200
Кабели с бумажной изоляцией на напряжение, кВ 1 6-10 35 110-220	250 200 130 125
Кабели и изолированные провода с изоляцией: из поливинилхлорида резины сшитого полиэтилена	160 160 250
Не изолированные провода	160...200

..

Условие термической стойкости определяет выражение:

 _К   _ДОП; (10.29)

где  _К и  _ДОП  конечная и допустимая температура  С проводника в режиме короткого замыкания.

Для соблюдения условия термической стойкости провод­ников при коротком замыкании определяют минимальное сечение про­водника по условию термической стойкости (S _{ТЕР.МИН} [ мм² ] ). Тер­мическая стойкость проводника обеспечивается, если площадь его сечения ( S ) удовлетворяет неравенству: S  S _{ТЕР.МИН} . (10.30)

Если нагрузка проводника до короткого замыкания близка к продолжительно допустимой, то минимальное сечение проводникаS_{ТЕР МИН} , термически стойкого при коротком замыкании, определяет выражение:

; (10.31)

где С_Т  параметр термической стойкости (таблицы 10.410.6).
Таблица 10.4 – Параметр термической стойкости С_Т кабелей

Характеристика кабеля	CТ, [ А  с1/2/мм2],
Кабель напряжением до 10 кВ с медными жилами с алюминиевыми жилами	140 50
Кабели и провода с резиновой и ПВХ изоляцией медный алюминиевый	120 75
Кабели и провода с полиэтиленовой изоляцией медный алюминиевый	103 65

Таблица 10.5 – Параметр термической стойкости С_Т жестких шин

Система легирования	Материал проводника или марка сплава	CТ, [ А  с1/2/мм2], при начальной температуре, °С
		70	90	120
—	Медь	170	-	-
А1	АДО	90	81	68
	АД1Н	91	82	69
	АДОМ. АД 1М	92	83	70
Al-Mg-Si	АД31Т1	85	77	64
	АД31Т	82	74	62
	АДЗЗТ1	77	71	59
	АДЗЗТ	74	67	57
	АВТ1	73	66	55
	АВТ	71	63	53
Al-Zn-Mg	1911	71	63	53
	1915, 1915Т	66	60	51
Al-Mg-Мn	АМг5	63	57	48

.

Местом короткого замыкания для расчетов токов короткого замыкания при проверке элементов системы электроснабжения на термическую и динамическую стойкость является: для электрических аппа­ратов — выходные клеммы сразу за аппаратом; для кабельных линий — клеммы в начале линии.
Таблица 10.6 – Параметр термической стойкости С_Т проводов

Материал провода	Марка провода	СТ, [ А  с1/2/мм2], при температуре, °С
		160	200	250
Медь	М		142	162
Алюминий	А, АКП, Ал, АпКП	76	90	
Алюминиевый сплав	АН, АНКП	60	81	
	АЖ, АЖКП	66	77	
Алюминий – сталь	АСК, АпС, АСКС, АпСКС, АпСК, АС, АСКП	76	90	

Пренебрегая переходным сопротивлением кон­тактов электрических аппаратов при проверке указанных эле­ментов на действие токов короткого замыкания, расчетной точкой короткого замыкания можно считать сборные шины распределительного устройства, к которым присоединены электрические аппара­ты, с которых уходят кабельные линии электропередачи.