Температура тока короткого замыкания

Температура тока короткого замыкания

Владимир Фишман, главный специалист, группа компаний «Электрощит­ТМ­Самара», филиал «Энергосетьпроект­НН­СЭЩ», г. Нижний Новгород

Если раньше основной причиной пожаров в жилых зданиях считалось «неосторожное обращение с огнем», то теперь всё чаще их причиной называют «короткое замыкание в электропроводке». Бурная электрификация жилого сектора заставляет внимательнее анализировать домашнюю электроустановку (электропроводку, электроприборы, защитную и коммутационную аппаратуру) с точки зрения опасности возникновения пожара.
Владимир Семенович Фишман уже рассказывал об особенностях расчета процессов КЗ в низковольтных сетях («Новости ЭлектроТехники» № 2(32) 2005, № 3(33) 2005). Сегодня он рассматривает условия, при которых короткое замыкание действительно может стать причиной пожара.

Нормативные требования

Согласно ПУЭ, электрические сети напряжением до 1 кВ жилых и общественных зданий должны защищаться от токов короткого замыкания и токов перегрузки. Приведем несколько выдержек из ПУЭ [1]:
п. 3.1.10. «Сети внутри помещений, выполненные открыто проложенными проводниками с горючей наружной оболочкой или изоляцией, должны быть защищены от перегрузки.
Кроме того, должны быть защищены от перегрузки сети внутри помещений:

  • осветительные сети в жилых и общественных зданиях, в торговых помещениях, служебно­бытовых помещениях промышленных предприятий, включая сети для бытовых и переносных электроприемников (утюгов, чайников, плиток, комнатных холодильников, пылесосов, стиральных и швейных машин и т. п.), а также в пожароопасных зонах».

п. 3.1.11. «В сетях, защищаемых от перегрузок (см. 3.1.10), проводники следует выбирать по расчетному току, при этом должно быть обеспечено условие, чтобы по отношению к длительно допустимым токовым нагрузкам, приведенным в таблицах гл. 1.3, аппараты защиты имели кратность не более:

  • 80% для номинального тока плавкой вставки или тока уставки автоматического выключателя, имеющего только максимальный мгновенно действующий расцепитель (отсечку), – для проводников с поливинилхлоридной, резиновой и аналогичной по тепловым характеристикам изоляцией; для проводников, прокладываемых в невзрывоопасных производственных помещениях промышленных предприятий, допускается 100%;
  • 100% для номинального тока расцепителя автоматического выключателя с нерегулируемой обратно зависящей от тока характеристикой (независимо от наличия или отсутствия отсечки) – для проводников всех марок».

СХЕМА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Рассмотрим характерную схему электроснабжения жилого здания (рис. 1). Источник питания – это, как правило, отдельно стоящая ПС со своим распределительным щитом 10(6)/0,4/0,23 кВ. На вводе в здание расположено вводно­распределительное устройство – ВРУ­0,4/0,23 кВ. Следующая ступень – этажный групповой распределительный щиток (ГРЩ), последняя ступень – квартирный распределительный щиток (КРЩ). Упомянутые распредустройства связаны между собой проводниками, минимально допустимые сечения которых указаны в ПУЭ. Номинальные токи аппаратов, защищающие кабели и провода как от токов КЗ, так и от перегрузки, выбираются в соответствии c ПУЭ.

УСЛОВИЯ ВОЗГОРАНИЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДКИ

Возникает вопрос, может ли при выполнении вышеуказанных и других требований ПУЭ произойти возгорание электропроводки при коротком замыкании (КЗ)? Считается, что возгорание электропроводки происходит при достижении проводником определенной температуры, зависящей от типа изоляции кабеля [2]. Так, для кабелей с поливинилхлоридной изоляцией, широко применяемых в настоящее время, эта температура равна: Q = 350 O С.
Изменение температуры проводника при протекании тока КЗ описывается формулами, приведенными в [2]. С учетом некоторых особенностей, в частности, кратковременности протекания тока КЗ (о чем будет сказано далее), в рассматриваемых случаях для проводников с медными жилами можно использовать следующую формулу:

Q кон. = Q нач. · е к + 228(е к – 1), (1)

где Q кон. и Q нач. – соответственно конечная и начальная температуры токоведущей жилы проводника, О С;
к – показатель степени:

(1а)

где t – время протекания тока КЗ, с;
S – сечение проводника, мм 2 ;
– интеграл Джоуля или тепловой импульс, кА 2 /с.

В общем случае ток КЗ содержит периодическую и апериодическую составляющие, т.е.:

Однако, как показывает анализ, влияние апериодической составляющей в данном случае невелико ввиду её быстрого затухания (постоянная времени затухания Т 0,003 с). В результате интегрирования на интервале времени действия защитной аппаратуры (0 — 0,02 с) получим:

где I д – действующее значение периодической составляющей тока КЗ.
Тогда формула (1а) примет вид:

(2)

Анализируя формулы (1) и (2), можно заметить, что температура проводника зависит в первую очередь от величины тока в проводнике при КЗ и в несколько меньшей степени от времени его протекания. Решая эти формулы относительно тока, получим выражения для предельных значений токов КЗ Iпред, при которых возгорание проводника ещё не произойдет:

(3)
(4)

Из приведенных формул видно, что предельные значения токов КЗ, при которых возгорание проводника не произойдет, зависят от его сечения и времени отключения КЗ.

ГРАНИЧНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ТОКОВ КЗ

Минимально допустимые значения токов КЗ

Анализируя защитные времятоковые характеристики автоматических выключателей (рис. 2), мы видим две области: область работы отсечки, предназначенной для отключения токов КЗ, и область работы тепловых расцепителей, предназначенных для защиты от перегрузки.
Время действия отсечки измеряется сотыми и тысячными долями секунды, а время действия защиты от перегрузки – от нескольких секунд до нескольких минут. Очевидно, что КЗ должны отключаться как можно быстрее, т.е. отсечкой автоматического выключателя. Если КЗ будет отключаться медленно действующей тепловой защитой, то неминуемо произойдет повреждение горящей дугой соседних проводников, на которых вследствие этого также произойдут короткие замыкания. При этом пожар неминуем.
Исходя из требований чувствительности, можно определить минимальные значения токов КЗ, при которых будет надежно срабатывать отсечка автоматических выключателей:

где Iном – номинальный ток автомата;
2 – коэффициент надежности;
5 – кратность тока срабатывания отсечки.

Максимально допустимые значения токов КЗ

Для определения максимально допустимых значений токов КЗ, при которых возгорание электропроводки ещё не произойдет, используем формулы (1) и (2).
Примем начальную температуру проводника Q нач. = 30 O С. В качестве конечной следует принять такую, при которой изоляция электропроводки ещё не теряет своих свойств и позволяет осуществлять дальнейшую эксплуатацию. Для кабелей и проводов с пластмассовой изоляцией эта температура лежит в диапазоне 160 — 250 О С [2]. Примем среднее значение Q кон. = 200 О С:

Важную роль играет время срабатывания электромагнитных расцепителей автомата при КЗ. ГОСТ Р 50345­99 [3], а также аналогичные зарубежные документы, к сожалению, содержат лишь требование о том, что время действия автоматических выключателей в начальной зоне отсечки («время мгновенного расцепления») должно быть менее 0,1 с.
Однако из каталожных времятоковых характеристик автоматов следует, что на самом деле время срабатывания выключателей намного меньше. Так, для автоматов типа LSN и С 60а это время не превышает 20 мс, а при больших кратностях тока КЗ ещё меньше (рис. 2а и 2б). При времени отключения 20 мс предельно допустимое значение тока КЗ для медного проводника сечением 1,5 мм 2 составит:

Читайте также:  Набор для картины маслом

Задаваясь регламентированными ПУЭ минимально допустимыми значениями сечений медных проводников на разных ступенях системы электроснабжения (табл. 7.1.1), можно аналогичным образом определить максимальные и минимальные значения тока на других ступенях системы электроснабжения. Результаты расчетов приведены в табл. 1.
Следует ещё раз подчеркнуть, что максимально допустимые значения тока КЗ в значительной мере зависят от быстродействия автоматического выключателя при КЗ.

Если необходимо решить другую задачу – определения минимально допустимого сечения кабеля или провода при заданном токе КЗ и времени его отключения, то можно использовать формулу:

(5)

Для определения максимально допустимого времени работы защиты при заданных токе КЗ и сечении проводника используем:

(6)

ВЛИЯНИЕ ПЕРЕГРУЗКИ ПРОВОДНИКОВ

Перегрузка электрической сети в быту может наступить, в частности, при использовании дополнительных обогревательных электроприборов в холодное время года, в случае аварии в системе водяного отопления и т.п.
Несмотря на то, что согласно ПУЭ внутренние электросети жилых и административных зданий должны быть защищены от перегрузки, всё же защитные аппараты допускают некоторую перегрузку проводников. Это связано с тем, что надежное срабатывание предохранителей происходит при токах, превышающих 1,6Iном, а автоматов – 1,45Iном.
Поэтому, если, например, автомат выбран в соответствии с требованиями ПУЭ, т.е. его номинальный ток равен длительно допустимому току проводника, то последний может длительно работать с нагрузкой 145% Iдоп. При этом его температура может достигать:

Q р = Q о + ( Q д – Q р) · (Iпред / Iр) 2 = 30 + (65 – 25) 1,45 2 = 147 O С.

Эта величина больше длительно допустимой температуры для кабелей с пластмассовой изоляцией, указанной в ПУЭ и равной 65 O С.
При возникновении КЗ в процессе длительной перегрузки температура проводника превысит предельно допустимое значение 350 O С и составит для S = 1,5 мм 2 при Iкз = 1550 А (1):

Q кон. = 147 · е к + 228 (е к – 1) = 394 O С, где к = 0,506.

На основании вышеизложенного напрашивается вывод о том, что для исключения возможного превышения допустимых температур электропроводки при перегрузках и КЗ номинальные токи защитной аппаратуры следует выбирать несколько ниже, чем требует ПУЭ, как, например, для автоматических выключателей: Iном.авт. 80% Iдоп.
Обратим внимание на то, что действующие ПУЭ не требуют проверки проводников до 1 кВ на термическую стойкость к токам КЗ. Однако в отношении жилых и административных помещений с этим трудно согласиться с учетом возможных тяжелых последствий.

РЕАЛЬНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ТОКОВ КЗ В СХЕМЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ЗДАНИЙ

Токи КЗ в системе электроснабжения напряжением до 1 кВ рассчитываются согласно методике, изложенной в ГОСТ 28249­93 [4]. Расчет оказывается более сложным, чем для сетей напряжением 6–35 кВ, что объясняется рядом обстоятельств:

  • необходимостью учета не только реактивных, но и активных сопротивлений элементов схемы;
  • необходимостью учета сопротивлений контактных соединений;
  • необходимостью учета увеличения активных сопротивлений проводника при росте температуры;
  • необходимостью учета сопротивления дуги;
  • отсутствием точных данных по сопротивлениям нулевой последовательности некоторых элементов системы электроснабжения (кабели с непроводящей оболочкой, силовые трансформаторы со схемой соединения обмоток Y/Yн, Y/Zн).

Однако это отдельная тема для разговора.
Как показывают расчеты, при установке на подстанциях трансформаторов мощностью 630 кВ·А и более, токи КЗ у потребителя могут превышать указанные в табл. 1 максимально допустимые значения. С целью ограничения токов КЗ в электросети жилого помещения можно применять питающие трансформаторы со схемами соединения обмоток Y/Yн. Такие трансформаторы обладают повышенными сопротивлениями нулевой последовательности, снижающими токи однофазного КЗ [5]. В ряде случаев следует идти на увеличение сечения проводников внутренней электропроводки по сравнению с требуемым по условиям допустимой нагрузки и минимально допустимыми значениями, указанными в ПУЭ.
Из всего вышеизложенного следует, что даже при выполнении действующих нормативных требований, в результате КЗ на отдельных участках электропроводки жилых зданий могут создасться условия для возгорания. Однако в этом случае само КЗ было бы неправильно квалифицировать как причину пожара. Истинными причинами пожара являются либо неправильные технические решения, либо недостаточная надежность и быстродействие примененной защитной аппаратуры, либо превышение нормативного срока эксплуатации электрооборудования и т.п.

Рис. 1.
Характерная схема электроснабжения жилого здания

Рис. 2. Времятоковые характеристики автоматических выключателей:
a) типа LSN

б) типа С 60а Merlin Gerin

Табл. 1. Граничные значения тока КЗ на различных ступенях системы электроснабжения

ВЫВОДЫ

1. В результате коротких замыканий, при значительных величинах тока КЗ и недостаточном быстродействии защитной аппаратуры, существует реальная опасность возгорания или серьезного ухудшения состояния изоляции внутренней электропроводки зданий.
2. Учитывая особую опасность возгорания, целесообразно ввести нормативное требование о выполнении проверки термической стойкости электропроводки в жилых зданиях.
3. Для исключения перегрузок внутренней электропроводки номинальные токи защитных аппаратов необходимо выбирать ниже длительно допустимых токов защищаемых проводников.
4. При выборе защитных аппаратов особое внимание следует уделять надежным автоматическим выключателям с гарантированным быстродействием в зоне мгновенного расцепления 0,02 с и менее.

ЛИТЕРАТУРА

1. Правила Устройства Электроустановок, 6­е и 7­е изд.
2. Технический циркуляр №Ц­02­98(э) Департамента стратегии развития и научно­технической политики РАО «ЕЭС России».
3. ГОСТ Р 50345­99. Автоматические выключатели для защиты от сверхтоков бытового и аналогичного назначения.
4. ГОСТ 28249­93. Токи короткого замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ.
5. Федоровская А.И., Фишман В.С. Силовые трансформаторы 10(6)/0,4 кВ. Области применения различных схем соединения обмоток // Новости ЭлектроТехники. – 2006. – № 5.

© ЗАО "Новости Электротехники"
Использование материалов сайта возможно только с письменного разрешения редакции
При цитировании материалов гиперссылка на сайт с указанием автора обязательна

Часто можно услышать: «причиной пожара послужило короткое замыкание».

Наш постоянный автор Владимир Семенович Фишман считает, к этой фразе необходимо добавлять: «и неэффективное действие защитной аппаратуры», иначе возникновение пожара при коротком замыкании представляется неизбежным.

Более корректно говорить о неизбежности самих коротких замыканий в электрических сетях, о чем свидетельствует статистика. При этом КЗ не должно приводить к пожару при правильно выбранных защитной аппаратуре и параметрах проводников.

Читайте также:  Ватрушка рулетом с творогом

КОРОТКОЕ ЗАМЫКАНИЕ: ПОЖАРА МОЖНО ИЗБЕЖАТЬ

Особенности методики расчета процессов КЗ в низковольтных сетях

Владимир Фишман, главный специалист ЭСП-НН-СЭЩ, филиала ЗАО «Группа компаний «Электрощит»-ТМ-Самара», г. Нижний Новгород

На правильный выбор защитной аппаратуры в сетях собственных нужд энергетических объектов с целью предотвращения пожаров обратило внимание техническое руководство РАО «ЕЭС России», выпустившее специальный циркуляр [1]. Необходимость принятия такого документа была вызвана неоднократно отмеченными пожарами в кабельных сооружениях подстанций из-за несвоевременного отключения КЗ. При внимательном анализе причин пожаров было замечено, что они возникали при отказе основного защитного аппарата и действии резервной защиты.

С вероятностью отказа защитного аппарата в низковольтной сети, особенно если используются автоматы отечественного производства, приходится считаться как с реальностью. Но при этом очевидно, что такая реальность не должна приводить к пожару, и требования циркуляра являются вполне обоснованными.

СЛОЖНОСТЬ РАСЧЕТА И АНАЛИЗА

Анализ процессов, происходящих при коротких замыканиях в низковольтных сетях напряжением до 1 кВ, оказывается достаточно сложным. Это объясняется, во-первых, значительным влиянием активного сопротивления элементов сети на ток КЗ и, во-вторых, существенным ростом активного сопротивления проводников в процессе КЗ в связи с повышением их температуры.

Требование о необходимости учета увеличения активного сопротивления проводников вследствие их нагрева указано в руководящих материалах по расчету токов КЗ [1, 3, 4]. Однако из-за своей сложности расчет редко выполняется в полном объеме. Тем не менее, в справедливости этих требований можно убедиться при выполнении конкретных расчетов.

Влияние температуры проводников на их сопротивление особенно заметно проявляется при расчете токов КЗ на кабельных линиях 0,4 кВ малого сечения и большой протяженности. В частности, на подстанциях, имеющих открытые распредустройства напряжением 35 кВ и выше, к таким проводникам относятся кабели питания обогрева электроприводов коммутационной аппаратуры (выключателей, разъединителей, заземляющих ножей), кабели питания двигателей заводки пружин электроприводов этой аппаратуры и т.п. Для оценки сложности расчета с учетом изменения параметров в процессе КЗ достаточно сказать, например, что рост температуры проводников при КЗ вызывает рост их сопротивления. Это приводит, с одной стороны, к уменьшению тока КЗ и интенсивности тепловыделения, а с другой к увеличению времени отключения КЗ, вызванному замедлением действия защитной аппаратуры, имеющей зависимую от тока характеристику. Как следствие, увеличиваются тепловыделение и температура проводника, его сопротивление за счет большей продолжительности КЗ. С увеличением продолжительности КЗ вступает в действие и фактор теплоотдачи от токоведущих жил в изоляцию и окружающую среду. Налицо, таким образом, сложная взаимозависимость искомых параметров.

Зависимость температуры жилы непосредственно после КЗ от температуры жилы до КЗ выражается уравнением:

(1)

Qk — температура жилы в конце КЗ, °С;

Qн — температура жилы до КЗ, °С;

а — величина, обратная температурному коэффициенту электрического сопротивления при 0°С, равная 228°С;

к — коэффициент, который вычисляется по формуле

(2)

в — постоянная, характеризующая теплофизические характеристики материала жилы, равная для алюминия 45,65 мм 4 /(кА 2 *с), для меди 19,58 мм 4 /(кА 2 *с);

— интеграл Джоуля или тепловой импульс, который дает количественную оценку степени термического воздействия тока КЗ, кА 2 *с;

S — сечение жилы, мм 2 .

При расчете температуры кабелей при КЗ необходимо учитывать фактор теплоотдачи в изоляцию и окружающую среду

(3)

h — коэффициент, учитывающий теплоотдачу. Он зависит от материала и сечения проводника и продолжительности КЗ. Для кабелей с алюминиевыми и медными жилами и ПВХ или бумажной пропитанной изоляцией определяется по кривым, занесенным в базу, h = f (tзащ)

(4)

S — площадь поперечного сечения проводника, мм 2 ;

К1 р, a, — коэффициенты, зависящие от материала токопроводящих жил и изоляции проводника.

Увеличение активного сопротивления кабеля RQ учитывается с помощью коэффициента КQ, зависящего от материала и температуры проводника:

(5)

где RН — активное сопротивление проводника при его начальной температуре H, рассчитываемое по формуле

RУД — удельное активное сопротивление, Ом/м, при нормированной температуре;

L — длина проводника до места КЗ, м;

tр— условная температура, равная для меди 234°С, для алюминия 236°С;

— коэффициент увеличения активного сопротивления проводника, где Qk — конечная температура проводника, рассчитанная по формуле (3).

ГРАФИЧЕСКАЯ КАРТИНА РАСЧЕТА

Наглядное представление о том, как меняется ток КЗ, время действия защитной аппаратуры и температура проводника по мере удаления точки КЗ от щита 0,4 кВ можно получить из рис. 2, 3, 4. Напоминаем, что согласно [1] рассматривается отказ основной защиты (автомат А1) и действие резервной защиты (автомат А2).

Кривая А на рис. 2 отражает характер изменения тока КЗ по мере удаления точки повреждения от щита 0,4 кВ без учета увеличения сопротивления в процессе КЗ.

На рис. 3 этой кривой соответствует кривая С, отражающая время действия защитного автомата А2 при коротких замыканиях в разных точках. При этом отрезок 0 — в соответствует зоне действия отсечки автомата, а отрезок в — с соответствует зоне действия теплового расцепителя автомата. Для сравнения на рисунках приведены кривые В, отражающая изменение тока КЗ, и D, отражающая изменение времени действия автомата А2, построенные с учетом увеличения активного сопротивления проводника в процессе КЗ.

Как показывает сравнение этих кривых, при росте сопротивления проводника зона действия отсечки (электромагнитного расцепителя) сокращается.

Одновременно видно, что на границе перехода из зоны отсечки в зону действия теплового расцепителя (отрезки в — с и а — с) время отключения повреждения увеличивается скачком (в 10 и более раз), что вызывает резкий рост температуры и сопротивления проводника и соответствующее снижение тока КЗ.

По мере дальнейшего увеличения расстояния точки КЗ от источника питания время действия защитного аппарата увеличивается более интенсивно при росте сопротивления проводника. При этом время отключения КЗ и конечная температура проводника во многом зависит от времятоковой характеристики защитного аппарата — t = f(I).

ОПРЕДЕЛЯЮЩИЙ ПОКАЗАТЕЛЬ РАСЧЕТА

Определяющим показателем для расчета является изменение температуры проводника при отключении повреждения.

Для оценки состояния проводника (кабеля) после отключения КЗ в [1] установлено несколько критериев в зависимости от конечной температуры токопроводящих жил. По ним определяется возможность дальнейшей эксплуатации проводника или необходимость его замены. В частности, установлено, что возгорание кабеля с ПВХ-изоляцией наступает при температуре жил проводника 350°С и выше.

Читайте также:  Средства от постельных клопов отзывы

Расчеты показывают, что в зависимости от конкретной схемы и технической характеристики резервирующего автомата, температура кабелей малого сечения может превысить величину, допустимую по условию невозгорания. Так, на рис. 4 показано полученное расчетным путем изменение температуры жил двух кабелей — ВВГ (3х2, 5+1х1,5) и ВВГ (3х6+1х4) в зависимости от удаления от щита 0,4 кВ точки повреждения при действии резервирующего автомата А2. Из графика видно, что вне зоны действия отсечки температура обоих кабелей превышает допустимую норму. При этом особенно резко повышается температура кабеля малого сечения — ВВГ (Зх2,5+1х1,5). Температура кабеля ВВГ (Зх6+1х4) хоть и значительно ниже, но зато время действия теплового расцепителя при этом достигает двух десятков секунд. При таких температурах и продолжительности горения дуги поврежденный кабель успеет, если и не поджечь, то наверняка расплавить изоляцию близлежащих кабелей. Вследствие этого уже в них возникнут КЗ, и авария примет массовый характер с реальной вероятностью пожара.

ТОЧЕН ТОЛЬКО КОМПЬЮТЕРНЫЙ РАСЧЕТ

Таким образом, несмотря на сложность описанных выше расчетов их выполнение необходимо для правильного выбора защитной аппаратуры и проводников, что значительно уменьшает вероятность пожара. В филиале Энергосетьпроект-НН-СЭЩ разрабатывается программа САПР на основе объединения математических зависимостей приведенных в [1,3,4] с добавлением время токовых характеристик защитной аппаратуры. Получившийся алгоритм представляющий собой систему нелинейных уравнений и графических зависимостей не имеет аналитического решения, но он может быть решен методом итерации с использованием вычислительной техники.

НЕКОТОРЫЕ ВЫВОДЫ ПО МЕТОДИКЕ РАСЧЕТА

1. Приведенные в руководящих материалах формулы и вспомогательные кривые позволяют определить увеличение активного сопротивления проводника при КЗ только при неизменяющихся значениях тока и времени его отключения.

В низковольтной сети, где ток КЗ и время его отключения в значительной степени сами зависят от активного сопротивления проводника и время-токовой характеристики автоматического выключателя, расчет следует выполнять путем совместного решения системы математических и графических зависимостей.

2. Расчеты стойкости кабеля к возгоранию следует производить не только на головном, но и на других участках кабеля в зонах действия как независимой, так и зависимой от тока части время-токовой характеристики автомата резервной защиты.

3. Указанные расчеты необходимо выполнять с помощью специально разработанной программы в системе автоматизированного проектирования сети собственных нужд энергетических объектов (САПР).

О том, что показали выполненные расчеты в отношении построения схем сети и выбора защитной аппаратуры, автор расскажет во второй части статьи, которая будет опубликована в следующем номере журнала.

1. Циркуляр РАО « ЕЭС России» № Ц-02-98(Э). О проверке кабелей на невозгорание при воздействии тока короткого замыкания.

2. Правила устройства электроустановок (гл. 3 6-го изд., гл. 1.7 7-го изд).

3. РД 153-34.0-20.527-98. Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору электрооборудования. — МЭИ. — Под ред. Б.Н. Неклепаева. — 2004 г.

4. ГОСТ 28249-93. Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ. — Введ. С 1994 г.

Линк ю ответы что такое линк linkyou.ru.

Добавлено 5 февраля 2015 года в 17:35, Чт

Методика проверки кабеля на невозгорание заключается в расчете температуры жил кабеля в конце короткого замыкания и сравнении ее с допустимой .

1.Определяется начальная температура жил кабеля (до короткого замыкания).

За начальную температуру принимают максимально возможную температуру предшествующего режима

где Т – фактическая температура окружающей среды во время короткого замыкания, 0 С (для Самарской области при прокладке в земле Θ = 20 0 С, при прокладке в воздухе Θ = 30 0 С;

ТДоп – расчетная длительно допустимая температура жилы, 0 С (для кабелей с пропитанной бумажной изоляцией на напряжение 1 кВ — 80 0 С, 6 кВ – 65 0 С, 10 кВ – 60 0 С; для кабелей с пластмассовой изоляцией — 70 0 С и для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена — 90 0 С);

Т0расч– расчетная температура окружающей среды, 0 С (для земли — 15 0 С, для воздуха — 25 0 С).

2.Определяется значение коэффициента К

К =b*IКЗ 2 *tО/F 2 ,

гдеb – постоянная, м 4 /(кА 2 · с), для алюминиевых жил -45,65, для медных – 19,58;

IКЗ – максимальное установившееся значение тока трехфазного короткого замыкания на шинах источника питания с учетом подпитки от электродвигателей 6-10 кВ, кА.

tО – время протекания тока короткого замыкания, с.

tО =tМТЗ ВВ +tР +tВ +tА ,

гдеtМТЗ ВВ – время действия МТЗ резервной защиты (на вводе на секцию в РП (ГПП), с. Для примера расчета равно 1,25 с. ;

tР – время срабатывания электромеханических реле (0,1 с.) или микропроцес­сор­ных защит (0,05 с.);

tВ – время отключения масляного (0,1 с.) или вакуумного (0,03 с.) выключа­теля;

tА – эквивалентная постоянная времени затухания апериодической составляю­щей тока короткого замыкания от удаленных источников, равная 0,1 с для сети 6-10 кВ.

3.Определяется температура жил в конце короткого замыкания

ТК =Т * е К + аК – 1),

где а – величина, обратная температурному коэффициенту электрического сопротивления при 0 0 С, равная 228 0 С.

Пример расчета

Кабель с алюминиевыми жилами 3х150 и бумажной пропитанной изоляцией напряжением 10 кВ проложен частично в земле, частично на воздухе.

I = 195 A, Iдд земл = 275 А, Iдд возд = 210 А, Iкз = 8,64 кА,

tМТЗ ВВ =1,25 с,tР = 0,05с, tВ = 0,03 с, tА = 0,1 с.

1. Начальная температура

ТВ = 30 + (60 – 25) · (195/210) 2 = 60,2 0 С – в воздухе.

2. tО = 1,25 + 0,05 + 0,03 + 0,1 = 1,43 с.

К = 45,65 · 8,64 2 · 1,43 / 150 2 = 0,22.

3. При прокладке кабеля в земле

ТКЗ = 42,6 · е 0,22 + 228 (е 0,22 – 1) = 108 0 С,

При прокладке в воздухе

ΘК В = 60,2 · е 0,22 + 228 (е 0,22 – 1) = 131 0 С.

Предельно допустимые температуры нагрева проводников, при которых кабели пригодны к дальнейшей эксплуатации после отключения короткого замыкания, приведены в табл.8.1 [9]. В частности, для кабелей 6-10 кВ с бумажной пропитанной изоляцией она составляет 200 0 С.

Отсюда следует вывод о невозгораемости кабеля при коротком замыкании и о возможности его нормальной дальнейшей эксплуатации после отключения короткого замыкания.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector