Файл: Шаповалов, Б. Т. Электрооборудование насосных станций учебное пособие.pdf

Ик% Уфазн.ном

^ном.т * 100

Считая, что сопротивление питающей системы до шин хо — 0, мак­ симальный ток трехфазного короткого замыкания можно опреде­ лить из выражения 1 К= И фазн.ном/*т, подставляя в него определенное выше значение хт, получим

Так как питающая система считается бесконечно большой мощности (по сравнению с трансформатором), то /к= / //= / 00.

7. Р а с ч е т т о к о в т р е х ф а з н о г о к о р о т к о г о з а м ы к а н и я п р и к о р о т к о м з а м ы к а н и и на ш и н а х у с т а н о в о к с м о щ н ы м и с и н х р о н н ы м и ил и а с и н х р о н н ы м и

д в и г а т е л я м и

При коротком замыкании на шинах какой-либо установки, на­

Пр и мер. Рассчитать ток трехфазного короткого замыкания, поступающий от асинхронных двигателей к точке короткого замы­ кания К-1 при ^ = 0. Расчетная схема установки приведена на

рис. 38, где Рном.асинхр.д —0,8 мВт.

79

Определяем номинальный ток двигателей:

Y 3-6-0,88-0,92

Определяем ток трехфазного короткого замыкания, поступаю­ щий от всех асинхронных двигателей насосной станции к точке ко­ роткого замыкания К-1.

•3 = 4,5-95,5-3 = 1285 А.

Как видно из приведенного примера, ток короткого замыкания, поступающий от мощных асинхронных двигателей к точке корот­ кого замыкания К-1, значителен и пренебрегать им не следует.

Ударное значение тока в месте короткого замыкания, поступаю­

iy= ip= 1,6. /2 -1285 = 2900 А.

Заметим, что ток короткого замыкания, поступающий от мало­ мощных или удаленных от точки замыкания двигателей как син­ хронных, так и асинхронных, не учитывается. При наличии мощных двигателей надо в рассмотренных случаях (когда следует учи­ тывать их ток, поступающий в точку короткого замыкания) при­ нимать во внимание не только /д", но и ток в момент отключения двигателя выключателем. Для асинхронных двигателей этот ток можно определить как /"асинхр.д • Расинхр.д, где р = 0,2—0,4. Ток син­ хронных двигателей в момент их отключения может быть определен по кривым затухания так же, как для синхронных генераторов (для времени, соответствующего моменту отключения).

§ 17. ТЕРМИЧЕСКОЕ И ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ НА АППАРАТУРУ И ТОКОВЕДУЩИЕ ЧАСТИ УСТАНОВКИ

Токи короткого замыкания оказывают на токоведущие части электрических установок термическое и механическое (электроди­ намическое) воздействия. Рассмотрим кратко каждое из этих яв­ лений.

Термическое действие токов короткого замыкания. Поскольку токи короткого замыкания автоматически отключаются через отно­ сительно малый промежуток времени с момента возникновения, то их действие на установку кратковременно. В то же время,тепловая инерция токоведущих частей установки относительно велика,

80

вследствие чего их температура нагрева не успевает достичь уста­ новившегося значения.

Ввиду сложности разбираемого явления анализ его может быть сделан только приближенно. Первое допущение, вытекающее из кратковременности действия тока короткого замыкания, которое мы принимаем, сводится к тому, что не будем учитывать отвод тепла от токоведущей части в окружающую среду, а положим, что все тепло, выделяемое в ней в результате короткого замыкания, идет на повышение ее температуры, т. е. '0 ,к= 'в’н + Тк, где Фц — температу­ ра нагрева токоведущей части током короткого замыкания, Фи-— установившаяся температура нагрева токоведущей части при нор­ мальном режиме, соответствующем номинальной нагрузке, тк -— температура перегрева токоведущей части током короткого замыка­ ния. Так как воздействие температуры #к кратковременно (токове­ дущая часть, как уже было сказано, быстро отключается), то мож­ но допустить, чтобы она значительно превышала $н- В соответствии с ПУЭ допускаются следующие максимальные температуры нагре­ ва токоведущих частей при коротком замыкании (■Ок.макс), °С:

Следовательно, чтобы проверить, не нагреется ли токоведущая часть до температуры выше допустимой (будет ли токоведущая часть термически устойчивой при коротком замыкании) необходимо определить максимальную температуру ее нагрева при коротком замыкании и сравнить ее с допустимой. Токоведущая часть терми­ чески устойчива при соблюдении условия Фк^'&к.макс-

Так к Л количество выделяемого в токоведущей части тепла тропорционалыю времени протекания через нее тока, то для оп­ ределения Фк необходимо знать это время (t). Оно при отключении токов короткого замыкания в результате действия автоматической (релейной) защиты определяется как сумма двух слагаемых t = = ^защ-Ив, где t3ащ — длительность действия релейной защиты, т. е. то время, которое проходит с момента возникновения короткого за­ мыкания до момента подачи отключающего импульса на отключаю­ щий электромагнит привода выключателя, a tB— время действия выключателя, т. е. то время, которое проходит с момента возник­ новения отключающего импульса до полного гашения дуги между контактами выключателя, образующейся при разрыве отключае­ мого тока. £защ устанавливается специалистами при настройке за­

81

щиты. tB— для выключателей разных типов различно, в частности для быстродействующих выключателей /в = 0,08—0,1 с, для выклю­ чателей обычного типа ^в = 0,15—0,2 с.

Сложность определения количества тепла Q, выделяемого в то­ коведущей части током короткого замыкания, объясняется несколь­ кими причинами. Одна из них заключается в том, что ток коротко­ го замыкания за время протекания по токоведущей части изменя­ ется по сложному закону; другая в том, что в процессе нагрева удельное сопротивление материала р токоведущей части и ее теп­ лоемкость С также меняются.

Для упрощения определения Q принимают: 1) что токоведущая часть нагревается не действительным изменяющимся во времени током короткого замыкания, а неизменным по величине током, рав­ ным установившемуся значению тока короткого замыкания; 2 ) вместо действительного времени t протекания тока короткого за­ мыкания по токоведущей части в качестве расчетного времени при­ нимают — фиктивное время его действия (определение его будет дано ниже); 3) считают, что сопротивление материала токоведущей части в процессе нагрева остается постоянным, равным гср — среднему значению для возможного интервала изменений темпе­ ратуры нагрева; 4) удельную теплоемкость токоведущей части в процессе нагрева также принимают неизменной.

Учитывая эти допущения, можно на основании известного зако­ на Джоуля — Ленца записать простое выражение для определения количества тепла, выделяемого в токоведущей части при коротком замыкании:' .

(^ф) принимаем время, в течение которого установившийся ток вы­ деляет в токоведущей части то же количество тепла, что и действи­ тельный, изменяющийся во времени ток короткого замыкания, за время t его протекания.

Покажем теперь связь между фиктивным временем и темпера­ турой нагрева токоведущей части при коротком замыкании.

В результате теплового действия тока короткого^замыкания тем­ пература перегрева токоведущей части достигает значения. ТкСле­ довательно, количество тепла, поглощенное ею за время короткого замыкания, можно подсчитать по формуле

части, м; у — плотность материала токоведущей части, г/см3; Сх— удельная темплоемкость, кал/г-°С.

Так как согласно принятому выше допущению количество вы­ деленного при коротком замыкании тепла равно количеству тепла, воспринятому (поглощенному) токоведущей частью (QK—<2 погл), то, приравнивая правые части формул (46) и (47) и выражая удель­

82