На главную
На главную

ГОСТ 30323-95 «Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета электродинамического и термического действия тока короткого замыкания»

Стандарт распространяется на трехфазные электроустановки промышленной частоты и определяет общую методику расчета и проверки проводников и электрических аппаратов на электродинамическую и термическую стойкость при коротких замыканиях.

Обозначение: ГОСТ 30323-95
Название рус.: Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета электродинамического и термического действия тока короткого замыкания
Статус: не действующий (Введен впервые)
Заменен: ГОСТ Р 52736-2007 «Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета электродинамического и термического действия тока короткого замыкания»
Дата актуализации текста: 01.10.2008
Дата добавления в базу: 01.02.2009
Дата введения в действие: 01.01.1994
Дата окончания срока действия: 01.07.2008
Разработан: ТК 117 "Энергоснабжение"
Утвержден: Госстандарт России (12.03.1996)<br>Госстандарт России (08.09.1992)
Опубликован: ИПК Издательство стандартов № 2000

ГОСТ30323-95

ГОСТ Р 50254-92

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

КОРОТКИЕ ЗАМЫКАНИЯ
В ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ

Методы расчетаэлектродинамического
и термического действия тока короткого замыкания

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СОВЕТ
ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И СЕРТИФИКАЦИИ

Минск

ГОСТ30323-95

ГОСТР 50254-92

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙСТАНДАРТ

КОРОТКИЕ ЗАМЫКАНИЯ В ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ

Методырасчета электродинамического и термического действия
тока короткого замыкания

Short circuit in electrical installations.
Calculation methods of thermal and electrodynamic
effects of short circuit currents

Дата введения 1994-01-01

Настоящийстандарт распространяется на трехфазные электроустановки промышленной частоты иопределяет общую методику расчета и проверки проводников и электрическихаппаратов на электродинамическую и термическую стойкость при короткихзамыканиях.

Все пунктыосновного текста стандарта являются обязательными, а приложения -рекомендуемыми.

1 Общие положения

1.1 Выборрасчетных условий КЗ

1.1.1 Припроверке проводников и электрических аппаратов электроустановок наэлектродинамическую и термическую стойкость при КЗ предварительно должны бытьвыбраны расчетные условия КЗ, т.е. расчетная схема электроустановки, расчетныйвид КЗ в электроустановке, расчетная точка КЗ, а также расчетнаяпродолжительность КЗ в электроустановке (последнюю используют при проверке натермическую стойкость проводников и на невозгораемость кабелей).

1.1.2 Расчетнаясхема электроустановки должна быть выбрана на основе анализа возможныхэлектрических схем этой электроустановки при продолжительных режимах ее работы.К последним следует относить также ремонтные и послеаварийные режимы работы.

1.1.3 Расчетнымвидом КЗ следует принимать:

- при проверкеэлектрических аппаратов и жестких проводников на электродинамическую стойкость- трехфазное КЗ;

- при проверкеэлектрических аппаратов и проводников на термическую стойкость - трех- илиоднофазное КЗ, а на генераторном напряжении электростанций - трех- илидвухфазное КЗ, в зависимости от того, какое из них приводит к большемутермическому воздействию;

- при проверкегибких проводников по условию их допустимого сближения во время КЗ - трех- илидвухфазное КЗ, в зависимости от того, какое из них приводит к большемусближению проводников.

1.1.4 Вкачестве расчетной точки КЗ следует принимать такую точку на расчетной схеме,при КЗ в которой проводник или электрический аппарат подвергается наибольшемуэлектродинамическому или термическому воздействию.

Примечание. Исключения из этого требования допустимылишь при учете вероятностных характеристик КЗ и должны быть обоснованысоответствующими ведомственными нормативно-техническими документами (НТД).

1.1.5 Расчетнуюпродолжительность КЗ при проверке проводников и электрических аппаратов натермическую стойкость следует определять путем сложения времени действияосновной релейной защиты, в зону которой входят проверяемые проводники иэлектрические аппараты, и полного времени отключения соответствующеговыключателя, а при проверке кабелей на невозгораемость - путем сложения временидействия резервной релейной защиты и полного времени отключения ближайшего кместу КЗ выключателя.

При наличии устройств автоматическогоповторного включения (АПВ) цепи следует учитывать суммарное термическоедействие тока КЗ.

1.1.6 При расчетной продолжительности КЗдо 1 с допустимо процесс нагрева проводников под действием тока КЗ считатьадиабатическим, а при расчетной продолжительности КЗ более 1 с и принебыстродействующих АПВ следует учитывать теплоотдачу в окружающую среду.

2 Электродинамическое действие тока КЗ

2.1 Расчетэлектродинамических сил взаимодействия проводников

2.1.1 Электродинамические силывзаимодействия двух параллельных проводников конечного сечения (F) в ньютонахследует определять по формуле

                                                           (1)

где 2×10-7 - постоянный параметр, Н/А2;

а - расстояние между осями проводников, м;

i1, i2 -мгновенные значения тока проводников, А;

l - длина проводников, м;

Кф -коэффициент формы.

Для проводников прямоугольного сечениякоэффициент формы следует определять по кривым, приведенным на рисунке 1.

Диаграммадля определения коэффициентов формы шин прямоугольного сечения

Рисунок1

Для круглыхпроводников сплошного сечения, проводников кольцевого сечения, а такжепроводников (шин) корытного сечения с высотой сечения 0,1 м и более следуетпринять Кф = 1,0.

2.1.2Наибольшее значение электродинамической силы имеет место при ударном токе КЗ.

2.1.3Максимальную силу (F) в ньютонах (эквивалентную равномерно распределенной по длинепролета нагрузки), действующую в трехфазной системе проводников на расчетнуюфазу при трехфазном КЗ, следует определять по формуле

                                               (2)

где  - ударный токтрехфазного КЗ, А;

- коэффициент, зависящий от взаимного расположения проводников;

а - расстояние между осямипроводников, м;

l - длина пролета, м.

Значениякоэффициента  некоторых типовшинных конструкций (рисунок 2) указаны в таблице 1.

Схемы взаимного расположения шин

Рисунок 2

Таблица 1- Значения коэффициента

Расположение шин

Расчетная фаза

Значение коэффициента  для нагрузок

результирующей

изгибающей

растягивающей

сжимающей

1 В одной плоскости (рисунок 2а)

В

1,00

1,00

0

0

2 По вершинам равностороннего треугольника (рисунок 2б)

А

1,00

0,94

0,25

0,75

В

1,00

0,50

1,00

0

С

1,00

0,94

0,25

0,75

3 По вершинам прямоугольного равнобедренного треугольника (рисунок 2в)

А

0,87

0,87

0,29

0,87

В

0,95

0,43

0,83

0,07

С

0,95

0,93

0,14

0,43

4 По вершинам равностороннего треугольника (рисунок 2г)

А, В, С

1,00

0,50

1,00

0

Придвухфазном КЗ

                                      (3)

где  - ударный токдвухфазного КЗ, А.

2.2 Выбор расчетной механической схемы шинныхконструкций и гибких токопроводов

2.2.1 Методикурасчета электродинамической стойкости шинных конструкций и гибких токопроводовследует выбирать на основе расчетной механической схемы, учитывающей их особенности.

2.2.2 Следуетразличать:

- статическиесистемы, обладающие высокой жесткостью, у которых шины и изоляторы при КЗостаются неподвижными;

- динамическиесистемы с жесткими опорами, у которых изоляторы при КЗ могут считатьсянеподвижными, а шины колеблются;

- динамическиесистемы с упруго податливыми опорами, в которых при КЗ колеблются шины и опоры;

- динамическиесистемы с гибкими проводами.

2.2.3 Расчетныемеханические схемы шинных конструкций различных типов, обладающих высокойжесткостью, представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Расчетная схема шинныхконструкций

Номер схемы

Расчетная схема

Тип балки и опоры

Коэффициенты

l

b

r1

1

Однопролетная А и B - изоляторы-опоры

8

1

3,14

2

Однопролетная А - защемление шины; В - изолятор-опора

8

1,25

3,93

3

А и В - защемление шины на жестких опорах

12

1

4,73

4

Балка с двумя пролетами

8

1,25

3,93

5

Балка с тремя и более пролетами

10*

12**

1,13

1

4,73

* Для крайних пролетов,

** Для средних пролетов.

Расчетныесхемы имеют вид равнопролетной балки, лежащей или закрепленной на жесткихопорах и подвергающейся воздействию равномерно распределенной нагрузки.

Различаютследующие типы шинных конструкций и соответствующих расчетных механическихсхем:

- шинныеконструкции с разрезными шинами, длина которых равна длине одного пролета;расчетной схемой для них является балка с шарнирным опиранием на обеих опорахпролета (таблица 2, схема 1);

- шинныеконструкции с разрезными шинами, длина которых равна длине двух пролетов, сжестким креплением на средней опоре; расчетной схемой для них является балка сжестким опиранием (защемлением) на одной и шарнирным на другой опоре пролета(таблица 2,схема 2);

-многопролетная шинная конструкция с неразрезными шинами; расчетной схемой длясредних пролетов является балка с жестким опиранием (защемлением) на обеихопорах пролета (таблица 2, схема 3);

- шинныеконструкции с разрезными шинами, длина которых равна двум, трем и болеепролетам, без жесткого крепления на промежуточных опорах; расчетной схемой дляних являются соответственно схемы 4 и 5 (таблица 2).

2.2.4 Расчетнойсхемой шинной конструкции с упруго податливыми опорами следует считать схему, вкоторой масса шины распределена по длине пролета, а опоры представлены телами сэквивалентной массой М и пружинами с жесткостью Соп.

2.2.5 Для гибкихтокопроводов в качестве расчетной схемы применяют схему с жестким стержнем, оськоторого очерчена по цепной линии. Гирлянды изоляторов вводят в механическуюсхему в виде жестких стержней, шарнирно соединенных с проводами и опорами.Размеры стержней, расчетной схемы определяют из статического расчета надействие сил тяжести.

2.3 Допустимые механические напряжения в материале проводников имеханические нагрузки на опоры при КЗ

2.3.1Допустимое напряжение в материале жестких шин (sдоп) в паскалях следуетпринимать равным 70 % от временного сопротивления разрыву материала шин sр

                                                     (4)

Допустимыенапряжения в материале шин следует принимать ниже пределов текучести этогоматериала.

Временныесопротивления разрыву и допускаемые напряжения в материалах шин приведены втаблице 3.

В случаесварных шин их временное сопротивление разрыву снижается. Значения временныхсопротивлений разрыву в области сварных соединений определяют экспериментально;при отсутствии экспериментальных данных эти значения и значения допустимыхнапряжений следует принимать, используя данные таблицы 3.

Таблица 3 - Основныехарактеристики материалов шин

Материал шины

Марка

Временное сопротивление разрыву, МПа

Допустимое напряжение, МПа

Модуль упругости, 1010 Па

материала

в области сварного соединения

материала

в области сварного соединения

1 Алюминий

А0, А

АД0

118

59-69

118

59-69

82

41-48

82

41-48

7

7

2 Алюминиевый сплав

АД31Т

127

120

89

84

7

АД31Т1

196

120

137

84

7

АВТ1

304

152

213

106

7

1915T

353

318

247

223

7

3 Медь

МГМ

245-255

-

171,5-178

-

10

МГТ

245-294

-

171,5-206

-

10

2.3.2 Допустимую нагрузку на изолятор (изоляционную опору) (Fдоп) следует принимать равной60 % от минимальной разрушающей нагрузки Fразр, приложенной к вершинеизолятора (опоры) при изгибе или разрыве

                                                             (5)

2.3.3 Взависимости от взаимного расположения шин и изоляторов последние подвергаютсявоздействию электродинамических сил, работая на изгиб или растяжение (сжатие)или одновременно на изгиб и растяжение (сжатие). Допустимые нагрузки наизоляторы при изгибе (Fдоп.изг.) и растяжении (Fдоп.р ) в ньютонах в этих случаяхследует принимать соответственно равными:

                                                    (6)

где Fразр.изг. и Fразр.р - задаваемыепредприятием-изготовителем минимальные разрушающие нагрузки соответственно приизгибе и растяжении (сжатии) изолятора, Н.

2.3.4Допустимую нагрузку на спаренные изоляторы (опоры) следует принимать равной 50% от суммарного разрушающего усилия изоляторов (опор)

                                                       (7)

где Fразрå - суммарное разрушающееусилие спаренных изоляторов (опор), Н.

2.3.5Допустимую нагрузку при изгибе опорного изолятора (Fдоп) в ньютонах следуетопределять в соответствии с формулой

                                                      (8)

где N - коэффициентдопустимой нагрузки, равный 0,6 или 0,5 (см. пп. 2.3.2-2.3.4);

h и H -расстояния от опасного сечения изолятора соответственно до его вершины и центратяжести поперечного сечения шины (см. рисунок 3), м.

Опасное сечениеопорно-стержневых изоляторов с внутренним креплением арматуры (рисунок 3а)следует принимать у опорного фланца, опорно-стрежневых изоляторов с внешнимкреплением арматуры (рисунки 3б, в) - у кромки нижнего фланца, аопорно-штыревых изоляторов (рисунок 3г) - на границе контакта штыряс фарфоровым телом изолятора.

Допустимуюизгибающую нагрузку многоярусных изоляционных опор (рисунки 3в, г)следует принимать равной допустимой нагрузке наименее прочного яруса,определенной по формуле (8).

2.3.6 Прирасположении фаз по вершинам треугольника (рисунки 2б, в, г) изоляторы одновременноиспытывают как растягивающие (сжимающие), так и изгибающие усилия. Допустимуюизгибающую нагрузку (Fдоп.изг) в ньютонах следуетопределять по формуле (8), принимая Fразр равной разрушающей нагрузкепри изгибе изолятора; допустимую растягивающую нагрузку (Fдоп.р) следует определять поформуле (5),принимая Fразр равной разрушающей нагрузке при растяжении.

2.3.7Допустимое напряжение в материале проводников (sдоп) в мегапаскалях следуетпринимать равным

где sпр - предел прочности прирастяжении, Н;

N - коэффициент допустимойнагрузки, равный 35-50 % от предела прочности.

Копределению допустимых нагрузок на изоляторы и шинные опоры

Рисунок 3

2.3.8 Допустимую нагрузку на подвесные изоляторы следует приниматьравной 30 % от разрушающей нагрузки, т.е.

                                                        (9)

2.3.9Расстояния между проводниками фаз () а также между проводниками и заземленными частями () шинных конструкций напряжением 35 кВ и выше и проводовошиновки распределительных устройств, воздушных линий и токопроводов к моментуотключения КЗ должны оставаться больше допустимых изоляционных расстояний, определяемыхпри рабочих напряжениях

                                                    (10)

где  и  - минимальнодопустимые расстояния по условиям пробоя соответственно между проводниками фази проводниками и заземленными частями при рабочем напряжении.

2.4 Определение механических напряжений в материалепроводников и нагрузок на их опоры при КЗ

2.4.1 Расчет шинных конструкций,обладающих высокой жесткостью

2.4.1.1 При расчете шинной конструкции,обладающей высокой жесткостью, шину в любом пролете между изоляторами, кромекрайних, следует рассматривать как стержень (балку с шарнирно опертыми концами,таблица 2).Наличие ответвлений допускается не учитывать.

2.4.1.2 Максимальное напряжение вматериале шины (smax) в паскалях и нагрузку на изолятор шинной конструкциивысокой жесткости при трехфазном КЗ () в ньютонах следует определять по формулам:

                                                  (11)

и

                                                      (12)

где - максимальная сила, возникающая в многопролетнойбалке при трехфазном КЗ, Н, и определяемая по формуле (2);

l - длина пролета шин, м;

W- момент сопротивления поперечного сеченияшины, м3; формулы для его

расчета приведены в таблице 4;

l и b - коэффициенты, зависящие от условия опирания(закрепления) шин, а также числа пролетов конструкции с неразрезными шинами(таблица 2).

При двухфазном КЗ

                                                      (13)

и

                      (14)

где  - максимальная сила, возникающая в многопролетной балкепри двухфазном КЗ, Н, и определяемая по формуле (3).

Двухполосная шина

Рисунок 4

При расчете напряжений в области сварныхсоединений, находящихся на расстоянии z отопорного сечения, в формулы (11) и (13) следует подставлятьзначения 1/l (z), вычисленныев соответствии с таблицей 10.

2.4.1.3Электродинамические нагрузки на отдельные проводники составных шин (рисунок 4)обусловлены взаимодействием проводников других фаз и отдельных элементовпроводника одной фазы. Максимальное напряжение в материале составных шин при КЗдопускается определять по формуле

,                                                (15)

где  - максимальноенапряжение в материале шины, обусловленное взаимодействием проводников другихфаз, Па, которое следует определять в зависимости от вида КЗ по формуле (11) и (13);

 - максимальное напряжение в материале шины,обусловленное взаимодействием отдельных элементов проводника одной фазы, Па,которое следует определять по формуле

                                                      (16)

где  - длина пролетаэлемента шины между прокладками, м;

 - расстояниемежду осями поперечных сечений элементов составных шин (рисунок 4), м;

 - моментсопротивления поперечного сечения элемента шины, м3;

 - ударный ток трехфазного или двухфазного КЗ,А;

п - число составных проводников фазы.

Таблица 4 - Формулы для определениямомента инерции J и момента сопротивления W поперечных сечений шин

Сечения шин

Расчетные формулы

J, м4

W, м3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

Для одного элемента

 

 

 для стандартных двутавровых профилей

 

Сечение прокатных профилей стандартных размеров

Приближенные формулы:

двутавровый профиль на «ребро»

швеллерообразный (корытный) профиль на «ребро»

Сечение любой формы

Ориентировочная оценка момента сопротивления относительно центральной оси:

 для сплошного симметричного сечения

 

для полого симметричного сечения

где S - площадь сечения; h, b - высота и ширина сечения соответственно; l - периметр; D - толщина стенки (для полого сечения)

* Если прокладки приварены к обеим полосам пакета, момент инерции и момент сопротивления принимают равными:

 и  

2.4.2Расчет шинных конструкций с жесткими опорами

2.4.2.1 Шиннуюконструкцию, изоляторы которой обладают высокой жесткостью, в расчетах надинамическую стойкость при КЗ следует представлять как стержень с защемленными концами,имеющий лишь основную частоту собственных колебаний.

2.4.2.2Максимальное напряжение в материале шин (smax)в паскалях и нагрузку на изоляторы (Fиз) в ньютонах прирасположении шин в одной плоскости и высокой жесткости изоляторов шиннойконструкции следует определять по формулам

при трехфазномКЗ

                                                       (17)

и

                                                      (18)

при двухфазномКЗ

                                                      (19)

и

                                                     (20)

где h - коэффициент динамическойнагрузки, зависящий от расчетной основной частоты собственных колебаний шины f1. Значения коэффициента в зависимости от отклонения f1/fc(fc = 50 Гц) следует определять пографикам, приведенным на рисунке 5.

Значениярасчетной частоты собственных колебаний (fc)в герцах следует определять в соответствии с 2.4.2.4.

Зависимость динамического коэффициента для изоляторови шин от частоты собственных колебаний шины

Рисунок5

2.4.2.3 Максимальную нагрузку напроходные изоляторы (Fиз) в ньютонах следует определять по формуле

                                   (21)

где lпр- расстояние от торцапроходного изолятора до ближайшего опорного изолятора фазы, м.

2.4.2.4 Расчетнуючастоту собственных колебаний шины (f1) в герцахследует определять по формуле

                                                    (22)

где Е - модуль упругости материала шины, Па;

J - момент инерции поперечного сечения шины, м4;

m -масса шины на единицу длины, кг/м;

r1 -параметр основной частоты собственных колебаний шины. Значения этого параметразависят от типа шинной конструкции и представлены в таблице 2.

2.4.2.5 Максимальное напряжение вматериале составных шин (smax) в паскалях шинной конструкции с жесткими опорамидопустимо определять по формуле (15). При этом максимальное напряжение в материалешин, обусловленное взаимодействием проводников других фаз (sф max)в паскалях, следует определять в зависимости от вида КЗ по формуле (17) или(19),а максимальное напряжение в материале шины, обусловленное взаимодействиемотдельных элементов проводника одной фазы (sэл max) в паскалях, - по формуле

                                         (23)

где hэл -коэффициент динамической нагрузки, зависящий от расчетной основной частотысобственных колебаний элементов составной шины (f1 эл)который следует определять по расчетным графикам, приведенным на рисунке 5.

Расчетную основную частоту собственныхколебаний элементов составной шины (f1эл) в герцах следует определять по формуле

                                                  (24)

где lэл - длина пролета элемента шины между прокладками, м;

J - момент инерции поперечного сечения элемента шин, м3;

mэл - масса элемента на единицу длины, кг/м;

аэл - расстояние между осями поперечных сечений элементовсоставных шин (рисунок 4), м.

2.4.2.6 Максимальное напряжение вматериале шин (smax) в паскалях и максимальную нагрузку на опорные ипроходные изоляторы (Fиз) в ньютонах, при расположении шин по вершинамтреугольника (рисунки 26, в, г), следует определять с учетом ихпространственных колебаний, используя формулы:

                                                 (24)

                                                     (25)

                                                     (26)

где W - меньшийиз двух моментов сопротивления поперечного сечения шины (момента сопротивления wu при изгибе в плоскости u и момента сопротивления Wt при изгибе шины в плоскости t (рисунок 2), м3;

, -электродинамические силы, определяемые соответственно по формулам (2) и (3);

xs , xF - коэффициенты,значения которых для наиболее распространенных типов шинных конструкций(рисунки ,в, г) приведены в таблице 5.

Таблица 5 - Значения коэффициентовxs и xF шинных конструкций

Расположение шин

Эскиз конструкции на рисунке 2

Значение коэффициента

xF

Значение коэффициента xs

для шин круглого и кольцевого сечений

для шин квадратного сечения

1 По вершинам прямоугольного равнобедренного треугольника

в

0,95

0,95

1,16

2 По вершинам равностороннего треугольника

б

1,0

1,0

1,39

г

1,0

1,0

1,21

2.4.3 Расчет подвесного самонесущего токопровода

2.4.3.1 Расчетное максимальное напряжениев материале шин подвесного самонесущего токопровода (sрасч max) в паскалях следует определять с учетом собственноймассы, массы изоляционных распорок и льда, а также действия напора ветра, т.е.

sрасч max=smax +sВ ,

где smax - максимальное напряжение в материале шин вследствиеэлектродинамического действия тока КЗ;

sВ -напряжение в материале шин от собственной массы, массы изоляционных распорок ильда, а также действия напора ветра.

Нагрузку на изолятор подвесногосамонесущего токопровода следует определять по формуле (12).

2.4.4 Расчетшинных конструкций с упругоподатливыми опорами

2.4.4.1 Максимальное напряжение вматериале шин и максимальную нагрузку на изоляторы шинных конструкций супругоподатливыми опорами следует определять соответственно по формулам (17) и (18), ачастоту собственных колебаний - по формуле (22), учитывая при этом, чтопараметр основной частоты r1 являетсяфункцией безразмерных величин Cопl3/EJ иM/ml где Соп -жесткость опор, а М - приведенная масса. Значения жесткости опоропределяют по экспериментальным данным, а приведенной массы - согласно 2.4.4.2.Кривые для определения r1 шин с жестким закреплением на опорах приведены нарисунке 6,а для шин с шарнирным закреплением - на рисунке 7. Для шин с чередующимисяжесткими и шарнирными закреплениями на опорах значение параметра r1допустимо приблизительно оценивать как среднее между его значениями, найденнымипо кривым рисунков 6 и 7.

Кривыедля определения параметра основной частоты собственных колебаний шины при еежестком закреплении на упругоподатливых опорах

Рисунок 6

Кривыедля определения параметра основной частоты собственных колебаний шины пришарнирном закреплении ее на упругоподатливых опорах

Рисунок 7

Значения r1 для шин с жесткимзакреплением на опорах при и для шин с шарнирным закреплением на опорах при  приведены в таблице 2.

2.4.4.2Приведенную массу опоры (M) в килограммах определяют по приближенной формуле

,                                                        (28)

где Моп- масса опоры, кг;

Hц.оп и Hц.ш - расстояния от основанияопоры соответственно до центра массы опоры (изолятора) и центра массыпоперечного сечения шины (рисунок 8), м. Если частота собственных колебаний опоры,закрепленной на упругом основании известна, то приведенную массу (М) вкилограммах следует определять по формуле

,                                                          (29)

где Соп -жесткость опоры, практически равная жесткости изолятора Сиз,Н/м;

fоп - частота собственных колебаний опоры, Гц, равнаячастоте колебаний изолятора, Гц.

2.4.5 Проверка токопроводов на электродинамическуюстойкость при наличии устройств автоматического повторного включения

2.4.5.1 Приналичии быстродействующих АПВ токопроводы электроустановок напряжением 35 кВ ивыше следует проверять на электродинамическую стойкость при повторном включениина КЗ.

Методикапроверки приведена в приложении 4. Такой проверки не требуется, еслипродолжительность бестоковой паузы, (tб.п) в секундах, составляет

,

где f1 - первая (основная) частотасобственных колебаний ошиновки, Гц;

d - декремент затухания токопровода пригоризонтальных колебаниях шин.

К расчету приведенной массыопоры

Рисунок 8

2.4.6 Расчет гибких проводников

2.4.6.1 Прирасчете гибких проводников следует определять максимальные тяжение впроводниках и отклонение проводников при и после КЗ.

Расчет гибкихпроводников следует вести, исходя из закона сохранения энергии. Предварительныеоценки тяжений в проводниках и смещений проводников допускается делать безучета влияния гирлянд изоляторов.

Расчет гибкихпроводников следует вести с помощью алгоритмов и программ на ЭВМ. Предварительныеоценки тяжений в проводниках и смещений проводников допускается делать наоснове закона сохранения энергии без учета расщепления проводников пометодикам, представленным в приложении 1.

2.5 Проверка шинных конструкций, гибких проводникови электрических аппаратов на электродинамическую стойкость при КЗ

2.5.1 Припроверке шинных конструкций на электродинамическую стойкость расчетнымивеличинами являются максимальное напряжение в материале шин (smax) в паскалях и максимальнаянагрузка на изоляторы (Fmax) вньютонах.

Для проверкиэлектродинамической стойкости шинных конструкций следует использовать следующиенеравенства:

                                                     (30)

где sдоп - допустимое механическоенапряжение в материале шин, Па, которое следует определять в соответствии с п. 2.3;

Fдоп - допустимая механическая нагрузка на изоляторы,которую следует определять в соответствии с указаниями п. 2.3.

2.5.2 Припроверке гибких проводников на электродинамическую стойкость расчетнымивеличинами являются максимальное тяжение Fmaxf отклонение проводов при КЗ sотк.

Для проверкиэлектродинамической стойкости гибких проводников следует использовать следующиенеравенства:

                                                        (31)

где Fдоп - допустимое тяжениепроводов, которое следует определять в соответствии с указаниями п. 2.3;

sдоп - допустимое отклонение проводов, которое следуетопределять в соответствии с указаниями п. 2.3.

2.5.3Электродинамическая стойкость электрических аппаратов в зависимости от типа иконструкции характеризуется их предельными сквозными токами iпр.скв и Iпр.скв и номинальными токамиэлектродинамической стойкости iдин и Iдин или кратностью токаэлектродинамической стойкости .

Электродинамическаястойкость электрического аппарата обеспечена, если выполняются условия:

                                                      (32)

где Iпо - начальное значениепериодической составляющей тока КЗ в электрическом аппарате; iуд - ударный ток КЗ.

3 Термическое действие тока короткого замыкания

3.1 Определение интеграла Джоуля при КЗ

3.1.1 Степеньтермического воздействия тока КЗ на проводники и электрические аппаратыопределяется значением интеграла Джоуля тер) в амперах вквадрате на секунду

,                                                     (33)

где iкt -ток КЗ в произвольный момент времени t, А;

tоткл - расчетная продолжительность КЗ в электроустановке(см. п. 1.1.5),с.

Допустимостепень термического воздействия тока КЗ определять также термическиэквивалентным током КЗ

                                                       (34)

и расчетнойпродолжительностью КЗ.

3.1.2Необходимый для проверки проводников и электрических аппаратов на термическуюстойкость при КЗ интеграл Джоуля Bтер допускается определятьприближенно как сумму интегралов от периодической и апериодической составляющихтока КЗ, т.е.

                                               (35)

3.1.3 Методикааналитических расчетов интеграла Джоуля и термически эквивалентного тока КЗзависит от расчетной схемы электроустановки, положения расчетной точки КЗ и ееудаленности от генераторов, синхронных компенсаторов и электродвигателей. Приэтом возможны следующие случаи:

а) исходнаярасчетная схема электроустановки имеет произвольный вид, но для всехгенераторов и синхронных компенсаторов КЗ является удаленным, т.е. отношениедействующего значения периодической составляющей тока любого генератора илисинхронного компенсатора в начальный момент КЗ к его номинальному току менеедвух. В этом случае все источники электрической энергии путем преобразованиясхемы замещения должны быть заменены одним эквивалентным источником, ЭДСкоторого принимают неизменной по амплитуде, а индуктивное сопротивление равнымрезультирующему эквивалентному сопротивлению элементов расчетной схемы;

б) исходнаярасчетная схема содержит один или несколько однотипных и одинаково удаленных отрасчетной точки КЗ генераторов (синхронных компенсаторов), причем расчетное КЗявляется близким: действующее значение периодической составляющей токагенератора (синхронного компенсатора) превышает его номинальный ток в 2 и болеераза;

в) исходнаярасчетная схема содержит произвольное число источников энергии, для которыхрасчетное КЗ является удаленным, а также генератор (синхронный компенсатор),который связан с точкой КЗ по радиальной схеме и это КЗ для него являетсяблизким. При этом все удаленные источники энергии и связывающие их с точкой КЗэлементы расчетной схемы следует объединить в отдельную ветвь и эквивалентнуюЭДС в этой ветви считать неизменной по амплитуде;

г) исходнаярасчетная схема содержит различные источники энергии, для которых расчетное КЗявляется удаленным, и группу электродвигателей, причем расчетная точка КЗнаходится на шинах, к которым подключены электродвигатели. При этом на схемезамещения все удаленные источники энергии и связывающие их с точкой КЗ элементырасчетной схемы следует объединить в отдельную ветвь и эквивалентную ЭДС в этойветви считать неизменной по амплитуде.

3.1.4 Приопределении интеграла Джоуля и термической эквивалентного тока КЗ допускаетсяпринимать, что апериодическая составляющая тока КЗ от той части расчетнойсхемы, которая содержит удаленные от места КЗ источники энергии, независимо отее конфигурации изменяется по экспоненциальному закону с эквивалентнойпостоянной времени

                                                        (36)

где хэк(R= 0) и Rзк(х = 0) - результирующиеэквивалентные индуктивное и активное сопротивления рассматриваемой частирасчетной схемы, определяемые из схем замещения, в которых все элементырасчетной схемы учтены соответственно только индуктивными и только активнымисопротивлениями.

3.1.5Если исходная расчетная схема содержит один или несколько источников энергии,для каждого из которых расчетное КЗ является удаленным, то интеграл Джоуля тер)в амперах в квадрате на секунду, следует определять по формуле

,                          (37)

где Iпос - начальное значениепериодической составляющей тока КЗ от удаленного источника (источников), А.

В этом случаетермически эквивалентный ток КЗ (Iтер.эк) в амперах равен

,                                          (38)

В случаях,когда , интеграл Джоуля Bтер допустимо определять поформуле

,                                                      (39)

а термически эквивалентныйток КЗ (Iтер.эк) в амперах - по формуле

.                                                  (40)

3.1.6 Еслиисходная расчетная схема содержит один или несколько однотипных и одинаковоудаленных от расчетной точки КЗ генераторов (синхронных компенсаторов), причемрасчетное КЗ является близким, то интеграл Джоуля Bтер следует определять поформуле

,                                        (41)

где Iпог - начальное действующеезначение периодической составляющей тока КЗ от генератора (генераторов,синхронных компенсаторов), А;

Та.г - постоянная временизатухания апериодической составляющей тока от генератора (генераторов,синхронных компенсаторов), с;

- относительный интеграл Джоуля:

,                                                        (42)

где tпtг - действующее значение периодической составляющей тока КЗ от генератора(генераторов, синхронных компенсаторов) в произвольный момент времени, А.

Значенияотносительного интеграла Джоуля , учитывающего влияние изменения во времени амплитудыпериодической составляющей тока КЗ, при разных системах возбуждения генераторови разных удаленностях расчетной точки КЗ от генераторов, т.е. разных отношенияхдействующего значения периодической составляющей тока генератора в начальныймомент КЗ к номинальному току машины могут быть определены по кривым нарисунках 9-12.

Прирассматриваемой исходной расчетной схеме термически эквивалентный ток КЗ (Iтер.эк) амперах следует определятьпо формуле

,                                                  (4)

Кривые для определения  от синхронныхгенераторов с тиристорной или высокочастотной системой возбуждения

Рисунок9

Кривыедля определения  от синхронных генераторов с тиристорной системойсамовозбуждения и с последовательными трансформаторами

Рисунок10

Кривые для определения  от синхронныхгенераторов с тиристорной системой самовозбуждения без последовательныхтрансформаторов

Рисунок11

Кривыедля определения  от синхронных генераторов сдиодной бесщеточной системой возбуждения

Рисунок12

В случаях,когда , интеграл Джоуля Bтер допустимо определять поформуле

,                                               (44)

а термическиэквивалентный ток КЗ (Iтер.эк) в амперах - по формуле

.                                      (45)

3.1.7Если исходная расчетная схема содержит произвольное число источников энергии,для которых расчетное КЗ является удаленным, а также генератор (синхронный компенсатор),который при КЗ оказывается связанным с точкой КЗ по радиальной схеме и это КЗдля него является близким, то интеграл Джоуля от периодической составляющейтока КЗ (Bтер.п) в амперах в квадрате насекунду следует определять по формуле

,                             (46)

где Iпос - начальное значениепериодической составляющей тока КЗ от удаленных источников энергии, А;

- относительный интеграл от периодической составляющей тока КЗ:

.                                                       (47)

Значенияотносительного интеграла  при разных системахвозбуждения генераторов и разных удаленностях расчетной точки КЗ от генераторов могут бытьопределены по кривым на рисунках 13-16.

Кривые для определения  от синхронных генераторов стиристорной или высокочастотной системой возбуждения

Рисунок 13

Кривые для определения  от синхронныхгенераторов с тиристорной системой самовозбуждения и с последовательнымитрансформаторами

Рисунок 14

Кривые для определения  от синхронныхгенераторов с тиристорной системой самовозбуждения без последовательныхтрансформаторов

Рисунок15

Кривые для определения  от синхронныхгенераторов с диодной бесщеточной системой возбуждения

Рисунок 16

При определенииинтеграла Джоуля от апериодической составляющей тока КЗ необходимо учитывать,что численные значения постоянных времени затухания апериодических составляющихтоков от генератора или синхронного компенсатора а.г) в секундахи от удаленных источников энергии а.эк) в секундах обычнозначительно отличаются друг от друга. Поэтому интеграл Джоуля следуетопределять по выражению

.                                                  (48)

В случаях,когда tоткл 3Tа.г,допустимо использоватьвыражение

                                    (49)

Прирассматриваемой расчетной схеме термически эквивалентный ток КЗ определяют по формуле(34),учитывая при этом (35). Значение Втер.пнаходят с помощью формулы (46), а Bтер.а - с помощью формулы (48) или(49).

3.1.8Если исходная расчетная схема содержит удаленные от точки КЗ источники энергиии группу электродвигателей, причем расчетная точка КЗ находится на шинах, ккоторым подключены электродвигатели, то для упрощения расчета интеграла Джоулягруппу электродвигателей допустимо заменить одним эквивалентнымэлектродвигателем, мощность которого равна сумме номинальных мощностейотдельных электродвигателей. При этом интеграл Джоуля следует определять пометодике, изложенной в п.3.1.7, т.е. с использованием формул (46), (48), (49), в которые вместо Iпог, Tа.г, и  следует подставлятьсоответственно начальное значение периодической оставляющей тока КЗ отэквивалентного двигателя Iпод, постоянную времени затухания апериодической составляющей его тока Та.ди функции и  для этогоэлектродвигателя. Значения этих функций для синхронных электродвигателей могутбыть определены по кривым на рисунках 17 и 18, а для асинхронныхэлектродвигателей - по кривым на рисунках 19 и 20.

Термическиэквивалентный ток КЗ определяют по формуле (34).

3.2 Проверка электрических аппаратов на термическуюстойкость при КЗ

3.2.1Термическая стойкость электрических аппаратов при КЗ характеризуется ихнормированным током термической стойкости (Iтер.норм) в амперах и допустимымвременем воздействия этого тока (tтер.норм) в секундах.

3.2.2 Расчетноевыражение, которое следует использовать при проверке коммутационных аппаратовна термическую стойкость, зависит от расчетной продолжительности КЗ.

Если расчетнаяпродолжительность КЗ (tоткл) в секундах равна илибольше допустимого времени воздействия нормированного тока термическойстойкости (tтер.норм) в секундах, то для проверки коммутационных аппаратовследует использовать выражение

.                                                 (50)

Если же tоткл<tтер.норм, то условием термическойстойкости является

.                                              (51)

Кривые для определения  от синхронногоэлектродвигателя

Рисунок 17

Кривые для определения  от синхронногоэлектродвигателя

Рисунок 18

Кривые для определения  от асинхронногоэлектродвигателя

Рисунок 19

Кривые для определения  от асинхронногоэлектродвигателя

Рисунок 20

3.2.3Допускается проверку коммутационных электрических аппаратов на термическуюстойкость при КЗ производить путем сравнения термически эквивалентного тока КЗс допустимым током термической стойкости, учитывая при этом соотношение междудопустимым временем воздействия нормированного тока термической стойкости ирасчетной продолжительностью КЗ. Если tоткл>tтер.норм, то проверку коммутационныхаппаратов на термическую стойкость при КЗ следует производить, используясоотношение

.                                    (52)

Если же tоткл<tр.норм, то условием термическойстойкости коммутационного аппарата является соотношение

.                                                   (53)

3.3 Проверка проводников на термическую стойкостьпри КЗ

3.3.1 Проверкапроводников на термическую стойкость при КЗ заключается или в определении ихтемпературы нагрева к моменту отключения КЗ и сравнении этой температуры спредельно допустимой температурой нагрева соответствующих проводников при КЗ,или в определении термически эквивалентной плотности тока КЗ и сравнении этойплотности с допустимой плотностью тока КЗ.

3.3.2Расчет температуры нагрева проводников к моменту отключения КЗ следует вести сиспользованием кривых, приведенных на рисунке 21 - для жестких шин, кабелейи некоторых проводов, и рисунке 22 - для проводов другихмарок.

Кривые для определения температуры нагрева шин, проводов и кабелей изразличных материалов при КЗ

Материалы проводников: 1 - ММ; 2- МТ; 3 - A; 4 - АТ; 5- АД0; ACT; 6 - АД31Т1;7 - АД31Т; 8 - Ст3

Рисунок21

Кривые для определениятемпературы нагрева проводов при КЗ

Материалы проводов: 1 - сплавы АЖ иАЖКП; 2 - сплавы АН и АНКП; 3 - алюминий марок А, АКП, АпКП исталеалюминий марок АС, АСКП, АСКС, АСК, АпС, АпСКС, АпСК

Рисунок 22

С этой цельюнеобходимо:

1) на рисунке 21выбрать кривую, соответствующую материалу проводника, и по этой кривой, исходяиз начальной температуры проводника Jн, определить значениефункции АJн, с2/мм4;

2) всоответствии с указаниями пп. 3.1.5-3.1.8 определить значениеинтеграла Джоуля Bтер;

3) найтизначение функции АJк , соответствующее конечнойтемпературе нагрева проводника Jк

,                                                         (54)

где S- площадьпоперечного сечения проводника, мм2.

При расчете температуры нагревасталеалюминиевых проводов в формулу (54) следует вводить площадьпоперечного сечения алюминиевой части провода;

4) по найденному значению функции AJк , используя выбранную кривую на рисунке 21,определить конечную температуру нагрева проводника Jк исравнить ее с предельно допустимой температурой. Предельно допустимыетемпературы нагрева проводника при КЗ приведены в таблице 6.

Таблица 6 - Предельно допустимыетемпературы нагрева проводников при КЗ

Вид проводников

Jдоп, °С

1 Шины алюминиевые

200

2 Шины медные

300

3 Шины стальные, не имеющие непосредственного соединения с аппаратами

400

4 Шины стальные с непосредственным присоединением к аппаратам

300

5 Кабели с бумажной пропитанной изоляцией на напряжение, кВ:

до 10

200

20-35

130

110-220

125

6 Кабели и изолированные провода с медными и алюминиевыми жилами и изоляцией из:

поливинилхлорида

160

резины

150

резины повышенной теплостойкости

250

полиэтилена (номинальное напряжение кабеля до 35 кВ)

130

вулканизированного полиэтилена (номинальное напряжение кабеля до 35 кВ)

250

7 Медные неизолированные провода при тяжениях, Н/мм2:

менее 20

250

20 и более

200

8 Алюминиевые неизолированные провода при тяжениях, Н/мм2:

менее 10

200

10 и более

160

9 Алюминиевая часть сталеалюминиевых проводов

200

3.3.3 Если определяющимусловием при выборе сечения проводника является его термическая стойкость приКЗ, то следует определить минимальное сечение проводника по условию термическойстойкости (Sтер.min) в миллиметрах в квадрате, используя выражение

,                                                       (55)

где AJдоп -значение функции AJ, соответствующеепредельно допустимой температуре нагрева проводника при КЗ (см. таблицу 6);

АJн - значение этой функции, соответствующее температурепроводника до КЗ.

Термическая стойкость проводникаобеспечивается, если площадь сечения (S) в миллиметрах в квадрате удовлетворяет неравенству:

.

3.3.4 Если нагрузка проводника до КЗблизка к продолжительно допустимой, то минимальное сечение проводника,отвечающее требованию термической стойкости при КЗ, определяют по формуле

,                                                      (56)

где ;

АJном - значение функции А припродолжительно допустимой температуре проводника.

Значенияпараметра Ст в таблице 9.

Таблица 7 - Значения параметров Стжестких шин

Система легирования

Материал проводника или марка сплава

Значение Ст,  с1/2 мм2, при начальной температуре, oС

70

90

120

-

Медь

170

. . .

. . .

Аl

АДО

90

81

68

АД1Н

91

82

69

АД0М, АД1М

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-Mn

АМг5

63

57

48

-

Сталь при Jдоп = 400 °С

70

. . .

. . .

Сталь при Jдоп= 300 °С

60

. . .

. . .

Таблица 8 - Значения параметра Сткабелей

Характеристика кабелей

Значение Ст,с1/2/мм2

1 Кабели до 10 кВ:

с медными жилами

140

с алюминиевыми жилами

90

2 Кабели 20-35 кВ:

с медными жилами

105

с алюминиевыми жилами

70

3 Кабели и изолированные провода с полихлорвиниловой или резиновой изоляцией:

с медными жилами

120

с алюминиевыми жилами

75

4 Кабели и изолированные провода с полиэтиленовой изоляцией:

с медными жилами

103

с алюминиевыми жилами

65

Таблица 9 - Значения параметра Стпроводов

Материал провода

Марка провода

Значения параметра Ст, А×с/мм2, при допустимых температурах нагрева проводов при КЗ, °С

160

200

250

1 Медь

М

-

142

162

2 Алюминий

А, АКП, Ал, АпКП

76

90

-

3 Алюминиевый сплав

АН, АНКП,

69

81

-

АЖ, АЖКП

66

77

-

4 Алюминий - сталь

АСК, АпС, АСКС, АпСКС, АпСК, АС, АСКП

76

90

-

3.3.5 Допускается проверкупроводников на термическую стойкость при КЗ проводить путем сравнениятермически эквивалентной плотности тока КЗ (Jтер.эк)вамперах на квадратный миллиметр

                                                        (57)

с допустимой в течение расчетного времени КЗплотностью тока (Jтер.доп) в амперах на квадратный миллиметр

                                  (58)

где Iтер.доп1 - допустимый ток односекундного КЗ, А; его значениядля кабелей даны в нормативных документах.

Проводник удовлетворяет условиютермической стойкости при КЗ, если выполняется соотношение

                             (59)

3.3.6 Если нагрузка проводника до КЗблизка к продолжительно допустимой, то допускается проверку проводника натермическую стойкость при КЗ проводить, используя соотношение

                                                          (60)

3.4 Проверка силовых кабелей на невозгораемость приКЗ

3.4.1 Для проверки силовых кабелей наневозгораемость при КЗ следует в соответствии с п. 3.3.2 определить конечнуютемпературу нагрева их жил Jк прирасчетной продолжительности КЗ (см. п. 1.1.5) и сравнить ее спредельной температурой невозгораемости Jнв

Невозгораемость кабеля обеспечивается,если выполняется условие

.                                                             (61)

Предельная температура невозгораемостикабелей 6 кВ с пропитанной бумажной изоляцией равна 400 °С для бронированных и350 °С - для небронированных кабелей.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

(рекомендуемое)

1 Методика расчета гибких токопроводов

1.1Максимальное возможное тяжение в проводниках (Fmax f)в ньютонах следует определять по формуле

где S- площадьпоперечного сечения проводника, м2;

DWр - расчетная энергия;

DWp = DWк при DWк / Mgl2;

DWp=2Mgl при DWк / Mgl>2,

где DWк - энергия, накопленнаяпроводником одного пролета за расчетное время КЗ, Дж;

l - длина проводника в пролете, м;

Fst - тяжение в проводнике до КЗ,равное ;

Mgl - максимально возможная расчетная потенциальнаяэнергия проводника;

M - масса проводника в пролете, кг;

g - ускорение свободного падения, м/с2;

fп - провес проводника в пролете, м;

L - расстояние от прямой, соединяющей точки крепленияпроводов на соседних опорах, до центра масс провода в пролете, м, причем

L=2fп/3.

Модульупругости (Е) проводника, свитого из пучка тонких проволок, как приналичии упрочняющего стального провода, так и без него, следует приниматьменьшим, чем модуль упругости материала проводника из-за повышеннойрастяжимости витого проводника при нагружении. Его значение необходимо определятьопытным путем.

1.2Максимальное смещение провода (Sотк) в метрах следует определятьпо формулам:

при ;

Прикратковременном КЗ энергию, накопленную проводником (DWк) в джоулях, следует вычислятьпо формуле

где a и a’ - угол отклонения проводаи его первая производная по времени в момент отключения КЗ;

J - момент инерции проводаотносительно оси, проходящей через опоры провода, м4.

Кривыезависимости относительных параметров проводника (DWк /MgL) от относительной продолжительности КЗ (t) относительных нагрузок на провод  и относительныхразмеров (a/L) при двух- и трехфазном КЗприведены соответственно на рисунках 23 и 24. При этом относительнуюпродолжительность КЗ следует определять как

где t -расчетная продолжительность КЗ, с;

Нагрузки () в ньютонах следует определять для различных видов КЗ (j =2,3):

- длядвухфазного КЗ

- длятрехфазного КЗ

где  и  - начальныедействующие значения периодической составляющей токов соответственно двух- итрехфазного КЗ, А.

1.3. Приотносительной продолжительности КЗ t > 0,6 энергию,накопленную проводником (DWк ) в джоулях, следуетопределять в зависимости от вида КЗ:

- придвухфазном КЗ

;

- притрехфазном КЗ

где h- максимальнаявысота подъема центра масс провода во время КЗ, определяемая из соотношения h/a, м.

Параметры h/a дляслучаев двух- и трехфазного КЗ следует определять по кривым, приведеннымсоответственно на рисунках 25 и 26.

Характеристики при двухфазном КЗ

Рисунок23

Характеристики  при трехфазном КЗ

Рисунок24

Характеристики  при двухфазном КЗ

Рисунок25

Характеристики - при трехфазном КЗ

Рисунок26

2 Методика расчета гибких токопроводов с учетом конструктивныхэлементов электроустановок

Допустимоесближение фаз оценивают по следующему условию

,

где у - максимальноеотклонение провода, м;

а - расстояние междутокопроводами соседних фаз, м;

rр- радиус расщепления фазы, м;

amin доп - наименьшее допустимоерасстояние между фазами, м.

Максимальноеотклонение провода при двухфазном КЗ определяют по выражению

,

где fo - стрела провеса провода, м;

H - высота расположения провода относительно точкиподвеса в момент его максимального отклонения, м, которая равна

,

где а - уголотклонения провода фазы к моменту отключения КЗ, рад;

n - скорость движения центра масс провода кмоменту отключения КЗ, м/с.

Угол а определяютпо формуле

,

где tк - расчетная продолжительность КЗ,с.

Скорость n определяют по формуле

,

где Iпо - начальное действующеезначение периодической составляющей тока КЗ, кА;

Та - постоянная времени затуханияапериодической составляющей тока КЗ, с;

q - приведенная нагрузка на фазу, Н/м, которая равна q- рК, где р- погонный вес фазы, Н/м;

К - коэффициентнагрузки, учитывающий влияние натяжных гирлянд изоляторов и спусков. Например,для пролета воздушной линии К = 1, для пролета наружной электроустановкис двумя натяжными гирляндами

,

где

 .

Если H<0,то принимать H=0

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

(рекомендуемое)

Таблица 10- Расчетные выражения для определения коэффициента

Норма расчетной схемы в таблице 2

Расчетная формула для определения коэффициента  

Норма расчетной схемы в таблице 2

Расчетная формула для определения коэффициента

1

 

5

а) Для крайнего пролета

б) Для второго пролета

в) для среднего пролета

 

2

3

 

4

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

(рекомендуемое)

Методика проверки токопроводов на электродинамическую стойкостьпри повторном включении на КЗ

Наибольшеенапряжение в материале шин и максимальную нагрузку на изоляторы при повторномвключении на КЗ определяют по формулам:

;

,

где s1(Z) и F1max - наибольшее напряжение и нагрузка при первом КЗ;

Q - коэффициент превышения напряжения инагрузки при повторном КЗ.

Коэффициентпревышения Q определяют по кривымрисунка 27ав зависимости от декремента затухания d. Номер расчетной кривой нарисунке 27аопределяют в зависимости от продолжительности бестоковой паузы tб.п и частоты собственныхколебаний шины f1, используя рисунок 27б. Если точка с координатами tб.п и f1лежит взоне, ограниченной осями координат и кривой I, то коэффициент Q определяют по кривой 1 рисунок 27а.Если эта точка лежит в зоне, ограниченной кривыми I и II,то Q определяют по кривой 2 и т.д. Следуетотметить, что расчетные коэффициенты Q получены при наиболеенеблагоприятных условиях коммутаций, которые приводят при первом КЗ, вбестоковую паузу и повторном включении на КЗ к наибольшим напряжениям вматериале шин и нагрузкам на изоляторы и таким образом обеспечивают оценкуэлектродинамической стойкости ошиновки.

К определению коэффициентапревышения Q в зависимости от d, tб.п, f1

Рисунок 27

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

(рекомендуемое)

Примеры расчета электродинамической стойкости шинных конструкций

Пример 1. Проверитьэлектродинамическую стойкость трехфазной шинной конструкции, изоляторы которойобладают высокой жесткостью, при действии тока КЗ = 155 rА.

Шины выполненыиз алюминиевого сплава марки АД31T1, имеют прямоугольноесечение (60 ´ 6) мм2, четырепролета, расположены в одной плоскости и их параметры:

l = 1,2 м; а= 0,6 м; т = 0,972 кг/м;

Е = 7 1010 Па; sдоп = 137,2 МПа.

Согласнотаблице 4

;

.

Частотасобственных колебаний

,

где r1 = 4,73 соответствуетрасчетной схеме 5, таблицы 2.

В соответствиис рисунком 5коэффициент динамической нагрузки равен h = 1,1. Максимальноенапряжение в шинах, определяемое по формуле (15), равно

,

где  определено по формуле(2),коэффициент l - из таблицы 2.

Поскольку smax = 254 МПа > sдоп= 137,2 МПа, то шины неудовлетворяют условию электродинамической стойкости. Для снижения максимальногонапряжения в материале шин необходимо уменьшить длину пролета. Наибольшаядопустимая длина пролета

Примем длинупролета l = 0,8 м.

В этом случае f1=491 Гц; h = 1,04 и

.

Максимальнуюнагрузку на изолятор определяем по формуле (2):

Выбираемизоляторы типа ИОР-10-16,00 УХЛЗ. Они удовлетворяют условию электродинамическойстойкости (29), так как

Таким образом,шинная конструкция при уменьшении длины пролета до 0,8 м отвечает требованиямэлектродинамической стойкости.

Пример 2. Проверитьэлектродинамическую стойкость трехфазной шинной конструкции в цепи генератора,шины которой состоят из двух элементов корытного профиля при  = 120 кА.

Алюминиевыешины (марки АДО) сечением  расположены вгоризонтальной плоскости и имеют следующие параметры: l =2 м; а = 0,75 м; mэл = 9,27 кг/м; Е =  Па; sдоп = 41 МПа; aэл = 0,2 м; lэл = 1 м; ; ; ; .

Частотысобственных колебаний шины и элемента шины, определяемые по формулам (22) и (24),равны

;

.

Для полученныхзначений f1 и f1эл, h и hэл равны 1,0 (рисунок 5).

Максимальные напряжения вматериале шин, которые обусловлены взаимодействием токов разных фаз и токовэлементов одной фазы в соответствии с формулами (15) и (22) равны

;

.

Суммарноенапряжение в материале шины

.

Шиныудовлетворяют условию электродинамической стойкости, так как

.

Максимальнаянагрузка на изолятор, определяемая по формуле (2), равна

.

Выбираемизолятор типа ИО-10-20,00 УЗ.

Разрушающаянагрузка для этого изолятора составляет Fразр = 20000 Н, высота Hиз = 34 мм. Изолятор имеетвнутреннее крепление арматуры (рисунок 3а), поэтому hц = аэл/2 =0,1 м. Согласно (8) допустимая нагрузка при изгибе изолятора равна

.

Расчетная максимальнаянагрузка на изоляторы не превышает допустимую

,

поэтому изолятор типаИО-10-20,00 УЗ удовлетворяет условиям электродинамической стойкости.

Пример 3. Проверитьэлектродинамическую стойкость шинной конструкции наружной электроустановкинапряжением 110 кВ при iуд = 50 кА. Трубчатые шиныквадратного сечения выполнены из алюминиевого сплава АД31Т и расположены водной плоскости. Высота шины Н = 125 мм, толщина t = 8 мм, погонная масса т =8,96 кг/м. Длина пролета l = 5,0 м; расстояние междуфазами а = 1,0 м. Допустимое напряжение в материале шины sдоп = 89 МПа, модуль упругости E = Па. Изоляторы типа ИОС-110-600 имеют высоту Hиз = 1100 мм, расстояние отголовки изолятора до центра тяжести шины hц = 80 мм, высоту арматурынижнего фланца изолятора Hарм = 100 мм.

Жесткостьизолятора Сиз = 1100 кН/м, частота собственных колебаний fиз = 28 Гц.

Момент инерциии момент сопротивления шины в соответствии с формулами таблицы 4составляют

;

;

где h = H -2t = 12,5 - 1,6 = 10,9 см.

Допустимаянагрузка на изолятор

,

где H = Hиз - Hарм = 1100 - 100 = 1000 мм.

Значенияжесткости и частоты колебаний опоры допустимо принять равными жесткости ичастоте колебаний изолятора, так как изоляторы шинной конструкции установленына весьма жестком основании.

Приведенная масса всоответствии с формулой (28) равна

Необходимые дляопределения параметра основной частоты величины соответственно равны

По кривымрисунка 6параметры частоты r1 = 3,3, поэтому

.

По кривойрисунка 5h = 0,90.

Максимальноенапряжение в материале шины и нагрузка на изоляторы в соответствии с (15) и (2) составляют

;

, т.е.

 и

Шиннаяконструкция удовлетворяет условиям электродинамической стойкости.

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

1РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Подкомитетом ПК-2 технического комитета ТК 117

2 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН ВДЕЙСТВИЕ Постановлением Госстандарта России от 08.09.92 № 1141

Постановлением Госстандарта России от 12 марта 1996г. № 164 ГОСТ 30323-95 введен в действие в качестве государственного стандартаРоссийской Федерации с момента принятия указанного постановления и признанимеющим одинаковую силу с ГОСТ Р 50254-92 на территории Российской Федерации всвязи с полной аутентичностью их содержания

3 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

СОДЕРЖАНИЕ

1 Общие положения. 1

2 Электродинамическое действие тока КЗ. 2

2.1 Расчет электродинамических сил взаимодействия проводников. 2

2.2 Выбор расчетной механической схемы шинных конструкций и гибких токопроводов. 4

2.3 Допустимые механические напряжения в материале проводников и механические нагрузки на опоры при КЗ. 5

2.4 Определение механических напряжений в материале проводников и нагрузок на их опоры при КЗ. 7

2.5 Проверка шинных конструкций, гибких проводников и электрических аппаратов на электродинамическую стойкость при КЗ. 14

3 Термическое действие тока короткого замыкания. 14

3.1 Определение интеграла Джоуля при КЗ. 14

3.2 Проверка электрических аппаратов на термическую стойкость при КЗ. 22

3.3 Проверка проводников на термическую стойкость при КЗ. 24

3.4 Проверка силовых кабелей на невозгораемость при КЗ. 27

Приложение 1 1 Методика расчета гибких токопроводов. 27

2 Методика расчета гибких токопроводов с учетом конструктивных элементов электроустановок. 31

Приложение 2 Расчетные выражения для определения коэффициента ......... 31

Приложение 3 Методика проверки токопроводов на электродинамическую стойкость при повторном включении на КЗ. 32

Приложение 4 Примеры расчета электродинамической стойкости шинных конструкций. 32

 

4
Мне нравится
Комментировать Добавить в закладки

Комментарии могут оставлять только зарегистрированные пользователи.

Пожалуйста зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.