- •Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору электрооборудования
- •Предисловие
- •1. Введение
- •1.1. Общие положения
- •1.2. Термины и определения
- •1.3. Буквенные обозначения величин
- •2. Расчетные условия коротких замыканий
- •2.1. Общие указания
- •2.2. Расчетная схема
- •2.3. Расчетный вид короткого замыкания
- •2.4. Расчетная точка короткого замыкания
- •2.5. Расчетная продолжительность короткого замыкания
- •3. Общие методические указания
- •3.1. Составление расчетной схемы
- •3.2. Составление исходной схемы замещения
- •3.3. Составление исходной комплексной схемы замещения для расчета несимметричных коротких замыканий
- •3.4. Учет взаимоиндукции линий электропередачи
- •3.5. Преобразование исходной схемы замещения в эквивалентную результирующую
- •Основные формулы преобразования схем
- •3.6. Определение взаимных сопротивлений между источниками и точкой короткого замыкания
- •3.7. Применение принципа наложения
- •3.8. Пример составления и преобразования схем замещения
- •4. Параметры элементов расчетных схем
- •4.1. Параметры, необходимые для расчета токов короткого замыкания
- •4.1.1. Синхронные машины (генераторы, компенсаторы, электродвигатели):
- •4.1.2. Асинхронные электродвигатели:
- •4.1.3. Силовые трансформаторы и автотрансформаторы:
- •4.2.2. Асинхронные электродвигатели
- •4.2.3. Силовые трансформаторы и автотрансформаторы
- •Схемы замещения трансформаторов, автотрансформаторов и сдвоенных реакторов
- •4.2.4. Токоограничивающие реакторы
- •4.2.5. Воздушные линии электропередачи
- •Средние значения отношения x0/x1 для воздушных линий электропередачи
- •5.2. Расчет начального действующего значения периодической составляющей тока короткого замыкания
- •5.3. Расчет апериодической составляющей тока короткого замыкания
- •5.4. Расчет ударного тока короткого замыкания
- •5.5. Расчет периодической составляющей тока короткого замыкания для произвольного момента времени
- •5.6. Учет синхронных и асинхронных электродвигателей при расчете токов короткого замыкания
- •5.7. Учет комплексной нагрузки при расчете токов короткого замыкания
- •Параметры элементов комплексной нагрузки
- •Параметры узлов обобщенной нагрузки
- •5.8. Учет влияния электропередачи или вставки постоянного тока на ток короткого замыкания в объединенных системах переменного тока
- •5.9. Расчет токов при несимметричных коротких замыканиях
- •Значения дополнительного сопротивления х(n) и коэффициента т(n) для несимметричных кз разных видов
- •5.10. Учет изменения параметров короткозамкнутой цепи при расчете токов короткого замыкания
- •5.11. Примеры расчетов токов короткого замыкания
- •6. Расчет токов короткого замыкания в электроустановках переменного тока напряжением до 1 kb
- •6.1. Принимаемые допущения
- •6.2. Расчет начального значения периодической составляющей тока трехфазного короткого замыкания
- •6.3. Методы расчета несимметричных коротких замыканий. Составление схем замещения
- •6.4. Расчет апериодической составляющей тока короткого замыкания
- •6.5. Расчет ударного тока короткого замыкания
- •6.6. Расчет периодической составляющей тока кз для произвольного момента времени
- •6.7. Учет синхронных и асинхронных электродвигателей при расчете токов кз
- •6.8. Учет комплексной нагрузки при расчетах токов короткого замыкания
- •6.9. Учет сопротивления электрической дуги
- •6.10. Учет изменения активного сопротивления проводников при коротком замыкании
- •6.11. Примеры расчетов токов короткого замыкания
- •7. Расчет электродинамического действия токов
- •Расчетные схемы шинных конструкций
- •7.1.2. Допустимые механические напряжения в материале проводников и механические нагрузки на опоры при коротких замыканиях
- •Основные характеристики материалов шин
- •7.2. Электродинамические силы в электроустановках
- •Значения коэффициента Kрасп
- •7.3. Проверка шинных конструкций на электродинамическую стойкость
- •7.3.1. Общие соображения
- •7.3.2. Проверка шинных конструкций на электродинамическую стойкость
- •7.3.3. Проверка шинных конструкций с жесткими опорами на электродинамическую стойкость
- •Формулы для определения момента инерции j и момента сопротивления w поперечных сечений шин
- •Значения коэффициентов и f шинных конструкций
- •7.3.4. Проверка подвесного самонесущего токопровода на электродинамическую стойкость
- •7.3.5. Проверка шинных конструкций с упругоподатливыми опорами на электродинамическую стойкость
- •7.3.6. Проверка токопроводов на электродинамическую стойкость при наличии устройств автоматического повторного включения
- •7.4. Проверка гибких токопроводов на электродинамическую стойкость при кз
- •Значение коэффициента приведения массы при различных отношениях Мг/м
- •7.5. Проверка электрических аппаратов на электродинамическую стойкость при коротких замыканиях
- •7.6. Примеры расчетов по проверке электрооборудования на электродинамическую стойкость при коротких замыканиях
- •8. Расчет термического действия токов короткого замыкания и проверка электрооборудования на термическую стойкость при коротких замыканиях
- •8.1. Общие положения
- •8.2. Термическое действие тока короткого замыкания. Определение интеграла Джоуля и термически эквивалентного тока короткого замыкания
- •8.3. Проверка проводников на термическую стойкость при коротких замыканиях
- •Предельно допустимые температуры нагрева проводников при коротких замыканиях
- •Значение параметра Ст для жестких шин
- •Значение параметра Ст для кабелей
- •Значение параметра Ст для проводов
- •8.4. Проверка электрических аппаратов на термическую стойкость при коротких замыканиях
- •8.5. Примеры расчетов по проверке электрооборудования на термическую стойкость при коротких замыканиях
- •9. Проверка электрических аппаратов на коммутационную способность
- •9.1. Общие положения
- •9.2. Проверка выключателей
- •Iном Iнорм.Расч;
- •9.3. Проверка плавких предохранителей
7.3.3. Проверка шинных конструкций с жесткими опорами на электродинамическую стойкость
7.3.3.1.Шинную конструкцию, изоляторы которой обладают высокой жесткостью и неподвижны при КЗ, при расчете следует представлять как стержень с защемленными концами, имеющий основную частоту собственных колебаний.
Рис. 7.4.Двухполосная шина
Таблица 7.4
Формулы для определения момента инерции j и момента сопротивления w поперечных сечений шин
Сечения шин |
Расчетные формулы | |
|
J, м4 |
W,м3 |
|
| |
|
| |
|
| |
|
| |
|
| |
|
| |
|
| |
|
| |
|
0,118Н3 | |
|
| |
Для одного элемента ; | ||
; ; ; ; 1/6 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- длина периметра; -толщина стенки (для полого сечения) |
* Если прокладки приварены к обеим полосам пакета, моменты инерции и момент сопротивления принимаются равными: и.
7.3.3.2.Максимальное напряжение в материале шин и нагрузку на изоляторы шинной конструкции, в которой шины расположены в одной плоскости, а изоляторы обладают высокой жесткостью, следует определять по формулам:
при трехфазном КЗ
(7.19)
и
, (7.20)
при двухфазном КЗ
(7.21)
и
, (7.22)
где -коэффициент динамической нагрузки, зависящий от расчетной основной частоты собственных колебаний шиныf1. Значения коэффициента для двухфазного и трехфазного КЗ в зависимости от отношенияf1/fc (fc= 50 Гц) следует определять по графику на рис.7.5.
Значения расчетной частоты собственных колебаний (f1) в герцах следует определять в соответствии с п. 7.3.3.4.
7.3.3.3.Максимальные нагрузки на проходные изоляторы следует определять по формуле
, (7.23)
где lпр- расстояние от торца проходного изолятора до ближайшего опорного изолятора фазы, м.
7.3.3.4.Расчетную частоту собственных колебаний шины в герцах следует определять по формуле
, (7.24)
где Е -модуль упругости материала шины, Па;
J -момент инерции поперечного сечения шины, м4;
т -масса шины на единицу длины, кг/м;
r1-параметр основной собственной частоты шины.
Значения параметра частоты зависят от типа шинной конструкции и представлены в табл. 7.1.
7.3.3.5.Максимальное напряжение в материале составных шин следует определять по формуле
max = ф.max + эл.max, (7.25)
где ф.max-максимальное напряжение в материале шин, которое следует определять в зависимости от вида КЗ по формуле (7.19) или (7.21);
эл.max-максимальное напряжение в материале шины, которое следует определять по формуле
, (7.26)
где эл- коэффициент динамической нагрузки, зависящий от основной частоты (f1эл) собственных колебаний элементов составной шины, который следует определять по расчетному графику, приведенному на рис.7.5.
Рис. 7.5.Зависимость динамического коэффициента для изоляторов и шин от частоты собственных колебаний шины, где 1 приКуд1,60; 2 приКуд= 1,40;
3 при Куд=1,25; 4 приКуд= 1,10; 5 приКуд= 1,00
Расчетную основную частоту собственных колебаний элементов составной шины фазы в герцах следует определять по формуле
, (7.27)
где lэл- длина пролета элемента шины между прокладками, м;
Jэл -момент инерции поперечного сечения элемента шин, м4;
тэл -масса элемента на единицу длины, кг/м;
аэл -расстояние между осями элементов составных шин (рис.7.4), м.
7.3.3.6.Максимальные напряжения в материале шин и максимальные нагрузки на опорные и проходные изоляторы при расположении шин по вершинам треугольника (рис.7.2,б,в,г) следует определять с учетом их пространственных колебаний по формулам
; (7.28)
; (7.29)
, (7.30)
где W -меньший из двух моментов сопротивлений поперечного сечения шины (момента сопротивленияWпри изгибе в плоскости и момента сопротивления Wпри изгибе шины в плоскости) (рис.7.2), м3;
,- электродинамические силы, определяемые соответственно по формулам (7.10) и (7.11);
,F- коэффициенты, значения которых для наиболее распространенных типов шинных конструкций (рис.7.2,б,в,г) приведены в табл. 7.5.
Таблица 7.5