Токи к. з. вызывают дополнительный нагрев токоведущих частей электрических аппаратов, шин и жил электрических кабелей.
Длительность т. к. з. определяется временем, необходимым для отключения цепи защитными устройствами. Для того чтобы повреждения от термического действия т. к. з. были наименьшими, стремятся отключить к. з. возможно быстрее (время срабатывания защиты не должно превышать 0,1 — 1 с).
Вследствие кратковременности к. з. считают, что все выделяемое тепло идет на нагрев проводников, в то время как при нагреве проводника током нагрузки часть выделяющегося тепла рассеивается в окружающей среде.
Для упрощения расчетов по вычислению количества тепла, выделяемого при к. з., условно принимают, что нагревание проводника производится током, неизменным по величине и равным установившемуся значению периодической слагающей т. к. з. При этом действительное время действия т. к. з. заменяют так называемым фиктивным временем tф, в течение которого установившийся ток I∞ выделит такое же количество тепла, как и действительный изменяющийся т. к. з.
После принятых допущений количество теплоты Qк, кал, выделяющееся по закону Джоуля-Ленца в проводнике с сопротивлением, равным R, при коротком замыкании составит:
Qк = 0,24 I2∞ Rtф
где tф — фиктивное время действия тока к. з., с.
Температура нагреваемого устройства
υ= Qк/Gc , (II-33)
где ϑ —°С, если Qk, ккал; G — вес, кг; с —удельная теплоемкость, ккал/(кгХ°С).
Для достижения динамической и термической стойкости оборудования прибегают в случае необходимости к ограничению величины т. к. з. путем включения реакторов, к уменьшению времени к. з.
Реактор представляет собой катушку с большим индуктивным и малым активным сопротивлением. Реакторы надежно изолируются от заземленных частей.
Реакторы выполняют без стальных сердечников, что сокращает потери электроэнергии в них, уменьшает их вес и стоимость; кроме того, при наличии стали их индуктивность зависела бы от величины тока, что приводило бы к меньшему ограничению т. к. з.
Номинальные параметры аппаратуры (ток, напряжение, мощность отключения) должны соответствовать вычислительным максимальным расчетным величинам в рабочем режиме и при к. з.
Номинальные данные электрической установки — совокупность суммарных параметров, характеризующих работу электроустановки в номинальном режиме.
Для предотвращения коротких замыканий и уменьшения их последствий необходимо устранить причины, вызывающие их, правильно проектировать, монтировать и эксплуатировать электроустановки, три этом предусматривать, чтобы все элементы электроустановок (аппараты, провода и т. п.) обладали динамической и термической стойкостью в условиях короткого замыкания.
Выбирать тажие выключатели мощности, которые под действием защиты быстро и надежно отключают поврежденные элементы оборудования или участок сети. Для этого надо уметь рассчитывать т. к. з. и определять вызванные ими снижения напряжения в узлах сети.
Контрольные вопросы
- Каковы причины коротких замыканий?
- К каким последствиям может привести короткое замыкание?
- Что называется коротким замыканием?
- Какие виды коротких замыканий вам известны?
- При каком коротком замыкании возникают наибольшие токи?
- Как определяются полные сопротивления цепи короткого замыкания?
- Какие принимают допущения при расчетах токов короткого замыкания?
- Для чего производится расчет токов короткого замыкания?
- В чем заключается процесс короткого замыкания?
- Как производится расчет токов короткого замыкания?
- В чем заключаются особенности расчета токов короткого замыкания в сетях напряжением до 1000 В?
- В чем разница расчетов токов короткого замыкания в именованных и относительных единицах?
- В чем проявляются действия токов короткого замыкания?
- Как определяются электродинамические и термические напряжения?
- Какие меры обеспечивают термическую стойкость оборудования?
- Какие параметры аппаратуры учитываются при расчете токов короткого замыкания?
«Электроснабжение строительно-монтажных работ», Г.Н. Глушков