Si dos conductores paralelos fluyen corrientes unidireccionalesι 1 y ι 2, entonces estos conductores experimentan entre sí gravedad en forma de una distribución uniforme carga lineal mecánica continua f [N/m], igual a

F = 2∙10 -7 k f , (6.32)

donde ι 1, ι 2 – corrientes en los conductores, A;

a – distancia entre conductores, m2;

k f – coeficiente que tiene en cuenta la distribución desigual de la corriente en la sección transversal del conductor (k f ≈ 1 para secciones redondas, cuadradas y tubulares en U< 6 кВ и для любого сечения при U >6 kilovoltios; en U< 6 кВ для плоских шин к ф определяется по справочным кривым в зависимости от размеров сечения и расстояния между шинами).

Con un cortocircuito trifásico y la distribución de los conductores en un plano, la fase intermedia experimenta la mayor fuerza por la acción de la corriente de cortocircuito. La carga mecánica lineal máxima (impacto) para esta fase es igual a

F latido = 10 -7 k f. (6.32)

La carga mecánica provoca un momento de flexión en conductores rígidos (barras colectoras). En el caso de que un conductor infinitamente largo esté ubicado sobre soportes espaciados uniformemente (Fig. 6.2), el momento flector es máximo en el soporte mismo M max, [N∙m] y es igual a

Mmáx = , (6.33)

l – luz entre apoyos, m.

Conductor montado sobre soportes espaciados uniformemente.

Cuando actúa un momento flector en el metal, surge una tensión mecánica, σ, N/m 2 o MPa. La mayor tensión mecánica en el metal durante la flexión es igual a

donde W es el momento de resistencia, m 3.

El momento de resistencia está determinado por las dimensiones del conductor y la dirección de la fuerza que actúa sobre el conductor (método de disposición de las barras colectoras, Fig. 6.3).

Arroz. 6.3. Disposición de barras colectoras sobre aisladores:

un piso; b – en el borde

Cuando las barras colectoras se colocan planas sobre los aisladores (Fig. 6.3, A), el momento de resistencia es

Cuando los neumáticos están colocados en el borde (Fig. 6.3, b) el momento de resistencia es igual a

Los valores calculados de tensión en el metal del neumático σ calc deben ser menores que el valor de tensión permitido σ permitido para un material determinado, es decir, se debe cumplir la condición

σ calculado ≤ σ sumar. (6.36)

Fin del trabajo -

Este tema pertenece a la sección:

Apuntes de conferencias sobre la disciplina "Suministro de energía de empresas industriales"

Universidad Técnica Estatal de Azov. Departamento de Suministro de Energía de Empresas Industriales.

Si necesitas material adicional sobre este tema, o no encontraste lo que buscabas, te recomendamos utilizar la búsqueda en nuestra base de datos de obras:

Qué haremos con el material recibido:

Si este material te resultó útil, puedes guardarlo en tu página en las redes sociales:

Todos los temas de esta sección:

Kolyada L.I.
Apuntes de conferencias sobre la disciplina "Suministro de energía de empresas industriales" específicamente para estudiantes

Formas de desarrollar el SES de las empresas industriales.
Los sistemas de suministro de energía (PSS) de las empresas industriales se están volviendo más complejos a medida que aumenta el consumo de energía. Al reconstruir (SES) y diseñar nuevos sistemas, se deben resolver las siguientes tareas principales:

Empresas
Un receptor de energía eléctrica es una parte eléctrica de una instalación o mecanismo tecnológico que recibe energía de la red y la gasta para realizar procesos tecnológicos.

Características de la electrónica empresarial industrial.
Consideremos grupos típicos de receptores de energía eléctrica en empresas industriales. 1. Instalaciones industriales de energía en general. Este grupo de receptores de energía eléctrica incluye

Modos de funcionamiento de receptores eléctricos.
La determinación correcta de las cargas eléctricas (ELL) es un paso decisivo y muy importante en el diseño y funcionamiento de los sistemas de suministro de energía. Las cargas eléctricas se caracterizan por

Métodos para determinar cargas de diseño.
Para calcular las cargas eléctricas de las empresas industriales se utilizan principalmente dos métodos: el método del coeficiente de demanda y el método del coeficiente de diseño. A los métodos auxiliares.

Determinación del consumo de energía.
La carga total (activa, РΣ y reactiva, QΣ) en barras con tensiones superiores a 1000 V está determinada por las relaciones: РΣ = (Σ

Elementos de la red eléctrica.
Alrededor del 10% de la electricidad transmitida se pierde en las redes de las empresas industriales. La cantidad de pérdidas depende de muchos factores, pero está determinada principalmente por el modo de funcionamiento de los receptores y departamentos eléctricos.

Formas de reducir las pérdidas de energía en los sistemas de suministro de energía.
Los receptores eléctricos de las empresas industriales requieren energía tanto activa (P) como reactiva (Q) para su funcionamiento. La potencia reactiva se genera, al igual que la potencia activa, mediante generadores síncronos.

Sistema de poder
Para las empresas industriales, la principal fuente de suministro de energía son las centrales eléctricas integradas en los sistemas energéticos. La cantidad de electricidad generada por el

Centrales eléctricas industriales
Las centrales eléctricas industriales (centrales eléctricas de fábrica) se clasifican como fuentes locales de energía activa. La disponibilidad de fuentes locales debe justificarse por razones técnicas y económicas.

Transformadores de potencia en el sistema de suministro de energía.
Los transformadores de potencia son el principal equipo eléctrico que asegura la transmisión y distribución de energía eléctrica desde las centrales eléctricas a los consumidores. Usando transmisión de energía

Modos de funcionamiento neutros en sistemas de suministro de energía.
Las instalaciones eléctricas y redes eléctricas con tensiones superiores a 1000 V, según el PUE, se dividen en instalaciones con elevadas corrientes de defecto a tierra (corriente de cortocircuito monofásica

Redes abiertas y cerradas
Las redes no cerradas (abiertas) son aquellas cuyas líneas no forman contornos cerrados. Estas redes tienen una fuente de energía principal conectada a uno de los nodos de la red.

Tipos de conductores utilizados
Para realizar redes eléctricas se utilizan alambres, cables y conductores aislados y no aislados (desnudos). Los cables desnudos no tienen cubiertas aislantes. Su

Cableado eléctrico con cables aislados.
El cableado eléctrico suele denominarse redes de corriente continua y alterna con tensiones de hasta 1 kV, realizado con hilos aislados, así como cables de pequeñas secciones (hasta 16 mm2).

Líneas de cable
Los cables se utilizan en redes de empresas industriales de todos los voltajes (hasta 110 kV inclusive), tanto en el interior de edificios y estructuras como en toda la empresa y en el suministro de energía externo.

Barras colectoras
Las barras colectoras son líneas de transmisión eléctrica cuyos conductores son barras colectoras rígidas. La canalización prefabricada puede ser abierta (barras no aisladas sobre soporte).

Aerolíneas
Una línea eléctrica aérea (OHL u OHL) es un dispositivo para transmitir electricidad a través de cables. Las líneas aéreas se pueden utilizar en redes de alta y baja tensión para distribución.

Cortocircuitos en redes eléctricas.
Un cortocircuito (SC) es una conexión intencional o accidental de dos puntos de una red eléctrica a través de una conexión muy pequeña, no prevista por las condiciones normales de funcionamiento.

Cálculo de la corriente de cortocircuito con un componente periódico constante.
El componente periódico de la corriente de cortocircuito, de acuerdo con los errores permitidos, se puede considerar prácticamente sin cambios en el tiempo si sus cambios se mantienen dentro del 10%. si raza

Cálculo de la corriente de cortocircuito con un componente periódico cambiante.
Si no se cumple la condición x* ≥ 3, al calcular las corrientes de cortocircuito es necesario tener en cuenta los procesos transitorios en los generadores. En pocas palabras, podemos suponer que estos fenómenos tienen

Efecto térmico (electrotérmico) de la corriente de cortocircuito.
El proceso transitorio (TP) de calentamiento de conductores mediante corriente de cortocircuito se caracteriza por el hecho de que su duración (τpp ≈ varios segundos) es mucho menor que la constante de tiempo de los conductores calefactores t

Limitación de corriente de cortocircuito
Las redes eléctricas industriales se caracterizan por la presencia de potentes fuentes de energía y, en consecuencia, valores elevados de corrientes de cortocircuito. Esto puede aumentar significativamente el costo del sistema de suministro de energía desde

Esquemas de subestaciones transformadoras de taller.
Las subestaciones de taller alimentan la red de BT. En las subestaciones transformadoras de taller con una tensión de 6-10/0,4 kV se utilizan, por regla general, circuitos sin barras de alta tensión. Circuitos transformadores

Esquemas de las principales subestaciones reductoras.
Para un suministro de energía confiable a los consumidores de las categorías I y II, las subestaciones reductoras principales (GPP y PGV), por regla general, se construyen con dos transformadores. Las subestaciones funcionan con sistemas de energía.

Principales equipos eléctricos de subestaciones.
Los principales equipos eléctricos de las subestaciones son: transformadores de potencia, dispositivos de conmutación, seccionadores, aisladores y barras de aparamenta, transformadores de medida.

Aisladores y barras colectoras de aparamenta.
Las partes vivas de las instalaciones eléctricas se aseguran y aíslan entre sí mediante aisladores. Los aisladores se dividen en lineales, herrajes, soporte y casquillos. Aisladores de linea

Propósito de la protección del relé
En las condiciones de funcionamiento de las instalaciones eléctricas, es posible que se dañen elementos individuales del sistema de suministro de energía. Un conjunto de dispositivos especiales que monitorean el estado de todos los elementos del sistema.

Principios básicos de protección de relés.
Uno de los signos de un cortocircuito es un aumento de corriente en la línea. Esta característica se utiliza para realizar protección de relé (RP), llamada corriente. Los relés de corriente entran en acción cuando

Empresas
La protección de relés es solo una parte de la automatización, que se utilizó en los sistemas de suministro de energía antes que otros dispositivos automáticos. Sin embargo, la protección del relé por sí sola no puede

8. Cálculo del efecto térmico de las corrientes de cortocircuito y prueba de resistencia térmica de equipos eléctricos durante cortocircuitos.

8.1. Provisiones generales

8.1.1. Para probar la resistencia térmica de conductores y dispositivos eléctricos durante un cortocircuito, no solo se debe tener en cuenta el diagrama de diseño inicial y el punto de diseño del cortocircuito, sino también el tipo de diseño del cortocircuito y la duración estimada del cortocircuito. ser seleccionado primero.

El tipo de cortocircuito calculado al verificar conductores y dispositivos eléctricos de instalaciones eléctricas con un voltaje de 110 kV y superior es un cortocircuito trifásico o monofásico, en instalaciones eléctricas de más de 1 kV hasta 35 kV: un cortocircuito trifásico circuito, y en instalaciones eléctricas de plantas de energía con voltaje de generador: un cortocircuito trifásico o bifásico, dependiendo de cuál conduce a un mayor impacto térmico.

La duración estimada de un cortocircuito al probar la resistencia térmica de conductores y dispositivos eléctricos durante un cortocircuito debe determinarse sumando el tiempo de funcionamiento de la protección del relé principal, cuyo área de cobertura incluye los conductores y dispositivos que se están probando, y el tiempo total de apagado del interruptor más cercano al cortocircuito y al probar la no inflamabilidad de los cables, sumando el tiempo de funcionamiento de la protección del relé de respaldo y el tiempo total de apagado del interruptor correspondiente.

Si existe un dispositivo de reconexión automática (ARD), se debe tener en cuenta el efecto térmico total de la corriente de cortocircuito.

8.1.2. Con una duración estimada de cortocircuito de hasta 1 s, el proceso de calentamiento de los conductores bajo la acción de una corriente de cortocircuito puede considerarse adiabático, y con una duración estimada de más de 1 s y con reenganche automático de acción lenta, Se debe tener en cuenta la transferencia de calor al medio ambiente.

8.2. Efecto térmico de la corriente de cortocircuito. Determinación de la corriente de cortocircuito integral de Joule y térmicamente equivalente

8.2.1. Se recomienda evaluar cuantitativamente el grado de impacto térmico de la corriente de cortocircuito en conductores y dispositivos eléctricos utilizando la integral de Joule.

Dónde i a t - Corriente de cortocircuito en un momento arbitrario. t, A;

t apagado - duración estimada del cortocircuito, s.

La evaluación cuantitativa del grado de impacto térmico de la corriente de cortocircuito también se puede realizar utilizando la corriente de cortocircuito térmicamente equivalente. I ter.ek, es decir una corriente de amplitud constante (sinusoidal) que, durante un tiempo igual a la duración estimada del cortocircuito, tiene el mismo efecto térmico en el conductor o aparato eléctrico que la corriente de cortocircuito real durante el mismo tiempo. Esta corriente está relacionada con la integral de Joule por la simple relación

8.2.2. La integral de Joule se puede determinar aproximadamente como la suma de las integrales de los componentes periódico y aperiódico de la corriente de cortocircuito, es decir

EN k = EN kp + EN ka (8.3)

Dónde EN kp - Integral en julios del componente periódico de la corriente de cortocircuito;

EN k.a es la integral en julios de la componente aperiódica de la corriente de cortocircuito.

8.2.3. La integral de Joule (y la corriente de cortocircuito térmicamente equivalente) es una función compleja de los parámetros de las fuentes de energía (generadores, compensadores síncronos, motores eléctricos), la configuración del circuito de diseño original, la posición del punto de diseño del cortocircuito -circuito con respecto a las fuentes de energía, su distancia a estas últimas y otros factores. Por lo tanto, el método recomendado para los cálculos analíticos de la integral de Joule (corriente de cortocircuito térmicamente equivalente) depende de las características del esquema de cálculo.

Previamente, de acuerdo con el esquema de diseño original, se debe elaborar un circuito equivalente, en el que, al igual que al calcular el valor inicial de la componente periódica de la corriente de cortocircuito (ver párrafo 5.2.2), se deben conectar máquinas síncronas y asíncronas. representado reducido al nivel de voltaje básico o expresado en unidades relativas en condiciones básicas seleccionadas mediante resistencias subtransitorias y EMF subtransitoria. Luego, este circuito debe transformarse en el circuito más simple, cuya forma depende de las condiciones iniciales (ver párrafos 8.2.4 - 8.2.7) y, finalmente, dependiendo del circuito más simple resultante, usando una de las fórmulas siguientes, Determine la corriente de cortocircuito integral de Joule o térmicamente equivalente.

8.2.4. Si el esquema de diseño original es arbitrario, pero para todos los generadores y compensadores síncronos el cortocircuito calculado es remoto, es decir la relación entre el valor efectivo del componente periódico de la corriente de cualquier generador (compensador síncrono) en el momento inicial del cortocircuito y su corriente nominal no llega a dos, luego, al transformar el circuito equivalente equivalente, todas las fuentes de energía (generadores , compensadores síncronos y fuentes de una parte más remota del sistema de energía eléctrica) deben reemplazarse por una fuente equivalente, cuya FEM se considera constante en amplitud, y la reactancia inductiva es igual a la resistencia equivalente resultante X del diagrama de diseño (ver Fig. 8.1 , A). En este caso, la integral de Joule debe determinarse mediante la fórmula

, (8.4)

Dónde I ps - valor efectivo del componente periódico de la corriente de cortocircuito de la fuente (sistema) de energía equivalente, A;

t a.ek - constante de tiempo de caída equivalente del componente aperiódico de la corriente de cortocircuito, s.

Arroz. 8.1. Los circuitos equivalentes más simples correspondientes.

diferentes esquemas de diseño inicial

La corriente de cortocircuito térmicamente equivalente en el caso considerado es

. (8.5)

En los casos en que t apagado ³ 3 t a.ek, la corriente de cortocircuito integral de Joule y térmicamente equivalente se pueden determinar utilizando fórmulas más simples:

; (8.6)

. (8.7)

8.2.5. Si el diagrama de diseño original contiene uno o más generadores del mismo tipo (compensadores síncronos), y estos últimos se encuentran en las mismas condiciones con respecto al punto de cortocircuito calculado (todas las máquinas o unidades están conectadas a buses comunes), y el diagrama de diseño calculado el cortocircuito está cerca, es decir el valor efectivo del componente periódico de la corriente del generador (compensador síncrono) en el momento inicial del cortocircuito excede su corriente nominal en dos o más veces, entonces el circuito equivalente también debe convertirse en un circuito simple que contenga la resistencia equivalente resultante X g y fem mi g (Fig. 8.1 , b), sin embargo, este FEM cambia con el tiempo.

, (8.8)

Dónde I p0g es el valor efectivo inicial del componente periódico de la corriente de cortocircuito del generador (compensador síncrono). A;

t a.d es la constante de tiempo de caída del componente aperiódico de la corriente de cortocircuito del generador (compensador síncrono), s;

Integral relativa de julios:

, (8.9)

Dónde I p t g - valor efectivo del componente periódico de la corriente de cortocircuito del generador (compensador síncrono) en un momento arbitrario en el tiempo, A.

Valores de la integral relativa de Joule a diferentes distancias del punto de cortocircuito calculado del generador (compensador síncrono), es decir A partir de las curvas de la Fig. 2 se pueden determinar diferentes relaciones entre el valor efectivo de la componente periódica de la corriente de la máquina en el momento inicial del cortocircuito y su corriente nominal. 8.2.

En el caso considerado, la corriente de cortocircuito térmicamente equivalente debe determinarse mediante la fórmula

. (8.10)

En t apagado ³ 3 t a.d para determinar la integral de Joule y la corriente de cortocircuito térmicamente equivalente, está permitido utilizar las fórmulas

; (8.11)

. (8.12)

Arroz. 8.2.

8.2.6. Si el circuito de diseño original contiene varias fuentes de energía y el cortocircuito calculado divide el circuito en dos partes independientes, una de las cuales contiene fuentes de energía para las cuales el cortocircuito es remoto y la otra, uno o más generadores (compensadores sincrónicos) ubicados en las mismas condiciones con respecto al punto Cortocircuito, y para esta máquina o grupo de máquinas el cortocircuito calculado está cerca, entonces el circuito equivalente equivalente debe convertirse en uno de dos haces (Fig. 8.1 , V): todas las fuentes de energía para las cuales el cortocircuito es remoto y los elementos que las conectan al punto de cortocircuito deben presentarse en forma de una rama con una FEM equivalente de amplitud constante mi X s, y una máquina o grupo de máquinas para las cuales el cortocircuito está cerca, en forma de otra rama con una EMF que varía en el tiempo mi g y la correspondiente resistencia equivalente X GRAMO .

En este caso, la integral de Joule debe determinarse mediante la fórmula

(8.13)

donde es la integral relativa de la componente periódica de la corriente en el lugar del cortocircuito, provocada por la acción del generador (compensador síncrono):

El valor de la integral relativa a la distancia encontrada del punto de cortocircuito se puede determinar a partir de las curvas. Dichas curvas para generadores síncronos con un sistema de excitación independiente de tiristores se muestran en la Fig. 8.3.

Arroz. 8.3. Curvas para determinación a partir de generadores síncronos.

con sistema de excitación por tiristores

En los casos en que 3 t a.g > t apagado ³ 3 t a.ek, para determinar la integral de Joule está permitido utilizar la expresión

(8.15)

Si t apagado ³ 3 t a.d, entonces está permitido utilizar la fórmula

La corriente de cortocircuito térmicamente equivalente debe determinarse mediante la fórmula (8.2), sustituyendo en ella el valor encontrado anteriormente. EN A.

8.2.7. Si el circuito de diseño original contiene varias fuentes de energía y el cortocircuito calculado divide el circuito en dos partes independientes, una de las cuales contiene fuentes de energía para las cuales el cortocircuito es remoto y la otra, un grupo de motores eléctricos similares (sincrónicos o asíncrono), para el cual el cortocircuito es cercano, entonces el circuito equivalente equivalente también debe convertirse en uno de dos haces (Fig. 8.1 , GRAMO): todas las fuentes de energía para las cuales el cortocircuito es remoto, y los elementos que las conectan al punto de cortocircuito deben representarse sin cambios en amplitud equivalente a la FEM mi con una resistencia equivalente resultante X s, y un grupo de motores eléctricos - EMF equivalente mi d y resistencia equivalente X d.

En este caso, la integral de Joule debe determinarse mediante una de las fórmulas dadas en el párrafo 8.2.6, habiendo reemplazado previamente en ella I p0g y t a.d por los valores correspondientes I p0d y t a.d para un motor eléctrico equivalente, así como y - integrales relativas de un motor eléctrico equivalente. Las curvas de dependencia para motores eléctricos síncronos y asíncronos en diferentes relaciones del valor efectivo de la componente periódica de la corriente del motor eléctrico equivalente en el momento inicial del cortocircuito a su corriente nominal se muestran en la Fig. 8.4-8.7.

La corriente de cortocircuito térmicamente equivalente debe determinarse mediante la fórmula (8.2), sustituyéndola por el valor previamente encontrado de la integral de Joule. EN A .

Fuerza electrodinámica de interacción entre dos conductores paralelos (Fig.1) de sección transversal arbitraria, corrientes que fluyen. i 1 y i 2, determinado por la fórmula

F=2.04k F i 1 i 2 · la 10 -8, kg ,

Dónde i 1 y i 2 – valores instantáneos de corrientes en conductores, a ; yo– longitud de los conductores paralelos, cm; a– distancia entre los ejes de los conductores, cm; k f - coeficiente de forma.

La fuerza de interacción entre dos conductores paralelos se distribuye uniformemente a lo largo de su longitud. En cálculos prácticos, esta fuerza uniformemente distribuida se reemplaza por la fuerza resultante F, aplicado a los conductores en la mitad de su longitud.

Cuando la dirección de las corrientes en los conductores es la misma, se atraen, y cuando van en direcciones diferentes, se repelen.

Factor de forma k f depende de la forma de la sección transversal de los conductores y de su posición relativa. Para conductores redondos y tubulares k f=1; para conductores de otras formas de sección transversal: k f =1 en los casos en que la sección transversal de los conductores es pequeña y su longitud es grande en comparación con la distancia entre ellos y se puede suponer que toda la corriente se concentra en el eje del conductor. Si, aceptan k f =1 al determinar las fuerzas de interacción entre las fases m/y de las estructuras de barras de las celdas, independientemente de la forma de la sección transversal de las barras, porque la distancia entre las barras colectoras de diferentes fases en los cuadros es bastante grande y asciende a varios cientos de milímetros o más.

Si la distancia entre conductores (buses) de secciones rectangulares, en forma de caja y otras es pequeña, entonces k f≠1.

La fuerza que actúa sobre un conductor que transporta corriente se determina como resultado de su interacción con las corrientes en los conductores de las otras dos fases, mientras que el conductor de la fase intermedia se encuentra en las condiciones más severas. La mayor fuerza específica sobre el conductor de fase intermedia se puede determinar a partir de la expresión, N/m,

f=√3·10 -7 ·k f·I 2 m/a,

donde I m es la amplitud actual en fase, A; a – distancia entre fases adyacentes, m.

Coeficiente √3 Tiene en cuenta los desplazamientos de fase de las corrientes en los conductores.

La interacción de los conductores aumenta significativamente en el modo de cortocircuito, cuando la corriente total de cortocircuito alcanza su valor más alto: choque. Al evaluar la interacción de fases, es necesario considerar los cortocircuitos bifásicos y trifásicos.

Para determinar la fuerza específica durante un cortocircuito trifásico en un sistema de conductores, utilice la expresión

f (3) =√3·10 -7 ·k f · i( 3)2 años/a,

Dónde yo (3) y– corriente de choque de cortocircuito trifásico, A.

En el caso de un cortocircuito de dos fases, la influencia de la tercera fase (no dañada) es despreciable, teniendo en cuenta que ‌ ׀yo 1׀=‌ ׀yo 2 ‌|=|i (2)2 y |. Por eso,

f (2) =2 · 10 -7 · k f · i( 2)2 años/a,

Dónde i( 2) y – corriente de choque de un cortocircuito bifásico, A.

Considerando que la fuerza de interfase con un cortocircuito trifásico es mayor que con uno bifásico. Por lo tanto, el tipo de diseño de cortocircuito al evaluar las fuerzas electrodinámicas se considera trifásico.

Para evitar daños mecánicos bajo la influencia de las fuerzas que surgen en los conductores cuando las corrientes de cortocircuito fluyen a través de ellos, todos los elementos de la estructura portadora de corriente deben tener suficiente resistencia electrodinámica.

Se suele entender por resistencia electrodinámica la capacidad de los dispositivos o conductores para resistir las fuerzas mecánicas que surgen del flujo de corrientes de cortocircuito, sin deformaciones que impidan su funcionamiento normal posterior.

Efecto térmico de las corrientes de cortocircuito.. Cuando fluye una corriente de cortocircuito, la temperatura del conductor aumenta. La duración del proceso de cortocircuito suele ser corta (unos pocos segundos), por lo que el calor liberado en el conductor no tiene tiempo de transferirse al medio ambiente y se utiliza casi en su totalidad para calentar el conductor. Un conductor o dispositivo debe considerarse térmicamente resistente si su temperatura durante un cortocircuito no excede los valores permitidos.

La temperatura de calentamiento del conductor durante un cortocircuito se puede determinar de la siguiente manera. Durante un cortocircuito en el tiempo dt Se libera una cierta cantidad de calor en el conductor.

dQ=I 2 k , t r θ dt,

Dónde Ok, t– valor efectivo de la corriente total de cortocircuito en el momento t KZ; r θ– resistencia activa del conductor a una temperatura determinada θ :

r θ=ρ 0 (1+αθ)yo/q,

aquí ρ 0 es la resistencia activa específica del conductor en θ=0 0; yo– longitud del conductor; q– su sección transversal; α - coeficiente de temperatura de resistencia.

Casi todo el calor se destina a calentar el conductor.

dQ=Gc θ dθ,

Dónde GRAMO- masa conductora; c θ– capacidad calorífica específica del material conductor a temperatura θ.

El proceso de calentamiento durante un cortocircuito está determinado por la ecuación

I 2 k , t r θ dt= Gc θ dθ.

Al elegir dispositivos eléctricos, generalmente no es necesario determinar la temperatura de las partes vivas, ya que el fabricante, basándose en pruebas y cálculos especiales, garantiza el tiempo y la corriente rms de resistencia térmica. En otras palabras, los catálogos proporcionan el valor del impulso garantizado de la corriente eficaz de cortocircuito que el dispositivo puede soportar sin sufrir daños que impidan su funcionamiento normal. La condición para probar la resistencia térmica en este caso es la siguiente:

B a ≤I 2 ter t ter,

Dónde B a– impulso calculado de la corriente de cortocircuito cuadrático, determinado según el método descrito anteriormente; I ter y t ter – respectivamente, la corriente cuadrática media de la resistencia térmica y el tiempo de su flujo (valor nominal).

Se comprueban los efectos de las corrientes de cortocircuito.

1) para estabilidad dinámica: dispositivos y conductores protegidos por fusibles con insertos para corrientes nominales de hasta 60 A inclusive; Se debe verificar la estabilidad dinámica de los equipos eléctricos protegidos por fusibles limitadores de corriente para corrientes nominales altas en función del valor instantáneo más alto de la corriente de cortocircuito que pasa por el fusible.

Para estabilidad térmica: dispositivos y conductores protegidos por fusibles para cualquier corriente nominal,

2) conductores en circuitos hacia receptores eléctricos individuales, incluidos los transformadores de taller con una potencia total de hasta 1000 kVA y con una tensión primaria de hasta 20 kV inclusive, si se proporciona la redundancia necesaria en la parte eléctrica, en los que se realiza la desconexión de Estos receptores no causan interrupciones en el proceso de producción si el daño a los conductores no puede causar una explosión incluso si los conductores dañados se reemplazan sin mucha dificultad.

3) conductores en circuitos hacia receptores eléctricos individuales y puntos de distribución de blanqueo para fines no esenciales, siempre que su daño durante un cortocircuito no pueda causar una explosión;

La capacidad de los dispositivos, conductores y aisladores para resistir los efectos electrodinámicos y térmicos que se producen cuando las mayores corrientes de cortocircuito los atraviesan se denomina resistencia electrodinámica y térmica, respectivamente.

En el caso de un cortocircuito con precisión suficiente para la práctica, se puede suponer que el proceso de calentamiento es adiabático:

Dónde yo k(t) es una función que caracteriza el cambio en la corriente de cortocircuito a lo largo del tiempo; R J es la resistencia del conductor a una temperatura determinada J; C J es la capacidad calorífica específica del conductor a una temperatura determinada; GRAMO- masa del conductor.

Considerando que la resistencia del conductor y su capacidad calorífica específica son funciones de la temperatura:

,

Dónde r 0 y c 0 - resistividad y capacidad calorífica del conductor a la temperatura inicial j H = 0°C; a y b son coeficientes de temperatura de resistencia y capacidad calorífica; S, yo, g - área de la sección transversal, longitud y densidad del conductor.

Separando las variables e integrando dentro de los límites requeridos, obtenemos la ecuación

que permite determinar la temperatura final del conductor Jc cuando se calienta por una corriente de cortocircuito a partir de la temperatura inicial j norte. Sin embargo, la solución analítica de esta ecuación es difícil y, por lo tanto, para materiales conductores comunes, las dependencias de los valores de la segunda integral de la temperatura final (a j n =0), que se presentan en la Fig. 2.8.

Arroz. 2.8. Curvas para determinar la temperatura de calentamiento de piezas vivas durante un cortocircuito.

Primera integral en función de la corriente de cortocircuito y del tiempo de disparo. t apagado, se llama pulso de corriente cuadrático V. Su valor aproximado se puede expresar en términos de los valores efectivos de la corriente total y sus componentes.

Dónde Valor efectivo de la corriente total de cortocircuito en el momento. t; I PAG, t- valor efectivo del componente periódico; Yo en– componente aperiódico.

Por lo tanto, el pulso de la corriente de cortocircuito cuadrático es igual a la suma de los pulsos del periódico B n y aperiódico B sino un componente.

El impulso del componente periódico se puede determinar mediante el método gráfico-analítico reemplazando la curva suave por una escalonada con ordenadas correspondientes a los valores promedio de los cuadrados de los valores de corriente efectivos para cada intervalo de tiempo:

En los casos en que la ubicación de la falla está alejada de los generadores o es necesario sobreestimar aproximadamente (sobreestimar) el impulso del componente periódico, se puede suponer que el componente periódico no se atenúa, es decir, .

El pulso del componente aperiódico de la corriente de cortocircuito es igual a:

cuando encontramos

Entonces la temperatura final del conductor será igual a

.

En la Fig. 2.8 trazamos a lo largo del eje de ordenadas J n y a lo largo de la curva correspondiente (punto A) encontramos A norte. Añadiendo a A valor n (en el eje x) B/S 2, obtenemos A n y la temperatura del conductor correspondiente J k (punto b en la curva).

La temperatura final durante un cortocircuito no debe ser superior a la permitida bajo la condición de mantener el aislamiento o bajo la condición de resistencia mecánica (para conductores desnudos).

Condición de resistencia térmica del conductor:

La resistencia térmica de los dispositivos generalmente se caracteriza por la corriente de resistencia térmica nominal. I ter en una cierta duración de su paso, llamado tiempo de resistencia térmica nominal t ter. Para comprobar la resistencia térmica del dispositivo, compare el valor del impulso térmico normalizado por el fabricante con el valor calculado. La condición para la resistencia térmica del aparato se formula como:

El método para calcular la resistencia térmica y dinámica de conductores y dispositivos se detalla con más detalle en las pautas para calcular corrientes de cortocircuito y seleccionar equipos eléctricos RD 153–34.0–20.527–98.

Corrientes de cortocircuito provocar un calentamiento adicional de partes vivas de dispositivos eléctricos, barras colectoras y núcleos de cables eléctricos.

Duración porque z. determinado por el tiempo necesario para que el circuito sea desconectado por los dispositivos de protección. Para que los daños por acción térmica debidos a eran los más pequeños, tienden a apagar el cortocircuito. lo más rápido posible (el tiempo de respuesta de protección no debe exceder 0,1 - 1 s).

Debido a la corta duración del cortocircuito. Se cree que todo el calor generado se utiliza para calentar los conductores, mientras que cuando el conductor es calentado por la corriente de carga, parte del calor generado se disipa en el ambiente.

Para simplificar los cálculos para calcular la cantidad de calor liberado durante un cortocircuito, se supone convencionalmente que el conductor se calienta con una corriente de magnitud constante e igual al valor de estado estable del componente periódico del cortocircuito. En este caso, el tiempo real de acción se debe a son reemplazados por el llamado tiempo ficticio t f, durante el cual la corriente estable I ∞ liberará la misma cantidad de calor que la corriente cambiante real porque

Según los supuestos aceptados, la cantidad de calor Q k, cal, liberado según la ley de Joule-Lenz en un conductor con una resistencia igual a R, durante un cortocircuito será:

Q к = 0,24 I 2 ∞ R tф

donde t f es el tiempo ficticio de acción de la corriente de cortocircuito, s.

Temperatura del dispositivo calentado

υ= Q k / G c , (II-33)

donde ϑ -°С, si Q k, kcal; G: peso, kg; с—capacidad calorífica específica, kcal/(kgХ°С).

Para lograr la resistencia dinámica y térmica de los equipos, si es necesario, se recurre a limitar el valor porque encendiendo los reactores, para reducir el tiempo de cortocircuito.

El reactor es una bobina con alta resistencia inductiva y baja activa. Los reactores están aislados de forma fiable de las piezas conectadas a tierra.

Los reactores se fabrican sin núcleos de acero, lo que reduce las pérdidas de energía en ellos, reduce su peso y coste; además, en presencia de acero, su inductancia dependería de la magnitud de la corriente, lo que conduciría a una menor limitación porque

Los parámetros nominales del equipo (corriente, voltaje, potencia de apagado) deben corresponder a los valores máximos de diseño calculados en modo de funcionamiento y durante cortocircuito.

Los datos nominales de una instalación eléctrica son un conjunto de parámetros totales que caracterizan el funcionamiento de una instalación eléctrica en modo nominal.

Para prevenir cortocircuitos y reducir sus consecuencias, es necesario eliminar las causas que los provocan, diseñar, instalar y operar correctamente las instalaciones eléctricas y garantizar que todos los elementos de las instalaciones eléctricas (dispositivos, cables, etc.) tengan características dinámicas y Resistencia térmica en condiciones de cortocircuito.

Elija los mismos interruptores de alimentación que, bajo la influencia de la protección, desconectan de forma rápida y fiable los elementos del equipo o una sección de la red dañados. Para hacer esto, necesita poder calcular porque y determinar las caídas de tensión resultantes en los nodos de la red.

Preguntas de control

1. ¿Cuáles son las causas de los cortocircuitos?
2. ¿Qué consecuencias puede provocar un cortocircuito?
3. ¿Qué es un cortocircuito?
4. ¿Qué tipos de cortocircuitos conoces?
5. ¿Qué cortocircuito produce las corrientes más altas?
6. ¿Cómo se determinan las impedancias de un circuito de cortocircuito?
7. ¿Qué suposiciones se hacen al calcular las corrientes de cortocircuito?
8. ¿Por qué se calcula la corriente de cortocircuito?
9. ¿Cuál es el proceso de cortocircuito?
10. ¿Cómo se calcula la corriente de cortocircuito?
11. ¿Cuáles son las características del cálculo de corrientes de cortocircuito en redes con voltajes de hasta 1000 V?
12. ¿Cuál es la diferencia entre calcular corrientes de cortocircuito en unidades nombradas y relativas?
13. ¿Cuáles son los efectos de las corrientes de cortocircuito?
14. ¿Cómo se determinan las tensiones electrodinámicas y térmicas?
15. ¿Qué medidas aseguran la resistencia térmica de los equipos?
16. ¿Qué parámetros del equipo se tienen en cuenta al calcular las corrientes de cortocircuito?

“Suministro eléctrico para obras de construcción e instalación”, G.N. Glúshkov

Sin embargo, para un cálculo más preciso, la resistencia total del circuito de cortocircuito. debe determinarse no mediante la suma aritmética de los módulos de las impedancias de las secciones de este circuito (II-5), sino como en la expresión de la figura: Ejemplo de cálculo. Según el esquema de cálculo mostrado en la Fig. II-4; determinación de la resistencia de los elementos del circuito - en la Fig. II-6. Resistencias del transformador de potencia TM 630/10, reducidas a una tensión de 0,4...

iy = √2Ku Ik, donde Ku es el coeficiente de impacto determinado a partir de la gráfica Ku = f (X/R) Esquema de cálculo para X/R = 24/50 = 0,48. Del gráfico tenemos Ku =1 iу = 1,41*1*4,15 = 5,9 kA. La corriente de cortocircuito efectiva más alta mediante la cual se comprueba la resistencia dinámica del equipo durante el primer período de cortocircuito es: Iу=…

La resistencia del sistema Xc está determinada por la fórmula Xc=Uc//√3I(30) Resistencia de la línea aérea: inductiva Xl =x0l; activo Rl = r0l donde x0, r0 - resistencia inductiva y activa específica de la línea, Ohm/km (ver libro de referencia). l — longitud de la línea, km. Reactancia inductiva de los devanados del transformador de potencia: Хт = Uk%U1N/√3I1N100%. La reactancia inductiva resultante Chrez es xc+xl+xt Si Chrez es >1/3rl, entonces la resistencia activa...