что такое ток электродинамической стойкости

ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКАЯ И ТЕРМИЧЕСКАЯ СТОЙКОСТЬ

Дата добавления: 2015-07-23 ; просмотров: 10290 ; Нарушение авторских прав

Требования к ВВ выдерживать без повреждений воздействие токов КЗ, характеризуются понятиями электродинамической и термической стойкости ДУ.

Ток электродинамической стойкости I_д определяет максимально возможные механические (электродинамические) усилия, возникающие вследствие протекания тока по токоведущим и контактным системам ДУ, способные не только деформировать токоведущие и контактные системы ДУ, но и вызвать вибрацию контактов, что, в конечном счете, приведет к свариванию последних. Так как I_д = К_д I_{о. ном}, где К_д = 2,5 — коэффициент электродинамической стойкости, то последний действителен (в соответствии с ГОСТ 52565-06) для сетей с сos φ 2, 3 с.

1.6. НОМИНАЛЬНЫЕ ЦИКЛЫ ОПЕРАЦИЙ.
КОММУТАЦИОННЫЙ РЕСУРС

В подавляющем большинстве случаев КЗ на линиях, не связанные с повреждением изоляции, могут быть ликвидированы путем прерывания тока на время, не превышающее 0,3 с, необходимое для деионизации открытой дуги КЗ. При этом снова появляется возможность включения установки под рабочее напряжение. Отсюда вытекает необходимость выполнения ДУ определенной последовательности операций, связанных с отключением поврежденного участка сети и последующим включением его в работу. Это так называемые циклы автоматического повторного включения (АПВ):

O – t_бт – ВО – 180 с – ВО,

Механическая работоспособность определяется приводами ВВ. Они оснащаются приводами независимого (косвенного) действия, совершающими операции В и О за счет энергии, предварительно накопленной до совершения операции, – пневматическими, пружинными или гидравлическими приводами.

Электродвигатели приводов, используемые для взвода пружин или приведения в действие индивидуального компрессора или насоса, должны нормально работать в диапазоне от 85 до 110 % номинального напряжения при питании постоянным током и в диапазоне от 80 до 110 % номинального напряжения при питании переменным током.

Механический ресурсустанавливается на уровне 2000 циклов «включение – отключение» (ВО) для ВВ нормального исполнения и 10 000 циклов ВО для ВВ с повышенной механической стойкостью.

В ГОСТ Р 20556-2006 нормируют коммутационный ресурс только для газовых (элегазовых) и вакуумных выключателей для 100 % I_{о. ном} с указанием необходимости увеличения этих нормативов в 1,7 раза при 60 % I_{о. ном} (см. табл. П.1.6 в Приложении 1). Типичная характеристика по коммутационному ресурсу для вакуумного ВВ типа VD4 (12/10 кВ,
I_{о. ном} = 40 кА) приведена на рис. 1.10.

Отсутствие связи характеристик N_к (I_{о. ном}) со временем горения дуги на дугогасительных контактах ДУ вызывает сомнение в корректности такого представления коммутационного ресурса. Поэтому регистрация и контроль реального времени дуги отключения при коммутации КЗ, критических токов — важные факторы при оценке реального коммутационного ресурса ДУ.

Рис. 1.10. Зависимость коммутационного ресурса от тока короткого замыкания

Источник

ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКАЯ СТОЙКОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИХ УСИЛИЙ

При прохождении электрического тока токоведущие части аппарата испытывают механические усилия.

Электродинамической стойкостью электрического аппарата называется способность выдерживать без повреждений и нарушений функционального состояния механические воздействия, создаваемые проходящим по нему электрическим током.

Для количественной оценки этого явления вводится понятие тока электродинамической стойкости. Наибольшее мгновенное значение амплитуды тока короткого замыкания называется ударным током короткого замыкания. Ток электродинамической стойкости электрического аппарата должен быть больше ударного тока короткого замыкания для данных условий работы.

Задача расчета электродинамических усилий решается по законам Био-Савара-Лапласса и Ампера, либо по энергетическим формулам.

По закону Ампера электродинамическое усилие, действующее на линейный проводник с током, находящийся в однородном магнитном поле, определяется из выражения

, (63)

где – значение тока, А;

– длина проводника, м;

B–магнитная индукция, Т;

– угол между направлением тока и вектором индукции.

В векторной форме закон Ампера

. (64)

Проводник длиной с током создаст напряженность магнитного поля dH на расстоянии от середины длины – закон Био-Савара-Лапласса:

, (65)

где – единичный вектор, направление которого совпадает с направлением луча, проведенного из середины проводника .

. (66)

Если имеется два проводника с токами и , то усилие, действующее на один проводник со стороны другого, с учетом (63–65) определяется из соотношения

, (67)

где — коэффициент контура электродинамических усилий, зависящий от геометрических размеров токо-ведущего контура.

Значения коэффициентов контура сведены в таблицу [табл. П.4].

Если необходимо учесть конкретные размеры проводников, то используют формулу

, (68)

где — коэффициент формы поперечного сечения, некоторые значения которого приведены на рис. П.5.

В тех случаях, когда необходимо определить электродинамическое усилие для катушек или витков, в которых индуктивность L или взаимоиндуктивность М могут быть выражены как функции координаты, в направлении которой вычисляется сила взаимодействия, используются энергетические формулы.

Обобщенное усилие, действующее на проводник, при =const

, (69)

где W– электрическая энергия, Дж;

g– обобщенная координата, м.

Так как в линейных системах

,

то .

Электродинамическое усилиев проводниках при изменении поперечного сечения (усилие Двайта) определяется по формуле:

, (70)

где D, d –соответственно диаметры большего и меньшего поперечного сечения.

Рассмотрим круговой виток радиуса Rc током i, выполненный из проводника радиуса r (рис.56).

При R>>r индуктивность L круглого витка определяется по формуле из таблицы (П.6)

Рис.56

. (71)

Тогда усилие, направленное на увеличение радиуса R и равномерно распределенное по окружности , равно:

.(72)

Кроме того, существует усилие, направленное на уменьшение радиуса r проводника с током и равномерно распределенное по окружности ,

. (73)

Если в токоведущих частях электрического аппарата проходит однофазный переменный ток

,

то электродинамическое усилие определяется по тем же законам, что и на постоянном токе.

Например, электродинамическое усилие (э.д.у.), действующее на проводник с током, находящийся в магнитном поле другого проводника с тем же током, определяется из выражения

. (74)

Последнее выражение можно преобразовать к виду

, (75)

из которого видно, что электродинамическое усилие изменяется с удвоенной частотой по сравнению с частотой тока и включает постоянную составляющую.

Из выражения (75) следует, что максимальное усилие

. (76)

Ток короткого замыкания имеет зависимость

, (77)

где I– действующее значение периодической состав-ляющей тока короткого замыкания;

– постоянная затухания, которая зависит от параметров источника и цепи.

Ударным током короткого замыкания называется максимальное значение мгновенного тока короткого замыкания. Из выражения (77) следует, что оно достигается при .

Если среднее значение =22 1/c, то при частоте тока f=50 Гц

. (78)

В трехфазных цепях токи в отдельных фазах определяются из выражений:

Усилия, действующие на проводник каждой фазы, определяются из выражения (67).

Так, на проводник первой фазы действует усилие

.

Если провода фаз расположены параллельно друг друга в одной плоскости, то векторы и складываются:

,(79)

где .

Из выражения (79) следует, что F изменяется с удвоенной частотой

oт

до .

Усилие называемое притягивающим, направлено на притяжение первой фазы к двум другим. Усилие , называемое отталкивающим, направлено на отталкивание первой фазы от второй и третьей.

Если провода расположены таким образом, что расстояние между первым и третьим в два раза больше, чем между первым и вторым (рис. 57), то

или , . (80)

Усилия, действующие на проводник третьей фазы, как для первой фазы.

, .

Электродинамические усилия, действующие на средний провод (вторая фаза), будут изменяться с частотой

от

до .

Источник

Стойкость трансформатора тока к механическим и тепловым воздействиям

Стойкость трансформатора тока к механическим и тепловым воздействиям характеризуется током электродинамической стойкости и током термической стойкости.

Ток электродинамической стойкости

Ток электродинамической стойкости I_Д равен наибольшей амплитуде тока короткого замыкания за все время его протекания, которую трансформатор тока выдерживает без повреждений, препятствующих его дальнейшей исправной работе.

Ток I _Д характеризует способность трансформатора тока противостоять механическим (электродинамическим) воздействиям тока короткого замыкания.

Электродинамическая стойкость может характеризоваться также кратностью K_Д, представляющей собой отношение тока электродинамической стойкости к амплитуде номинального первичного тока.

Ток термической стойкости

Ток термической стойкости I_tт равен наибольшему действующему значению тока короткого замыкания за промежуток t_т, которое трансформатор тока выдерживает в течение всего промежутка времени без нагрева токоведущих частей до температур, превышающих допустимые при токах короткого замыкания (см. ниже), и без повреждений, препятствующих его дальнейшей работе.

Термическая стойкость характеризует способность трансформатора тока противостоять тепловым воздействиям тока короткого замыкания.

Для суждения о термической стойкости трансформатора тока необходимо знать не только значения тока, проходящего через трансформатор, но и его длительность или, иначе говоря, знать общее количество выделенной теплоты, которое пропорционально произведению квадрата тока I_tT и длительности его t_T. Это время, в свою очередь, зависит от параметров сети, в которой установлен трансформатор тока, и изменяется от одной до нескольких секунд.

Термическая стойкость может характеризоваться кратностью К_Т тока термической стойкости, представляющей собой отношение тока термической стойкости к действующему значению номинального первичного тока.

В соответствии с ГОСТ 7746—78 для отечественных трансформаторов тока установлены следующие токи термической стойкости:

Между токами электродинамической и термической стойкости должны быть следующие соотношения:

для трансформаторов тока на номинальные напряжения 330 кВ и выше

для трансформаторов тока на номинальные напряжения до 220 кВ

Температурные режимы

Температура токоведущих частей трансформаторов тока при токе термической стойкости не должна превышать:

При определении указанных значений температуры следует исходить из начальных ее значений, соответствующих длительной работе трансформатора тока при номинальном токе.

Значения токов электродинамической и термической стойкости трансформаторов тока государственным стандартом не нормируются. Однако они должны соответствовать электродинамической и термической стойкости других аппаратов высокого напряжения, устанавливаемых в одной цепи с трансформатором тока. В табл. 1-2 приведены данные динамической и термической стойкости отечественных трансформаторов тока.

Таблица 1-2. Данные электродинамической и термической стойкости некоторых типов отечественных трансформаторов тока

Примечание. Электродинамическая и термическая стойкость зависит от механической прочности изоляционных и токоведущих частей, а также от поперечного сечения последних.

Источник

Что такое ток электродинамической стойкости

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Короткие замыкания в электроустановках

МЕТОДЫ РАСЧЕТА ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКОГО
И ТЕРМИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ ТОКА КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Short-circuits in electrical installations.
Calculation methods of electrodynamics and thermal effects of short-circuit current

Дата введения 2008-07-01

Сведения о стандарте

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 437 «Токи короткого замыкания»

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на трехфазные электроустановки промышленной частоты и определяет методы расчета и проверки проводников и электрических аппаратов на электродинамическую и термическую стойкость при коротких замыканиях (КЗ).

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 687-78 Выключатели переменного тока на напряжение свыше 1000 В. Общие технические условия

ГОСТ 16442-80 Кабели силовые с пластмассовой изоляцией. Технические условия

ГОСТ 18410-73 Кабели силовые с пропитанной бумажной изоляцией. Технические условия

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

термическое действие тока короткого замыкания в электроустановке: Изменение температуры элементов электроустановки под действием тока короткого замыкания.

электродинамическое действие тока короткого замыкания в электроустановке: Механическое действие электродинамических сил, обусловленных током короткого замыкания, на элементы электроустановки.

интеграл Джоуля: Условная величина, характеризующая тепловое действие тока короткого замыкания на рассматриваемый элемент электроустановки, численно равная интегралу от квадрата тока короткого замыкания по времени, в пределах от начального момента короткого замыкания до момента его отключения.

ток термической стойкости электрического аппарата при коротком замыкании (ток термической стойкости): Нормированный ток, термическое действие которого электрический аппарат способен выдержать при коротком замыкании в течение нормированного времени термической стойкости.

ток электродинамической стойкости электрического аппарата при коротком замыкании (ток электродинамической стойкости): Нормированный ток, электродинамическое действие которого электрический аппарат способен выдержать при коротком замыкании без повреждений, препятствующих его дальнейшей работе.

4.1 Исходные положения

4.1.1 При проверке проводников и электрических аппаратов электроустановок на электродинамическую и термическую стойкость при КЗ предварительно должны быть выбраны расчетные условия КЗ, т.е. расчетная схема электроустановки, расчетный вид КЗ в электроустановке, расчетная точка КЗ, а также расчетная продолжительность КЗ в электроустановке (последнюю используют при проверке на термическую стойкость проводников и электрических аппаратов, а также при проверке на невозгораемость кабелей).

4.1.2 Расчетная схема электроустановки должна быть выбрана на основе анализа возможных электрических схем этой электроустановки при продолжительных режимах ее работы. К последним следует относить также ремонтные и послеаварийные режимы работы.

4.1.3 В качестве расчетного вида КЗ следует принимать:

4.1.4 В качестве расчетной точки КЗ следует принимать такую точку на расчетной схеме, при КЗ в которой проводник или электрический аппарат подвергается наибольшему электродинамическому или термическому воздействию.

При наличии устройств автоматического повторного включения (АПВ) цепи следует учитывать суммарное термическое действие тока КЗ.

4.1.6 При расчетной продолжительности КЗ до 1 с допустимо процесс нагрева проводников под действием тока КЗ считать адиабатическим, а при расчетной продолжительности КЗ более 1 с и при небыстродействующих АПВ следует учитывать теплоотдачу в окружающую среду.

5 Электродинамическое действие тока короткого замыкания

5.1 Расчет электродинамических сил взаимодействия проводников

, (1)

где — постоянный параметр, Н/А ;

— мгновенные значения токов проводников, А;

— длина проводников, м;

— расстояние между осями проводников, м;

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

Для круглых проводников сплошного сечения, проводников кольцевого сечения, а также проводников (шин) корытообразного сечения с высотой профиля 0,1 м и более следует принимать =1,0.

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

, (2)

— ударный ток трехфазного КЗ, А;

— коэффициент, зависящий от взаимного расположения проводников.

Значения коэффициента для некоторых типов шинных конструкций (рисунок 2) указаны в таблице 1.

Источник