Термическая стойкость электрических аппаратов

Процесс нагрева проводников при коротком замыкании

Режимкз является наиболее тяжелым для токоведущих частей аппаратов. Процесс нагрева будет адиабатическим – нагрев происходит так быстро, что тепло не успевает отдаваться в окружающую среду. Цель тепловых расчетов режима кз – определение температуры, которую достигнет проводник в конце кз и сравнение с макс допустимой температуры.

Для Al-200C, Cu-300C

Уравнение нагрева для адиабатного процесса, то есть без отдачи тепла в окружающую среду:

 

 

Кривые для определения температуры нагрева определяют зависимость

, позволяют решить как прямую так и обратную задачи.

Прямая: по квадратичной плотности тока определить температуру проводника.

Обратная: по заданной температуре определить допустимые значения квадратичного импульса плотности тока.

В общем случае ток кз не изменяется во времени. Он состоит из апериодической и периодической сотавляющих, которые меняются во времени. Наибольшее значение тока кз зависит от момента кз, мгновенного фазного угла. Поэтому на практике вводят термин фиктивное время – время, в течении которого действующее значение установившегося тока кз оказывает такое же термическое воздействие на токоведущие части, как и действительный ток кз за действительное время.

 

 

Фиктивное время кз определяется по кривым из справочной литературы

 

 

Термической стойкостью электрических аппаратов называется способность их выдерживать без повреждений, препятствующих дальнейшей работе, термическое воздействие протекающих по токоведущим частям токов заданной длительности. Количественной характеристикой термической стойкости является ток термической стойкости, протекающий в течение определённого промежутка времени. Наиболее напряжённым является режим короткого замыкания, в процессе которого токи по сравнению с номинальными могут возрастать в десятки раз, а мощности источников теплоты – в сотни раз.

Термическая стойкость электрического аппарата зависит при этом не только от режима короткого замыкания, но и от теплового состояния, предшествующего режиму короткого замыкания.

При коротком замыкании электрические аппараты подвергаются значительным термическим воздействиям. Как правило, это аварий­ный режим работы и поэтому время его действия ограничивается до минимально возможного значения. Для большинства электрических аппаратов это время , т.е. не превосходит времени нагрева при адиабатическом процессе (нагрев без теплообмена с окружающей средой). Другими словами, режим короткого замыкания можно рассматривать как кратковременный режим работы, при котором температура элек­трического аппарата может достигать значений, превосходящих до­пустимую температуру в продолжительном режиме. Это возможно, поскольку время кратковременного режима обычно небольшое, за которое не может произойти существенных изменений в старении изоляции и других элементах, которые ограничивают температуру в продолжительном режиме работы.