第3章短路電流及其計(jì)算(參考版)
2025-07-23 10:46本頁面
【正文】 因?yàn)? 則母線最小允許截面 又因?yàn)?A=80mm 10mm = 800 mm2 ，所以該母線滿足熱穩(wěn)定要求。 導(dǎo)體的熱穩(wěn)定度校驗(yàn)條件轉(zhuǎn)換成導(dǎo)體的截面積校驗(yàn)條件，要求 K?( 3 )m i n /Ci m aA I t??(3)I?m inAA ?64 【 例 】 已知某車間變電所 380V側(cè)采用截面 80mm 10mm的硬鋁母線，其三相短路穩(wěn)態(tài)電流為 ，短路保護(hù)動作時間為 ，低壓斷路器的開斷時間為 ，試校驗(yàn)此母線的熱穩(wěn)定度。 2 ( 3 ) 2t i m aI t I t??(3) imaIt? 、k m a x K??? ?K?k max? ?63 如上節(jié)所述，要確定 比較麻煩，因此也可根據(jù)短路熱穩(wěn)定度的要求來確定其最小允許截面 Amin。 以上的 It和 t均可由電器產(chǎn)品樣本查得。 (7) 由 點(diǎn)向左查得縱坐標(biāo)軸上的 值。 (5) 從橫坐標(biāo)軸上找出 Kk值。 (4) 利用式計(jì)算： 式中 A—— 導(dǎo)體的截面積 (mm2)； —— 短路穩(wěn)態(tài)電流 (A)； tima—— 短路發(fā)熱假想時間 (s)； KL、 Kk—— 分別為正常負(fù)荷和短路時導(dǎo) 體加熱系數(shù) (A2 (2) 由 向右查得相應(yīng)曲線上的 點(diǎn)。當(dāng) tk 1s時，可認(rèn)為 tima＝ tk。該曲線的橫坐標(biāo)用導(dǎo)體加熱系數(shù) 來表示，縱坐標(biāo)表示導(dǎo)體周圍介質(zhì)的溫度 。但是這種計(jì)算，不僅比較繁復(fù)，而且涉及到一些難于準(zhǔn)確確定的系數(shù)，包括導(dǎo)體的電導(dǎo)率 (它在短路過程中就不是一個常數(shù) )，因此最后計(jì)算的結(jié)果往往與實(shí)際出入很大。 短路發(fā)熱假想時間 ki k(t)IK?k(t)II?I?kik(t)Ik 22k ( ) i m a0 dtktQ I R t I R t????kiI?60 短路時間 tk為短路保護(hù)裝置實(shí)際最長的動作時間 top與斷路器 (開關(guān) )的斷路時間 toc之和，即 tk＝ top + toc 式中 toc為斷路器的固有分閘時間與其電弧延續(xù)時間之和。由于通過導(dǎo)體的短路電流實(shí)際上不是 ，因此就假定一個時間tima，在這一時間內(nèi)，導(dǎo)體通過 所產(chǎn)生的熱量，恰好與實(shí)際短路電流 或 在短路時間 tk內(nèi)所產(chǎn)生的熱量相等。 59 2. 短路時導(dǎo)體的發(fā)熱計(jì)算 要計(jì)算短路后導(dǎo)體達(dá)到的最高溫度 按理就必須先求出短路期間實(shí)際的短路全電流 或 在導(dǎo)體中產(chǎn)生的熱量 Qk。 短路前后導(dǎo)體的溫升變化 L? K? 由于短路電流超出正常電流許多倍，雖然導(dǎo)體通過短路電流的時間很短，但溫度卻上升到很高數(shù)值，以至于超過電氣設(shè)備短時發(fā)熱允許溫度，使電氣設(shè)備的有關(guān)部分受到破壞。 短路電流的熱效應(yīng)和熱穩(wěn)定度計(jì)算 58 按照導(dǎo)體的允許發(fā)熱條件，導(dǎo)體在正常和短路時的最高允許溫度可查表。由于短路后線路的保護(hù)裝置很快動作，切除短路故障，所以短路電流通過導(dǎo)體的時間不長，通常不會超過 2s～ 3s。當(dāng)導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生的熱量與導(dǎo)體向周圍介質(zhì)散失的熱量相等時，導(dǎo)體就維持在一定的溫度值。 cos? ?解： 1) 計(jì)算電動機(jī)的反饋沖擊電流 (應(yīng)該先判斷 ) s h . M s h . M N . M = 6 .5 1 3 0 0 /( 3 3 8 0 0 .7 0 .7 5 ) k A = 5 .6 k Ai CK I? ? ? ? ? ?sh = ( 4 5 . 8 + 5 . 6 ) k A = 5 1 . 2 k Ai ?2)計(jì)算母線短路時的最大電動力 考慮電動機(jī)反饋沖擊電流后母線總短路沖擊電流為 ( 3 ) 2 7 2 7sh0 . 93 1 0 3 5 1 . 2 1 0 N = 2 5 5 3 . 9 N0 . 1 6LFia???? ? ? ? ? ?56 故母線短路時所受到的計(jì)算應(yīng)力為 3)校驗(yàn)?zāi)妇€短路時的動穩(wěn)定度 母線在 作用時的彎曲力矩為 (3)F( 3 ) 1 0 = 2 5 5 3 . 9 0 . 9 / 1 0 N m = 2 2 9 . 9 N mM F L? ? ? ?5c = 2 2 9 .9 / 1 .6 7 1 0 Pa = 1 3 .8 1 0 6 Pa = 1 3 .8 M PaMW? ???2 5 3= 0 . 1 2 0 . 0 1 / 6 = 1 . 6 7 1 0 m6bhW ? ? ?母線的截面系數(shù)為 而鋁母線的最大允許應(yīng)力 al 7 0 M P a 1 3 . 8 M P a? ?由此可見該母線滿足短路動穩(wěn)定度的要求 57 1. 短路時導(dǎo)體的發(fā)熱過程 導(dǎo)體通過正常負(fù)荷電流時，由于它具有電阻，因此要產(chǎn)生電能損耗。該母線采用截面 100 mm 10 mm的硬鋁母線，水平平放，擋距 ，擋數(shù)大于 2，相鄰兩母線的軸線距離為 。 ( 3 ) ( 3 )m a x s h m a x s hi i o r I I??式中 imax、 Imax— 電器的極限通過電流峰值和有效值 (2) 絕緣子的動穩(wěn)定度校驗(yàn)條件 (3)al cFF?式中 Fal—— 絕緣子的最大允許載荷可由產(chǎn)品樣本查得，如果產(chǎn)品 樣本給出的是絕緣子的抗彎破壞載荷值，則應(yīng)將抗彎 破壞載荷值乘以 Fal Fc(3) —— 短路時作用于絕緣子上的計(jì)算力，如母線在絕緣子上 為平放，如下圖 (a)所示，則 Fc(3)＝ F(3)，如為豎放， 如下圖 (b)所示，則 Fc(3)＝ (3) (a) 平放 (b) 豎放 水平放置的母線 53 為母線的截面系數(shù)，當(dāng)母線水平放置時 這里 的為母線截面的水平寬度， 為母線截面的垂直高度 這里的 均按照式（ 345）計(jì)算， 為母線檔距。 (2)I?? (2)I? (2)shi (2)shI兩相短路電流與三相短路電流的關(guān)系 ( 2 )kc ( 2 ) ( 3 ) ( 2 ) ( 3 ) ( 3 )k k k k k( 3 )kc2 330 . 8 6 6 0 . 8 6 6223I U ZI I I I II U Z???? ?? ? ? ? ? ??? ??49 單相短路電流的計(jì)算 在工程設(shè)計(jì)中，可利用下式計(jì)算單相短路電流 (1)k0UIZ?? ??220 T 0 T 0( ) ( )Z R R X X? ? ?? ? ?? ? ? ?電源相電壓 單相回路的阻抗 變壓器單相的等效電阻 變壓器單相的等效電抗 相線與中性線或與保護(hù)線、保護(hù)中性線的回路的電阻和電抗 50 短路電流的效應(yīng)和穩(wěn)定度校驗(yàn) 電動效應(yīng) 熱效應(yīng) 由 《 電工基礎(chǔ) 》 知，處在空氣中的兩平行導(dǎo)體分別通以電流 、 時，而兩導(dǎo)體的軸線距離為 ，檔距(即相鄰的兩支持點(diǎn)間距離 )為 ，則導(dǎo)體間的電動力 (單位為 N)為 a1i 2iL70 1 2 1 22 π 2 ( ) 1 0F i i L a i i L a? ?? ? ?0?720 4 π 1 0 N A? ???—— 真空和空氣的磁導(dǎo)率 1）短路時
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