2. Термічна дія струмів короткого замикання.

Струм к.з, протікаючи по окремих елементах установки, викликає додаткове нагрівання і тим самим підвищення їх температури. Оскільки протікання струму КЗ як правило, відбувається протягом малого проміжку часу (не більше кількох секунд), то для різних струмоведучих частин та елементів допускаються деякі перевищення температур понад ті, які встановлюються для робочого режиму.

Природно, що підвищення температури при КЗ не повинні виходити за певні межі, тому що в цьому випадку може бути порушена ізоляція та пошкоджені струмоведучі частини.

Допустимі температури елементів t_доп при КЗ, ° С:

Мідні шини… .300

Алюмінієві шини .200

Кабелі з паперовою просоченою ізоляцією:

до 10 кВ ..200

20...220 кВ 150

Кабелі і ізольовані проводи:

з полівінілхлоридною и гумовою ізоляцією .150

з поліетиленовою ізоляцією .120

Алюмінієві не ізольовані проводи………... 160...200

За дійсний час протікання струму КЗ приймається сумарний час дії захисту t_зах і власний час відключення вимикача з приводом t_с.в:

При перевірці струмоведучих частин на термічну стійкість за звичай користуються поняттям приведеного часу t_пр, протягом якого встановлений струм к.з. виділяє ту ж кількість тепла, що і змінючий в часі струм к.з. за дійсний час t. Приведений час визначається сумою часу періодичної та аперіодичної складової струму к.з.:

t_пр = t_пр.п + t_пр.а;

Величину t_пр.п при дійсному часі t < 5 с знаходять по кривим залежності t_пр.п = f(β^II) (рис.6.12), де:

β^II =І^ІІ/Ік.з.

При дійсному часі t > 5 с величина t_пр.п = t_пр.5 +( t-5), де:

t_пр.5 - приведений час для t =5 с.

Приведений час аперіодичної складової:

t_пр.а = 0,005 ∙ β^{II 2};

При дійсному часі t < 1 с величина t_пр.а не враховується.

Струмоведучі частини розраховують на термічну стійкість по кривим нагрівання різних металів, які являють собою залежність (рис.6.13) τ = f (А) = f (j² ∙ t_пр.), де:

j /S – густина струму в А/мм²,

t_пр. – приведений час дії струму к.з.

Якщо відомі Ік.з та t_пр., то знаючи максимально допуститму температуру для даного металу τ_доп по вказаним кривим нагрівання знаходять:

А = (Ік.з./ S)² ∙ t_пр;

Звідки визначають переріз S.

Рис.6.13. Криві нагрівання струмоведучих частин при коротких замиканнях.

Якщо відома початкова температура нагрівання провідника до короткого замикання τ_доп, то по тих же кривих нагрівання для τ_поч. визначають величину А_поч. Якщо позначити через А_к величину, яка пропорційна повній кількості тепла, що виділяється в провіднику після к.з., то

А_к = А + А_поч.; або

А_к =(Ік.з./ S)²∙ t_пр+ А_поч.;

Переріз кабелю на термічну стійкість для трифазного к.з. перевіряється по формулі:

S_мін = Ік.з.√ t_пр/С;

Де: С=А_к-А_{поч .}- коефіцієнт, який відповідає різниці виділяємого тепла в провіднику після і до короткого замикання ( для кабелів з мідними жилами 6-10кв С=141; для кабелів з алюмінієвими жилами 6-10кв С=85; для алюмінієвих шин С=88, для мідних шин С=171; для стальних шин С=60).