2. Электродинамические действия тока к.З.
При одинаковом направлении тока проводники притягиваются, а если токи направлены в противоположные стороны, то отталкиваются (рис. 15) [1].
Рисунок 15 - Электродинамическое взаимодействие между двумя токоведущими частями при согласном (я) и встречном (б) направлениях токов.
Сила взаимодействия токов определяется по формулам, вытекающим из закона Био — Савара. Для двух параллельных проводников длиной l, расположенных на расстоянии а друг от друга, она может быть найдена из выражения:
(37)
Если токи выражены в амперах, а сила F — в ньютонах, то коэффициент k равен 2·107; коэффициент kф учитывает форму проводника и может быть принят равным единице для проводников круглого сечения независимо от расстояния между ними.
Сила F распределена равномерно по длине параллельных проводников. Удельное усилие на единицу длины проводника для условий рис. 16 равно:
(38)
Электродинамические взаимодействия в трехфазных установках переменного тока имеют ряд особенностей. На рис. 16 изображены векторы усилий между проводниками отдельных фаз, расположенных в одной плоскости, в различные моменты времени на протяжении одного периода переменного тока. Усилшуизменяются во времени по значению и направлению и имеют колебательный характер.
Сила, действующая на проводник с током, определяется как результат взаимодействия его с токами в проводниках двух других фаз, при этом в наиболее тяжелых условиях оказывается проводник средней фазы. Наибольшее удельное усилие на проводник средней фазы может быть определено из выражения:
(39)
Рисунок 16 - Электродинамические взаимодействия в трехфазной системе проводников: a-в —силы взаимодействия для разныхмоментов периода; г - кривые изменения токов в фазах
Для определения удельного усилия при трехфазном КЗ в системе проводников:
(40)
Для определения удельного усилия при двухфазном КЗ в системе проводников:
3. Расчет заземляющего устройства.
Расчет заземляющих устройств сводится главным образом к расчету собственно заземлителя, так как заземляющие проводники в большинстве случаев принимаются по условиям механической прочности и стойкости к коррозии по ПТЭ и ПУЭ. Исключение составляют лишь установки с выносным заземляющим устройством. В этих случаях рассчитываются последовательно включаемые сопротивления соединительной линии и заземлителя, так, чтобы их суммарное сопротивление не превышало допустимого.
Расчет сопротивления заземлителей производится в следующем порядке:
1) Устанавливается необходимое по ПУЭ допустимое сопротивление заземляющего устройства r зм. Если заземляющее устройство является общим для нескольких электроустановок, то расчетным сопротивлением заземляющего устройства является наименьшее из требуемых.
2) Определяется необходимое сопротивление искусственного заземлителя с учетом использования естественных заземлителей, включенных параллельно,из выражений
Или
где r зм – допустимое сопротивление заземляющего устройства по,
Rи – сопротивление искусственного заземлителя;
Rе – сопротивление естественного заземлителя.
Определяется расчетное удельное сопротивление грунта расчетное с учетом повышающих коэффициентов, учитывающих высыхание грунта летом и промерзание зимой.
При отсутствии точных данных о грунте можно воспользоваться таблицами средних данных по сопротивлениям грунтов, рекомендуемые для предварительных расчетов.
3. Измерение удельного сопротивления для получения более надежных результатов производят в теплое время года (май - октябрь). К измеренному значению удельного сопротивления грунта в зависимости от состояния грунта и от количества осадков вводятся поправочные коэффициенты K, учитывающие изменение вследствие высыхания и промерзания грунта, т. е. ρрасч = ρk
4. Определяется сопротивление растеканию одного вертикального электрода R в.о.
При применении вертикальных электродов из угловой стали в формулу вместо диаметра трубы подставляется эквивалентный диаметр уголка, вычисленный по выражению
где b - ширина сторон уголка.
5. Определяется примерное число вертикальных заземлителей при предварительно принятом коэффициенте использования
где Rв.о. – сопротивление растеканию одного вертикального электрода, определенное в п. 4;
Rи – необходимое сопротивление искусственного заземлителя;
Ки,в,зм – коэффициент использования вертикальных заземлителей.
6. Определяется сопротивление растеканию горизонтальных электродов Rг по формулам табл. 1.3.1.
7. Уточняется необходимое сопротивление вертикальных электродов с учетом проводимости горизонтальных соединительных электродов из выражений
Или
где Rг – сопротивление растеканию горизонтальных электродов, определенное в п.6;
Rи – необходимое сопротивление искусственного заземлителя.
8. Уточняется число вертикальных электродов с учетом коэффициентов использования
Окончательно принимается число вертикальных электродов из условий размещения.