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電纜允許短路電流的計(jì)算

電纜允許短路電流的計(jì)算

 

 

輸電線路發(fā)生短路故障時(shí),短路電流可達(dá)額定值的幾十倍或上百倍。 短路電流使線路的保護(hù)裝置迅速動(dòng)作,在幾秒或更短的時(shí)間內(nèi)使線路切 斷。

強(qiáng)大的短路電流在電纜導(dǎo)體通過(guò)時(shí)將產(chǎn)生很大的熱量,使導(dǎo)體的溫 度很快升高。但電纜的溫度不應(yīng)超過(guò)短時(shí)允許最高工作溫度。各種型式 電力電纜的短時(shí)允許最高工作溫度如表所示。有錫焊連接頭的電纜,一 般短時(shí)允許最高工作溫度不得超過(guò) l20℃ 。允許短路電流就是根據(jù)允許 短路溫升來(lái)計(jì)算的。

在計(jì)算時(shí),由于短路時(shí)間很短,故可認(rèn)為線芯損耗產(chǎn)生的熱流全部消 耗于線芯導(dǎo)體溫度的升高,向絕緣層散發(fā)的熱量忽略不計(jì)。則有

wdi = QTcd8

式中  w 為短路電流單位時(shí)間產(chǎn)生的線芯損耗;QTc為單位長(zhǎng)度線芯的熱

據(jù)第四章第一節(jié),20℃下的導(dǎo)體交流電阻



故導(dǎo)體交流電阻

 

則有


R20 = (1 + ys + yp )

 

R = R20〔1 + a(θ- 20。)〕

W = Isc2R20〔1 + a(8- 20)〕


式中,Isc ——— 短路電流;

8——— 線芯在短路期間的溫度,可取最高允許短路溫度。 若 1 為短路時(shí)間,則

Isc2R20〔1 + a(8- 20o)〕d1 = 0Tcd8

d8             Isc2R20

1 + a(8- 20o) =    0Tc   d 1

并據(jù)初始條件 1 = 0 時(shí) θ= θa 得

Isc = { ln  }1/2

工程上往往希望問(wèn)題簡(jiǎn)化一些,僅確定短路電流的穩(wěn)態(tài)值即可。

設(shè) Isc 為短路電流,1s  為短路時(shí)間(儲(chǔ)備保護(hù)時(shí)間)。因 Isc 為脈沖變 量,為時(shí)間的函數(shù),故 1s  時(shí)間內(nèi)短路電流產(chǎn)生的總損耗為

j01s Isc2Rd1

這部分熱量一部分為導(dǎo)電線芯所吸收,致使導(dǎo)體溫度升高,另一部分

散入絕緣層。設(shè)線芯吸收的總熱量的百分比為 β,

βj01s    + 80 ≤8sc

式中,R 為單位長(zhǎng)電纜線芯電阻;80  為短路前溫度;8sc 為允許短路最高溫 度。

若 Isc 從短路開(kāi)始的最大有效值為 IH,按直線規(guī)律下降,在 1s 秒內(nèi)達(dá) 到短路的穩(wěn)態(tài)值 IK。故有

IH - IK

Isc = IH -             1

 

3 0Tc                         + 80 ≤8sc

式中,1s 可取線路儲(chǔ)備保護(hù)時(shí)間,當(dāng) 1s =2s 時(shí),β=0 . 82 ~ 0 . 93;1s =6s 時(shí),β =0 . 74 ~ 0 . 84,可令 IH = IK,故據(jù)式求得短路電流的穩(wěn)態(tài)值。



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