При различных случаях короткого замыкания

Линия питает нагрузку кВт.

Ток нагрузки А.

1. При КЗ в конце линии точка К1, ток короткого замыкания составит

А,

где – сопротивление провода А-35 длиной 1000 м; – сопротивление линии, состоящей из двух проводов.

Ом ≈ 1 Ом.

Допустимый длительный ток для провода А-35 согласно ПУЭ А. Следовательно ток КЗ, равный 110 А для провода А-35 не страшен, температура провода будет ниже +70ºС. Напоминаем, что при А температура провода А-35 равна +70ºС, если температура наружного воздуха +25ºС.

Мощность, выделяемая с 1 км провода

Вт = 12.1 кВт.

С одного метра выделяется мощность 12,1 Вт. В таком закороченном состоянии линия может стоять сколь угодно долго, линия будет греть атмосферу.

Расход электроэнергии в одном проводе за сутки

кВт·ч;

в двух проводах – 580 кВт·ч.

Расход электроэнергии в линии за месяц составит

кВт·ч.

2. При коротком замыкании в середине линии точка К2

А.

Ток =220 А в 1,269 раз больше допустимого А, температура провода будет больше +70ºСи составит 90ºС. Провод не расплавится, только больше провиснет.

С 1 км провода выделяется мощность Вт с 1 м – 48,4 Вт.

3. При коротком замыкании в 100 м от трансформатора точка К3

А,

где 0,1 – сопротивление 100 м провода, Ом.

Ток 1100 А больше тока 110 А в 10 раз и теплоты будет выделяться в 100 раз больше () чем при токе 110 А и составит

Вт = 1,21 кВт с 1 метра.

За 44 секунды провод нагреется до температуры плавления 660ºС.

4. При коротком замыкании в 10 м от трансформатора

А.

Ток 11000 А больше тока 110 А в 100 раз, теплоты будет выделяться в 100² = 10000 раз и составит Вт = 121 кВт с 1 метра.

За время с провод нагреется до температуры плавления 660ºС и сгорит. Мы увидим только яркую вспышку и услышим сильный «взрыв».

Из рассмотренных случаев видно, что величина тока КЗ зависит:

1. От расстояния от питающего трансформатора до точки КЗ.

2. От сечения проводов линии.

3. От величины напряжения.

 

Время нагрева проводов при КЗ

Чем больше напряжение линии, тем больше ток КЗ и тем быстрее нагревается провод. Рассмотрим ВЛ длиной 1 км, провод А-35, напряжение 6 кВ, короткое замыкание в конце линии. Определим время нагрева проводов до температуры плавления 660ºС.

Ток КЗ

А.

Теплота, выделяемая в одном проводе за время , , Дж

.

Количество теплоты, необходимое для нагрева 1 км провода А-35 до температуры плавления ºС

Дж,

где – масса 1 км провода А-35, кг; – удельная теплоемкость алюминия, Дж/(кг·К); – начальная температура провода, ºС.

Прировняем и найдем время нагрева до температуры плавления

с.

Допустимая температура нагрева алюминиевых проводов воздушных линий согласно ПУЭ составляет 200ºС, так как дальше провод теряет механическую прочность и может упасть под собственным весом.

Количество теплоты, необходимое для нагрева 1 км провода А-35 до температуры 200ºС

Дж.

Прировняем и найдем время нагрева до температуры 200ºС

с.

Видно, что если через 1,3 с не отключить ВЛ, провода упадут на землю под собственным весом.

Допустимая температура нагрева жил кабелей при КЗ составляет всего 150ºС, так как при более высокой температуре изоляция может загореться и обуглиться.

Определим время, в течение которого кабель с алюминиевыми жилами мм² длиной 1000 м. В при КЗ нагреется до 150ºС.

Количество теплоты, необходимое для нагрева 1 км кабеля до температуры 150ºС

Дж.

с.

Время срабатывания защиты и отключение кабеля не должно превышать 0,85 с, иначе кабель будет поврежден.

Выбор экскаваторных кабелей

 

Экскаваторные кабели типа КГЭ выбираются по нагреву рабочим током и проверяются по току КЗ.

Например, у экскаватора ЭКГ-8И с номинальной мощностью сетевого двигателя кВт и ТСН кВ·А рабочий ток А. Кабель КГЭ 3х10 с длительным допустимым током рабочей жилы А подходит по нагреву.

Проверяем необходимое сечение по току КЗ

, (6.1)

где – ток короткого замыкания в кабеле, А; – время срабатывания защиты, с; – коэффициент. Для алюминия , для меди .

Пример. Кабель медный, = 4000 А, =1 с.

мм². Ближайшее сечение 25 мм².

Подставив в формулу (6.1) значения коэффициента С, получим другой вид формулы.

Для алюминия

,

где – ток КЗ, кА.

Для меди .

Чем больше , тем больше должно быть сечение жилы . Чем меньше время срабатывания защиты , тем меньше может быть сечение жилы (табл. 6.1).

Таблица 6.1

Сечения жил кабеля в зависимости от и

, А	Сечение жилы, мм^2
при =1 с	при =0,5 с
	24,2	17,1
	60,5	42,8
		85,6