Заглавная страница
Избранные статьи
Случайная статья
Познавательные статьи
Новые добавления
Обратная связь

ТОП 10 на сайте

Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации

Техника нижней прямой подачи мяча.

Франко-прусская война (причины и последствия)

Организация работы процедурного кабинета

Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний

Коммуникативные барьеры и пути их преодоления

Обработка изделий медицинского назначения многократного применения

Образцы текста публицистического стиля

Четыре типа изменения баланса

Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву

Мы поможем в написании ваших работ!

ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Влияние общества на человека

Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации

Практические работы по географии для 6 класса

Организация работы процедурного кабинета

Изменения в неживой природе осенью

Уборка процедурного кабинета

Сольфеджио. Все правила по сольфеджио

Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления

Главная Избранные Случайная статья Познавательные Новые добавления Обратная связь FAQ

Допустимый ток короткого замыкания

Стр 1 из 4Следующая ⇒

Сведения о стандарте

1 ПОДГОТОВЛЕН Открытым акционерным обществом «Всероссийский научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт кабельной промышленности» (ОАО «ВНИИКП») на основе собственного аутентичного перевода стандарта, указанного в пункте 4

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 46 «Кабельные изделия»

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 26 июня 2009 г. № 215-ст

4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту МЭК 60949:1988 «Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева» (IEC 60949:1988 «Calculation of thermally permissible short-circuit currents, taking into account non-adiabatic heating effects») с Изменением № 1:2008, которое выделено в тексте слева двойной вертикальной линией.

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные стандарты Российской Федерации, сведения о которых приведены в дополнительном приложении В

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет

Содержание

Введение 1 Обозначения 2 Допустимый ток короткого замыкания 3 Расчет тока короткого замыкания при адиабатическом характере нагрева 4 Расчет температуры при коротком замыкании 5 Расчет коэффициента 8 для токопроводящих жил и экранов из проволок, расположенных с зазором, при неадиабатическом характере нагрева 5.1 Общие положения 5.2 Токопроводящие жилы однопроволочные или многопроволочные 5.3 Изолированные друг от друга проволоки экрана 6 Расчет коэффициента ε для оболочек, экранов и брони при неадиабатическом характере нагрева 6.1 Общие положения 6.2 Трубчатые оболочки 6.3 Ленты 6.4 Контактирующие друг с другом проволоки 6.5 Проволочная оплетка Приложение А (справочное)Пояснения к рекомендуемым методам учета неадиабатического нагрева при расчете допустимых токов короткого замыкания Приложение В (справочное)Сведения о соответствии национальных стандартов Российской Федерации ссылочным международным стандартам Библиография

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

РАСЧЕТ ТЕРМИЧЕСКИ ДОПУСТИМЫХ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ
С УЧЕТОМ НЕАДИАБАТИЧЕСКОГО НАГРЕВА

Calculation of thermally permissible short-circuit currents,
taking into account non-adiabatic heating effects

Дата введения - 2010-01-01

Введение

Метод расчета номинальных характеристик любого токопроводящего элемента кабеля при коротком замыкании обычно основывается на предположении, что тепло сохраняется внутри токопроводящего элемента в течение времени короткого замыкания (т.е. имеет место адиабатический характер нагрева). Однако во время короткого замыкания происходит частичная передача тепла в соседние конструкционные материалы, и это следует учитывать. В настоящем стандарте приведен простой метод учета неадиабатического характера нагрева при расчете номинальных характеристик в условиях короткого замыкания, обеспечивающий получение одинаковых значений различными разработчиками. Существуют методы расчета с использованием компьютера, но они не намного точнее и слишком сложны для стандартизации.

В приведенных формулах содержатся величины, которые зависят от вида используемых в кабелях материалов. Значения величин указаны в таблицах 1 - 3. Эти значения являются стандартизованными (например, удельное электрическое сопротивление и коэффициенты теплового сопротивления) либо общеприняты в практике (например, удельная теплоемкость).

Для получения сопоставимых результатов расчетные характеристики при коротком замыкании должны быть определены посредством настоящего метода с использованием значений констант, указанных в настоящем стандарте. Однако могут быть использованы и другие значения констант, более приемлемые для некоторых материалов, в таких случаях в перечне характеристик кабеля изготовитель приводит соответствующие дополнительные номинальные характеристики при коротком замыкании со ссылкой на эти значения констант.

В настоящем стандарте приняты наиболее неблагоприятные условия короткого замыкания, поэтому определяемые номинальные характеристики являются предельными.

Метод расчета при неадиабатическом характере нагрева применим для любой длительности короткого замыкания. По сравнению с методом расчета при адиабатическом характере нагрева этот метод дает значительное увеличение допустимых токов короткого замыкания для экранов, оболочек и, в некоторых случаях, для жил сечением менее 10 мм² (особенно при наличии проволочных экранов). Для наиболее широко применяемых жил силовых кабелей 5 % - это минимальное увеличение допустимого тока короткого замыкания, которое может быть использовано на практике. При этом для соотношения длительности короткого замыкания и сечения жилы менее 0,1 с/мм² увеличение тока незначительно, и может быть использован метод расчета при адиабатическом характере нагрева. Это характерно для большинства практических случаев.

Настоящий стандарт устанавливает следующую методику расчета:

a) вычисление адиабатического тока короткого замыкания;

b) вычисление поправочного коэффициента, учитывающего неадиабатический характер нагрева;

c) перемножение результатов вычислений по перечислениям а) и b) и получение допустимого тока короткого замыкания.

Обозначения

В настоящем стандарте применены следующие обозначения:

А, В - постоянные, основанные на тепловых характеристиках окружающих или соседних материалов, (мм²/с)^1/2; мм²/с;

C ₁, C ₂ - постоянные, используемые в формуле неадиабатического метода расчета для жил и проволочных экранов, мм/м; К·м·мм²/Дж;

D_jt - диаметр воображаемого соосного цилиндра, вписанного по внутренней поверхности впадин гофрированной оболочки, мм;

D_oc - диаметр воображаемого соосного цилиндра, описанного по наружной поверхности выступов гофрированной оболочки, мм;

F - коэффициент учета неполного теплового контакта;

I - допустимый ток короткого замыкания (среднеквадратичное значение), А;

I_AD - ток короткого замыкания, определенный на основе адиабатического нагрева (среднеквадратичное значение), А;

I_sc - известный максимальный ток короткого замыкания (среднеквадратичное значение), А;

К - постоянная, зависящая от материала токопроводящего элемента, А·с^1/2/мм²;

М - коэффициент теплового контакта, с^-1/2;

S - площадь поперечного сечения токопроводящего элемента, мм²;

X, Y -постоянные, используемые в упрощенной формуле для жил и проволочных экранов, (мм²/с)^1/2; мм²/с;

d - средний диаметр по оболочке, экрану или броне, мм;

п - число лент или проволок;

t - длительность короткого замыкания, с;

w - ширина ленты, мм;

β - величина, обратная температурному коэффициенту сопротивления при О °С, К;

δ - толщина оболочки, экрана или брони, мм;

ε - коэффициент, учитывающий отвод тепла в соседние элементы;

Θ _f - конечная температура, °С;

Θ _i - начальная температура, °С;

ρ _i - удельное тепловое сопротивление окружающих или соседних неметаллических материалов, К·м/Вт;

ρ₂, ρ₃ - удельные тепловые сопротивления среды с каждой стороны оболочки, экрана или брони, К·-м/Вт;

ρ₂₀ - удельное электрическое сопротивление токопроводящего элемента при 20 °С, Ом·м;

σ _с - удельная объемная теплоемкость токопроводящего элемента при 20 °С, Дж/К·м³;

σ _i - удельная объемная теплоемкость окружающих или соседних неметаллических материалов, Дж/К·м³;

σ₁ - удельная объемная теплоемкость экрана, оболочки или брони, Дж/К·м³;

σ₂, σ₃ - удельные объемные теплоемкости среды с каждой стороны экрана, оболочки или брони, Дж/К·м³.

Общие положения

Общий вид эмпирического уравнения для коэффициента s следующий:

(6)

где F - коэффициент учета неполного теплового контакта между жилой или проволоками и окружающими или соседними неметаллическими материалами, рекомендуемое значение - 0,7(1,0 - для маслонаполненных кабелей);

А, В - эмпирические постоянные, основанные на тепловых характеристиках окружающих или соседних неметаллических материалов, вычисляются по формулам:

(7)

(8)

где С ₁ = 2464 мм/м;

С ₂ = 1,22К·м·мм²/Дж;

σ _с - удельная объемная теплоемкость токопроводящего элемента при 20 °С, Дж/К·м³;

σ _i - удельная объемная теплоемкость окружающих или соседних неметаллических материалов, Дж/К·м³;

ρ _i - удельное тепловое сопротивление окружающих или соседних неметаллических материалов, К·м/Вт.

Примечание - Значения постоянных для этих материалов приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Тепловые постоянные материалов

Материал

Удельное тепловое сопротивление ρ¹⁾, К·м/Вт

Удельная объемная теплоемкость σ²⁾, Дж/К·м³

Изоляционные материалы:

- пропитанная бумага в кабелях с однопроволочными жилами с бумажной пропитанной изоляцией;

6,0

2,0·10⁶

- пропитанная бумага в маслонаполненных кабелях;

5,0

2,0·10⁶

- бумажная изоляция в кабелях с газом под давлением:

а) предварительно пропитанная;

6,5

2,0·10⁶

b) пропитанная нестекающим составом;

6,0

2,0·10⁶

- масло;

7,0

1,7·10⁶

- полиэтилен;

3,5

2,4·10⁶

- сшитый полиэтилен;

3,5

2,4·10⁶

- поливинилхлоридный пластикат:

в кабелях на напряжение до 3 кВ включ.;

5,0

1,7·10⁶

в кабелях на напряжение св. 3 кВ;

6,0

1,7·10⁶

- этиленпропиленовая резина:

в кабелях на напряжение до 3 кВ включ.;

3,5

2,0·10⁶

в кабелях на напряжение св. 3 кВ;

5,0

2,0·10⁶

- бутилкаучук;

5,0

2,0·10⁶

- каучук (натуральный)

5,0

2,0·10⁶

Защитные покрытия:

- пропитанные джутовые и волокнистые материалы;

6,0

2,0·10⁶

- резиновое слоистое покрытие;

6,0

2,0·10⁶

- полихлоропрен;

5,5

2,0·10⁶

- поливинилхлоридный пластикат:

в кабелях на напряжение до 35 кВ включ;

5,0

1,7·10⁶

в кабелях на напряжение св. 35 кВ;

6,0

1,7·10⁶

- поливинилхлоридный пластикат/битум на гофрированных алюминиевых оболочках;

6,0

1,7·10⁶

- полиэтилен

3,5

2,4·10⁶

Другие элементы кабеля:

- электропроводящий сшитый полиэтилен и полиэтилен³⁾;

2,5

2,4·10⁶

- электропроводящая этиленпропиленовая резина

3,5

2,1·10⁶

¹⁾ Значения по МЭК 60287-2-1.

²⁾ Значения из журнала [ 1 ].

³⁾ Значения из отчета [ 2 ].

Для меди

Для алюминия

X, (мм²/с)^1/2

Y, мм²/с

X, (мм²/с)^1/2

Y, мм²/с

Поливинилхлоридный пластикат:

≤ 3 кВ

0,29

0,06

0,40

0,08

> 3 кВ;

0,27

0,05

0,37

0,07

сшитый полиэтилен;

0,41

0,12

0,57

0,16

этиленпропиленовая резина:

≤ 3 кВ

0,38

0,10

0,52

0,14

> 3 кВ;

0,32

0,07

0,44

0,10

бумага:

- маслонаполненные кабели;

0,45

0,14

0,62

0,20

- другие

0,29

0,06

0,40

0,08

Примечание - Коэффициент учета неполного теплового контакта - 0,7, для маслонаполненных кабелей - 1,0.

Общие положения

Коэффициент ε для оболочек, экранов и брони определяют по формуле

(10)

Коэффициент М, с^-1/2, определяют по формуле

(11)

где σ₂, σ₃ - удельные объемные теплоемкости среды с каждой стороны экрана, оболочки или брони, Дж/К·м³;

ρ₂, ρ₃ - удельные тепловые сопротивления среды с каждой стороны экрана, оболочки или брони, К·м/Вт;

σ₁ - удельная объемная теплоемкость экрана, оболочки или брони, Дж/К·м³;

δ - толщина экрана, оболочки или брони, мм.

Значения тепловых постоянных для различных материалов приведены в таблице 2.

Рекомендуется использовать значение F = 0,7 за исключением случаев, когда металлический элемент полностью контактирует одной стороной с соседней средой, в этом случае можно использовать значение F = 0,9.

Значение ε можно также определить по рисунку 1 после того, как получено значение

Рисунок 1 - Коэффициент ε для оболочек, экранов и брони при неадиабатическом характере нагрева

Трубчатые оболочки

Сечение, используемое в формуле расчета для адиабатического характера нагрева, определяют следующим образом:

S = π d δ, (12)

где d - средний диаметр оболочки, мм.

Примечание - Для гофрированных оболочек

δ - толщина оболочки, мм.

Там, где предполагается полный тепловой контакт, коэффициент учета неполного теплового контакта F можно принять за единицу.

Ленты

Ленты, наложенные продольно

Площадь, используемая в формуле расчета для адиабатического характера нагрева, является площадью поперечного сечения ленты при условии, что перекрытие кромок составляет не более 10 % ее ширины:

S = w δ, (13)

где w - ширина ленты, мм;

δ - толщина ленты, мм.

Ленты, наложенные спирально

Трудно определить степень контакта между витками одной ленты и между лентами, особенно после определенного периода эксплуатации, поэтому рекомендуется считать, что ток протекает по спирали и, таким образом, должна использоваться общая площадь поперечного сечения лент:

S = n w δ, (14)

где п - число лент;

w - ширина ленты, мм;

δ - толщина ленты, мм.

Проволочная оплетка

Считают, что проволочная оплетка имеет площадь поперечного сечения, равную числу проволок в оплетке, умноженному на площадь поперечного сечения отдельной проволоки. За δ принимают удвоенный диаметр одной проволоки.

Приложение А
(справочное)

Библиография

[1] Журнал Electra № 24, октябрь 1972

[2] Отчет EPRI № EL-3014

[3] Журнал Electra № 87, март 1983

Ключевые слова: расчет, допустимый ток короткого замыкания, неадиабатический нагрев

Сведения о стандарте

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 46 «Кабельные изделия»

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Содержание

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

РАСЧЕТ ТЕРМИЧЕСКИ ДОПУСТИМЫХ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ
С УЧЕТОМ НЕАДИАБАТИЧЕСКОГО НАГРЕВА

Calculation of thermally permissible short-circuit currents,
taking into account non-adiabatic heating effects

Дата введения - 2010-01-01

Введение

Настоящий стандарт устанавливает следующую методику расчета:

a) вычисление адиабатического тока короткого замыкания;

b) вычисление поправочного коэффициента, учитывающего неадиабатический характер нагрева;

Обозначения

В настоящем стандарте применены следующие обозначения:

А, В - постоянные, основанные на тепловых характеристиках окружающих или соседних материалов, (мм²/с)^1/2; мм²/с;

F - коэффициент учета неполного теплового контакта;

I - допустимый ток короткого замыкания (среднеквадратичное значение), А;

I_sc - известный максимальный ток короткого замыкания (среднеквадратичное значение), А;

К - постоянная, зависящая от материала токопроводящего элемента, А·с^1/2/мм²;

М - коэффициент теплового контакта, с^-1/2;

S - площадь поперечного сечения токопроводящего элемента, мм²;

X, Y -постоянные, используемые в упрощенной формуле для жил и проволочных экранов, (мм²/с)^1/2; мм²/с;

d - средний диаметр по оболочке, экрану или броне, мм;

п - число лент или проволок;

t - длительность короткого замыкания, с;

w - ширина ленты, мм;

β - величина, обратная температурному коэффициенту сопротивления при О °С, К;

δ - толщина оболочки, экрана или брони, мм;

ε - коэффициент, учитывающий отвод тепла в соседние элементы;

Θ _f - конечная температура, °С;

Θ _i - начальная температура, °С;

ρ _i - удельное тепловое сопротивление окружающих или соседних неметаллических материалов, К·м/Вт;

ρ₂, ρ₃ - удельные тепловые сопротивления среды с каждой стороны оболочки, экрана или брони, К·-м/Вт;

ρ₂₀ - удельное электрическое сопротивление токопроводящего элемента при 20 °С, Ом·м;

σ _с - удельная объемная теплоемкость токопроводящего элемента при 20 °С, Дж/К·м³;

σ _i - удельная объемная теплоемкость окружающих или соседних неметаллических материалов, Дж/К·м³;

σ₁ - удельная объемная теплоемкость экрана, оболочки или брони, Дж/К·м³;

σ₂, σ₃ - удельные объемные теплоемкости среды с каждой стороны экрана, оболочки или брони, Дж/К·м³.

Допустимый ток короткого замыкания

Допустимый ток короткого замыкания определяют по формуле

I = ε I_AD, (1)

где I - допустимый ток короткого замыкания;

I_AD - ток короткого замыкания, определенный на основе адиабатического нагрева;

ε - коэффициент, учитывающий отвод тепла в соседние элементы (см. разделы 5 и 6). Для расчетов методом при адиабатическом характере нагрева ε = 1.