---

ГОСТ 30323-95

ГОСТ P 50254-92

УДК 621.3.064.1.001.24:006.354 Группа Е06

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

КОРОТКИЕ ЗАМЫКАНИЯ В ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ

Методы расчета электродинамического и термического действия тока короткого замыкания

Short circuit in electrical installations.

Calculation methods of thermal and electrodynamic effects of short circuit currents

МКС 29.020

ОКП 34 0900

Дата введения 1997-06-01

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

1 РАЗРАБОТАН Подкомитетом ПК-2 технического комитета по стандартизации ТК 117

ВНЕСЕН Госстандартом Российской Федерации

2 Принят Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол № 7 от 26 апреля 1995 г.)

За принятие проголосовали:

3 Настоящий стандарт представляет собой полный аутентичный текст ГОСТ Р 50254-92 «Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета электродинамического и термического действия тока короткого замыкания»

4 Постановлением Комитета Российской Федерации по стандартизации, метрологии и сертификации от 12 марта 1996 г. № 164 межгосударственный стандарт ГОСТ 30323-95 введен в действие непосредственно в качестве государственного стандарта Российской Федерации с 1 июля 1996 г.

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

6 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Август 2004 г.

Настоящий стандарт распространяется на трехфазные электроустановки промышленной частоты и определяет общую методику расчета и проверки проводников и электрических аппаратов на электродинамическую и термическую стойкость при коротких замыканиях.

Все пункты основного текста стандарта являются обязательными, а приложения - рекомендуемыми.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Выбор расчетных условий КЗ

1.1.1. При проверке проводников и электрических аппаратов электроустановок на электродинамическую и термическую стойкость при КЗ предварительно должны быть выбраны расчетные условия КЗ, т.е. расчетная схема электроустановки, расчетный вид КЗ в электроустановке, расчетная точка КЗ, а также расчетная продолжительность КЗ в электроустановке (последнюю используют при проверке на термическую стойкость проводников и на невозгораемость кабелей).

1.1.2. Расчетная схема электроустановки должна быть выбрана на основе анализа возможных электрических схем этой электроустановки при продолжительных режимах ее работы. К последним следует относить также ремонтные и послеаварийные режимы работы.

1.1.3. Расчетным видом КЗ следует принимать:

- при проверке электрических аппаратов и жестких проводников на электродинамическую стойкость - трехфазное КЗ;

- при проверке электрических аппаратов и проводников на термическую стойкость - трех- или однофазное КЗ, а на генераторном напряжении электростанций - трех- или двухфазное КЗ, в зависимости от того, какое из них приводит к большему термическому воздействию;

- при проверке гибких проводников по условию их допустимого сближения во время КЗ - трех- или двухфазное КЗ, в зависимости от того, какое из них приводит к большему сближению проводников.

1.1.4. В качестве расчетной точки КЗ следует принимать такую точку на расчетной схеме, при КЗ в которой проводник или электрический аппарат подвергается наибольшему электродинамическому или термическому воздействию.

Примечание. Исключения из этого требования допустимы лишь при учете вероятностных характеристик КЗ и должны быть обоснованы соответствующими ведомственными нормативно-техническими документами (НТД).

1.1.5. Расчетную продолжительность КЗ при проверке проводников и электрических аппаратов на термическую стойкость следует определять путем сложения времени действия основной релейной защиты, в зону которой входят проверяемые проводники и электрические аппараты, и полного времени отключения соответствующего выключателя, а при проверке кабелей на невозгораемость - путем сложения времени действия резервной релейной защиты и полного времени отключения ближайшего к месту КЗ выключателя.

При наличии устройств автоматического повторного включения (АПВ) цепи следует учитывать суммарное термическое действие тока КЗ.

1.1.6. При расчетной продолжительности КЗ до 1 с допустимо процесс нагрева проводников под действием тока КЗ считать адиабатическим, а при расчетной продолжительности КЗ более 1 с и при небыстродействующих АПВ следует учитывать теплоотдачу в окружающую среду.

2. ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ ТОКА КЗ

2.1. Расчет электродинамических сил взаимодействия проводников

2.1.1. Электродинамические силы взаимодействия двух параллельных проводников конечного сечения (F) в ньютонах следует определять по формуле

, (1)

где 2·10^-7 - постоянный параметр, Н/А²;

а - расстояние между осями проводников, м;

i₁, i₂ - мгновенные значения тока проводников, А;

l - длина проводников, м;

К_ф - коэффициент формы.

Для проводников прямоугольного сечения коэффициент формы следует определять по кривым, приведенным на рисунке 1.

Диаграмма для определения коэффициентов формы шин прямоугольного сечения

Рисунок 1

Для круглых проводников сплошного сечения, проводников кольцевого сечения, а также проводников (шин) корытного сечения с высотой сечения 0,1 м и более следует принять К_ф= 1,0.

2.1.2. Наибольшее значение электродинамической силы имеет место при ударном токе КЗ.

2.1.3. Максимальную силу ( ) в ньютонах (эквивалентную равномерно распределенной по длине пролета нагрузки), действующую в трехфазной системе проводников на расчетную фазу при трехфазном КЗ, следует определять по формуле

, (2)

где - ударный ток трехфазного КЗ, А;

К_расп - коэффициент, зависящий от взаимного расположения проводников;

a - расстояние между осями проводников, м;

l - длина пролета, м.

Значения коэффициента К_расп для некоторых типов шинных конструкций (рисунок 2) указаны в таблице 1.

Схемы взаимного расположения шин

Рисунок 2

Таблица 1 - Значения коэффициента К_расп

При двухфазном КЗ

, (3)

где - ударный ток двухфазного КЗ, А.

2.2. Выбор расчетной механической схемы шинных конструкций и гибких токопроводов

2.2.1. Методику расчета электродинамической стойкости шинных конструкций и гибких токопроводов следует выбирать на основе расчетной механической схемы, учитывающей их особенности.

2.2.2. Следует различать:

- статические системы, обладающие высокой жесткостью, у которых шины и изоляторы при КЗ остаются неподвижными;

- динамические системы с жесткими опорами, у которых изоляторы при КЗ могут считаться неподвижными, а шины колеблются;

- динамические системы с упруго податливыми опорами, в которых при КЗ колеблются шины и опоры;

- динамические системы с гибкими проводами.

2.2.3. Расчетные механические схемы шинных конструкций различных типов, обладающих высокой жесткостью, представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Расчетная схема шинных конструкций

Расчетные схемы имеют вид равнопролетной балки, лежащей или закрепленной на жестких опорах и подвергающейся воздействию равномерно распределенной нагрузки.

Различают следующие типы шинных конструкций и соответствующих расчетных механических схем:

- шинные конструкции с разрезными шинами, длина которых равна длине одного пролета; расчетной схемой для них является балка с шарнирным опиранием на обеих опорах пролета (таблица 2, схема 1);

- шинные конструкции с разрезными шинами, длина которых равна длине двух пролетов, с жестким креплением на средней опоре; расчетной схемой для них является балка с жестким опиранием (защемлением) на одной и шарнирным на другой опоре пролета (таблица 2, схема 2);

- многопролетная шинная конструкция с неразрезными шинами; расчетной схемой для средних пролетов является балка с жестким опиранием (защемлением) на обеих опорах пролета (таблица 2, схема 3);

- шинные конструкции с разрезными шинами, длина которых равна двум, трем и более пролетам, без жесткого крепления на промежуточных опорах; расчетной схемой для них являются соответственно схемы 4 и 5 (таблица 2).

2.2.4. Расчетной схемой шинной конструкции с упруго податливыми опорами следует считать схему, в которой масса шины распределена по длине пролета, а опоры представлены телами с эквивалентной массой M и пружинами с жесткостью С_оп.

2.2.5. Для гибких токопроводов в качестве расчетной схемы применяют схему с жестким стержнем, ось которого очерчена по цепной линии. Гирлянды изоляторов вводят в механическую схему в виде жестких стержней, шарнирно соединенных с проводами и опорами. Размеры стержней расчетной схемы определяют из статического расчета на действие сил тяжести.

2.3. Допустимые механические напряжения в материале проводников и механические нагрузки на опоры при КЗ

2.3.1. Допустимое напряжение в материале жестких шин (_доп) в паскалях следует принимать равным 70 % от временного сопротивления разрыву материала шин _р

_доп = 0,7 _р. (4)

Допустимые напряжения в материале шин следует принимать ниже пределов текучести этого материала.

Временные сопротивления разрыву и допускаемые напряжения в материалах шин приведены в таблице 3.

В случае сварных шин их временное сопротивление разрыву снижается. Значения временных сопротивлений разрыву в области сварных соединений определяют экспериментально; при отсутствии экспериментальных данных эти значения и значения допустимых напряжений следует принимать, используя данные таблицы 3.

Таблица 3 - Основные характеристики материалов шин