---

ГОСТ 28895-91

(МЭК 949-88)

УДК 121.3.064.1.001.24:006.354 Группа Е49

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

РАСЧЕТ ТЕРМИЧЕСКИ ДОПУСТИМЫХ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ С
УЧЕТОМ НЕАДИАБАТИЧЕСКОГО НАГРЕВА

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

МКС 29.020

ОКСТУ 3503

Дата введения 01.01.93

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

1. ПОДГОТОВЛЕН И ВНЕСЕН Министерством электротехнической промышленности и приборостроения СССР

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по управлению качеством продукции и стандартам от 23.01.91 № 34

3. Стандарт подготовлен методом прямого применения международного стандарта МЭК 949­88 "Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева" и полностью ему соответствует

4. ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

5. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

6. ПЕРЕИЗДАНИЕ. Ноябрь 2004 г.

Метод расчета номинальных характеристик любого токоведущего элемента кабеля при коротком замыкании основывается на предположении, что тепло сохраняется внутри токоведущего элемента в течение времени короткого замыкания (т.е. имеет место адиабатический нагрев). Однако во время короткого замыкания происходит передача тепла в соседние материалы и это следует учитывать.

В настоящем стандарте приведен простой метод учета неадиабатического характера нагрева при расчете номинальных характеристик в условиях короткого замыкания, что обеспечивает получение одинаковых значений номинальных характеристик различными разработчиками. Существуют методы расчета с использованием ЭВМ, но они не намного точнее и слишком сложны для стандартизации.

В формулах содержатся значения, которые зависят от вида используемых в кабелях материалов. Значения указаны в таблицах; эти значения либо являются стандартизованными (например, удельное электрическое сопротивление и коэффициенты термического сопротивления), либо общеприняты в практике (например, удельная теплоемкость).

Для получения сравнимых результатов расчетные характеристики при коротком замыкании должны быть определены посредством настоящего метода с использованием значений, указанных в настоящем стандарте. Однако могут быть использованы и другие, более приемлемые для некоторых материалов постоянные значения, для таких случаев в приложении приведены соответствующие номинальные характеристики кабеля при коротком замыкании и различные постоянные значения.

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

Неадиабатический метод применим для любой длительности короткого замыкания. По сравнению с адиабатическим методом он дает значительное увеличение допустимых токов короткого замыкания для экранов, оболочек и, в некоторых случаях, жил сечением менее 10 мм² (особенно при наличии проволочных экранов).

Для наиболее широко используемых 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 площади поперечного сечения жилы менее 0,1 с/мм² увеличение тока незначительно, и может быть использован адиабатический метод. Это характерно для большинства практических случаев.

Настоящий стандарт устанавливает следующую методику расчета:

1. вычисление адиабатического тока короткого замыкания;

2. вычисление поправочного коэффициента, учитывающего неадиабатический характер нагрева;

3. перемножение значений по пп. а) и б) и получение допустимого тока короткого замыкания.

Требования настоящего стандарта являются рекомендуемыми.

1. Обозначения

r

К-м/Вт

К-м/Вт

Ом-м

Дж/(К-м3)

Дж/(К-м3)

Дж/(К-м3)

Дж/(К-м3)

_i - удельное термическое сопротивление окружающих или соседних

неметаллических материалов

r₂, r₃ - удельные термические сопротивления среды с каждой стороны оболочки, экрана или брони

r₂₀ - удельное электрическое сопротивление токопроводящего элемента при 20 °С

s_c - удельная объемная теплоемкость токопроводящего элемента при 20

°С

s_i - удельная объемная теплоемкость окружающих или соседних

неметаллических материалов

51. - удельная объемная теплоемкость экрана, оболочки или брони

52. , s₃ - удельная объемная теплоемкость среды с каждой стороны экрана,

оболочки или брони

2. Допустимый ток короткого замыкания

Допустимый ток короткого замыкания определяют по формуле

I = e’ IАД,

где I - допустимый ток короткого замыкания, А;

IАД - ток короткого замыкания, вычисленный на основе адиабатического нагрева; e - коэффициент, учитывающий отвод тепла в соседние элементы (см. пп. 5 и 6). Для адиабатических расчетов e = 1.

3. Расчет адиабатического тока короткого замыкания

Формула адиабатического процесса нагрева при любой исходной температуре имеет следующий общий вид:

IА_Д • t K² • S²lnfQ^+b^,

^АД I® i + b 0

где IАД - ток короткого замыкания (среднее квадратическое значение при данной длительности), вычисленный на основе адиабатического процесса, А;

t - длительность короткого замыкания, с;

і

K - постоянная, зависящая от материала, токопроводящего элемента (Ас² /мм²) (см. табл. 1);

_K= k(P + 20)-10—¹² ;

^Г r20

S - площадь поперечного сечения токопроводящего элемента, мм²; для жил, указанных в ГОСТ 22483, можно использовать номинальное сечение;

Qf - конечная температура, °С;

Qi - исходная температура, °С;

b - величина, обратная температурному коэффициенту сопротивления токопроводящего элемента при 0 °С (К) (см. табл. 1);

ln - loge;

s_c - удельная объемная теплоемкость токопроводящего элемента при 20 °С, Дж/(К’м3) (см. табл. 1);

р₂₀ - удельное электрическое сопротивление токопроводящего элемента при 20 °С, ОМ’М (см. табл. 1).

Таблица 1

¹⁾ Значения получены по формуле разд. 3.

²⁾ Значения из Публикации МЭК 287 (табл. 1).

³⁾ Значения из журнала "Electra" № 24, октябрь 1972, с. 91.

4. Расчет температуры при коротком замыкании

В некоторых случаях (например, для систем с заземленной нейтралью через сопротивление)

при известном максимальном токе короткого замыкания температуру жилы в конце короткого замыкания можно определить следующим образом: где ISC - известный максимальный ток короткого замыкания (среднее квадратическое значение для данной длительности).

-ISC . д_ АД = e ; q=

(q i +b)exp —АД

-b,

5. Расчет неадиабатического коэффициента для токопроводящих жил и расположенных на расстоянии друг от друга проволок экранов

   1. Общие положения

Общий вид эмпирического уравнения для неадиабатического коэффициента:

e 1+F-ApS+F ²-B [ S),

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);

A, B - эмпирические постоянные, основанные на термических характеристиках окружающих или соседних неметаллических материалов:

A = CL s (мм2 /с)2, где C1 = 2464 мм/м,
sc v ri

B = C2 [si I (мм2/с), где с2 = 1,22 К.мм²/Дж;

sc Ip і 0

sc - удельная объемная теплоемкость токопроводящего элемента, Дж/(К.м³);

si - удельная объемная теплоемкость окружающих или соседних неметаллических материалов, Дж/(К.м³);

ri - удельное термическое сопротивление окружающих или соседних неметаллических материалов, К.м/Вт.

(Предлагаемые значения постоянных для этих материалов приведены в табл. 2).

Таблица 2

Тепловые постоянные материалов