Subiect: centrale electrice și stații electrice
Cursul # 59. ACȚIUNEA CURENTILOR ÎN SISTEMELE INSTALAȚIILOR DE ENERGIE.
Încălzirea părților sub tensiune și a ecuației de echilibru termic
În timpul funcționării pieselor cu curent, se disting un regim de încălzire prelungit și pe termen scurt. Echipamentele stațiilor electrice și stațiilor electrice în condiții normale funcționează într-un mod continuu și în scurtcircuit într-un mod de încălzire pe termen scurt.
Procesul de încălzire a conductorilor în aceste moduri poate fi descris utilizând ecuația de echilibru termic. Să compunem această ecuație.
Să presupunem că peste un conductor lung cu rezistență R., căldura specifică c. masa m și plasat într-un mediu extern cu o curgere a curentului de temperatură θсr I. Pentru un interval mic de timp dt este posibilă compunerea ecuației de echilibru termic:
Aici, partea stângă a ecuației determină căldura care a fost eliberată în conductor într-un timp dt. Primul termen din partea dreaptă determină căldura consumată pentru a mări temperatura conductorului cu dθ grade în timpul dt. Al doilea termen de partea dreapta determină căldura separată pentru mediu în timpul dt timp, cu condiția ca k - coeficientul de transfer termic ținând cont de toate speciile sale (conducta de căldură, convecție, radiație), F - conductor de suprafață și θ - conductor de temperatură.
Modul de încălzire continuă este un regim cu o sarcină constantă pentru o perioadă nelimitată, atunci când conductorul sau aparatul se află într-o stare de echilibru de stare termică, ajungând la o temperatură constantă.
Fiecare conductor și material izolator au temperaturi admise în mod continuu θd. De exemplu, izolația în funcție de clasă are următoarele temperaturi admise:
Pentru conductorii de cupru și aluminiu neizolați, temperatura permisă pe termen lung este de 70 ° C.
Ecuația de echilibru termic în regimul pe termen lung are forma:
. (2), întrucât la o anumită temperatură la starea de echilibru a conductorului, temperatura sa nu se schimbă și, prin urmare, dθ = 0. Pe baza (2) este posibil să se obțină o conexiune între curentul în conductorul I în starea de echilibru și temperatura lui θst:
Chemat nominal conductor de curent continuu, în care conductorul atinge temperatura admisibilă lung θdop.dlpri temperatură ambientală θsr.st. standardizată
STANDARDIZATĂ TEMPERATURĂ гр.ст. o C
Aer pentru conductori
Aer pentru dispozitive
Pe baza (3) putem obține o expresie pentru In:
Dacă temperatura ambiantă nu este egală cu cea standard, atunci vorbim despre curentul admisibil al conductorului în condițiile date:
Dacă luăm raportul dintre curenții lungi și cei admiși, putem obține o relație între acești curenți:
Din raportul curentului arbitrar în conductorul I și curentul nominal, este posibil să se determine temperatura la starea de echilibru a tumulului conductorului la o temperatură ambientală arbitrară θ cp diferită de cea standard:
Conductoare de încălzire în regim de scurtă durată. Criteriul pentru rezistența termică a unui conductor în acest mod este temperatura încălzirii de către curenții de scurtcircuit. Conductoarele (și aparatele) sunt considerate a fi stabile din punct de vedere termic dacă temperatura lor finală în timpul scurtcircuitului nu depășește valoarea admisă a valorii θk.
Se determină temperatura finală a conductorului de încălzire θk în RS folosind ecuația echilibrului termic, care se datorează modului de scurtcircuit al concizie, poate fi neglijată când eliberarea de căldură în mediul înconjurător va lua forma:
Aici Ikt este curentul de eroare (valoarea efectivă), care se poate schimba cu timpul t;
- rezistența conductorului la temperatura curentă θ.
ρ0 este rezistivitatea conductorului la θ = 00С;
l și S - lungimea și secțiunea conductorului;
α este coeficientul de temperatură de rezistență;
- capacitatea de căldură a conductorului la o temperatură θ,
β - coeficientul de temperatură al căldurii;
γ este densitatea conductorului.
Substituim expresiile considerate în ecuația (8) și se integrează în funcție de variabilele corespunzătoare:
Aici t este timpul de la începutul defecțiunii la călătorie,
θn este temperatura inițială a conductorului (înainte de defect),
θκ - temperatura finală a conductorului (în momentul ruperii la scurtcircuit).
Cantitatea proporțională cu cantitatea de căldură eliberată în timpul defecțiunilor de scurtcircuit se numește pulsul de căldură, iar magnitudinea se referă la impulsul termic specific. Valoarea integrală pe partea dreaptă corespunzătoare temperaturii inițiale este notată cu An. iar ultimul θk este Ak. Acum puteți scrie:
Cantitatea A este o funcție complexă a temperaturii conductorului și este dată în manuale sub formă de grafice pentru conductorii din diferite materiale.
Luați în considerare modul de determinare a temperaturii finale a conductorului utilizând aceste dependențe grafice (figura 9.1).
Fig. 9.1 Curbe pentru determinarea temperaturii finale a conductorului.
Ca o temperatură inițială θn accepta temperatură constantă înainte de a θust conductor la scurtcircuit, care se calculează cu formula de mai sus (7) unde curentul maxim de sarcină I în conductorul.
Cunoscând. prin curba A = f (θ), definim An. Calculul Bk. definesc. și apoi determinați temperatura finală θk de-a lungul curbei. Dacă condiția θk≤θk add este îndeplinită. atunci conductorul în aceste condiții va fi stabil din punct de vedere termic.
Astfel, cu ajutorul curbelor A = f (θ) pentru a determina conductor de rezistență termică trebuie să poată calcula vina Bk curent puls de căldură. Deoarece curentul de defect cuprinde în general un componente periodice și aperiodice, iar pulsul termic Bk sunt compuse din două componente: WCP - definit defect variabilă componentă curentă și GCA - determinată DC curent de defect component. Vk≈Vk n + Bq a.
Când defecte in apropiere de generatoare (RS la bornele generatorului, stații de comutație de bare) rms componentă periodică a curentului de defect din cauza generatoarelor și a sistemelor de intermediarii noi de excitație cu generator de acțiune variază în funcție de timp (Ris9.2). Această modificare trebuie luată în considerare la calcularea impulsului de căldură din componenta periodică a curentului de scurtcircuit Vk n.
Fig. 9.2 Curba de variație a componentei AC a curentului de defect pentru calculul DC.
Următorii curenți participă la calculul lui Bk n în cazul general:
I "este curentul de scurtcircuit supertransient;
Iτ - curent periodic de scurtcircuit în momentul în care contactele întrerupătorului încep să se rupă;
Imin este valoarea minimă a curentului periodic de scurtcircuit;
Iotk - curent periodic de scurtcircuit în momentul deconectării.
Timpul de la începutul divergenței contactelor comutatorului τ = tsv + tpзmin. Aici tc este timpul corespunzător al comutatorului și tpzmin este timpul minim de răspuns al protecțiilor principale din circuitul întrerupătorului de circuit (în absența datelor, se presupune că este 0,01 s).
Calculul lui Bqp se bazează pe aproximarea ariei de sub curba I2 (t) prin dreptunghiuri. Sunt luate în considerare două cazuri:
;
.
Cu scurtcircuit în rețeaua de distribuție, adică departe de generatoare, putem presupune că componenta variabilă a curentului de scurtcircuit nu se schimbă în timpul scurtcircuitului și este egală cu curentul supratransitional. În acest caz, Rn = I'2toc.
Componenta aperiodică a curentului de scurtcircuit, care apare la primul moment de scurtcircuit, atenuează exponențial cu constanta de timp a buclei de scurtcircuit Ta. Se poate arăta că pentru t> kTa, pulsul termic din componenta aperiodică poate fi considerat Bka = I'2Ta.
Verificarea stabilității termice a aparatului nu se face la temperatura admisă, ci la impulsul termic admis. În acest scop, referințele dau curentul de rezistență termică Iter și timpul cursului său tter. Din acestea este posibil să se calculeze impulsul termic admis Bkot = I2terter. Starea de stabilitate termică a dispozitivului va fi îndeplinirea raportului Bk В Vk.
Aparatura și piesele care poartă curent în circuitele generatoare datorită procesului îndelungat de golire a câmpului generatorului atunci când este deconectat este verificat, cu condiția ca totk = 4s.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: