Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева

ГОСТ 28895-91
(МЭК 949-88)

Группа Е49

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

     
     
РАСЧЕТ ТЕРМИЧЕСКИ ДОПУСТИМЫХ
ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ С УЧЕТОМ
НЕАДИАБАТИЧЕСКОГО НАГРЕВА

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


ОКСТУ 3503

Дата введения 1993-01-01

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 N 34

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

3. ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

4. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

Пункт, в котором приведены ссылки

Обозначение соответствующего международного стандарта

Обозначение отечественного нормативно-технического документа, на который дана ссылка

3

МЭК 228-78

ГОСТ 22483-77

6.5

МЭК 287-82

Требования указаны в п.6.5 настоящего стандарта

6.5

Журнал Electra N 24, октябрь 1972

То же

6.5

Отчет Epri N EL-3014

"



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 ммГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева (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/ммГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева увеличение тока незначительно, и может быть использован адиабатический метод. Это характерно для большинства практических случаев.

Настоящий стандарт устанавливает следующую методику расчета:

а) вычисление адиабатического тока короткого замыкания;

б) вычисление поправочного коэффициента, учитывающего неадиабатический характер нагрева;

в) перемножение а) и б) и получение допустимого тока короткого замыкания.

Требования настоящего стандарта являются рекомендуемыми.

1. Обозначения

1. Обозначения


ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева

постоянные, основанные на термических характеристиках окружающих или соседних материалов

- (ммГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева/с)ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева.

- ммГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева/с.

ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева

постоянные, используемые в неадиабатической формуле для жил и проволок экранов

- мм/м.

- К·м·ммГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева/Дж.

ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева -

диаметр воображаемого коаксиального цилиндра, вписанного по внутренней поверхности впадин гофрированной оболочки

- мм.

ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева -

диаметр воображаемого коаксиального цилиндра, описанного по наружной поверхности выступов гофрированной оболочки

- мм.

ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева -

коэффициент учета неполного теплового контакта

-

ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева -

допустимый ток короткого замыкания (среднее квадратическое значение для данной длительности)

- А.

ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева -

ток короткого замыкания, вычисленный на основе адиабатического нагрева (среднее квадратическое значение для данной длительности)

- А.

ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева -

известный максимальный ток короткого замыкания (среднее квадратическое значение для данной длительности)

- А.


ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева -


постоянная, зависящая от материала токопроводящего элемента

- АсГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева/ммГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева.


ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева -

коэффициент теплового контакта

- сГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева
.

ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева -

площадь поперечного сечения токопроводящего элемента

- ммГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева.


ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева


постоянные, используемые в упрощенной формуле для жил и расположенных на расстоянии друг от друга проволок экранов

- (ммГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева/с)ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева.

- ммГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева/с.

ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева -

средний диаметр оболочки экрана или брони

- мм.

ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева -

число лент или проволок

-

ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева -

длительность короткого замыкания

- с.

ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева -

ширина ленты

- мм.

ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева -

величина, обратная температурному коэффициенту сопротивления при 0 °С

- К.

ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева -

толщина оболочки, экрана или брони

- мм.

ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева -

коэффициент учета тепловых потерь в соседние элементы

-

ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева -

конечная температура

- °С.

ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева -

исходная температура

- °С.

ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева -

удельное термическое сопротивление окружающих или соседних неметаллических материалов

- К·м/Вт.

ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева, ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева -

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

- К·м/Вт.

ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева -

удельное электрическое сопротивление токопроводящего элемента при 20 °С

Ом·м.

ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева -

удельная объемная теплоемкость токопроводящего элемента при 20 °С

- Дж/К·мГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева.

ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева -

удельная объемная теплоемкость окружающих или соседних неметаллических материалов

- Дж/К·мГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева.

ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева -

удельная объемная теплоемкость экрана, оболочки или брони

- Дж/К·мГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева.

ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева, ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева -

удельная объемная теплоемкость среды с каждой стороны экрана, оболочки или брони

- Дж/К·мГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева.

2. Допустимый ток короткого замыкания

Допустимый ток короткого замыкания определяют по формуле

ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева,


где ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева - допустимый ток короткого замыкания, А;

ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева - ток короткого замыкания, вычисленный на основе адиабатического нагрева;

ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева - коэффициент, учитывающий отвод тепла в соседние элементы (см. пп.5 и 6).

Для адиабатических расчетов ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева=1.

3. Расчет адиабатического тока короткого замыкания


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

ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева,


где ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева - ток короткого замыкания (среднее квадратическое значение при данной длительности), вычисленный на основе адиабатического процесса, А;

ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева - длительность короткого замыкания, с;
ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева - постоянная, зависящая от материала, токопроводящего элемента (АсГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева/ммГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева) (см. табл.1);

ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева;


ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева - площадь поперечного сечения токопроводящего элемента, ммГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева; для жил, указанных в ГОСТ 22483, можно использовать номинальное сечение;

ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева - конечная температура, °С;

ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева - исходная температура, °С;

ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева - величина, обратная температурному коэффициенту сопротивления токопроводящего элемента при 0 °С (К) (см. табл.1);

ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева;

ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева - удельная объемная теплоемкость токопроводящего элемента при 20 °С, Дж/К·мГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева (см. табл.1);

ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева - удельное электрическое сопротивление токопроводящего элемента при 20 °С, Ом·м (см. табл.1).

Таблица 1

Материалы

ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева/ммГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева


ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева, К**

ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева
Дж/К·мГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева

ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева,
Ом·мГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева

а) Токопроводящей жилы:

Медь

226

234,5

3,45х10ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева

1,7241х10ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева

Алюминий

148

228

2,5х10ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева

2,8264х10ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева

б) Оболочки, экрана, брони:

Свинец или его сплав

41

230

1,45х10ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева

21,4х10ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева

Сталь

78

202

3,8х10ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева

13,8х10ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева

Бронза

180

313

3,4х10ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева

3,5х10ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева

Алюминий

148

228

2,5х10ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева

2,84х10ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева

_________________
* Значения получены по формуле п.3.

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

*** Значения из (журнала Electra N 24, октябрь 1972, стр.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:

ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева; ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева,


где ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева - известный максимальный ток короткого замыкания (среднее квадратическое значение для данной длительности).

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

5.1. Общие положения

Общий вид эмпирического уравнения для неадиабатического коэффициента:

ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева,


где ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева - коэффициент учета неполного теплового контакта между жилой или проволоками и окружающими или соседними неметаллическими материалами, рекомендуемое значение - 0,7 (1,0 - для маслонаполненных кабелей);

ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева - эмпирические постоянные, основанные на термических характеристиках окружающих или соседних неметаллических материалов:

ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева (ммГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева/с)ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева, где ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева=2464 мм/м,


ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева (ммГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева/с), где ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева=1,22 К·ммГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева/Дж;

ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева - удельная объемная теплоемкость токопроводящего элемента, Дж/К·мГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева;

ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева - удельная объемная теплоемкость окружающих или соседних неметаллических материалов, Дж/К·мГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева;

ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева - 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

Материалы

Удельное техническое сопротивление
(ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева),*
К·м/Вт

Удельная объемная теплоемкость
(ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева),**
Дж/К·мГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева

Изоляционные материалы:

Пропитанная бумага в кабелях с бумажной пропитанной изоляцией

6,0

2,0х10ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева

Пропитанная бумага в маслонаполненных кабелях

5,0

2,0х10ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева

Масло

7,0

1,7х10ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева

ПЭ

3,5

2,4х10ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева

Сшитый ПЭ

3,5

2,4х10ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева

ПВХ в кабелях:

до 3 кВ включительно

5,0

1,7х10ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева

свыше 3 кВ

6,0

1,7х10ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева

Этиленпропиленовый каучук в кабелях:

до 3 кВ включительно

3,5

2,0х10ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева

свыше 3 кВ

5,0

2,0х10ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева

Бутилкаучук

5,0

2,0х10ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева

Каучук (натуральный)

5,0

2,0х10ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева

Защитные покрытия:

Джутовые и волокнистые материалы

6,0

2,0х10ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева

Резиновое слоистое покрытие

6,0

2,0х10ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева

Полихлороплен

5,5

2,0х10ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева

ПВХ в кабелях:

до 35 кВ включительно

5,0

1,7х10ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева

свыше 35 кВ

6,0

1,7х10ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева

ПВХ/битум на гофрированных алюминиевых оболочках

6,0

1,7х10ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева

ПЭ

3,5

2,4х10ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева

Другие компоненты:

Полупроводящий сшитый ПЭ и ПЭ***

2,5

2,4х10ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева

Полупроводящий этиленпропиленовый каучук

3,5

2,1х10ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева

_________________
* Значения из Публикации МЭК 287 (табл.4).

** Значения из (журнала Electra N 24, окт., 1972, стр.91).

*** Значения из (отчета EPRI N EL-3014).

5.2. Токопроводящие однопроволочные или многопроволочные жилы

Для обычных комбинаций общая формула может быть упрощена следующим образом:

ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева,


где ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева и ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева, включающие коэффициент теплового контакта 0,7 (1,0 для маслонаполненных кабелей), указаны в табл.3.

Таблица 3

Постоянные, используемые в упрощенных формулах расчета
для жил и проволочных экранов

Изоляция

Постоянные для меди

Постоянные для алюминия

ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева, (ммГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева/с)ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева

ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева, ммГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева

ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева, (ммГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева/с)ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева

ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева, ммГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева

ПВХ:

ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева3 кВ

0,29

0,06

0,40

0,08

>3 кВ

0,27

0,05

0,37

0,07

Сшитый ПЭ

0,41

0,12

0,57

0,16

Этиленпропиленовый каучук:

ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева3 кВ

0,38

0,10

0,52

0,14

>3 кВ

0,32

0,07

0,44

0,10

Бумага:

маслонаполненные

0,45

0,14

0,62

0,20

другие

0,29

0,06

0,40

0,08

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

5.3. Изолированные друг от друга проволоки экрана

5.3.1. Полностью уплотненые

Формула применима к проволокам экрана, расположенным на расстоянии не менее одного диаметра проволоки друг от друга и полностью окруженным неметаллическими материалами. Влияние тонких спирально наложенных выравнивающих лент не учитывают. Для обычных сочетаний материалов можно использовать упрощенную формулу, приведенную в п.5.2; в иных случаях следует применять общую формулу, приведенную в п.5.1 при ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева=0,7. Ток вычисляют для одной проволоки и затем умножают на число проволок ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева, в результате чего получают полное значение тока короткого замыкания. Таким образом, во всех формулах используют площадь поперечного сечения одной проволоки.

5.3.2. Не полностью уплотненные

Этот метод также применим к проволокам экрана, расположенным под экструдированной трубкой; причем между проволоками имеется воздушное пространство. Влияние тонких спирально наложенных выравнивающих лент не учитывают. Используют общую формулу, приведенную в п.5.1, при ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева=0,5. Если проволоки расположены между двумя различными материалами, следует использовать среднее арифметическое значение удельных термических сопротивлений и удельных объемных теплоемкостей двух материалов. Ток определяют для одной проволоки и затем умножают на число проволок, в результате чего получают полное значение тока короткого замыкания. Таким образом, во всех формулах используют площадь поперечного сечения одной проволоки.

6. Расчет неадиабатического коэффициента для оболочек, экранов и проволок брони


Примечание. Важно правильно определить используемое в адиабатической формуле значение площади поперечного сечения оболочки или экрана.

6.1. Общие положения

Коэффициент ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева для оболочек, экранов и брони определяют по формуле

ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева.


Коэффициент ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева определяют по формуле

ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева, (сГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева),


где ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева, ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева - удельная объемная теплоемкость среды с каждой стороны экрана, оболочки или брони, Дж/К·мГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева;

ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева, ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева - удельное термическое сопротивление среды с каждой стороны экрана, оболочки или брони, К·м/Вт;

ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева - удельная, объемная теплоемкость экрана, оболочки или брони, Дж/К·мГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева;

ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева - толщина экрана, оболочки или брони, мм.

Предлагаемые тепловые постоянные для различных материалов указаны в табл.2. Рекомендуется использовать значение ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева=0,7, за исключением случаев, когда металлический элемент полностью соединен одной стороной с соседней средой, в этом случае можно использовать значение ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева=0,9.

Значение ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева можно также определить по чертежу после того, как получено ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева.

Неадиабатический коэффициент (ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева) для оболочек, экранов и брони

Чертеж

ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева

6.2. Трубчатые оболочки

Площадь поперечного сечения, используемую в адиабатической формуле, определяют следующим образом: ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева,

где ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева - средний диаметр оболочки, мм.
Примечание. Для гофрированных оболочек ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева,
ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева - толщина оболочки, мм.


Там, где предполагается непосредственный тепловой контакт, коэффициент теплового контакта (ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева) можно принять за единицу.

6.3. Ленты

6.3.1. Продольно наложенные

Площадь, используемая в адиабатической формуле, является поперечным сечением ленты при условии, что перекрытие составляет не более 10% ее ширины.


ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева ,

где ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева - ширина ленты, мм;

ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева - толщина ленты, мм.

6.3.2. Спирально наложенные

Трудно определить степень контакта между витками и внутри витков лент, особенно после определенного периода эксплуатации, поэтому предполагается, что ток протекает по спирали и, таким образом, общую площадь поперечного сечения лент определяют по формуле

ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева ,


где ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева - число лент;

ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева - ширина ленты, мм;

ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева - толщина ленты, мм.

6.4. Касающиеся друг друга проволоки

В адиабатической формуле используют общую площадь поперечного сечения проволок. Диаметр отдельной проволоки принимают за ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева.

6.5. Проволочная оплетка

Предполагается, что проволочная оплетка имеет площадь поперечного сечения, равную числу проволок в оплетке, умноженному на площадь поперечного сечения отдельной проволоки. ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева равна удвоенному диаметру одной проволоки.

ПРИЛОЖЕНИЕ А. ПОЯСНЕНИЯ К РЕКОМЕНДУЕМЫМ МЕТОДАМ УЧЕТА НЕАДИАБАТИЧЕСКОГО НАГРЕВА ПРИ РАСЧЕТЕ ДОПУСТИМЫХ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ А


Допущение о тепловых потерях в изоляции может быть выражено в виде коэффициента, изменяющего либо затраты энергии при коротком замыкании, либо максимальную допустимую температуру. Выбран первый вариант, т.к. он позволяет сохранять постоянный предел температуры для материала и не изменять его в зависимости от тепловых потерь в изоляции. Коэффициент определяется соотношением затрат энергии в адиабатическом и неадиабатическом режимах и, таким образом, непосредственно влияет на значение тока в проводнике, поскольку длительность в обоих случаях одинакова.

В некоторых конкретных случаях (например, система с заземленной нейтралью) максимальный ток короткого замыкания известен, и рекомендуемый метод может быть преобразован для определения максимальной температуры при коротком замыкании.

А) Токопроводящие жилы

Проведено значительное количество теоретических и экспериментальных исследований в области кабелей с медными токопроводящими жилами и поливинилхлоридной (ПВХ) изоляцией, в то время как по кабелям с медными токопроводящими жилами и бумажной изоляцией имеется небольшое количество данных. Рекомендуемый в настоящем стандарте метод был основан на данных по кабелям с медными токопроводящими жилами и ПВХ изоляцией и затем экстраполирован на кабели другого типа. Такая экстраполяция была подтверждена имеющимися результатами нескольких испытаний кабелей с бумажной изоляцией.

Получено достаточное соответствие между результатами вычислений при помощи четырех независимых теоретических методов, метода расчета переходных характеристик при помощи ЭВМ (этот метод принят CIGRE для расчета номинальных характеристик в переходном режиме* и данными экспериментальных исследований).
_________________
* Electra, N 87, март 1983, стр.41.

Формула имеет следующий вид:

ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева.


Полученная эмпирическим путем формула этого вида соответствовала рассчитанной при помощи ЭВМ кривой для ПВХ. Эмпирические постоянные ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева и ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева включали удельные теплоемкости жилы и изоляции, а также удельное термическое сопротивление изоляции.

Путем модификации этих постоянных, используя значения, опубликованные в (Electra, N 24, стр.90, 91) были получены кривые для других комбинаций материалов жилы и изоляции.

На практике имеет место большой разброс результатов экспериментальных исследований, который объясняется тепловым контактом между жилой и изоляцией. В формулу был введен коэффициент ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева, в соответствии с теоретическими исследованиями. Значение ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева=0,7 соответствовало всем имеющимся экспериментальным данным для ПВХ, и затем использовалось для всех комбинаций материалов жилы и изоляции (за исключением маслонаполненных кабелей, для которых вследствие хорошего теплового контакта можно использовать коэффициент 1,0). Возможные погрешности расчета, таким образом, учитываются в сторону повышения надежности кабелей.

Коэффициент ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева в некоторой степени зависит от температуры, но в диапазоне температур, которые обычно имеют место на практике, эту зависимость можно не учитывать (она учтена в коэффициенте 0,7).

Рабочая группа полагала, что 5% - минимальное увеличение допустимого тока короткого замыкания, которое может быть реализовано на практике. При ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева<0,1 с/ммГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева увеличение тока в жиле незначительное и неадиабатический метод не рекомендуется применять при таком соотношении, которое наиболее часто встречается при эксплуатации.

В) Экраны и оболочки

Экраны и оболочки являются элементами конструкции кабелей, в наибольшей степени определяющими значения допустимого тока короткого замыкания в условиях неадиабатического нагрева.

Рабочая группа располагала несколькими методами расчета: аналитическими и с использованием ЭВМ. Был выбран метод с введением упрощений теоретически наиболее точного метода*, который непосредственно учитывает изменение потерь в зависимости от температуры.
_________________
* Mildner; R.С., AIEE Trans. Том 87, стр.749-758, март 1968.

Основной проблемой было недостаточное количество результатов экспериментальных исследований, необходимых для сравнения с данными расчета при помощи теоретического метода. Получено определенное соответствие с несколькими имеющимися результатами испытаний, особенно при введении коэффициента, учитывающего тепловой контакт (так же, как для жилы). Кроме того, результаты испытаний, полученные методом с использованием ЭВМ (см. п.А), также соответствовали теоретическим данным.

Коэффициент ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88) Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева и в этом случае в некоторой степени зависит от температуры, но в уравнении представлен наиболее неблагоприятный случай, и на практике эту зависимость можно не учитывать.

Коэффициент теплового контакта выбран для различных конструкций оболочки и экрана с учетом степени теплового контакта. Например, кабели с бумажной изоляцией, свинцовой оболочкой и битумным слоем под наружной оболочкой имеют весьма хороший контакт, а гофрированные алюминиевые оболочки кабелей с бумаго-массной изоляцией имеют плохой контакт с изоляцией.

Все допущения делались в сторону увеличения надежности кабелей. Наиболее сложно определить сопротивление и площадь поперечного сечения ленточных экранов, наложенных с перекрытием, и многослойных ленточных экранов. Сопротивление значительно зависит от степени контакта между витками ленты, который может случайным образом изменяться в течение короткого замыкания. Поэтому принято допущение, обеспечивающее определенный запас, а именно: ток течет вдоль ленты по спирали вокруг кабеля, а между витками нет проводимости. При этом используется площадь поперечного сечения ленты (или лент).

В этом случае получают заниженные номинальные значения для условий короткого замыкания, но они все же выше тех, которые определены на основе адиабатического режима при том же допущении отсутствия контакта между витками.

Аналогично допускается, что экраны в виде оплетки из проволок имеют трубчатую форму и не имеют контакта между проволоками. Площадь поперечного сечения в этом случае определяют как площадь поперечного сечения одной проволоки, умноженную на общее число проволок в оплетке, а за толщину принимают удвоенный диаметр одной проволоки.





© 2008-2018 ЗАО “КАТЭЛ”. Все права защищены

Адрес: 170530, Тверская область, Калининский район, деревня Пасынково, д. 1А
Телефоны: (4822) 53-26-62, 53-23-65, 53-28-33