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電纜允許短路電流的計算

電纜允許短路電流的計算

 

 

輸電線路發生短路故障時,短路電流可達額定值的幾十倍或上百倍。 短路電流使線路的保護裝置迅速動作,在幾秒或更短的時間內使線路切 斷。

強大的短路電流在電纜導體通過時將產生很大的熱量,使導體的溫 度很快升高。但電纜的溫度不應超過短時允許最高工作溫度。各種型式 電力電纜的短時允許最高工作溫度如表所示。有錫焊連接頭的電纜,一 般短時允許最高工作溫度不得超過 l20℃ 。允許短路電流就是根據允許 短路溫升來計算的。

在計算時,由于短路時間很短,故可認為線芯損耗產生的熱流全部消 耗于線芯導體溫度的升高,向絕緣層散發的熱量忽略不計。則有

wdi = QTcd8

式中  w 為短路電流單位時間產生的線芯損耗;QTc為單位長度線芯的熱

據第四章第一節,20℃下的導體交流電阻



故導體交流電阻

 

則有


R20 = (1 + ys + yp )

 

R = R20〔1 + a(θ- 20。)〕

W = Isc2R20〔1 + a(8- 20)〕


式中,Isc ——— 短路電流;

8——— 線芯在短路期間的溫度,可取最高允許短路溫度。 若 1 為短路時間,則

Isc2R20〔1 + a(8- 20o)〕d1 = 0Tcd8

d8             Isc2R20

1 + a(8- 20o) =    0Tc   d 1

并據初始條件 1 = 0 時 θ= θa 得

Isc = { ln  }1/2

工程上往往希望問題簡化一些,僅確定短路電流的穩態值即可。

設 Isc 為短路電流,1s  為短路時間(儲備保護時間)。因 Isc 為脈沖變 量,為時間的函數,故 1s  時間內短路電流產生的總損耗為

j01s Isc2Rd1

這部分熱量一部分為導電線芯所吸收,致使導體溫度升高,另一部分

散入絕緣層。設線芯吸收的總熱量的百分比為 β,

βj01s    + 80 ≤8sc

式中,R 為單位長電纜線芯電阻;80  為短路前溫度;8sc 為允許短路最高溫 度。

若 Isc 從短路開始的最大有效值為 IH,按直線規律下降,在 1s 秒內達 到短路的穩態值 IK。故有

IH - IK

Isc = IH -             1

 

3 0Tc                         + 80 ≤8sc

式中,1s 可取線路儲備保護時間,當 1s =2s 時,β=0 . 82 ~ 0 . 93;1s =6s 時,β =0 . 74 ~ 0 . 84,可令 IH = IK,故據式求得短路電流的穩態值。



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