Максимальное механическое усилие (Н) при двухфазном к. 3., при котором токи в поврежденных фазах равны по значению (см. § 12); определяется как

;(2)2 ,

где i-ударный ток двухфазного к. з, (наибольшее амплитудное значение).

Для трехфазного к. з, в формулу вводится снижаю-щий коэффициент примерно 0,87, учитывающий неодинаковость мгновенных значений токов в фазах, в результате чего

,-(3)2 ,

F<з)==l/з-Ь:йф.lO- (5)

Расчеты по проверке электродинамической стойкости оборудования при к. з. должны производиться в соответствии с [4].

Примеры расчетов приведены в § 13.

Вследствие того, что максимальные усилия при к. з, возникают практически мгновенно, обеспечить механическую прочность установленного оборудования можно только путем уменьшения тока к. з. - установкой реакторов, трансформаторов с расщепленными обмотками, секционированием шин и т. п.

4. ТЕРМИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

По закону Джоуля-Ленца количество тепла Q, выделяемое электрическим током. в проводнике, пропорционально квадрату силы тока Р, сопротивлению проводника г и времени t.

Время прохождения тока к. з. определяется действием защитных устройств и отключающей аппаратуры. Для того чтобы повреждения от термического (теплового) воздействия тока к. з. были наименьшими, стремятся отключать к. 3. возможно быстрее, так что обычно длительность к. 3. находится в пределах от долей секунды до не. скольких секунд.

Поскольку ток к. 3. может во много раз превышать нормальный ток нагрузки, очевидно, что, несмотря на сра§нительно небольшую длительность процессэ» Ири

к. 3. возможен значительный перегрев проводника. Перегрев сверх допустимой температуры может вызвать повреждение изоляции - выгорание, потерю эластичности, электрической прочности; быстрый нагрев до определенной температуры с последующим медленным охлаждением может привести к отжигу металла, т. е. к потере механических качеств проводника.

При нагреве проводника током нагрузки часть выделенного тепла рассеивается в окружающую среду, причем степень рассеивания зависит от условий охлаждения. Установившийся перегрев проводника по отношению к температуре окружающей среды определяется из теплового баланса или равенства количества выделенного и рассеянного тепла. Напротив, кратковременность к. з. в большинстве случаев позволяет не считаться с отводом тепла в окружающую среду и принимать, что все выделяемое тепло идет на нагрев и повышение температуры проводника.

Тепловые потери при к. з., теплоотдача или тепловой спад учитываются только при проверке сечений проводников, если время отключения к. з. превышает заданное критическое время или относительно велико активное сопротивление цепи к. з.

Термическое действие тока к. з., исходя из закона Джоуля-Ленца, определяется значением импульса квадратичного тока Вк ОТ протекания тока к. з. in за время ?к - с момента возникновения повреждения до его отключения (или прекращения тока в результате его затухания) .

В общем виде выражение для определения импульса квадратичного тока имеет вид:

B„=J;iM •. (6)

где 1к - ток к. 3. (мгновенное значение); - приращение времени; - продолжительность к. з.

Решение задачи по определению нагрева проводника йри к. 3. осложняется тем, что значение тока 1к за время к. 3. изменяется (см. рис. 3). Точный подсчет Вк при изменяющемся значении тока 1к, состоящего из периодической и апериодической слагающцх, достаточно сложен и требует применения методов высшей математики.

в связи с этим для вычисления Бк целесообразно использовать формулы (7) -(14) из [4].

В [4] рассматриваются три схемы определения импульсов квадратичного тока (рис. 6, а, б и в). Там же принято, что импульс Вк состоит из двух слагаемых или двух импульсов - от периодического тока Вк,п и от апериодического Вк,а:

В„=Вк.п+Вк.а. (7)

Рис. 6. Типовые схемы для расчета импульсов квадратичного тока от токов к 3.

а - система; б-генератор- система; в - группа двигателей - система.

а) Для схемы питания потребителей от энергосистемы импульсы квадратичного тока вычисляются по следующим выражениям:

= (8)

5к.а = /п.сГа.с\1-е JlicT,,c\ (9)

где /п,с - действующее значение периодической • составляющей тока к. 3. системы; ifoTK - время отключения к. з.; Та,с - постоянная времени затухания апериодической составляющей тока к. 3. энергосистемы,

a,c==V«2.

где jKs и г 2-соответственно результирующие индуктивное и активное сопротивления энергосистемы; (о==2я/= =314 - угловая частота.

Результирующий импульс квадратичного тока определяется по (7)- (9).

б) Для двухлучевой схемы питания потребителей от энергосистемы и генератора вначале по кривым рис. 7 для расчетного времени отключения генератора определяют относительные значения импульсов токового и

* Упрощенное выражение можно использовать, если отк/Га,с = = 12.