IEEE P551,DRAFT 1:2000 (Проект) Рекомендуемая практика расчета токов короткого замыкания переменного тока в промышленных и коммерческих энергосистемах Фиолетовая книга
Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)
сфера применения
Электроэнергетические системы на промышленных предприятиях, в коммерческих и институциональных зданиях предназначены для безопасного и надежного обслуживания нагрузок. Одним из основных соображений при проектировании энергосистемы является адекватный контроль коротких замыканий или неисправностей, как их обычно называют. Неконтролируемые короткие замыкания могут вызвать перебои в обслуживании с сопутствующими простоями производства и связанными с ними неудобствами, остановкой работы основных объектов или жизненно важных служб, значительным повреждением оборудования, травмами или смертельным исходом персонала, а также ущербом от пожара. Короткие замыкания вызваны дефектами изоляции цепи, и во многих случаях в месте повреждения возникает дуга. Такая дуга может быть разрушительной и представлять опасность пожара. Длительная длительность дуги, помимо выделения тепла, может привести к кратковременным перенапряжениям, которые могут поставить под угрозу изоляцию оборудования в других частях системы. Понятно, что неисправность в энергосистеме необходимо быстро устранить, и эту работу выполняют устройства защиты цепи — автоматические выключатели и плавкие выключатели. Ток короткого замыкания выделяет тепло, пропорциональное квадрату величины тока I2R. Большое количество тепла, выделяемого током короткого замыкания, может повредить изоляцию вращающихся механизмов и устройств, подключенных к неисправной системе, включая кабели, трансформаторы, переключатели и автоматические выключатели. Самой непосредственной опасностью, связанной с выделением тепла при токах короткого замыкания, является необратимое разрушение изоляции. За этим может последовать фактическое перегорание проводящей цепи с последующими дополнительными дуговыми замыканиями. Тепло, выделяемое высокими токами короткого замыкания, имеет тенденцию не только повреждать изоляционные материалы вплоть до необратимого разрушения, но также оказывать вредное воздействие на контактные элементы в прерывающих устройствах. Небольшая площадь, общая между двумя контактными элементами, находящимися в зацеплении, зависит главным образом от твердости контактного материала и от величины давления, с помощью которого они удерживаются в зацеплении. Из-за концентрации потока тока в точках контактного взаимодействия температуры этих точек, достигаемые в моменты пикового тока, очень высоки. В результате таких высоких точечных температур материал, из которого изготовлены контактные элементы, может размягчиться. Однако если материал контактов расплавится из-за чрезмерных потерь I2R, существует непосредственная опасность сварки контактов вместе, что сделает невозможным разделение контактных элементов, когда переключатель или автоматический выключатель размыкают цепь. Поскольку для установления теплового равновесия в небольших точках контакта требуется очень мало времени, температура в этих точках больше зависит от пикового тока, чем от среднеквадратического значения тока.