电缆允许短路电流的计算
输电线路发生短路故障时,短路电流可达额定值的几十倍或上百倍。 短路电流使线路的保护装置迅速动作,在几秒或更短的时间内使线路切 断。
强大的短路电流在电缆导体通过时将产生很大的热量,使导体的温 度很快升高。但电缆的温度不应超过短时允许最高工作温度。各种型式 电力电缆的短时允许最高工作温度如表所示。有锡焊连接头的电缆,一 般短时允许最高工作温度不得超过 l20℃ 。允许短路电流就是根据允许 短路温升来计算的。
在计算时,由于短路时间很短,故可认为线芯损耗产生的热流全部消 耗于线芯导体温度的升高,向绝缘层散发的热量忽略不计。则有
wdi = QTcd8
式中 w 为短路电流单位时间产生的线芯损耗;QTc为单位长度线芯的热
。
据第四章第一节,20℃下的导体交流电阻
故导体交流电阻
则有
R20 = (1 + ys + yp )
R = R20〔1 + a(θ- 20。)〕
W = Isc2R20〔1 + a(8- 20)〕
式中,Isc ——— 短路电流;
8——— 线芯在短路期间的温度,可取最高允许短路温度。 若 1 为短路时间,则
Isc2R20〔1 + a(8- 20o)〕d1 = 0Tcd8
d8 Isc2R20
1 + a(8- 20o) = 0Tc d 1
并据初始条件 1 = 0 时 θ= θa 得
Isc = { ln }1/2
工程上往往希望问题简化一些,仅确定短路电流的稳态值即可。
设 Isc 为短路电流,1s 为短路时间(储备保护时间)。因 Isc 为脉冲变 量,为时间的函数,故 1s 时间内短路电流产生的总损耗为
j01s Isc2Rd1
这部分热量一部分为导电线芯所吸收,致使导体温度升高,另一部分
散入绝缘层。设线芯吸收的总热量的百分比为 β,
则
βj01s + 80 ≤8sc
式中,R 为单位长电缆线芯电阻;80 为短路前温度;8sc 为允许短路最高温 度。
若 Isc 从短路开始的最大有效值为 IH,按直线规律下降,在 1s 秒内达 到短路的稳态值 IK。故有
IH - IK
Isc = IH - 1
3 0Tc + 80 ≤8sc
式中,1s 可取线路储备保护时间,当 1s =2s 时,β=0 . 82 ~ 0 . 93;1s =6s 时,β =0 . 74 ~ 0 . 84,可令 IH = IK,故据式求得短路电流的稳态值。