Главная >> Применение >> Типовые примеры >>

Моделирование трехфазного короткого замыкания в закрытом шинопроводе

трехфазное короткое замыкание, ток короткого замыкания, предельная температура шин ПУЭ

Пример подготовила Абашева У.Н., УРФУ им. первого Президента России Б.Н. Ельцина.

Определить температуру нагрева токоведущих шин (для каждой фазы) в цепи НН силового трансформатора ТДН-40000/110, работающего на активную нагрузку 10 Ом.

Тип задачи
Плоско-параллельные задачи нестационарного магнитного поля и нестационарной теплопередачи.

Геометрия

Все размеры в миллиметрах. Длина шинопровода 6 м.

Дано
Удельная электропроводность алюминия σ_ал = 28.5 МСм/м
Теплопроводность алюминия λ_ал= 230 Вт/м°C
Плотность алюминия ρ_ал = 2710 кг/м³
Средняя удельная теплоемкость алюминия:

Относительная магнитная проницаемость стали μ_ст = 100
Удельная электропроводность стали σ_ст = 7.7 МСм/м
Теплопроводность стали λ_ст = 52 Вт/м°C
Удельная теплоемкость стали С_ст = 469 Дж/кг°C
Плотность стали ρ_ст = 7826 кг/м³

Теплопроводность воздуха λ_возд = 0.01 Вт/м°C

Задание
Проверить, что температура шин при трехфазном коротком замыкании, не превышает предельно допустимые 200°C для алюминиевых проводников согласно ПУЭ Глава 1.4 Выбор электрических аппаратов и проводников по условиям короткого замыкания.

Решение
Принцип моделирования режима трехфазного короткого замыкания описан в примере Трехфазный шинопровод силового трансформатора. Трансформатор представлен в электрической цепи своими эквивалентными активным и индуктивным сопротивлением короткого замыкания.
Короткозамыкающие элементы представляют из себя независимые блоки геометрической модели, чья электропроводность меняется скачком во времени:
σ(t) = 0.0001 + 1E10 * step( t - 0.1), здесь 0.1 с - момент времени срабатывания короткозамыкателей.

Мощности тепловыделения, выделяемые шинами в течение 3-х секунд, будут использованы в задаче нестационарной теплопередачи как исходные данные:

1. Сначала определяем выделенную энергию шиной через каждый шаг момента времени, как произведение мощности тепловыделения на шаг времени.
2. Суммируем все найденные значения энергии и делим на время моделирования, тем самым получим усредненную мощность тепловыделения шины за весь период моделирования.
3. Найденную усредненную мощность тепловыделения делим на объем шины и получаем таким образом объемную плотность тепловыделения.

Результат
Мощность тепловыделения в момент максимального тока в фазе А после срабатывания короткозамыкателя.

Распределение температуры в шинопроводе после 3 секунд нагрева токами короткого замыкания и график изменения температур шин во времени. Рассматриваемый шинопровод удовлетворяет условию термостойкости.

• Видео: Моделирование трехфазного короткого замыкания в закрытом шинопроводе
  
• Скачать файлы задачи