Нагрузочная способность электрооборудования 9.1.1. Общие сведения

Номинальным током электрооборудования называют ток, который при номинальной температуре окружающей среды может проходить по электрооборудованию неограниченно длительное время и при этом температура наиболее нагретых частей его не превышает дли­тельно допустимых значений. Под перегрузкой оборудования понимается работа его при на­грузках, превышающих его номинальную мощность (ток). Это возможно как в аварийных, так и в нормальных режимах, например при замене поврежденного оборудования, когда нагрузка превысила проектное значение.

За технические критерии допустимости перегрузки можно принять или заданную темпе­ратуру оборудования, или заданный износ изоляции. Перегрузки по критерию предельной тем­пературы могут быть длительными и кратковременными. Длительные перегрузки допустимы в тех случаях, когда условия охлаждения отличны от номинальных или когда характер или со­стояние оборудования позволяет отклониться от нормированных предельно допустимых темпе­ратур на длительное время. Кратковременные перегрузки применяются в аварийных условиях при переходе от пониженной нагрузки по сравнению с номинальной нагрузкой к перегрузочно­му режиму.

Процесс нагрева элемента системы электроснабжения при протекании тока. При экс­плуатации электрических сетей проводники нагреваются электрическим током. В первый мо­мент включения тока все получаемое проводником тепло идет на повышение его температуры, которая при отсутствии охлаждения изменялась бы по линейному закону (прямая В на рис. 9.1). В действительности нагревание сопровождается отдачей проводником теплоты в окружающую среду. Пока температура поверхности проводника мало отличается от температуры окружаю­щей среды, количество отдаваемой теплоты невелико. Оно увеличивается с ростом разности температур поверхности проводника и окружающей среды. При этом скорость повышения тем­пературы жил проводов и кабелей замедляется, температура стремится к предельному наи­большему значению, при котором наступает состояние теплового равновесия: вся выделяемая в проводнике теплота целиком передается в окружающую среду.

Закон изменения температуры проводника с течением времени при неизменной силе то­ка и постоянстве условий охлаждения выражается

v-=(ь_НБ -vо)(1 -е^1/Т°)                                                                      (9.1)

где е - основание натуральных логарифмов; t - время протекания тока, с; Т₀ - постоян­ная времени нагревания, с; v - температура провода в момент времени t, °С; v₀ - температура окружающей среды, °С; и_НБ - наибольшая температура проводника, устанавливающаяся при состоянии теплового равновесия, °С.

Изменение температуры проводника при нагревании с течением времени представлено на рис. 9.1 кривой А. Прямая С А, параллельная оси абсцисс, представляет собой наибольшую установившуюся разность температур проводника и окружающей среды (наибольшую темпера­туру перегрева).

Отрезок СВ представляет собой постоянную времени нагревания, т. е. время, в течение которого проводник нагрелся бы до наибольшей температуры при условии отсутствия отдачи тепла в окружающую среду.

При отключении токовой нагрузки проводник охлаждается, закон изменения его темпе­ратуры может быть выражен

u -Uo =(инБ - Vo >^1/Т°                                                       (9.2)

Передача теплоты от нагретого проводника в окружающую среду может осуществляться тремя способами: теплопроводностью, лучеиспусканием и конвекцией. В зависимости от тем­пературы нагретого тела и характера окружающей среды преимущественное значение имеет тот или иной способ теплоотдачи.