ГОСТ Р МЭК 60949-2009

Группа Е49

     

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

РАСЧЕТ ТЕРМИЧЕСКИ ДОПУСТИМЫХ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ С УЧЕТОМ НЕАДИАБАТИЧЕСКОГО НАГРЕВА

Calculation of thermally permissible short-circuit currents, taking into account non-adiabatic heating effects

ОКС 29.060.20

ОКП 35 0000

Дата введения 2010-01-01

     

Предисловие

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ "О техническом регулировании", а правила применения национальных стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р 1.0-2004 "Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения"

Сведения о стандарте

1 ПОДГОТОВЛЕН Открытым акционерным обществом "Всероссийский научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт кабельной промышленности" (ОАО "ВНИИКП") на основе собственного аутентичного перевода стандарта, указанного в пункте 4

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 46 "Кабельные изделия"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 26 июня 2009 г. N 215-ст

4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту МЭК 60949:1988 "Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева" (IEC 60949:1988 "Calculation of thermally permissible short-circuit currents, taking into account non-adiabatic heating effects") с Изменением N 1:2008, которое выделено в тексте слева двойной вертикальной линией.

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные стандарты Российской Федерации, сведения о которых приведены в дополнительном приложении В

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет

     Введение

Метод расчета номинальных характеристик любого токопроводящего элемента кабеля при коротком замыкании обычно основывается на предположении, что тепло сохраняется внутри токопроводящего элемента в течение времени короткого замыкания (т. е. имеет место адиабатический характер нагрева). Однако во время короткого замыкания происходит частичная передача тепла в соседние конструкционные материалы, и это следует учитывать. В настоящем стандарте приведен простой метод учета неадиабатического характера нагрева при расчете номинальных характеристик в условиях короткого замыкания, обеспечивающий получение одинаковых значений различными разработчиками. Существуют методы расчета с использованием компьютера, но они не намного точнее и слишком сложны для стандартизации.

В приведенных формулах содержатся величины, которые зависят от вида используемых в кабелях материалов. Значения величин указаны в таблицах 1-3. Эти значения являются стандартизованными (например, удельное электрическое сопротивление и коэффициенты теплового сопротивления) либо общеприняты в практике (например, удельная теплоемкость).

Для получения сопоставимых результатов расчетные характеристики при коротком замыкании должны быть определены посредством настоящего метода с использованием значений констант, указанных в настоящем стандарте. Однако могут быть использованы и другие значения констант, более приемлемые для некоторых материалов, в таких случаях в перечне характеристик кабеля изготовитель приводит соответствующие дополнительные номинальные характеристики при коротком замыкании со ссылкой на эти значения констант.

В настоящем стандарте приняты наиболее неблагоприятные условия короткого замыкания, поэтому определяемые номинальные характеристики являются предельными.

Метод расчета при неадиабатическом характере нагрева применим для любой длительности короткого замыкания. По сравнению с методом расчета при адиабатическом характере нагрева этот метод дает значительное увеличение допустимых токов короткого замыкания для экранов, оболочек и, в некоторых случаях, для жил сечением менее 10 мм (особенно при наличии проволочных экранов). Для наиболее широко применяемых жил силовых кабелей 5% - это минимальное увеличение допустимого тока короткого замыкания, которое может быть использовано на практике. При этом для соотношения длительности короткого замыкания и сечения жилы менее 0,1 с/мм увеличение тока незначительно, и может быть использован метод расчета при адиабатическом характере нагрева. Это характерно для большинства практических случаев.

Настоящий стандарт устанавливает следующую методику расчета:

a) вычисление адиабатического тока короткого замыкания;

b) вычисление поправочного коэффициента, учитывающего неадиабатический характер нагрева;

c) перемножение результатов вычислений по перечислениям а) и b) и получение допустимого тока короткого замыкания.

     1 Обозначения

В настоящем стандарте применены следующие обозначения:

, - постоянные, основанные на тепловых характеристиках окружающих или соседних материалов, (мм/с); мм/с;

, - постоянные, используемые в формуле неадиабатического метода расчета для жил и проволочных экранов, мм/м; К·м·мм/Дж;

- диаметр воображаемого соосного цилиндра, вписанного по внутренней поверхности впадин гофрированной оболочки, мм;

- диаметр воображаемого соосного цилиндра, описанного по наружной поверхности выступов гофрированной оболочки, мм;

- коэффициент учета неполного теплового контакта;

- допустимый ток короткого замыкания (среднеквадратичное значение), А;

- ток короткого замыкания, определенный на основе адиабатического нагрева (среднеквадратичное значение), А;

- известный максимальный ток короткого замыкания (среднеквадратичное значение), А;

- постоянная, зависящая от материала токопроводящего элемента, А·с/мм;

- коэффициент теплового контакта, с;

- площадь поперечного сечения токопроводящего элемента, мм;

, - постоянные, используемые в упрощенной формуле для жил и проволочных экранов, (мм/с); мм/с;

- средний диаметр по оболочке, экрану или броне, мм;

- число лент или проволок;

- длительность короткого замыкания, с;

- ширина ленты, мм;

- величина, обратная температурному коэффициенту сопротивления при 0 °С, К;

- толщина оболочки, экрана или брони, мм;

- коэффициент, учитывающий отвод тепла в соседние элементы;

- конечная температура, °С;

- начальная температура, °С;

- удельное тепловое сопротивление окружающих или соседних неметаллических материалов, К·м/Вт;

, - удельные тепловые сопротивления среды с каждой стороны оболочки, экрана или брони, К·м/Вт;

- удельное электрическое сопротивление токопроводящего элемента при 20 °С, Ом·м;

- удельная объемная теплоемкость токопроводящего элемента при 20 °С, Дж/К·м;

- удельная объемная теплоемкость окружающих или соседних неметаллических материалов, Дж/К·м;

- удельная объемная теплоемкость экрана, оболочки или брони, Дж/К·м;

, - удельные объемные теплоемкости среды с каждой стороны экрана, оболочки или брони, Дж/К·м.

     2 Допустимый ток короткого замыкания

Допустимый ток короткого замыкания определяют по формуле

,                                                    (1)

где - допустимый ток короткого замыкания;

- ток короткого замыкания, определенный на основе адиабатического нагрева;

- коэффициент, учитывающий отвод тепла в соседние элементы (см. разделы 5 и 6). Для расчетов методом при адиабатическом характере нагрева 1.

     3 Расчет тока короткого замыкания при адиабатическом характере нагрева

Формула для адиабатического характера нагрева при любой начальной температуре имеет следующий общий вид:

,                                       (2)

где - ток короткого замыкания (среднеквадратичное значение), определенный на основе адиабатического нагрева, А;

- длительность короткого замыкания, с;

- постоянная, зависящая от материала токопроводящего элемента, А·с/мм, приведена в таблице 1 и вычисляется по формуле