Формула расчета тока короткого замыкания: Расчет тока короткого замыкания в сети 0,4 кВ

Расчет токов короткого замыкания (КЗ), пример, методические пособия

В этой статье мы ниже рассмотривает пример расчет из курсового проекта тока КЗ. Скажем сразу, расчетов токов КЗ целое исскуство, и если Вам необходимо рассчитать токи КЗ для реальных электроустановок, то лучше скачать следующие методические пособия разработанные Петербурским энергетическим университетом повышения квалификации и всё сделать по ним.

И так:

1. И.Л. Небрат. Расчеты токов короткого замыкания в сетях 0,4 кв — скачать;

2.И.Л.Небрат, Полесицкая Т.П. Расчет ТКЗ для РЗ, часть 1 — скачать;

3.И.Л.Небрат, Полесицкая Т.П. Расчет ТКЗ для РЗ, часть 2 — скачать.

Так же полезно будет иметь под рукой программы, которые помогут Вам точно расчитать токи КЗ. Данных программ в настоящее время много и Вы можете найти большое количество различного софта в интернете, на который Вы можете потратить от часа до нескольких дней, чтобы разобраться как в нём работать. Ниже я выложу перечень программ в файле ворд, в котором указаны производители программ и как и где их можно получить (ссылок на скачивание в файле нет). А также выложу одну программу для расчета токов КЗ в сетях 0.4кВ. Данная программа очень древняя, но и такая же надежная как весь совеский аэрофлот. Работает из под DOSa. Эмулятор в файле скачивания. И так:

1. Переченьпрограмм расчетов ТКЗ и уставок РЗ (если Вы знаете какие-то другие программы, то пишите на pue8(г а в)mail.ru). Мы их включим в перечень.;

2. Программа для расчета токов КЗ в сетях 0.4 кВ.

Если Вам необходим расчет для курсового проекта или учебного задания, то ниже приведен не большой расчет, который в этом Вам поможет.

В задании к курсовому проекту приводятся данные об эквивалентных параметрах сети со стороны высшего напряжения рабочих трансформаторов СН (ТСН) и со стороны высшего напряжения резервных трансформаторов СН (РТСН). В соответствии с рис.2.1, приводятся: ток КЗ на ответвлении к ТСН (3) по I , кА при номинальном напряжении генератора Uгн, кВ или эквивалентное сопротивление сети со стороны ВН ТСН ТСН э X , Ом. Имеет место следующая зависимость:

Рис.2.1. Расчетная схема для определения токов КЗ при расположении точек КЗ на секциях СН 6(10) кВ и 0,4(0,69) кВ.
Для резервных трансформаторов СН задается ток к.з. на шинах ОРУ в точке включения РТСН (3) по I , кА при среднеэксплуатационном напряжении ОРУ ср U , кВ или эквивалентное сопротивление системы в точке включения РТСН РТСН э Х , Ом:

Учитывается возможность секционирования с помощью токоограничивающих реакторов секций РУСН-6 кВ. Это дает возможность применить на секциях за реактором более дешевые ячейки КРУ с меньшими токами термической и электродинамической стойкости и меньшим номинальным током отключения, чем на секциях до реактора, и кабели с меньшим сечением токопроводящих жил.

 Расчет ведется по среднеэксплуатационным напряжениям, равным в зависимости от номинального напряжения 1150; 750; 515; 340; 230; 154; 115; 37; 24; 20; 18; 15,75; 13,8; 10,5; 6,3; 3,15; 0,66; 0,525; 0,4; 0,23, и среднеэксплуатационным коэффициентам трансформации. В учебном пособии расчеты по определению токов КЗ в относительных (базисных) единицах применительно к схеме Ленинградской АЭС с тремя системами напряжения (750, 330, 110 кВ) и напряжением 6,3 кВ проводились с учетом как действительных, так и среднеэксплуатационных коэффициентов трансформации трансформаторов и автотрансформаторов.

Показано, что расчет по среднеэксплуатационным напряжениям не вносит существенных корректировок в уровни токов КЗ. В то же время требуется серьезная вычислительная работа методом последовательных приближений, чтобы связать уровни напряжения генераторов, значения их реактивных мощностей с учетом коэффициента трансформации АТ связи, рабочих и резервных ТСН и напряжений на приёмных концах линий. При сокращении числа переключений трансформаторов и АТ связи с РПН из соображений надежности работы блоков задача выбора отпаек РПН становится менее актуальной.

Схемы замещения для точек КЗ на напряжениях 6,3 и 0,4 кВ приведены на рис. 2.2.
Все сопротивления приводятся к базисным условиям и выражаются либо в относительных единицах (о.е.) либо в именованных (Ом). В начале расчета необходимо определиться, в каких единицах будут производиться вычисления, и сохранять данную систему единиц до конца расчетов. Методики определения токов КЗ с использованием относительных и именованных единиц равноправны.

В работе приводятся методики расчетов в относительных и в именованных единицах, как с учетом действительных коэффициентов трансформации, так и по среднеэксплуатационным напряжениям.

В работе приводятся расчеты как в относительных, так и в именованных единицах для простейших схем 0,4 кВ, где нужно учесть не только индуктивное, но и активное сопротивления.

Рис.2.2. Схема замещения в случае наличия реактора при питании секций 6(10) кВ СН: а – от рабочего ТСН; б – от резервного ТСН Для расчета в относительных единицах задают базисную мощность Sбаз, базисное напряжение Uбаз и вычисляют базисные токи Iбаз. В качестве базисной целесообразно принять номинальную мощность трансформатора СН: Sбаз = SТСН, МВА. Базисное напряжение принимают, как правило, равным для точек К1, К2 Uбаз1,2 = 6,3 кВ; для точек К3, К4 Uбаз3,4 = 0,4 кВ. Заметим, что при расчете в относительных единицах можно выбрать любые другие значения Sбаз, Uбаз.

Базисные токи в точках короткого замыкания К1 – К4, кА:

При расчетах в именованных единицах задают только базисное напряжение Uбаз – напряжение той точки, для которой рассчитываются токи КЗ: для точек К1, К2 Uбаз1,2 = 6,3 кВ; для точек К3, К4 Uбаз3,4 = 0,4 кВ.
Сопротивления сети в точках включения рабочего хсист1 и резервного хсист2 трансформаторов СН приводятся к базисным условиям по формулам:
в относительных единицах:
где uкв-н – напряжение короткого замыкания ТСН между обмоткой ВН и обмотками НН, включенными параллельно, о.е.;
uкн-н – напряжение короткого замыкания ТСН между обмотками НН, приведенное к половинной мощности ТСН, о.е.;
SТСН – номинальная мощность ТСН, МВА.

При использовании справочников для определения напряжения короткого замыкания uкн-н следует обращать внимание на указанный в примечаниях смысл каталожных обозначений. Если напряжение короткого замыкания uк НН1-НН2 отнесено в каталоге к номинальной мощности трансформатора, то данное uк НН1-НН2 необходимо пересчитать для половинной мощности, разделив на 2. В случае неверной подстановки в формулы (2.5), (2.5′) зачастую сопротивление хв получается отрицательным. Например, для ТСН марки ТРДНС-63000/35 в табл.3.5 справочника uкв-н = 12,7% и uкн-н = 40% отнесены к полной мощности трансформатора – см. примечание к таблице.

В этом случае в скобках формул (2.5), (2.5′) должно стоять выражение (0,127 – 20,2 ). Например, для РТСН марки ТРДН-32000/150 в табл.3.7 справочника uкв-н = 10,5% и uкн-н = 16,5% отнесены к половинной мощности трансформатора. При этом в скобках формул (2.5), (2.5′) должно быть (0,105 – 20,165 ). На блоках мощностью до 120 МВт используются двухобмоточные трансформаторы собственных нужд без расщепления. В этом случае сопротивление ТСН или РТСН вычисляется по формулам:

в относительных единицах:
где uкв-н – напряжение короткого замыкания трансформатора между обмотками высшего и низшего напряжений, о.е.;
Sбаз, SТСН, SРТСН имеют тот же смысл, что и в формулах (2.5), (2.5′), (2.6),(2.6′).

Сопротивление участка магистрали резервного питания:

в относительных единицах:

где Худ – удельное сопротивление МРП, Ом/км;
МРП – длина МРП, км;
Uср – среднеэксплуатационное напряжение на первой ступени трансформации, кВ.

Сопротивление трансформатора собственных нужд 6/0,4 кВ:

в относительных единицах:
где SТ 6/0,4 – номинальная мощность трансформатора, МВА.
Аналогично рассчитывается сопротивление трансформатора 10,5/0,69 кВ.

Сопротивление одинарных токоограничивающих реакторов Хр задается в Омах и для приведения к базисным условиям используют формулы:

в относительных единицах:
В некоторых каталогах сопротивление токоограничивающих реакторов Хр приводится в процентах и для приведения к базисным условиям используют формулы:

в относительных единицах:

где Iрн – номинальный ток реактора, кА, определяемый по мощности тех электродвигателей, которые предполагается включить за реактором.

Индуктивное сопротивление реактора Хр определяют по допустимому току КЗ за реактором Iп0доп. Значение Iп0доп связано с номинальным током отключения предполагаемых к установке за реактором выключателей (Iп0доп — Iоткл.н). 

Одновременно происходит и снижение теплового импульса тока КЗ за реактором Вдоп, что благоприятно для выбора сечения кабелей по условиям термической стойкости и невозгорания. При определении Iп0доп и Вдоп следует учитывать, что реактор не в состоянии ограничить подпитку точки КЗ от двигателей за реактором Iпд0 и ухудшает условия их пуска и самозапуска, т.е.

где Iпс – периодическая составляющая тока подпитки точки КЗ от ветви, в которую предполагается включить реактор;

Iпд0 – ток подпитки от двигателей за реактором.
Потеря напряжения U в одинарном реакторе при протекании токов рабочего режима I:

Сопротивление эквивалентного двигателя на каждой секции определяется через его мощность или через коэффициент загрузки Кзгр и номинальную мощность трансформатора СН. При отсутствии токоограничивающего секционного реактора и использовании на первой ступени трансформатора с расщепленными обмотками имеем: 

В случае различия расчетных мощностей двигательной нагрузки Sд1, Sд2, в дальнейшем расчете сопротивления эквивалентного двигателя будет участвовать максимальная из них, вне зависимости от способа питания секций 6,3 кВ (от рабочего и резервного ТСН).

При использовании секционного токоограничивающего реактора определяется его проходная мощность Sр по формуле (2.12) и далее – мощности двигателей:

при использовании РТСН для замены рабочего ТСН энергоблока, работающего на мощности. Наличие предварительной нагрузки РТСН характерно для блоков генератор-трансформатор без генераторных выключателей. При наличии выключателя в цепи генераторного токопровода, что предусмотрено действующими нормами технологического проектирования, пуск и останов энергоблока обычно осуществляется от рабочего ТСН и надобности в использовании РТСН в этих режимах не возникает. Поэтому для схем с генераторными выключателями можно принимать ТСН згр к = РТСН згр к = 0,7. При отсутствии выключателей в цепи генераторного токопровода РТСН згр к возрастает.

Наличие секционного токоограничивающего реактора приводит к изменению распределения двигателей по сравнению с вариантом без реактора и к изменению доли подпитки ими точек КЗ до и после реактора. При КЗ в точке К2 не следует учитывать подпитку от двигателей, включенных до реактора, а при КЗ в точке К1 не следует учитывать подпитку от двигателей, включенных за реактором.

По вычисленным мощностям двигателей Sд определяют приведенные сопротивления двигательной нагрузки в вариантах при отсутствии реактора и при его наличии:

в относительных единицах:

Пример расчета тока трехфазного к.з. в сети 0,4 кВ

Содержание

В данном примере будет рассматриваться расчет тока трехфазного короткого замыкания в сети 0,4 кВ для схемы представленной на рис.1.

Исходные данные:

1. Ток короткого замыкания на зажимах ВН трансформатора 6/0,4 кВ составляет — 11 кА.

2. Питающий трансформатор типа ТМ — 400, основные технические характеристики принимаются по тех. информации на трансформатор:

• номинальная мощностью Sн.т — 400 кВА;
• номинальное напряжение обмотки ВН Uн.т.ВН – 6 кВ;
• номинальное напряжение обмотки НН Uн.т.НН – 0,4 кВ;
• напряжение КЗ тр-ра Uк – 4,5%;
• мощность потерь КЗ в трансформаторе Рк – 5,5 кВт;
• группа соединений обмоток по ГОСТ 11677-75 – Y/Yн-0;

3. Трансформатор соединен со сборкой 400 В, алюминиевыми шинами типа АД31Т по ГОСТ 15176-89 сечением 50х5 мм. Шины расположены в одной плоскости — вертикально, расстояние между ними 200 мм. Общая длина шин от выводов трансформатора до вводного автомата QF1 составляет 15 м.

4. На стороне 0,4 кВ установлен вводной автомат типа XS1250CE1000 на 1000 А (фирмы SOCOMEC), на отходящих линиях установлены автоматические выключатели типа E250SCF200 на 200 А (фирмы SOCOMEC) и трансформаторы тока типа ТСА 22 200/5 с классом точности 1 (фирмы SOCOMEC).

5. Кабельная линия выполнена алюминиевым кабелем марки АВВГнг сечением 3х70+1х35.

Решение

Для того, чтобы рассчитать токи КЗ, мы сначала должны составить схему замещения, которая состоит из всех сопротивлений цепи КЗ, после этого, определяем все сопротивления входящие в цепь КЗ. Активные и индуктивные сопротивления всех элементов схемы замещения выражаются в миллиомах (мОм).

В практических расчетах для упрощения расчетов токов к.з. учитывается только индуктивное сопротивление энергосистемы, которое равно полному. Активное сопротивление не учитывается, данные упрощения на точность расчетов – не влияют!

1.1 Определяем сопротивление энергосистемы со стороны ВН по выражению 2-7 [Л1. с. 28]:

1.2 Определяем сопротивление энергосистемы приведенное к напряжению 0,4 кВ по выражению 2-6 [Л1. с. 28]:

2.1 Определяем полное сопротивление трансформатора для стороны 0,4 кВ по выражению 2-8 [Л1. с. 28]:

2.2 Определяем активное сопротивление трансформатора для стороны 0,4 кВ по выражению 2-9 [Л1. с. 28]:

2.3 Определяем индуктивное сопротивление трансформатора для стороны 0,4 кВ по выражению 2-10 [Л1. с. 28]:

Для упрощения расчетов можно воспользоваться таблицей 2.4 [Л1. с. 28], как видно из результатов расчетов, активные и индуктивные сопротивления совпадают со значениями таблицы 2.4.

3.1 Определяем индуктивное сопротивление алюминиевых прямоугольных шин типа АД31Т сечением 50х5 по выражению 2-12 [Л1. с. 29]:

3.1.1 Определяем среднее геометрическое расстояние между фазами 1, 2 и 3:

3.2 По таблице 2.6 определяем активное погонное сопротивление для алюминиевой шины сечением 50х5, где r_уд. = 0,142 мОм/м.

Для упрощения расчетов, значения сопротивлений шин и шинопроводов, можно применять из таблицы 2.6 и 2.7 [Л1. с. 31].

3.3 Определяем сопротивление шин, учитывая длину от трансформатора ТМ-400 до РУ-0,4 кВ:

4. 1 Определяем активное и индуктивное сопротивление кабелей по выражению 2-11 [Л1. с. 29]:

Значения активных и индуктивных сопротивлений обмоток для одного трансформатора тока типа ТСА 22 200/5 с классом точности 1, определяем по приложению 5 таблица 20 ГОСТ 28249-93, соответственно r_та = 0,67 мОм, х_та = 0,42 мОм.

Активным и индуктивным сопротивлением одновитковых трансформаторов (на токи более 500 А) при расчетах токов КЗ можно пренебречь.

Согласно [Л1. с. 32] для упрощения расчетов, сопротивления трансформаторов тока не учитывают ввиду почти незаметного влияния на токи КЗ.

Определяем активное сопротивление контактов по приложению 4 таблица 19 ГОСТ 28249-93:

• для рубильника на ток 1000 А – r_ав1 = 0,12 мОм;
• для автоматического выключателя на ток 200 А — r_ав2 = 0,60 мОм.

Для упрощения расчетов, сопротивления контактных соединений кабелей и шинопроводов, я пренебрегаю, ввиду почти незаметного влияния на токи КЗ.

Если же вы будете использовать в своем расчете ТКЗ значения сопротивления контактных соединений кабелей и шинопроводов, то они принимаются по приложению 4 таблицы 17,18 ГОСТ 28249-93.

При приближенном учете сопротивлений контактов принимают:

• rк = 0,1 мОм — для контактных соединений кабелей;
• rк = 0,01 мОм — для шинопроводов.

8.1 Определяем ток трехфазного к.з. в конце кабельной линии:

1. Беляев А.В. Выбор аппаратуры, защит и кабелей в сети 0,4 кВ. Учебное пособие. 2008 г.
2. Голубев М.Л. Расчет токов короткого замыкания в электросетях 0,4 — 35 кВ. 2-e изд. 1980 г.
3. ГОСТ 28249-93 – Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ.

Всего наилучшего! До новых встреч на сайте Raschet.info.

Поделиться в социальных сетях

Расчёт трёхфазного короткого замыкания

а) Изменение тока при коротком замыкании

Рассчитать трёхфазное короткое замыкание — это значит определить токи и напряжения, имеющие место при этом виде повреждения как в точке к. з., так и в отдельных ветвях схемы.

Ток в процессе короткого замыкания не остаётся постоянным, а изменяется, как показано на рис. 1-23. Из этого рисунка видно, что ток, увеличившийся в первый момент времени, затухает до некоторой величины, а затем под действием автоматического регулятора возбуждения (АРВ) достигает установившегося значения.

 

Промежуток времени, в течение которого происходит изменение величины тока к. з., называется переходным процессом. После того как изменение величины тока прекращается и до момента отключения короткого замыкания продолжается установившийся режим к. з. В зависимости от того, производится ли выбор уставок релейной защиты или проверка электрооборудования на термическую и динамическую устойчивость, могут интересовать значения тока в разные моменты времени к. з.

Поскольку всякая сеть имеет определённые индуктивные сопротивления, препятствующие мгновенному изменению тока при возникновении короткого замыкания, величина его не изменяется скачком, а нарастает по определённому закону от нормального до аварийного значения.

Для упрощения расчёта и анализа ток, проходящий во время переходного процесса к. з., рассматривают как состоящий из двух составляющих: апериодической и периодической.

Апериодической называется постоянная по знаку составляющая тока i_a, которая возникает в момент короткого замыкания и сравнительно быстро затухает до нуля (рис. 1-23).

Периодическая составляющая тока к. з. в начальный момент времени I_nmo называется начальным током короткого замыкания. Величину начального тока к. з. используют, как правило, для выбора уставок и проверки чувствительности релейной защиты. Начальный ток короткого замыкания называют также сверхпереходным, так как для его подсчёта в схему замещения вводится так называемое сверхпереходное сопротивление генератора  и сверхпереходная э.

д. с.

Установившийся ток к. з. представляет собой периодический ток после окончания переходного процесса, обусловленного как затуханием апериодической составляющей, так и действием АРВ. Полный ток к. з. представляет собой сумму периодической и апериодической составляющих в любой момент переходного процесса. Максимальное мгновенное значение полного тока называется ударным током к. з. и вычисляется при проверке электротехнического оборудования на динамическую устойчивость.

Как уже отмечалось выше, для выбора уставок и проверки чувствительности релейной защиты используется обычно начальный или сверхпереходный ток к. з., расчёт величины которого производится наиболее просто. Используя начальный ток при анализе быстродействующих защит и защит, имеющих небольшие выдержки времени, пренебрегают апериодической составляющей. Допустимость этого очевидна, так как апериодическая составляющая в сетях высокого напряжения затухает очень быстро, за время 0,05—0,2 с, что обычно меньше времени действия рассматриваемых защит.

При к. з. в сети, питающейся от мощной энергосистемы, генераторы которой оснащены АРВ, поддерживающими постоянным напряжение на её шинах, периодическая составляющая тока в процессе к. з. не меняется (рис. 1-23, б). Поэтому расчётное значение начального тока к. з. в этом случае можно использовать для анализа поведения релейной защиты, действующей с любой выдержкой времени.

В сетях же, питающихся от генератора или системы определённой ограниченной мощности, напряжение на шинах которой в процессе к. з. не остаётся постоянным, а изменяется в значительных пределах, начальный и установившийся ток к. з. не равны (рис. 1-23, а). При этом для расчёта защит, имеющих выдержку времени порядка 1—2 с и более, следовало бы использовать установившийся ток к. з. Однако поскольку расчёт установившегося тока к. з. сравнительно сложен, допустимо в большинстве случаев использовать начальный ток к.

з. Такое допущение, как правило, не приводит к большой погрешности. Объясняется это следующим. На величину установившегося тока к. з. значительно большее влияние, чем на величину начального тока, оказывают увеличение переходного сопротивления в месте повреждения, токи нагрузки и другие факторы, не учитываемые обычно при расчёте токов к. з. Поэтому расчёт установившегося тока к. з. может иметь весьма большую погрешность.

Принимая во внимание всё сказанное выше, можно считать целесообразным и в большинстве случаев вполне допустимым использование для анализа релейных защит, действующих с любой выдержкой времени, начального тока к. з. При этом возможное снижение тока в течение короткого замыкания следует учитывать для защит, имеющих выдержку времени, введением в расчёт повышенных коэффициентов надёжности по сравнению с быстродействующими защитами.

б) Определение начального тока к. з. в простой схеме

Поскольку при трёхфазном к. з. (рис. 1-24) э. д. с. и сопротивления во всех фазах равны, все три фазы находятся в одинаковых условиях. Векторная диаграмма для такого короткого замыкания, которое, как известно, называется симметричным, приведена на рис. 1-18, б. Расчёт симметричной цепи может быть существенно упрощён. Действительно, так как все три фазы находятся в одинаковых условиях, достаточно произвести расчёт для одной фазы и результаты его затем распространить на две другие. Расчётная схема при этом будет иметь вид, показанный на рис. 1-24, б. Совершенно очевидно, что даже в рассматриваемом простейшем случае последняя схема значительно проще, чем показанная на рис. 1-24, а.

 

В сложных же электрических цепях, имеющих много параллельных и последовательных ветвей, разница будет ещё более очевидной.

Итак, в симметричной системе расчёт токов и напряжений можно производить только для одной фазы. Расчёт начинается с составления схемы замещения, в которой отдельные элементы расчётной схемы заменяются соответствующими сопротивлениями, а для источников питания указывается их э. д. с. или напряжение на зажимах. Каждый элемент вводится в схему замещения своими активным и реактивным сопротивлениями. Сопротивления генераторов, трансформаторов, реакторов определяются на основании паспортных данных и вводятся в расчёт, как указано ниже.

Реактивные сопротивления линий электропередачи рассчитываются по специальным формулам или могут приниматься приближенно по следующему выражению:

 

где l — длина участка линии, км; х_уд — удельное реактивное сопротивление линии, Ом/км, которое можно принимать равным:

 

Активные сопротивления медных и алюминиевых проводов могут быть подсчитаны по известному выражению

 

Допускается при расчётах токов к. з. не учитывать активного сопротивления и вводить в схему замещения только реактивные сопротивления элементов, если суммарное реактивное сопротивление больше чем в 3 раза превышает суммарное активное сопротивление

 

В дальнейшем для упрощения рассуждений будем считать, что условие (1-23), которое, как правило, выполняется для сетей напряжением 110 кВ и выше, действительно, и в расчёты будем вводить только реактивные сопротивления расчётной схемы.

Определение тока к. з. при питании от системы неограниченной мощности. Ток к. з. в расчётной схеме (рис. 1-25) определится согласно следующему выражению, кА:

 

где x_рез — результирующее сопротивление до точки к. з., равное в рассматриваемом случае сумме сопротивлений трансформатора и линии, Ом;

 

U_с — междуфазное напряжение на шинах системы неограниченной мощности, кВ.

Под определением система неограниченной мощнoсти подразумевается мощный источник питания, напряжение на шинах которого остаётся постоянным независимо от места к. з. во внешней сети. Сопротивление системы неограниченной мощности принимается равным нулю. Хотя в действительности системы неограниченной мощности быть не может, это понятие широко используют при расчетах коротких замыканий. Можно считать, что рассматриваемая система имеет неограниченную мощность в тех случаях, когда её внутреннее сопротивление много меньше сопротивления внешних элементов, включенных между шинами системы и точкой к. з.

Пример 1-1. Определить ток. проходящий при трёхфазном к. з. за реактором сопротивлением 0,4 Ом, который подключен к шинам генераторного напряжения 10,5 кВ мощной электростанции.

Решение. Поскольку сопротивление реактора значительно больше, чем сопротивление системы, можно считать, что он подключен к шинам неограниченной мощности.

Тогда

 

Определение тока к. з. при питании от системы ограниченной мощности. Если сопротивление системы, питающей точку короткого замыкания, сравнительно велико, его необходимо учитывать при определении тока к. з. В этом случае в схему замещения вводится дополнительное сопротивление х_спст и принимается, что за этим сопротивлением находятся шины неограниченной мощности.

Величина тока к. з. определяется по следующему выражению (рис. 1-26):

 

где x_вн – сопротивление цепи короткого замыкания между шинами и точкой к. з.; х_сист — сопротивление системы, приведенное к шинам источника.

Сопротивление системы можно определить, если задан ток трёхфазного к. з. на её шинах I_к.з.зад.:

 

Пример 1-2. Определить ток трёхфазного к. з. за сопротивлением 15 Ом линии 110 кВ, питающейся от шин подстанции. Ток трёхфазного к. з. на шинах подстанции, приведенный к напряжению 115 кВ, равен 8 кА.

Решение. Согласно (1-26) определяется х_сист:

 

Определяется ток в месте к. з. в соответствии с (1-25):

 

Сопротивление системы при расчётах к. з. может быть задано не током, а мощностью короткого замыкания на шинах подстанции. Мощность короткого замыкания — условная величина, равная

 

где I_к.з. — ток короткого замыкания; U_cp — среднее расчётное напряжение на той ступени трансформации, где вычисляется ток короткого замыкания.

Пример 1-3. Определить ток трёхфазного к. з. за реактором сопротивлением 0,5 Ом. Реактор питается от шин 6,3 кВ подстанции, мощность к. з. на которых равна 300 MB • А.

Решение. Определим сопротивление системы:

 

в) Определение остаточного напряжения

В схеме, приведенной на рис. 1-26, величина остаточного напряжения на шинах определяется согласно следующим выражениям:

 

где x _к.з. — сопротивление от шин подстанции, на которых определяется остаточное напряжение, до места к. з., или

 

х — сопротивление от шин источника питания до точки, в которой определяется остаточное напряжение.

Поскольку сопротивление рассматриваемой цепи принято чисто реактивным, в выражения (1-27) и (1-28) входят абсолютные величины, а не векторы.

Пример 1-4. Определить остаточное междуфазное напряжение на шинах подстанции в примере 1-2.

Решение. По первому выражению (1-27):

 

г) Расчёты токов короткого замыкания и напряжений в разветвлённой сети

В сложной разветвлённой сети, для того чтобы определить ток в месте к. з., необходимо предварительно преобразовать схему замещения так, чтобы она имела простой вид, по возможности с одним источником питания и одной ветвью сопротивления. С этой целью производится сложение последовательно и параллельно включенных ветвей, треугольник сопротивлений преобразуется в звезду и наоборот.

Пример 1-5. Преобразовать схему замещения, приведенную на рис. 1-27, определить результирующее сопротивление и ток в месте к. з. Значения сопротивлений указаны на рис. 1-27.

Решение. Преобразование схемы замещения производим в следующей последовательности.

 

Для распределения тока к. з. по ветвям схемы можно воспользоваться формулами, приведенными в табл. 1-1. Распределение токов производится последовательно в обратном порядке начиная с последнего этапа преобразования схемы замещения.

Пример 1-6. Распределить ток к. з. по ветвям схемы, приведенной на рис. 1-27.

Решение. Определим токи в параллельных ветвях 4 и 7 в соответствии с формулами (табл. 1-1):

 

 

Ток I₇ проходит по сопротивлению х₅ и затем разветвляется по параллельным ветвям х₂ и х₃:

 

Остаточное напряжение в любой точке разветвлённой схемы может быть определёно путём последовательного суммирования и вычитания падений напряжения в её ветвях.

Пример 1-7. Определить остаточное напряжение в точках а и б схемы, приведенной на рис. 1-27. Решение.

 

Если в схему замещения входят две или несколько э. д. с, точки их приложения объединяются и они заменяются одной эквивалентной э. д. с. (рис. 1-28).

Если э. д. с. источников равны по величине, то эквивалентная э. д. с. будет иметь такую же величину

 

Если же э. д. с. не равны, эквивалентная э. д. с. подсчитывается по следующей формуле:

 

д) Расчёт токов короткого замыкания по паспортным данным реакторов и трансформаторов

Во всех примерах, рассмотренных выше, сопротивления отдельных элементов схемы задавались в омах. Сопротивления же реакторов и трансформаторов в паспортах и каталогах не задаются в омах.

Параметры реактора обычно задаются в процентах как относительная величина падения напряжения в нём при прохождении номинального тока х_P, %.

Сопротивление реактора (Ом) можно определить по следующему выражению:

 

гле U_HOM и I_HOM — номинальное напряжение и ток реактора.

Сопротивление трансформатора также задаётся в процентах как относительная величина падения напряжения в его обмотках при прохождении тока, равного номинальному, u_K, %.

Для двухобмоточного трансформатора можно записать сопротивление (Ом):

 

где u_K, %, и U_HOM, к_В, — указаны выше, а S _HOM — номинальная мощность трансформатора, MB• А.

При коротком замыкании за реактором или трансформатором подключенными, к шинам системы неограниченной мощности, ток и мощность к. з. определяются по следующим выражениям:

 

где I_HOM — номинальный ток соответствующего реактора или трансформатора.

Пример 1-8. Вычислить максимально возможный ток трёхфазного к. з. за реактором РБA-6-600-4. Реактор имеет следующие параметры: U_H = 6 кВ, I_H = 600 А, х_P = 4%.

Решение. Поскольку требуется определить максимально возможный ток к. з., считаем, что реактор подключен к шинам системы неограниченной мощности.

В соответствии с (1-33) ток к. з. за реактором определится как

 

Пример 1-9. Определить максимально возможный ток и мощность трёхфазного к. з. за понизительным трансформатором: S_H = 31,5MB • А, U_Н1= 115 кВ, U_Н2 = 6,3 кВ, u_K = 10,5%

Решение. Принимая, как и в предыдущем примере, что трансформатор подключен со стороны 115 кВ к шинам системы неограниченной мощности, определяем ток к. з.

Номинальный ток обмотки 6,3 кВ трансформатора равен:

 

Страница не найдена. Рынок Электротехники. Отраслевой портал

Вход в личный кабинет Контекстная реклама УЗИП серии ETHERNET Для защиты оборудования, использующего интерфейс Ethernet. От гроз, электростатических разрядов и др.   Щитовое оборудование CHINT Официальный представитель производителя CHINT. Широкий ассортимент, продукция в наличии.   Силовые автоматические выключатели CHINT Такое нельзя пропустить! Смотрите запись от 1 февраля 2021 г. Неожиданные новинки, сенсационное партнерство.   Корпус RS52 – решение для Вас! Цените своё время и беспокоитесь о безопасности при установке электрооборудования? Вам нужен RS52 ТМ «Узола»!   Face Temp Многофункциональный терминал для распознавания лица и измерения температуры. Доставка.

Страница “/upload/file/sprav/sprav20. htm” не найдена.

Поиск по сайту Контекстная реклама Лестничные лотки LESTA IEK® Металлические кабельные лотки высотой: 55, 80, 100, 150 мм. Высокая нагрузка и стойкость к коррозии. Надежная прокладка кабельной трассы.   Автоматические выключатели CHINT Широкий ассортимент электрооборудования и низковольтной аппаратуры удобно приобрести в интернет магазине официального представителя.   Автоматические выкл. ВА88 MASTER IEK Рабочее напряжение до 690 В. Служат для защиты электрических сетей от КЗ, перегрузки, снижений напряжения. Компактные размеры.   H07RN-F медный кабель от производителя Кабели по международному стандарту. Напрямую с завода, доставка по всей России, комплексные заказы.   Надёжное электрощитовое оборудование! Широкий ассортимент, доступные цены и высокое качество. Добро пожаловать на страницы каталога ГК «Узола»!     Свежий номер Рассылка Подпишитесь на нашу бесплатную рассылку! */ ]]]]>]]>

Расчет токов короткого замыкания

---

Расчет токов короткого замыкания производится согласно ГОСТ 14794-79 (п.2.12.2-2.12.3), а именно:

Допустимое действующее значение периодической составляющей тока короткого замыкания Iк, доп кА, определяется по формуле:

(при расчете Iк, доп для сдвоенного реактора в формул}’ (1) вместо X подставляется Xo,s, а в случаях использования сдвоенного реактора с последовательно соединенными ветвями подставляется Хс),

где U — класс напряжения реактора, кВ;

X — номинальное индуктивное сопротивление одинарного реактора, Ом;

Х0,5 — номинальное индуктивное сопротивление сдвоенного реактора (сопротивление ветви сдвоенного реактора). Ом;

Хс — индуктивное сопротивление сдвоенного реактора, Ом;

Iн — номинальный ток реактора, кА;

Iс — установившийся условный ток короткого замыкания в сети без реактора в том месте, где реактор должен устанавливаться, при номинальном напряжении сети, соответствующем классу напряжения реактора, кА. Значение Iс должно быть принято следующее: 125 кА — для всех реакторов с горизонтальным расположением фаз и для всех реакторов с номинальным током, равным или больше 1000 А, при номинальном индуктивном сопротивлении, равном или превышающем 0,25 Ом.

90 кА — для реакторов с вертикальным и ступенчатым расположением фаз с номинальным током меньше 1000 А, при номинальном индуктивном сопротивлении, равном или превышающем 0,40 Ом.

70 кА — для всех остальных реакторов.

Максимальное мгновенное значение тока электродинамической стойкости, применительно к которому выполняются расчеты и проводятся испытания на электродинамическую стойкость, определяется по формуле:

где Iдин— максимальное мгновенное значение тока электродинамической стойкости для одинарных реакторов, а также для сдвоенных реакторов при протекании тока в одной ветви или в обоих ветвях в согласном направлении, кА.

Например:

Определение токов короткого замыкания для реактора РТСТ-10-1600-0,4 У3.

U = 10 кВ;

Х = 0,4 Ом;

Подставим значения в формулу расчета тока термической стойкости:

Полученное значения тока подставим в формулу расчета тока динамической стойкости (ударн. ток.кз):

Расчет токов короткого замыкания в Microsoft Excel

Для тех кто не имеет программы расчета токов короткого замыкания и не собирается ее разрабатывать с применением алгоритмических языков программирования, можем предложить способ разработки программы расчета с применением типовой программы Microsoft Excel. Табличный процессор Microsoft Excel выбран, исходя из следующих возможностей, представ- ляемых программой для не слишком сложных но объемных обычных расчетов ТКЗ в распред- сетях:

1. Вводимые данные и результаты расчетов представляются в табличной форме, занимающей 
2. мало места, которая легко вводится в текстовую программу Microsoft Word или Adobe Acrobat.
3. Excel оперирует с адресами ячеек, в которые вводятся данные, формула расчета вводится в 
4. ячейку а записывается в таблицу результат расчета.
5. Относительная адресация позволяет производить расчеты с другими данными используя 
6. одну и ту же формулу, занесенную в предыдущую ячейку.

 

Расчет ТКЗ с применением Microsoft Excel

1.1 На рис. 1. представлена схема подстанции, питающейся по двум линиям 110кВ, включенным параллельно на шины 110кВ ПС. Любая ВЛ-110 может быть отключена.

1.2 Токи короткого замыкания на шинах подстанции:
− Обе ВЛ в работе, максимальный режим: ток трехфазного КЗ — 6кА, однофазного – 4 кА.
− В работе ВЛ-1, минимальный режим 1: ток трехфазного КЗ — 5кА, однофазного – 3 кА.
− В работе ВЛ-2, минимальный режим 2: ток трехфазного КЗ — 3кА, однофазного – 2 кА.
1.3 Нейтрали стороны 110кВ трансформаторов не заземлены.
1.4 Параметры трансформаторов ТДТН-25/110 взяты в соответствии с ГОСТ 12965-74:
− номинальная мощность стороны ВН – 25МВт, НН — 12.5МВт;
− номинальное напряжение стороны ВН — 115 кВ, регулирование 9 ступеней по 1.78%;
− номинальное напряжение расщепленной обмотки НН — 11кВ;
− напряжение Uк с учетом регулирования: 9.84%, 10.5%, 11.72% для минимального, средне-го и максимального положения переключателя РПН соответственно.
1.5 На стороне 6кВ четыре секции с АВР на СВ-I-III, и СВ II-IV.

 

Расчет токов короткого замыкания.

Расчет проводится в именованных величинах, активным сопротивлением пренебрегаем.
2.1 Реактанс прямой последовательности на шинах 110кВ:
− максимальный режим: Х1max = U/ (3 * Iкз) = 115/ (1.73 *6) = 11 Ом;
− минимальный режим: X1min = 115/ (1.73*3)= 22 ом.
2.2 Реактанс нулевой последовательности:

Дальнейшие расчеты выполняем в таблице Excel см. таблицу 1.1.

 

В первой строке таблицы в ячейке B1 записываем № таблицы, С1 – название таблицы.

Во второй строке в ячейке С2 записываем заголовок расчета.

В строке 3 будем записывать название колонки, а в колонке А название строки.

Колонка В. Выполняем расчет напряжений при крайних положениях РПН.

Ячейка В5. =G10/10,5*B4 записываем величину напряжения в среднем положении 115кВ.

Ячейка В4 – формулу для расчета напряжения в 1 положении РПН — =115+0.16*115 — после пе-рехода в другую ячейку или нажатия Enter в ячейке получается результат: 133,4. Если вернуться в эту ячейку снова, то в ней результат остается, а в строке формул появляется формула, по ко-торой производился расчет.

Ячейка В6 – формулу для расчета напряжения в 19 положении РПН — =115-0.16*115 — получается результат: 96,6.

В колонке С выполняем расчет номинального тока ВН для этих положений РПН:

В ячейку С4 записываем формулу: 25000/(1,73*B4), где 25000 – номинальная мощность трансформатора, 1,73 = 3, в ячейке В4 расположено вычисленное ранее напряжение в верхнем положении РПН. Следует учитывать, что табличный процессор распознает десятичную дробь только в том случае, если дробная часть отделяется запятой. При использовании десятичной точки, как в большинстве случаев в данной книге, Excel воспринимает число как текст и вычис-ления производиться не будут.

Установим мышью курсор в левый нижний угол ячейки — появится малый крест. После этого при помощи мыши перетащим выделенное на 2 ячейки вниз. В этих ячейках появятся вычисленные значения токов для других положений РПН. В данном случае мы имеем дело с относительной адресацией ячеек: при увеличении номера данной ячейки на единицу – одновременно происхо-дит увеличение на единицу номера ячейки, которая входит в формулу и производится необходимый расчет.

В ячейке D4 выполняем расчет тока НН. Заносим формулу — =12500/(1,73*10,5) – 12500 –номинальная мощность обмотки НН, 10.5 ее напряжение в кВ. получаем результат расчета: 688.14А. Копируем результат в другие ячейки – он будет одинаковым для всех положений РПН. Для копирования помещаем мышью курсор в середину ячейки – появляется большой крест и передвигаем указатель в другие 2 ячейки – в них появляется такой же результат.

В колонку Е ячейки Е4 – Е6 заносим величину напряжения короткого замыкания для разных по-ложений РПН.

В колонке F произведем расчет реактансов трансформатора для этих положений РПН приве-денный к напряжению ВН – заносим формулу: =B4/(1,73*C4/1000)*E4. В ячейке В4 находится напряжение ВН в кВ, в ячейке С4 – ток ВН в амперах – делим на 1000 чтобы получить кА. в ячейке Е4. Переносим формулу в другие ячейки колонки с относительной адресацией: Устано-вим указатель мыши в левый нижний угол ячейки — появится малый крест. После этого перета-щим его на 2 ячейки вниз, появятся результаты расчета в ячейках.

В колонке G выполним расчет реактанса приведенный к напряжению НН. Вводим формулу: 10.5*E4/(1,73*(D4/1000)) – в ячейке Е4 — величина напряжения короткого замыкания, D4 номи-нальный ток стороны 10кВ. Переносим формулу в другие ячейки колонки с относительной адресацией. Появятся результаты расчета в ячейках.

В колонке G выполним расчет реактанса приведенный к напряжению НН. Вводим формулу: 10.5*E4/(1,73*(D4/1000)) – в ячейке Е4 — величина напряжения короткого замыкания, D4 номи-нальный ток стороны 10кВ. Переносим формулу в другие ячейки колонки с относительной адре-сацией. Появятся результаты расчета в ячейках.

Рассчитанные реактансы относятся к режиму короткого замыкания сразу на 2 сторонах НН – данные Uк даются для параллельной работы. Трансформатор работает раздельно, поэтому полученные параметры должны быть пересчитаны для режима раздельной обмотки. Для этого умножим полученный результат на 1,875. Введем формулу =F4*1,875 для ячейки Н4. Перено-сим формулу в другие ячейки колонки с относительной адресацией. Появятся результаты расчета в ячейках.

Введем формулу =F4*1,875 для ячейки Н4. Переносим формулу в другие ячейки колонки с от-носительной адресацией. Появятся результаты расчета в ячейках.

Введем формулу =G4*1,875 для ячейки I4. Переносим формулу в другие ячейки колонки с отно-сительной адресацией. Появятся результаты расчета в ячейках.

Расчет параметров закончен и перейдем к расчету ТКЗ на стороне НН. Продолжаем ту же таб-лицу.

В ячейку С7 заносим заголовок: 2.Расчет токов короткого замыкания.

В ячейку В8 — заголовок: 1. Максимальный режим. В ячейку F8 — заголовок: Минимальный режим.

В ячейки А9-А12 копируем заголовки из ячеек А3-А6.

Колонка В10 – В12. Расчет реактанса КЗ на стороне НН в максимальном режиме. К реактансу трансформатора добавляется реактанс системы в максимальном режиме.
Введем формулу =11+h5 для ячейки В10. Переносим формулу в другие ячейки колонки с относительной адресацией. Появятся результаты расчета в ячейках.

Колонка С10 – С12. Расчет ТКЗ на стороне НН в максимальном режиме. Введем формулу =115/(1,73*B10) для ячейки С10. Переносим формулу в другие ячейки колонки с относительной адресацией. Появятся результаты расчета в ячейках.

Колонка D10 –D13. Расчет реактанса КЗ на стороне НН в максимальном режиме приведенный к стороне НН. Реактанс пересчитывается через отношение квадратов напряжение сторон НН и ВН трансформатора. Введем формулу =B10*СТЕПЕНЬ(10,5;2)/СТЕПЕНЬ(B4;2) для ячейки D10. Переносим формулу в другие ячейки колонки с относительной адресацией. Появятся результаты расчета в ячейках.

Колонка E10 – E12. Расчет ТКЗ на стороне НН в максимальном режиме. приведенный к стороне НН. Ток ВН пересчитывается через отношение напряжений ВН и НН. Введем формулу =C10/10,5*B4 для ячейки С10. Переносим формулу в другие ячейки колонки с относительной адресацией. Появятся результаты расчета в ячейках.

Повторяем результаты расчета для минимального режима. Для этого копируем колонки интер-вала (В10 — В12) — (Е10 –E12) в колонки интервала (F9 – F12) – (I9 – I12).

После этого в ряду 10 изменяем формулы в ячейках F10 (=22+B10), G10 (=115/(1,73*F10), h20 (F10*СТЕПЕНЬ(10,5;2)/СТЕПЕНЬ(B4;2), I10 (=G10/10,5*B4). Для того чтобы изменить реактанс максимального режима на минимальный и восстановить измененные в результате переноса адреса. Переносим формулы в другие ячейки колонки с относительной адресацией. Появятся результаты расчета в ячейках.
Вместо копирования и изменения формул можно заполнить эти графы формулами самостоя-тельно, при этом время работы увеличится.

После окончания расчетов производится оформление таблицы — устанавливаются границы в ячейках, объединяются ячейки там, где размещаются надписи.

Полученную таблицу можно сохранить, при следующих однотипных расчетах с другими пара-метрами трансформатора можно сделать копию таблицы, ввести в нужные ячейки параметры нового трансформатора и параметры системы после этого автоматически будет выполнен расчет с новыми данными.

Полученную таблицу можно через буфер перенести в текстовый редактор Word или Adobe Acrobat.

 

---

Внимание! Весь материал на сайте защищен от копирования. Частичное или полное копировании материала разрешается только с сылкой на наш первоисточник!

Автор: Nikolay Matvienko

Дата обновления информации: 21/05/15

Расчет токов короткого замыкания (КЗ)

Аварии в электрических сетях способны причинить серьезный вред не только оборудованию, но и обслуживающему персоналу. Наибольшие неприятности доставляют короткие замыкания, периодически возникающие в домашних сетях, в сложных схемах трансформаторных подстанций и электроустановок, питающих цепях, подключенных к мощному производственному оборудованию. В связи с этим, на стадии проектирования выполняется расчет токов короткого замыкания, позволяющий предотвратить возникновение аварийного режима, и не допустить серьезных негативных последствий.

Для чего рассчитываются токи КЗ

Проектируя энергетическую систему, инженеры пользуются различными компьютерными программами, справочниками, графиками и таблицами. С помощью этих средств анализируется работа схемы в режиме холостого хода, рассчитываются токи при номинальной нагрузке и в аварийных ситуациях.

Особенно опасными считаются возможные аварии, при которых возникают неисправности, наносящие оборудованию непоправимый вред. Наиболее часто возникают ситуации, когда проводники с разными потенциалами начинают контактировать между собой, вызывая режим короткого замыкания трансформатора. При этом, токопроводящие детали и предметы, послужившие причиной замыкания, обладают минимальным электрическим сопротивлением.

Основным параметром такого режима является ток короткого замыкания. Его появление связано с несколькими причинами:

• Нарушения работы защитных автоматических устройств.
• Техническое старение оборудования, вызывающее повреждения изоляции и короткое замыкание.
• Удары молний, вызывающие высокое напряжение и другие воздействия природной стихии.
• Ошибки, допущенные обслуживающим персоналом, неспособным определить ток.

Каждая электрическая схема создается под определенную номинальную нагрузку. Ток КЗ многократно превышает ее, создает высокую температуру, выжигающую наиболее слабые места в сети и оборудовании. Все заканчивается возгоранием и полным разрушением. Одновременно элементы схемы подвергаются механическим воздействиям.

Во избежание подобных ситуаций в процессе эксплуатации, еще во время проектирования принимаются меры специального характера. В первую очередь выполняются теоретический расчет токов короткого замыкания, определяющие вероятность их появления и величину. Полученные данные применяются в дальнейшем проектировании, а также при подборе силового оборудования и элементов защиты. Степень точности расчетов может быть разной, в зависимости от уровня надежности создаваемой защиты.

Исходные данные и критерии для расчетов

Напряжение, используемое в сети, бывает постоянным, переменным, с импульсной, синусоидальной и другой конфигурацией. Аварийные токи, случайно созданные любым из этих напряжений, полностью повторяют начальную форму, которая может изменяться под действием сопротивления или других факторов.

В первую очередь учитывается закон Ома, определяемый формулой I = U/R. Его принципы совершенно одинаковы как для номинальных нагрузок, так и для аварийных ситуаций, с небольшими отличиями. В первом случае показатели напряжения и сопротивления находятся в стабильном состоянии, а их изменения не выходят за пределы нормативных данных. В аварийном режиме эти процессы проходят стихийно, под влиянием случайных факторов. Поэтому и требуется расчет тока по специальным методикам.

Не менее важны показатели мощности источника напряжения. Данный критерий позволяет сделать оценку и вычислить энергетические возможности для разрушений, причиняемых токами коротких замыканий. Одновременно определяется величина этих токов и продолжительность действия. Кроме того, учитывается протяженность электрической цепи, количество линий и подключенных потребителей, существенно повышающих сопротивление. Однако, при слишком большой мощности, даже самая надежная схема не выдержит нагрузки и сгорит.

Методы расчетов зависит от конфигурации конкретной электрической схемы. В первую очередь, это подводка питания, выполняемая разными способами. В бытовых сетях на 220 В обычно используется фаза и ноль, постоянное напряжение подается от плюсовой и минусовой клеммы источника, а трехфазный ток подается по отдельной схеме. Изоляция проводников и токоведущих частей может быть нарушена в любом из этих вариантов, и в поврежденных местах начнут протекать токи короткого замыкания.

Замыкание случается одновременно между тремя или двумя фазами, между фазой и нулем или землей, между двумя или тремя фазами и землей. Каждый из этих режимов учитывается при составлении проекта.

Большое значение имеет электрическое сопротивление цепи. Оно зависит от протяженности линии от источника питания, особенно постоянного, до точки КЗ, отсюда и его возможности по ограничению тока. К основному добавляются индуктивные и емкостные сопротивления, присутствующие в обмотках катушек, трансформаторов и в обкладках конденсаторов. Они участвуют в формировании апериодических составляющих, вносят изменения в основные параметры.

Проведение расчетов

Для выполнения расчетов трёхфазного и однофазного тока привлекаются квалифицированные специалисты. Они отвечают не только за математическую часть, но и за дальнейшее поведение рассчитанной схемы в условиях эксплуатации. Вычисления, сделанные в домашних условиях, требуют дополнительной проверки, чтобы исключить вероятность ошибок. До начала расчетов начинающие электрики должны изучить основные понятия электричества, свойства проводников и диэлектриков, роль и значение надежной изоляции.

Все вычисления, в том числе затрагивающие трехфазное оборудование, выполняются по специальным методикам, включающим в себя различные формулы.

Следует обязательно учесть ряд особенностей:

• Все трехфазные системы условно относятся к симметричным.
• Питание, подведенное к трансформатору, считается неизменной величиной, приравненной к его номиналу.
• Сила тока принимает максимальное значение в момент возникновения аварийного режима. Потребуется расчет ударного тока короткого замыкания.
• Влияние ЭДС источника питания, расположенного на большом расстоянии от места появления короткого замыкания.

Параметры ТКЗ при необходимости дополняются результирующим сопротивлением проводников. С этой целью показатели мощности приводятся к единому значению. Для таких расчетов нежелательно использовать обычные формулы, изучаемые на курсе физики. Здесь вполне возможны ошибки из-за разных номиналов напряжения на различных участках цепи в момент начала аварийного режима. Единая базовая мощность делает расчеты более простыми, существенно повышая точность результатов.

Номинальное напряжение, используемое при вычислениях, берется с увеличением на 5%. В сетях 380 вольт этот показатель составит 400В, а при 220В итоговое значение будет 231В.

Как вычислить ток при трехфазном замыкании

Расчет тока трехфазного короткого замыкания необходимо рассмотреть более подробно, учитывая все особенности и сопутствующие факторы этого процесса.

В проводнике, попавшем под действие короткого замыкания, не будет мгновенного изменения силы тока. Его значение нарастает постепенно, в соответствии с установленными физическими законами. Существуют специальные методики на расчет трехфазного тока, для которых требуются данные всех основных величин, определяемые математическим путем. Полученные результаты затем использует специальная формула.

Одна из формул выглядит следующим образом: Iкз = U_c/√3*x_рез = U_c/√3*(х_сист + х_вн). В ней U_c – величина напряжения на шинах, x_рез – результативное или общее сопротивление. Оно состоит из х_сист – соотношения сопротивления всей системы и шин источника питания, и х_вн – сопротивления на участке между шинами и точкой КЗ.

Если какой-либо показатель отсутствует, его можно рассчитывать по дополнительным формулам или с помощью специальных компьютерных программ. При выполнении расчетов в сложных разветвленных сетях, они преобразуются в схемы замещения. Каждая отдельно взятая схема представлена в виде источника электроэнергии и одного сопротивления. Процесс упрощения происходит в следующем порядке:

• Складываются все показатели сопротивлений, подключенных параллельно.
• То же самое выполняется в отношении последовательно подключенных сопротивлений.
• Величина результирующего сопротивления в относительных единицах определяется сложением всех сопротивлений с параллельным и последовательным подключением.

Современная вычислительная техника предоставляет возможность выполнения сложнейших операций буквально за несколько секунд. Это дает возможность получения точных результатов, используемых в проектировании.

Расчеты токов КЗ в однофазных сетях

В однофазных электрических сетях расчет токов короткого замыкания выполняется по упрощенной методике. Это связано с незначительным энергопотреблением электроприборов на 220В. То есть, надежно защитить частный дом или квартиру вполне возможно с помощью автоматических выключателей на 25А.

Примерно рассчитать ток однофазного короткого замыкания можно по формуле № 1, в которой I_k будет однофазным током КЗ, а U_f – фазное напряжение. Параметры Z_t и Z_c представляют собой сопротивление трансформатора в момент КЗ и сопротивление между фазой и нулем. Погрешность вычислений с использованием этой формулы составляет примерно 10%. Этих данных вполне достаточно, чтобы спланировать надежную защиту сети.

Основные сложности могут возникнуть при решении задачи, как определить параметр Z_c. Однако, при наличии данных о переходных сопротивлениях и характеристиках проводника, величина сопротивления между фазным и нулевым проводом достаточно легко находится по формуле № 2. В ней параметры rf и rn являются, соответственно, активными сопротивлениями фазы и нуля (Ом). Внутренние индуктивные сопротивления фазного и нулевого проводников обозначаются как xf и xn (Ом). Еще две величины – ra и x’ являются суммарным активным сопротивлением контактов цепочки фаза-нуль и внешним индуктивным сопротивлением этой же цепи.

При вычислении токов однофазного КЗ, расчетная схема должна выполняться в определенной последовательности:

• Вначале нужно установить параметры источника питания.
• Определить характеристики проводников, используемых в цепи.
• Слишком разветвленную схему нужно упростить путем замещения сложных компонентов простыми. С этой целью составляется схема замещения для расчета токов короткого замыкания.
• Найти величину полного сопротивления на участке фаза-ноль.
• При отсутствии технической документации определяется полное сопротивление источника питания, измеряемое в относительных единицах.

Все полученные значения подставляются в формулу, после чего вычисленным результатом можно пользоваться при составлении проектов.

Расчеты короткого замыкания с импедансом трансформатора и источника – дуговой разряд и электрическое питание

Расчеты короткого замыкания – импеданс трансформатора и источника

Расчет короткого замыкания бесконечной шины можно использовать для определения максимального тока короткого замыкания на вторичной стороне трансформатора, используя только данные с паспортной таблички трансформатора. Это хороший (и простой) метод определения МАКСИМАЛЬНОГО тока короткого замыкания через трансформатор наихудшего случая, поскольку он игнорирует импеданс источника / электросети.Игнорирование импеданса источника означает, что оно предполагается равным нулю, а напряжение, деленное на ноль, является бесконечным, отсюда часто используется термин «бесконечная шина» или «бесконечный источник».

В статье my Infinite Bus Article на сайте brainfiller.com метод бесконечной шины проиллюстрирован для расчета максимального тока короткого замыкания наихудшего случая на 480 В вторичной обмотке трансформатора на 1500 кВА. Использование подхода «бесконечная шина» или «наихудшего случая» показало доступный ток короткого замыкания 31 374 А.

Однако что, если вы оцениваете адекватность панели на вторичной обмотке с номиналом короткого замыкания 30 000 ампер? При подходе с бесконечной шиной это будет означать, что панель имеет неадекватный рейтинг прерывания. Но так ли это на самом деле? Это могло быть дорогостоящим выводом, основанным на предполагаемых (бесконечных первичных) данных.

Еще одна проблема, связанная с использованием подхода с бесконечной шиной, заключается в том, следует ли использовать расчеты короткого замыкания для исследования вспышки дуги. Это то, что я обсуждаю в моем классе обучения вспышке дуги об использовании IEEE 1584 для выполнения расчетов вспышки дуги.

При исследовании вспышки дуги более высокий ток короткого замыкания может привести к наихудшему случаю падающей энергии, но это не всегда так. Возможно, что более низкий ток короткого замыкания может привести к увеличению времени работы защитного устройства, что приведет к увеличению продолжительности вспышки дуги и увеличению общей падающей энергии.

Чтобы обеспечить более точные расчеты короткого замыкания, необходимо включить импеданс источника. Давайте посмотрим, как учесть влияние фактического тока короткого замыкания источника и эквивалентного импеданса источника.Чтобы учесть полное сопротивление источника, можно использовать ту же формулу, которая использовалась для решения с бесконечной шиной, но необходимо добавить еще несколько шагов.

Формула бесконечной шины основана на импедансе трансформатора, как показано ниже. Он игнорирует импеданс источника:

SCA _{вторичный} = x (FLA _{вторичный} x 100) / (% Z _{трансформатор} )

Импеданс источника и трансформатора

Фактический ток короткого замыкания, доступный на вторичных выводах трансформатора, зависит не только от импеданса трансформатора, но и от того, насколько силен источник на первичной обмотке трансформатора.Трансформатор, подключенный к сильному источнику, например, близко к основной подстанции, будет иметь больший вторичный ток короткого замыкания, чем если бы тот же трансформатор был подключен к слабому источнику, например, к длинной распределительной линии в сельской местности.

Чтобы учесть силу / слабость импеданса источника, нам нужно только добавить одну дополнительную переменную,% Z _source к предыдущему уравнению.

Новое уравнение будет:

SCA _{вторичный} = (FLA _{вторичный} x 100) / (% Z _{трансформатор} +% Z _{источник} )

При добавлении источника % Z _{к трансформатору} % Z _{включается сила источника.Более сильный источник будет иметь меньшее значение для% Z источника , а более слабый источник будет иметь большее значение.}

Процедура расчета аналогична расчету бесконечной шины, но теперь мы должны добавить дополнительный шаг расчета полного сопротивления источника:

Шаг 1 – Для расчета эквивалентного полного сопротивления источника:

% Z _{источник} = (кВА _{трансформатор} / кВА _{короткое замыкание} ) x 100

где:

кВА _{короткое замыкание} = кВ _L-L x Sqrt (3) x SCA _{первичный}

Это кажется достаточно простым, но где взять первичный SCA _{? Отличный вопрос! Если трансформатор планируется подключить к системе энергоснабжения, обычно источником этой информации является энергокомпания. 2 / трансформатор MVA}

kV _L-L2 в числителе и знаменателе компенсируют друг друга, и у вас остается:

% Z _{источник} = [(1 / МВА _{короткое замыкание} ) / (1 / МВА _{трансформатор} )] x 100

, который становится:

% Z _{источник} = (трансформатор MVA / MVA _{короткое замыкание} ) x 100

или в нашем случае мы используем Kilo вместо Mega, поэтому наши числа масштабируются на 1000:

% Z _{источник} = (кВА _{трансформатор} / кВА _{короткое замыкание} ) x 100

Шаг 2 – Рассчитайте номинальный вторичный ток полной нагрузки трансформатора:

FLA _{вторичный} = кВА _{3 фазы} / (кВ _L-L x Sqrt (3))

Шаг 3 – Рассчитайте ток короткого замыкания на вторичной шине трансформатора, но на этот раз мы используем импеданс трансформатора И импеданс источника.

SCA _{вторичный} = (FLA _{вторичный} x 100) / (% Z _{трансформатор} +% Z _{источник} )

Вот пример расчета :

Допустим, у нас есть трансформатор мощностью 1500 кВА с вторичным напряжением 480Y / 277В, первичным напряжением 13,2 кВ _L-L и импедансом 5,75%. Предположим, коммунальное предприятие сообщает нам, что их максимальный ток короткого замыкания, доступный на первичной обмотке трансформатора, составляет 6740 А при 13.2 кВ.

Шаг 1 – Рассчитайте полное сопротивление источника:

кВА _{короткое замыкание} = 6740 А x 13,2 кВ _L-L x sqrt (3)

кВА _{короткое замыкание} = 154097 кВА

(некоторые коммунальные предприятия могут называть это 154 МВА)

% Z _{источник} = (1500 кВА / 154097 кВА) x 100

% Z _{источник} = 0,97%

Шаг 2 – Как и в прошлом месяце, рассчитайте номинальный вторичный ток полной нагрузки трансформатора.

FLA _{вторичный} = 1500 кВА / (0,48 кВ _L-L x Sqrt (3))

FLA _{вторичный} = 1804 А

Шаг 3 – Рассчитайте ток короткого замыкания на вторичной шине трансформатора.

SCA _{вторичный} = 1804 А x 100 / (5,75% + 0,97%)

SCA вторичный = 26 845 А

Если этот расчет игнорирует источник и предполагает, что он бесконечен, ток короткого замыкания во вторичной обмотке будет

.

SCA _{вторичный} = 31 374 А

Вы можете видеть, что учет импеданса источника (силы источника) существенно влияет на величину тока короткого замыкания на вторичных выводах трансформатора.

Все перечисленные выше переменные:

FLA _{вторичный} = вторичный ток полной нагрузки

кВ _L-L2 = Вторичное напряжение в кВ

кВА _{3 фазы} = трансформатор трехфазный кВА _{с самоохлаждением}

Квадрат (3) = квадратный корень из трех (1,73)

% Z _{трансформатор} = процентное сопротивление трансформатора

% Z _{источник} = импеданс источника в процентах относительно базы трансформатора

кВА _{короткое замыкание} = мощность короткого замыкания

SCA _{вторичный} = ток 3-фазного короткого замыкания на вторичной шине

SCA _{первичный} = ток 3-фазного короткого замыкания на первичной шине

Еще несколько слов предостережения! Полное сопротивление трансформатора должно соответствовать действительной паспортной табличке, а не предполагаемому значению.Импедансы трансформаторов, которые еще не были построены или испытаны, могут отличаться на +/- 7,5% от указанного полного сопротивления. Приведенный выше расчет не включает вклад двигателя, который также необходимо учитывать.

Сложение импедансов источника и трансформатора, как мы только что сделали, хорошо для близкого приближения, но не идеально. Импедансы должны быть добавлены с использованием векторного сложения, что означает разделение каждого импеданса на его соответствующие значения X и R и объединение отдельных членов для определения истинной величины общего импеданса.Отношение X / R обсуждается в статье X / R .

Отлично! Начинается заполнение мозгов!

Пиковый ток короткого замыкания

– документация pandapower 1.3.0

Текущий расчет

Пиковый ток короткого замыкания рассчитывается как:

\ [\ begin {split} \ begin {bmatrix} i_ {p, 1} \\ \ vdots \\ i_ {p, n} \\ \ end {bmatrix} = \ sqrt {2} \ left ( \ begin {bmatrix} \ kappa_ {1} \\ \ vdots \\ \ kappa_ {1} \\ \ end {bmatrix} \ begin {bmatrix} \ underline {I} ” _ {kI, 1} \\ \ vdots \\ \ underline {I} ” _ {kI, n} \\ \ end {bmatrix} + \ begin {bmatrix} \ underline {I} ” _ {kII, 1} \\ \ vdots \\ \ underline {I} ” _ {kII, n} \\ \ end {bmatrix} \ right) \ end {split} \]

, где \ (\ kappa \) – коэффициент пика.{- \ frac {3} {R / X}} \]

, где \ (R / X \) – отношение R / X эквивалентного полного сопротивления короткого замыкания \ (Z_k \) в месте повреждения.

В ячеистых сетях стандарт определяет три возможности для вычисления \ (\ kappa \):

• Метод A: Равномерное соотношение R / X
• Метод B: соотношение R / X в месте короткого замыкания
• Метод C: эквивалентная частота

Пользователь может выбирать между методами B и C при выполнении расчета короткого замыкания.Метод C дает наиболее точные результаты в соответствии со стандартом и поэтому является вариантом по умолчанию. Метод A подходит только для приблизительных расчетов вручную с низкой точностью и поэтому не реализован в pandapower.

Метод C: эквивалентная частота

Для метода C используется та же формула для \ (\ kappa \), что и для радиальных сеток. Однако значение R / X, которое является устройством вставки, не равно

.

Метод B: отношение R / X в месте короткого замыкания

Для метода B \ (\ kappa \) задается как:

\ [\ kappa = [1.{- \ frac {3} {R / X}}] \ cdot 1.15 \]

при ограничении \ (\ kappa_ {min} <\ kappa <\ kappa_ {max} \) в зависимости от уровня напряжения:

Уровень напряжения	\ (\ kappa_ {min} \)	\ (\ kappa_ {max} \)
<1 кВ	1,0	1,8
> 1 кВ		2,0

Что такое анализ короткого замыкания и почему он проводится?

Анализ короткого замыкания используется для определения величины тока короткого замыкания, которую система способна производить, и сравнения этой величины с номинальной мощностью отключения устройств защиты от сверхтоков (OCPD).Поскольку номинальные значения прерывания основаны на стандартах, методы, используемые при проведении анализа короткого замыкания, должны соответствовать процедурам, которые для этой цели устанавливаются организациями, разрабатывающими стандарты. Американский национальный институт стандартов (ANSI) публикует стандарты на оборудование и руководства по применению, в которых описываются методы расчета.

Токи короткого замыкания – это токи, которые вводят большое количество разрушительной энергии в виде тепла и магнитной силы в энергосистему.Короткое замыкание иногда называют неисправностью. Это особый вид тока, который вводит большое количество энергии в энергосистему. Это может быть тепло или магнитная сила. По сути, это путь энергии с низким сопротивлением, который пропускает часть цепи и приводит к тому, что часть цепи в обходе перестает работать. Надежность и безопасность систем распределения электроэнергии зависят от точного и досконального знания возможных токов короткого замыкания, а также от способности защитных устройств удовлетворительно прерывать эти токи.Знание вычислительных методов анализа энергосистемы необходимо инженерам, ответственным за планирование, проектирование, эксплуатацию и устранение неисправностей в распределительных системах.

Токи короткого замыкания представляют наиболее серьезную общую опасность для компонентов системы распределения электроэнергии и являются первоочередной задачей при разработке и применении систем защиты. К счастью, токи короткого замыкания вычислить относительно легко. Применение трех или четырех фундаментальных концепций анализа цепей позволит определить основную природу токов короткого замыкания.Эти концепции будут изложены и использованы в пошаговой разработке.

Трехфазные токи короткого замыкания с болтовым соединением являются основными эталонными величинами в исследовании системы. Во всех случаях необходимо знать значение трехфазного короткого замыкания с болтовым соединением, которое необходимо выделить для независимой обработки. Это установит шаблон, который будет использоваться в других случаях.

Устройство, прерывающее ток короткого замыкания, представляет собой устройство, подключенное к электрической цепи для обеспечения защиты от чрезмерного повреждения при возникновении короткого замыкания.Он обеспечивает эту защиту путем автоматического прерывания большого значения протекания тока, поэтому устройство должно быть рассчитано на прерывание и прекращение протекания тока короткого замыкания без повреждения устройства защиты от перегрузки по току. OCPD также обеспечивает автоматическое отключение токов перегрузки.

Расчеты короткого замыкания необходимы для применения и согласования защитных реле и номинальных характеристик оборудования. Можно смоделировать все типы неисправностей. Исследование короткого замыкания Carelab предоставляет подробный отчет с указанием номинальных характеристик выключателей, их неисправностей, обсуждений и рекомендаций по любым обнаруженным недостаткам

Риски, связанные с токами короткого замыкания

Возможно, здание / объект не имеют должной защиты от токов короткого замыкания.Эти токи могут повредить оборудование или вывести его из строя. Неправильно защищенные токи короткого замыкания могут травмировать или убить обслуживающий персонал. Недавно были предприняты новые инициативы, требующие от предприятий надлежащего определения этих опасных точек в распределительной сети объекта.

Почему опасно короткое замыкание?

Ток короткого замыкания может быть очень большим. Если необычно высокие токи превышают возможности защитных устройств (предохранители, автоматические выключатели и т. Д.)) Это может привести к большим и быстрым высвобождениям энергии в виде тепла, сильных магнитных полей и даже потенциально к взрывам, известным как дуговая разрядка. Тепло может повредить или разрушить изоляцию проводов и электрические компоненты. Дуговой разряд создает ударную волну, которая может переносить испаренный или расплавленный металл и может быть смертельной для находящихся поблизости незащищенных людей.

Расчет тока короткого замыкания необходим для правильного выбора типа, отключающей способности и характеристик отключения силовых и осветительных автоматических выключателей и предохранителей.Результаты расчетов тока короткого замыкания также используются для определения требуемых характеристик короткого замыкания компонентов системы распределения электроэнергии, включая переключатели шины, приводы с регулируемой скоростью, распределительные щиты, центры нагрузки и щитовые панели. При расчете максимального тока повреждения необходимо определить общий вклад всех генераторов, которые могут быть подключены параллельно, а также вклад асинхронных и синхронных двигателей в двигатель.

Анализ короткого замыкания выполняется для определения токов, протекающих в энергосистеме в условиях неисправности.Если мощность короткого замыкания системы превышает мощность защитного устройства, возникает опасная ситуация. Поскольку рост энергосистемы часто приводит к увеличению доступного тока короткого замыкания, необходимо проверять мгновенные и отключающие характеристики нового и существующего оборудования в системе, чтобы убедиться, что оборудование выдерживает энергию короткого замыкания (см. Оценка устройства). Учитываются вклады в неисправности для сетевых источников, двигателей и генераторов.

A Анализ короткого замыкания поможет обеспечить защиту персонала и оборудования за счет определения надлежащих отключающих характеристик защитных устройств (автоматический выключатель и предохранители).Если электрическая неисправность превышает предел отключения защитного устройства, последствия могут быть катастрофическими. Это может быть серьезной угрозой для жизни человека и привести к травмам, значительному повреждению оборудования и дорогостоящим простоям.

В больших системах требуется анализ короткого замыкания для определения как номинальных характеристик распределительного устройства, так и настроек реле. Оборудование подстанции не может быть установлено, зная полные значения короткого замыкания для всей системы распределения электроэнергии.Расчеты короткого замыкания должны поддерживаться и периодически обновляться, чтобы защитить оборудование и сократить срок службы. Небезопасно предполагать, что новое оборудование правильно оценено.

Результаты анализа короткого замыкания также используются для выборочной координации электрических защитных устройств.

Что такое анализ короткого замыкания?

Анализ короткого замыкания по существу состоит из определения стационарного решения линейной сети со сбалансированным трехфазным возбуждением.Такой анализ позволяет получить токи и напряжения в энергосистеме во время неисправности. Эта информация необходима для определения необходимой отключающей способности автоматических выключателей и для разработки надлежащей системы реле. Чтобы получить достаточно информации, различные типы неисправностей моделируются в разных местах, и исследование повторяется. Обычно при анализе короткого замыкания не учитываются все параметры шунта, такие как нагрузки, проводимость заряда извести * Тогда линейная сеть, которую необходимо решить, состоит из

• Передающая сеть
• Генераторная установка и
• Неисправность.Правильно комбинируя представления этих компонентов, мы можем решить проблему короткого замыкания

Carelabs позволяет выполнять расчет на единицу в любой системе, с которой вы работаете. Мы автоматически преобразуем всю систему (панели управления, трансформаторы, генераторы, моторизованные элементы и кабели) в уникальную единицу импеданса, из которой вы можете получить номинальный ток короткого замыкания в любой заданной точке. Этот процесс прост, эффективен и сэкономит вам деньги и время.

Carelabs обеспечивает расчеты коротких замыканий для единичных и множественных неисправностей, а также несколько вариантов отчетов. Поскольку расчеты короткого замыкания необходимы для различных целей, расчет короткого замыкания в Carelabs поддерживает различные представления и методы расчета, основанные на ряде международных стандартов, а также метод наложения (также известный как полный метод),

Что такое болтовые соединения, дуговое замыкание и замыкание на землю?

Неисправность с болтовым креплением обычно возникает в результате ошибки изготовления или сборки, в результате которой два проводника с разным напряжением «скручиваются» вместе или источник питания напрямую соединяется (прикручивается) к земле.Поскольку разъемы прочно закреплены болтами, дуга не возникает, а сильный ток быстро срабатывает защитное устройство, ограничивая повреждение.

Дуговое замыкание – это дуговое замыкание, при котором короткое замыкание создает дугу. Дуга – это электрический ток между двумя не контактирующими проводниками. Возникающий в результате сильный жар может привести к пожару, значительному повреждению оборудования и, возможно, к вспышке дуги или дуговому разряду, что приведет к серьезным травмам.

Замыкание на землю – это когда электричество находит непреднамеренный путь к земле с низким сопротивлением.Когда этот путь проходит через человеческое тело, возникающее тепло может вызвать серьезные ожоги, а поражение электрическим током может нарушить работу человеческого сердца (фибрилляция).

Что такое симметричные и асимметричные токи?

Многофазная система может иметь симметричный или асимметричный дефект. Симметричный ток короткого замыкания – это ток, который одинаково влияет на все фазы. Если затронуты только некоторые из фаз или фазы затронуты неравномерно, то ток короткого замыкания будет асимметричным.

Симметричные неисправности относительно просто анализировать, однако они составляют очень мало реальных неисправностей. Только около 5% неисправностей являются симметричными. Асимметричные разломы труднее анализировать, но они являются более распространенным типом неисправностей.

Что такое защитные устройства для анализа короткого замыкания?

Защитные устройства предназначены для обнаружения неисправности и отключения электрического тока до того, как произойдет значительное повреждение. Существует ряд различных типов защитных устройств, из которых наиболее распространены два:

Предохранители и автоматические выключатели

Предохранители и автоматические выключатели используются для защиты электрической цепи от перегрузки по току, обычно возникающей в результате короткого замыкания, путем отключения источника питания.Предохранители можно использовать только один раз. Автоматические выключатели можно перезапускать и использовать многократно.

Прерыватель замыкания на землю (GFI)

Это устройство, которое определяет, когда ток в проводе под напряжением не равен обратному току в нейтральном проводе. GFI защищает людей, быстро перекрывая ток, предотвращая травмы в результате удара. Прерыватели замыкания на землю обычно используются в домах для ванных комнат, кухонь и уличных электрических розеток.GFI обычно встраивается в электрическую розетку.

GFI не обеспечивает защиты от перегрузки по току, и цепь, которая включает GFI, также будет включать предохранитель или автоматический выключатель.

Помимо предохранителей, автоматических выключателей и GFI, существуют устройства электрической защиты, которые:

• обнаружение изменений уровней тока или напряжения
• монитор соотношения напряжения к току
• обеспечивает защиту от перенапряжения
• обеспечивает защиту от пониженного напряжения
• обнаружение обратного тока
• обнаружение переворота фазы

Когда требуется анализ короткого замыкания N ?

Первый анализ короткого замыкания должен выполняться при первоначальном проектировании энергосистемы, хотя это не единственный раз.Эти исследования необходимо проводить при любом расширении предприятия или при добавлении любого нового электрического оборудования, такого как автоматические выключатели или новые трансформаторы и кабели. Без каких-либо новых дополнений или изменений исследования короткого замыкания все равно необходимо проводить на регулярной основе, по крайней мере, каждые 5-6 лет.

Как рассчитывается ток короткого замыкания?

Расчеты короткого замыкания необходимы для правильного использования оборудования в соответствии со стандартами NEC и ANSI. В зависимости от размера и подключения к электросети количество деталей, необходимых для выполнения этих расчетов, может сильно различаться.Анализ короткого замыкания Carelabs будет включать расчеты, выполненные в соответствии с последними стандартами ANSI.

Выключатели, предохранители и автоматические выключатели, которые должны отключать или замыкать при повреждении, вызывают особую озабоченность. Кабели и шины также имеют ограничения по устойчивости к коротким замыканиям, и при тщательном изучении будет изучено оборудование, не прерывающее работу, а также переключатели и прерыватели. Стандарты, такие как ANSI C37.010 и C37.13, описывают признанные методы расчета для этих анализов рейтинга оборудования.

Эти исследования короткого замыкания выполняются с использованием программного обеспечения энергосистемы в соответствии со стандартами IEEE. Для более крупных систем эти расчеты короткого замыкания должны выполняться как для номинальных характеристик распределительного устройства, так и для настроек реле. Знание вычислительных методов анализа энергосистемы необходимо инженерам, ответственным за планирование, проектирование, эксплуатацию и устранение неисправностей в распределительных системах. Исследование короткого замыкания – это анализ электрической системы, который определяет величину токов, протекающих во время электрического повреждения.Сравнение этих расчетных значений с номинальными характеристиками оборудования – это первый шаг к обеспечению надежной защиты энергосистемы. Как только ожидаемые токи короткого замыкания известны, выполняется исследование координации защиты для определения оптимальных характеристик, номинальных значений и настроек защитных устройств энергосистемы.

NEC 110 требует, чтобы анализ короткого замыкания проводился для всего электрического оборудования и панелей. Двумя наиболее распространенными стандартами для расчета тока короткого замыкания являются ANSI / IEEE C37.010-1979 и стандарте 60909 Международной электротехнической комиссии (IEC).

Стандарт ANSI C37.010 был предназначен для использования при выборе силового выключателя, но он предоставляет информацию, необходимую для маркировки, требуемой NEC 110. Стандарт IEC 60909-3: 2009 является более общим. Он предназначен для предоставления общих рекомендаций по анализу короткого замыкания любого асимметричного короткого замыкания в трехфазной электрической системе переменного тока 50 или 60 Гц.

Можно использовать метод расчета короткого замыкания ANSI или IEC.Их сравнили, и было обнаружено, что они дают аналогичные результаты. Метод ANSI обычно используется в программном обеспечении для расчета тока короткого замыкания.

Наша служба анализа коротких замыканий:

• Выполнено с поддержкой норм и методов IEC 60909 (включая редакцию 2016 г.), IEEE 141 / ANSI C37, VDE 0102/0103, G74 и IEC 61363
• Расчет токов короткого замыкания в сетях постоянного тока в соответствии с IEC 61660 и ANSI / IEEE 946
• Выполняем полный метод суперпозиции, включая динамическую поддержку напряжения генераторов, подключенных через силовую электронику
• Анализ множественных неисправностей любого типа, вкл.однофазное прерывание, межконтурные замыкания, поиск замыканий по линиям и т. д.

Диакоптическая модель для анализа короткого замыкания (используем ли мы это?

При анализе короткого замыкания обычно пренебрегают нагрузками и другими параметрами, шунтирующими землю. При этом условии, представление импеданса для сети передачи с землей в качестве ссылки не существует. Однако соединение с землей устанавливается на шинах генератора, представляя генератор как источник постоянного напряжения за соответствующим реагентом.Следовательно, давайте рассмотрим комбинированную сеть передачи-генератора и при разрыве сети обеспечим, чтобы в каждой подсети был хотя бы один генератор. На практике это не должно вызывать затруднений, поскольку сети большой энергосистемы 84 обычно состоят из разных областей, в каждой из которых есть поколения.

Neplan

Анализ короткого замыкания выполняется таким образом, чтобы номинальные параметры существующего и нового оборудования были достаточными для выдерживания имеющегося тока короткого замыкания.Этот анализ короткого замыкания может быть выполнен либо с помощью ручных расчетов, либо с помощью известного программного обеспечения, такого как NEPLAN.

Используя NEPLAN, мы можем быстро и эффективно проводить исследования коротких замыканий в электрических системах в четыре этапа.

• Сбор данных и подготовка SLD
• Расчет короткого замыкания
• Исследования координации реле
• Анализ потока нагрузки

Почему выбрали Carelabs для анализа короткого замыкания ?

Компания Carelabs отличается от конкурентов размером и структурой, что позволяет нам более оперативно реагировать на изменения.Это также позволяет нам предоставлять вам персонализированные и превосходные услуги. Мы следуем рекомендациям NFPA-70E и IEEE 1584, чтобы гарантировать, что мы всегда соблюдаем самые высокие отраслевые стандарты.

Преимущества анализа короткого замыкания

Проведение анализа короткого замыкания дает следующие преимущества:

• Помогает избежать незапланированных отключений и простоев
• Очень важно для предотвращения перебоев в предоставлении основных услуг
• Снижает риск повреждения оборудования и возгорания
• Повышает безопасность и защищает людей от травм
• Определяет уровень и тип необходимых защитных устройств
• Предоставляет информацию, необходимую для этикеток NEC и NFPA.
• Соответствует требованиям NEC
• Снижает риск, с которым может столкнуться предприятие, и помогает избежать катастрофических потерь
• Повышает безопасность и надежность энергосистемы и сопутствующего оборудования

токов короткого замыкания | 3-фазный VS 1-фазный – PAC Basics

Введение

Расчеты короткого замыкания выполняются по нескольким причинам.В исследованиях короткого замыкания обычно используются разные характеристические значения тока короткого замыкания, например рассчитываются пиковый ток короткого замыкания ( i _p ), эквивалентный тепловой ток короткого замыкания ( I _th ) и т. д. Также часто бывает необходимо рассчитать различные типы токов короткого замыкания, например: симметричный или несимметричный. Каждое приложение использует разные значения тока короткого замыкания в качестве входных. Например, при расчетах заземления ясно, что входное значение представляет собой ток короткого замыкания между одной линией и землей.Напротив, для выбора автоматического выключателя генератора и анализа распространения гармоник требуются значения трехфазного короткого замыкания в качестве входных данных.

Исходя из этих соображений, может быть довольно сложно определить размеры электрических устройств с учетом теплового и динамического воздействия токов короткого замыкания. Для этих целей проектировщику-электрику необходимо использовать максимальные значения токов короткого замыкания. Как правило, значение трехфазного тока короткого замыкания является наивысшим значением. Но так бывает не всегда.Очень важно, чтобы проектировщик электротехники понимал, какое значение тока короткого замыкания следует принять для определения размеров электрических устройств. Основная цель этой статьи – указать на тонкую дилемму выбора правильного значения тока короткого замыкания для определения размеров электрического оборудования. Теоретический вывод сделан на очень простом примере схемы.

Трехфазный ток короткого замыкания

Предположим, что это простая сеть, показанная на рисунке 1.Импеданс трансформатора на единицу был рассчитан по следующим базовым значениям: S _{базовый} = 100 МВА и В _{базовый} = 110 кВ.

Рисунок 1. Однолинейная схема электрической сети.

Трансформатор T1 питает распределительную нагрузку. Предположим далее, что сеть 110 кВ эксплуатируется как глухозаземленная. На рисунке 2 показана эквивалентная схема для случая трехфазного короткого замыкания в точке F:

. Рисунок 2. Схема эквивалентной последовательности для трехфазного короткого замыкания.

Трехфазное короткое замыкание является симметричным, поэтому компоненты обратной и нулевой последовательности отсутствуют.Сеть эквивалентной последовательности состоит только из сети прямой последовательности. Решение для тока короткого замыкания,

, где индекс 1 используется для обозначения прямой последовательности

Расчет тока короткого замыкания даст,

Ток однофазного короткого замыкания

Теперь предположим возникновение однофазного короткого замыкания (одна линия на землю) в точке F. Значение тока короткого замыкания зависит от подключения нулевой последовательности трансформатора T1 (который является в зависимости от типа трансформатора и соединения его обмоток).

Рассмотрим трансформатор оболочечного типа. Согласно [2], [3] трансформаторы кожухового типа имеют отношение нулевой последовательности к прямой последовательности в диапазоне X ₀ / X ₁ = 1:10 в зависимости от соединения обмоток трансформатора. Давайте рассмотрим, например, отношение нулевой последовательности к прямой последовательности, X ₀ / X ₁ = 1. Это означает, что полное сопротивление нулевой последовательности трансформатора равно его импедансу прямой последовательности, Z _T0 = Z _T1 .Эквивалентная диаграмма показана на следующем рисунке.

Рисунок 3. Схема эквивалентной последовательности для однофазного короткого замыкания.

Поскольку все три импеданса последовательности равны, Z _T1 = Z _{T2 = Z T0 , мы можем рассчитать ток короткого замыкания, как показано ниже.}

Величина однофазного тока короткого замыкания в этом случае равна трехфазному току короткого замыкания.

Во втором случае рассмотрим трансформатор с сердечником (T1) с импедансом нулевой последовательности Z _T0 = 0,85 Z _T1 . Решение для тока короткого замыкания,

В этом случае величина однофазного короткого замыкания больше, чем трехфазный ток короткого замыкания. Такая ситуация может возникнуть в случае «близких» неисправностей на глухозаземленных трансформаторах или заземляющих трансформаторах. Это особенно актуально для трансформаторов со следующими схемами подключения обмоток:

, где y или z заземлены со стороны низкого напряжения.

В технической литературе можно найти, что токи однофазного короткого замыкания могут в 1,5 раза превышать токи трехфазного короткого замыкания.

В сетях с глухим заземлением электрические устройства должны быть рассчитаны на большее значение тока короткого замыкания.

В незаземленных сетях (изолированные) или в резонансных сетях с заземлением через сопротивление / реактивное сопротивление однофазное короткое замыкание не может произойти (вместо этого в этих сетях происходит замыкание на землю). Следовательно, в этом типе сети значение трехфазного тока короткого замыкания всегда самое высокое.

Список литературы

[1] IEC 60909 – 0: Токи короткого замыкания в трехфазном переменном токе. системы. Часть 0: Расчет токов. Действительно с 1.10.2016.

[2] IEC 60909 – 2: Электрооборудование. Данные для расчета тока короткого замыкания в соответствии с IEC 60909. Действительно с 1.8.2000.

[3] Шлаббах Дж .: Токи короткого замыкания. Институт электротехники и технологий. Лондон, Великобритания, 2005 г.

Нравится:

Нравится Загрузка…

Что такое метод MVA для анализа короткого замыкания

Что такое метод MVA для анализа короткого замыкания?

Метод MVA представляет собой модификацию омического метода, в котором полное сопротивление цепи равно сумме импедансов компонентов, составляющих цепь. Используя значения проводимых сопротивлений, следует, что величина, обратная сопротивлению системы, является суммой обратных значений проводимых сопротивлений компонентов.По самому определению, проводимость компонента схемы – это максимальный ток или кВА при единичном напряжении, который может протекать через схему или компонент к короткому замыканию или неисправности при питании от источника бесконечной мощности. На практике метод MVA используется путем разделения схемы на компоненты и вычисления каждого компонента с его собственной бесконечной шиной, как показано на рисунках a) и b) ниже:

Рисунок a) представляет собой типичную диаграмму импеданса однолинейной диаграммы.Рисунок б) представляет собой схему MVA. Преобразование из диаграммы импеданса (часть a ) в диаграмму MVA (часть b ) является простой процедурой. Источнику питания 1500 МВА просто присвоено значение МВА при коротком замыкании. Иногда, если система MVA недоступна, но указаны ее напряжение и полное сопротивление, MVA короткого замыкания можно рассчитать по формуле MVA _SC = KV ² * Y . Та же самая формула используется для расчета номинального значения МВА короткого замыкания для 69 кВ X = 3.Кабель 87 Ом. Далее для 69 / 12кВ Х = 0,076 о.е. Использование трансформатора 15 МВА МВА _SC = МВА / Z _о.е. формула. Вклад в МВА короткого замыкания двигателя 15 МВА X _d = 0,2 равен его собственной базе МВА, деленной на его собственное значение на единицу импеданса. По мере преобразования разрабатывается схема MVA. Одна линейная диаграмма a) заменяется диаграммой MVA b). Если короткое замыкание произойдет на шине 12 кВ, будет последовательный поток МВА = 1500, МВА = 1230 и МВА = 198, и их комбинация будет параллельна двигателю SC MVA = 75.Суммарная MVA компонентов, соединенных последовательно и параллельно, рассчитывается с использованием следующих уравнений:

серии

MVA _{1, 2} = MVA ₁ * MVA ₂ / (MVA ₁ + MVA ₂ )

параллельно

MVA _{1, 2} = MVA ₁ + MVA ₂

Как видно из приведенных выше формул, последовательные MVA вычисляются так же, как и параллельные сопротивления.Параллельные комбинации MVA выполняются так же, как и сопротивления последовательно. Диаграмма MVA подвергается тому же процессу уменьшения, что и диаграмма импеданса, за исключением того, что значения MVA используются вместо единичных импедансов или реактивных сопротивлений. В нашем примере MVA _1,2 = 1500 * 1230 / (1500 + 1230) = 675. Это новый MVA ₁ . MVA _1,3 = 675 * 198 / (675 + 198) = 153. MVA _{1 + 4} = MVA ₁ + MVA ₄ = 153 + 75 = 228. После обнаружения MVA короткого замыкания, Значение тока короткого замыкания можно определить с помощью I _F , kA = MVA _F / (1.73 * кВ) формула.

Приведенное выше приближение признано и широко используется в промышленности при расчете коротких замыканий в энергосистеме, когда реактивное сопротивление всех компонентов схемы намного превышает сопротивление, обеспечивая стабильно высокое отношение X / R во всей системе. Метод MVA может быть дополнительно расширен для выполнения векторного сложения SC MVA, вносимого системным оборудованием с произвольными отношениями X / R в каждой точке, где они пересекаются. Это обеспечивает чрезвычайно точный анализ максимального значения MVA короткого замыкания, которому может подвергаться любой узел.

Программа анализа короткого замыкания (SCA) основана на методе MVA для анализа короткого замыкания и выполняет расчет доступных токов короткого замыкания в трехфазных системах электроснабжения, с которыми вы работаете. Программа учитывает электрические параметры источника питания, а также систему распределения электроэнергии, включая энергосистему, кабели, шинные каналы, трансформаторы, генераторы, двигатели и т. Д. SCA автоматически преобразует всю систему в уникальную единицу импеданса, из которой измеряется ток короткого замыкания. в каждой точке рассчитывается.Этот процесс прост, эффективен и сэкономит вам деньги и время.

Рекомендуемая литература: Short Circuit ABC – Learn It in the Hour, Use It Anywhere, Memorize No Formula, статья Moon H. Yuen.

IEC-60909 Короткое замыкание в EasyPower

Введение

EasyPower предлагает полное и точное решение для расчета короткого замыкания в трехфазных системах переменного тока с использованием стандарта IEC-60909. Вы можете ввести данные и параметры оборудования через удобный интерфейс.Результаты соответствуют требованиям IEC-60909 и соответствуют примеру, приведенному в IEC TR 60909-4, раздел 6. В пользовательском интерфейсе и отчетах используется стандартная терминология IEC.

EasyPower поддерживает следующие четыре типа условий короткого замыкания согласно IEC 60909:

• 3-х фазное короткое замыкание
• Межфазное короткое замыкание
• Межфазное короткое замыкание с заземлением (двойное замыкание на землю)
• Короткое замыкание между фазой и землей.

Расчетные значения

Вы можете получить следующие значения токов короткого замыкания в месте повреждения как для максимального, так и для минимального тока короткого замыкания:

• Начальный симметричный ток короткого замыкания ( I _k ^” )
• Пиковый ток короткого замыкания ( i _p )
• Симметричный ток отключения при коротком замыкании ( I _b ) при 0.02 с, 0,05 с, 0,1 с и 0,25 с
• Постоянная составляющая ( i _dc ) тока короткого замыкания во время отключения
• Установившийся ток короткого замыкания ( I _k )

Рисунок 1 : Отображение токов короткого замыкания

Вы можете просматривать токи в различных форматах, например, фазные токи для фаз A, B и C, или в симметричных компонентах: прямая последовательность, обратная последовательность, нулевая последовательность и значение 3I0 (в 3 раза больше тока нулевой последовательности).Соответствующие напряжения могут отображаться на шинах. Значения могут отображаться в виде величины, величины и угла, а также в действительных и мнимых величинах.

Рисунок 2 : Токи короткого замыкания, уменьшающиеся со временем

Методология

EasyPower использует эквивалентный источник напряжения в месте короткого замыкания, импеданс симметричных компонентов сети и коэффициент напряжения c, как описано в разделе 2.3 стандарта. Полные сопротивления короткого замыкания для электрооборудования изменяются с использованием поправочных коэффициентов импеданса, которые рассчитываются на основе раздела 3.Поправочные коэффициенты импеданса применяются для сети или электросети ( K _Q ), генераторов ( K _G ), блоков электростанций с переключателем ответвлений под нагрузкой ( K _S ), блоков электростанций без устройство РПН ( K _SO ), а также двух- и трехобмоточные трансформаторы ( K _T ). Сопротивления кабелей, линий передачи и шин для расчета максимального тока короткого замыкания основаны на температуре проводника при 20 ° C.Для минимальных токов короткого замыкания сопротивления основаны на расчетной температуре в конце состояния короткого замыкания. Отношения сопротивления к реактивному сопротивлению ( R / X ) для различного оборудования могут быть рассчитаны в соответствии с рекомендациями стандарта или введены пользователями в соответствии с данными производителя. При расчетах минимума короткого замыкания вклад двигателя исключен. Конденсаторы и невращающиеся нагрузки в расчет не включаются. Программа предназначена для устранения коротких замыканий в ячеистых сетях.

Коэффициенты напряжения (c)

Коэффициент напряжения c используется для масштабирования эквивалентного источника напряжения в расчетах с учетом изменений напряжения системы. Этот коэффициент также используется при вычислении поправочных коэффициентов импеданса. EasyPower использует следующие коэффициенты c по умолчанию для максимальных и минимальных условий короткого замыкания. Вы можете изменить эти значения по мере необходимости в опциях короткого замыкания.

Таблица 1 : Коэффициенты напряжения C по умолчанию

Поправочные коэффициенты импеданса

EasyPower применяет поправочные коэффициенты импеданса при расчете короткого замыкания в соответствии со стандартом IEC-60909-0.

Поправочные коэффициенты импеданса трансформатора

Поправочный коэффициент трансформатора K _T для двух обмоток с устройством РПН (LTC) или без него рассчитывается следующим образом в соответствии с уравнением (12a) раздела 3.3.3.

Где

Поправочные коэффициенты для трехобмоточных трансформаторов с LTC или без него рассчитываются по следующим уравнениям.

Поправочный коэффициент импеданса синхронного генератора

Поправочный коэффициент импеданса синхронного генератора K _G для генераторов без блочных трансформаторов рассчитывается следующим образом в разделе 3.6.1 уравнения (17) и (18).

Где

Поправочный коэффициент импеданса для блоков электростанции с переключателями ответвлений под нагрузкой

Скорректированный импеданс Z _S и поправочный коэффициент импеданса K _S для всех блоков электростанции с РПН рассчитываются следующим образом в соответствии с уравнениями (21) и (22) раздела 3.7.1.

Где

Поправочный коэффициент импеданса для энергоблоков без переключателей ответвлений под нагрузкой

Скорректированный импеданс Z _SO и поправочный коэффициент импеданса K _SO для всего энергоблока без устройства РПН рассчитываются следующим образом в разделе 3.7.2 уравнения (23) и (24).

Где

Начальный симметричный ток короткого замыкания (

I _k ^” )

Начальный симметричный ток рассчитывается согласно разделу 4.2. Это первый шаг к получению большинства значений. Субпереходные импедансы используются для вращающихся машин с поправочными коэффициентами импеданса. Как описано в методологии, решение получается с использованием эквивалентного источника напряжения в месте короткого замыкания, симметричных компонентов импеданса сети и коэффициента напряжения c.

Пиковые токи (

I _p )

EasyPower рассчитывает пиковые токи (i _p ) на основе раздела 4.3 стандарта IEC-60909-0. Следующие методы поддерживаются для ячеистых сетей согласно разделу 4.3.1.2:

1. Пиковый ток на основе метода (b) : В этом методе применяется множительный коэффициент 1,15 в качестве консервативного подхода, как предусмотрено в уравнении (58) стандарта.

Коэффициент 1,15 используется только тогда, когда отношение импеданса R / X любого вклада ветви к месту короткого замыкания равно или больше 0.3. Изделие 1.15 κ _(b) ограничено до 1,8 для низкого напряжения и 2,0 для высокого напряжения.

Описанный выше метод предназначен для трехфазного короткого замыкания. Для несимметричного короткого замыкания (линия на линию, линия на землю и двойная линия на землю) коэффициент κ вычисляется из отношения R / X трехфазного короткого замыкания в том же месте. Реализация соответствует разделам с 4.3.2 по 4.3.4 стандарта.

2. Пиковый ток на основе метода (c) : В этом методе используется расчет эквивалентной частоты ( f _c ) на основе отношения R / X.Согласно разделу 4.3.1.2 (c), отдельный расчет сети выполняется для всех индуктивных реактивных сопротивлений, уменьшенных до 40% от частоты системы (24 Гц для систем 60 Гц и 20 Гц для систем с 50 циклами). Кроме того, все синхронные машины используют сопротивление R _Gf вместо R _G в соответствии с разделом 3.6. Значения по умолчанию для R _Gf рассчитываются на основе напряжения, номинального значения МВА машины. Из эквивалентной сети R / X получается путем умножения отношения f _c импеданса Тевенина R _c / X _c на 0.4, как указано в уравнении (59a) стандарта. Затем этот R / X используется для вычисления коэффициента κ.

Описанный выше метод предназначен для трехфазного короткого замыкания. Для несимметричного короткого замыкания (линия на линию, фаза на землю и двойная линия на землю) EasyPower предоставляет возможность использовать коэффициент κ на основе несимметричного короткого замыкания, эквивалентного соотношению сопротивления R / X или на основе соотношения трехфазное короткое замыкание в том же месте.Реализация соответствует разделам с 4.3.2 по 4.3.4 стандарта.

Симметричные токи отключения при коротком замыкании (

I _b )

Для вращающихся машин вклад тока в короткое замыкание со временем уменьшается. Токи отключения рассчитываются на 0,02 с, 0,05 с, 0,1 с и 0,25 с на основе раздела 4.5 с использованием подхода ячеистой сети. Коэффициент уменьшения тока µ применяется для увеличения реактивного сопротивления генераторов и двигателей, а дополнительный коэффициент уменьшения тока q используется для асинхронных двигателей с использованием уравнений (70) и (73) соответственно.µ устанавливается на 1, когда соотношение I “ _кг / I _rG меньше 2.

Где,

Компонент постоянного тока (

i _{d c} )

Постоянная составляющая тока короткого замыкания во время отключения: Согласно разделу 4.4 и уравнению (64), постоянные токи рассчитываются из начального симметричного тока короткого замыкания и эквивалентной частоты на основе таблицы отношения R / X для ячеистой сети.

Установившийся ток короткого замыкания (

I _k )

Установившийся ток короткого замыкания ( I _k ) рассчитывается на основе раздела 4.6 для ячеистых сетей с использованием уравнений (84) и (85). Взносы на автомобили исключены. Для несбалансированных неисправностей используются уравнения (86), (87), (88) и (89).

Асимметричные токи

Асимметричные токи для начального и четырех интервалов времени отключения также рассчитываются для использования в координации защитных устройств. Асимметричные токи рассчитываются как среднеквадратическое значение симметричной и постоянной составляющих.

Асимметричные значения могут использоваться с защитными устройствами, которые реагируют на несимметричные токи.

Дистанционные токи и напряжения

Также рассчитываются токи, протекающие через источники, кабели, линии, трансформаторы и другое оборудование. Также указаны напряжения на удаленных шинах. Эти удаленные токи и напряжения полезны для настройки реле.

Результаты EasyPower по сравнению с примером в IEC 60909-4

В разделе 6 стандарта IEC 60909-4 приводится пример расчета в качестве эталонного теста для сравнения программных продуктов. Ниже приводится сравнение результатов.

Таблица 2 : Трехфазные токи короткого замыкания для начального симметричного действующего значения (I _k ^”) и пикового (I _p )

Таблица 3 : Трехфазные токи короткого замыкания для отключения (I _b при 0,1 с) и установившегося состояния (I _k )

Таблица 4 : Токи короткого замыкания между фазой и землей для начального симметричного действующего значения и пика

Расчет режима короткого замыкания

EasyPower сравнивает результаты короткого замыкания с характеристиками короткого замыкания защитного устройства и отображает результаты в текстовом отчете и на однолинейной схеме.Для высоковольтных выключателей пиковый ток сравнивается с включающей способностью, а ток отключения – с номинальной отключающей способностью. Номинальные характеристики предохранителей и автоматических выключателей низкого напряжения сравниваются с начальными токами. Выключатели используют пиковый ток для сравнения с включающей способностью. На основе отношения X / R при испытании, указанного в соответствующих стандартах IEC для оборудования, расчетные рабочие токи короткого замыкания корректируются, когда значение X / R короткого замыкания больше, чем при испытании X / R. Данные высоковольтного выключателя поступают с постоянной времени постоянного тока.Эти данные используются для расчета испытательного отношения X / R для автоматического выключателя. Библиотека EasyPower содержит данные об автоматических выключателях, предохранителях и переключателях. Рейтинг короткого замыкания является частью библиотеки данных.

Рисунок 3 : Пример номинальных значений высоковольтного выключателя в библиотеке устройств

Рисунок 4 : Номинальные характеристики высоковольтного выключателя в файле проекта, загруженном из библиотеки

Комментарии и цвета текста в отчете о коротком замыкании оборудования указывают на проблемные области.Когда ток короткого замыкания превышает номинальные значения для устройства, результаты отображаются красным цветом, а вывод комментария – НАРУШЕНИЕ. EasyPower предоставляет возможность отображения предупреждения, когда процент нагрузки при коротком замыкании выше заданного пользователем порога запаса прочности, но ниже уровня нарушения. Порог по умолчанию составляет -10% от рейтинга предупреждения.

Рисунок 5 : Результаты режима короткого замыкания отображаются на однолинейном чертеже

Таблица 5 : Отчет о работе оборудования короткого замыкания

Анализ чувствительности к напряжению

Короткое замыкание на любой шине приводит к падению напряжения на других соседних шинах в системе.Вы можете установить порог чувствительности к напряжению в опциях, так что любая шина с напряжением ниже этого значения будет выделена красным цветом в однолинейном представлении и показана в отчете о чувствительности к напряжению.

Рисунок 6 : Подсветка шин при напряжении ниже порогового

Рисунок 7 : Отчет о чувствительности к напряжению для шин с напряжением ниже порогового значения

Сдвиг фаз трансформатора

Расчет короткого замыкания обеспечивает фазовый угол токов ответвления и напряжения на шинах на различном оборудовании.Отображаемые фазовые углы относятся к приложенному эквивалентному источнику напряжения, находящемуся под нулевым углом. Трансформаторы, имеющие разные конфигурации обмоток, такие как соединение треугольником с одной стороны и соединение звездой (звездой) с другой стороны, имеют заданный сдвиг фазовых углов токов и напряжений. Для удаленных шин и ответвлений через трансформаторы сдвиг фаз применяется соответственно при расчетах короткого замыкания.

Стандарт IEC 60076-1 определяет обозначение числа часов и их соответствующий сдвиг фазового угла для трансформаторов.EasyPower обеспечивает необходимый фазовый сдвиг удаленных напряжений и токов для трансформаторов с номиналом IEC при анализе короткого замыкания IEC. Для трансформаторов с соединением обмоток треугольником и звездой (звезда) в базе данных поддерживаются обозначения часов 1,3,5,7,9 и 11. Они 330, 270, 210, 150, 90, и 30 градусов фазового сдвига соответственно основаны на высокой стороне напряжения, принятых в качестве ссылки. Для трансформаторов с рейтингом ANSI применяется фиксированный фазовый сдвиг + 30 / -30 градусов.

Рисунок 8 : Сдвиг угла тока через трансформатор треугольник-звезда

Интеграция с защитным устройством Координация

Результаты короткого замыкания IEC 60909 интегрированы с инструментами координации защитных устройств в EasyPower.Поддерживаются следующие функции:

• Вид однолинейной диаграммы на графике ВСП для защитных устройств.
• Вы можете вывести из строя одну шину или все шины на однолинейной схеме, чтобы просмотреть токи короткого замыкания на вышедших из строя шинах. Вы также можете просмотреть токи удаленной ветви и напряжения удаленной шины.
• Ток короткого замыкания через любое защитное устройство можно использовать для ограничения кривой TCC устройства. Это отобразит кривую только до максимального тока, который будет видеть устройство.Для ограничения TCC вы можете выбрать один из значений: начальный, размыкающий и установившийся токи.
• Вы можете вставить отметки (стрелки) в график TCC, чтобы указать ток короткого замыкания через устройство. Вы можете отображать отметки короткого замыкания для начального, отключающего и установившегося токов. Для тока отключения вы можете выбрать 0,02 с, 0,05 с, 0,1 с или 0,25 с.
• Для отсечения фаз TCC и меток EasyPower автоматически выбирает асимметричные токи для низковольтных автоматических выключателей, предохранителей и электромеханических реле.Симметричные токи применяются для реле с фильтром смещения постоянного тока. Для фазных токов используется максимальный ток трех фаз.
• Функции отключения заземления для выключателей или реле низкого напряжения используют симметричный ток земли (заземления). Это значение 3I0 (в 3 раза больше тока нулевой последовательности).
• Зональная селективная блокировка (ZSI) моделируется с использованием токов короткого замыкания IEC. В системе выключателей низкого напряжения с ZSI, когда ток через любой автоматический выключатель превышает кратковременное срабатывание, его сигнал ограничения отправляется на вышестоящие выключатели.Автоматические выключатели на входе не срабатывают мгновенно, тогда как автоматический выключатель на выходе срабатывает быстро, что обеспечивает выборочную координацию.

Рисунок 9 : Времятоковые характеристики, показывающие кривые устройства, обрезанные с правой стороны, и отметки короткого замыкания

дуговой ток короткого замыкания | Журнал для подрядчиков по электротехнике

Эта статья является второй в серии, в которой предлагается пошаговый подход к выполнению расчетов вспышки дуги.Первая часть, «Расчетное введение», появилась в январском выпуске ELECTRICAL CONTRACTOR за 2016 год.

Токи дугового короткого замыкания

Первым шагом в выполнении расчетов вспышки дуги является определение величины дугового тока короткого замыкания, который может протекать во время вспышки дуги. Это ток, протекающий через воздушный зазор между проводниками. Обычно он создается либо из-за разрыва проводящих объектов, либо из-за плавления проводника.Во время дугового короткого замыкания дуга имеет сопротивление, из-за чего ток дугового короткого замыкания становится меньше, чем ток короткого замыкания на болтах.

IEEE 1584 – Руководство IEEE по выполнению расчетов опасности дугового разряда содержит два набора уравнений для расчета тока дугового короткого замыкания. Один предназначен для систем, работающих от 208 вольт (В) до 1000 В, а другой используется для систем, работающих от 1000 до 15 000 В.

Расчет основан на использовании болтового трехфазного тока короткого замыкания, полученного при стандартном исследовании короткого замыкания.Это значение – вместе с другими переменными, такими как расстояние дуги, и происходит ли вспышка дуги на открытом воздухе или в кожухе – вводится в уравнение. Согласно уравнениям, если дуга возникает в помещении, проводящая плазма более концентрирована, поэтому результирующий ток дуги будет меньше, чем если бы дуга возникла на открытом воздухе. Для систем, работающих до 1000 В, в уравнениях используется коэффициент «К», чтобы учесть эту разницу. Для вспышки дуги на открытом воздухе значение K равно –0.153 используется. Если расчет выполняется для дуги, возникающей в коробке, которая представляет корпус оборудования, тогда значение K равно –0,097.

Уравнения для расчета тока короткого замыкания дуги для систем с напряжением 1 киловольт (кВ) могут показаться сложными. Однако на самом деле это серия небольших шагов, которые по отдельности намного проще, чем кажется. Я разработал таблицу расчета дугового короткого замыкания (см. Выше) на основе уравнений IEEE 1584, которая разбивает расчет на отдельные этапы.Каждый шаг можно решить отдельно, чтобы определить окончательный ответ.

Уравнение IEEE 1584 2002 для оценки тока короткого замыкания дуги

log I _a = K + 0,662 log I _bf + 0,0966V + 0,000526G + 0,5588V (log I _bf ) – 0,00304G (log I _bf )

Ia = 10 ^{лог Ia}

журнал = журнал ₁₀

I _a = ток дуги в килоамперах (кА)

К = –0.153 для открытого воздуха и –0,097 для дуг в ящике

I _bf = болтовое соединение, трехфазный ток короткого замыкания в кА

В = напряжение системы в кВ

G = зазор между проводниками в миллиметрах (мм)

Пример расчета тока короткого замыкания дуги

Панель на 480 В имеет доступный трехфазный ток короткого замыкания «болтовым», равный 30 000 ампер (А), на основе стандартного исследования короткого замыкания. Будет рассчитан ток короткого замыкания дуги.

Шаг 1: Введите ток трехфазного короткого замыкания на болтах I _bf . Умножьте логарифм I _bf на постоянную 0,662.

Шаг 2: Введите напряжение системы в киловольтах и ​​умножьте его на постоянную 0,0966.

Шаг 3: Введите расстояние между проводниками в зависимости от типа оборудования. Для панели IEEE 1584 предлагает использовать 25 мм. Умножьте его на константу 0,000526.

Шаг 4: Введите трехфазный ток короткого замыкания на болтах Ibf в килоамперах и напряжение системы в киловольтах.Возьмите логарифм Ibf и умножьте его на напряжение и на константу 0,5588. Логарифм определяет порядок величины, и у большинства научных калькуляторов есть кнопка «ЖУРНАЛ», которая упрощает вычисление.

Шаг 5: Введите расстояние G зазора в миллиметрах и I _bf . Умножьте логарифм I _bf на расстояние зазора G и умножьте его на константу –0,00304.

Шаг 6: Так как это корпус, выберите значение K 0,097 для поля «.”

Шаг 7: Добавьте шаги с первого по шестой.

Шаг 8: Увеличьте число 10 до значения, которое вы нашли на шаге 7.

Конечный результат – ток дуги в килоамперах.

Для расчета тока дугового короткого замыкания в системах, работающих при напряжении от 1 кВ до 15 кВ, IEEE 1584 имеет гораздо более простое уравнение, которое требует только ток короткого замыкания на болтах: log I _a = 0,00402 + 0,983 X log I _bf , а общий ток дугового короткого замыкания составляет I _arccing = 10 log ^{10 (Ia)} .

Следующая колонка этой серии посвящена расчетам падающей энергии.

.