Сквозной ток – короткое замыкание
Cтраница 1
Сквозные токи коротких замыканий самоограничиваются до пределов порядка удвоенной величины нормального тока. Разница между токами при различных видах коротких замыканий невелика и не превышает нескольких про-центов что объясняется регулирующим действием коронного разряда на проводах разомкнутой линии. Создающийся на-брос активной нагрузки от короны способствует поддержанию устойчивости параллельной работы генераторов. [1]
Сквозные токи короткого замыкания большого значения могут привести к самопроизвольному отключению ножа такого разъединителя ( действием электродинамических сил), в результате чего может произойти авария. [2]
Протекание сквозных токов короткого замыкания сбивает нуль приборов, а иногда вызывает смещение стрелки относительно подвижного органа или же деформацию стрелки. Это особенно часто бывает у амперметров старых выпусков ( например, типа ЭН), включенных в цепи статора асинхронных двигателей с короткозамкнутым двигателем и к тому же часто запускаемых.
При сквозных токах коротких замыканий вследствие динамических усилий наблюдается деформация обмоток, сдвиг их в осевом направлении и, как правило, механическое разрушение изоляции. [4]
При сквозных токах короткого замыкания наиболее уязвимым местом ТВС разъединителей, отделителей и заземлителей являются их размыкаемые контакты. [5]
При сквозных токах коротких замыканий вследствие динамических усилий наблюдается деформация обмоток, сдвиг их в осевом направлении и, как правило, механическое разрушение изоляции. Отгорание выводных концов, электродинамические усилия, небрежное соединение концов вызывают обрыв цепи обмоток, замыкание их на корпус или пробои с выходом трансформатора из строя. [6]
После прохождения сквозных токов короткого замыкания
, в том числе равных 20 кА, не требуется замены дугогасительных камер. [7] Способы крепления открытой плавкой вставки.
[8] |
В случаях, когда сквозной ток короткого замыкания меньше пятикратного номинального тока трансформатора, плавкие вставки недостаточно чувствительны ( § 2.2) и для надежного срабатывания предохранителей устанавливают короткозамыкатель. [9]
Защита от перегрузок и сквозных токов короткого замыкания осуществляется максимальной токовой защитой с зависимой от тока выдержкой времени, выполненной при помощи реле прямого или косвенного действия, включенного на разность токов двух фаз. [10]
Для защиты трансформаторов от сквозных токов короткого замыкания предусматривают максимальную токовую защиту. Такие повреждения характеризуются обычно глубокой посадкой напряжения на подстанции. [11]
Разъединители по стойкости к сквозным токам короткого замыкания должны выдерживать во включенном положении номинальный ток электродинамической и термической стойкости для соответствующего промежутка времени.
[12]
Выключатель нагрузки устойчив при сквозных токах короткого замыкания до 25000 – 30000 а. [13]
Так, если при двадцатикратном сквозном токе короткого замыкания один трансформатор тока даст во вторичной цепи, например, вместо 100 а только 88 а, а другой – 95 а, то возникнет ток небаланса в 7 а, который приведет к ошибочному срабатыванию реле. [14]
При протекании через контакты выключателя сквозного тока короткого замыкания
между контактами возникают электродинамические усилия отталкивания, если подвижный контакт деформируется или отталкивается; усилия воспринимаются балкой, которая изгибается. Изменение электрического сопротивления тензометра нарушает равновесие моста, и осциллограф записывает на пленку величину, пропорциональную деформации балки. [15]Страницы: 1 2 3 4 5
Как протекают токи КЗ? (Страница 1) — Спрашивайте
Страницы 1
Чтобы отправить ответ, вы должны войти или зарегистрироваться
1 Тема от
AMS 2016-04-05 06:12:05- AMS
- Пользователь
- Неактивен
Тема: Как протекают токи КЗ?
Здравствуйте!
Не могу разобраться как протекают токи короткого замыкания.
Имеем к примеру 2х трансформаторную подстанцию, на ВН одинарная секционированная система шин, на НН тоже.
Вопрос 1: Как работает ДЗТ?
Пусть произошло междуфазное КЗ в баке трансформатора. Трансформаторы тока должны увидеть что к месту КЗ побежали токи, как со стороны ВН, так и со стороны НН, в итоге в реле защиты будет сумма токов, реле сработает. Но я не могу понять откуда потечет ток к трансформатору со стороны низкого напряжения???, там ведь нет источников, а только нагрузка…
Вопрос 2: На стороне ВН одинарная секционированная система шин, каждая секция питается отдельной ВЛ. Произошло междуфазное КЗ на шинах одной из секций, ток КЗ потечет от 1ой ВЛ к месту КЗ, от 2ой ВЛ через секционный выключатель к месту КЗ… будет ли подпитка током КЗ со стороны трансформаторов подключенных к этим секциям???
2 Ответ от
doro 2016-04-05 07:11:23- doro
- свободный художник
- Неактивен
Re: Как протекают токи КЗ?
AMS пишет:
Вопрос 1: Как работает ДЗТ?
Со стороны нагрузки подпитка не обязательна.
Достаточно тока стороны ВН. В любом случае определяется расчетом.
AMS пишет:
Вопрос 2:… будет ли подпитка током КЗ со стороны трансформаторов подключенных к этим секциям???
Будет в том случае, когда за трансформаторами есть или генерация, или достаточно мощная двигательная нагрузка. Если бы речь шла об однофазном КЗ, то подпитку давал бы каждый трансформатор с заземленной нейтралью.
Сайт doro
3 Ответ от
boris221 2016-04-05 12:13:06 (2016-04-05 12:15:00 отредактировано boris221)- boris221
- Пользователь
- Неактивен
Re: Как протекают токи КЗ?
AMS пишет:
Имеем к примеру 2х трансформаторную подстанцию, на ВН одинарная секционированная система шин, на НН тоже.
Если имеем такой пример, то при замыкании внутри бака Т1, подпитка короткого будет осуществляться с низкой стороны за счёт Т2, который работает в паралель через секционированную СШ по НН.
Чтобы не сильно заморачиваться в MicroCap сделал зарисовку:
Тут R2 и R4 это сопротивления Т1 обмоток ВН и НН соответственно. Земля между ними – это точка короткого замыкания внутри бака. Токи посчитаны программой.
AMS пишет:
Вопрос 1: Как работает ДЗТ?
Сравнивает величину и фазу токов по концам защищаемого участка – т.е. на вводах тр-ра. При замыкании внутри бака (или на вводе, ошиновке тр-ра) возникнет дифференциальный ток. При замыкании не в зоне – через оба ТТ протечёт сквозной ток КЗ, при протекании которого через ТТ ВН и ТТ НН во вторичных цепях диф.тока небудет (ну или будет, обусловленный разницей в погрешностях ТТ, но эта разница скомпенсируется обмотной торможения).
AMS пишет:
Пусть произошло междуфазное КЗ в баке трансформатора. Трансформаторы тока должны увидеть что к месту КЗ побежали токи, как со стороны ВН, так и со стороны НН, в итоге в реле защиты будет сумма токов, реле сработает.
Но я не могу понять откуда потечет ток к трансформатору со стороны низкого напряжения???, там ведь нет источников, а только нагрузка…
Но я не могу понять откуда потечет ток к трансформатору со стороны низкого напряжения???, там ведь нет источников, а только нагрузка…Если говорить о ДЗТ, то скорее разность токов. При возникновении КЗ внутри бака в ДЗТ протекает разность токов ТТ ВН и ТТ НН. Ток потечёт от Т2 в вашей конкретной схеме.
AMS пишет:
Вопрос 2: На стороне ВН одинарная секционированная система шин, каждая секция питается отдельной ВЛ. Произошло междуфазное КЗ на шинах одной из секций, ток КЗ потечет от 1ой ВЛ к месту КЗ, от 2ой ВЛ через секционный выключатель к месту КЗ… будет ли подпитка током КЗ со стороны трансформаторов подключенных к этим секциям???
Нет. Если мы говорим о той же самой подстанции.
Сайт boris221
4 Ответ от
boris221 2016-04-05 12:16:48- boris221
- Пользователь
- Неактивен
Re: Как протекают токи КЗ?
doro пишет:
Со стороны нагрузки подпитка не обязательна.
Достаточно тока стороны ВН. В любом случае определяется расчетом.Будет в том случае, когда за трансформаторами есть или генерация, или достаточно мощная двигательная нагрузка. Если бы речь шла об однофазном КЗ, то подпитку давал бы каждый трансформатор с заземленной нейтралью.Как бы сказал мой препод по РЗиА – не угадал.
Сайт boris221
5 Ответ от
Papuas 2016-04-05 13:08:41 (2016-04-05 13:09:45 отредактировано Papuas)- Papuas
- Забывалый
- Неактивен
Re: Как протекают токи КЗ?
AMS пишет:
Но я не могу понять откуда потечет ток к трансформатору со стороны низкого напряжения???, там ведь нет источников, а только нагрузка…
Если нет источников, то тока не будет. ДЗТ реагирует на модуль дифференциального тока = Iвн – Iнн. Для срабатывания должно хватать любого тока.
Определяется расчетом.
AMS пишет:
будет ли подпитка током КЗ со стороны трансформаторов подключенных к этим секциям???
Если на НН нет источников, то подпитки не будет. Теоретически, если включен СВ на НН, то подпитка будет в соответствии с законом Ома для параллельных цепей (сопротивление ошиновки 110 // сумме сопротивлений 2х трансформаторов)
boris221 пишет:
Как бы сказал мой препод по РЗиА – не угадал.
У нас не угадайка.
| Присоединяйтесь!!! Мы в социальных сетях и на Ютуб. |
е к примеру к генератору или трансформатору питающей подстанции).
ч. и на вашей ПС) в конечном счете связаны с местом повреждения. Земля – это, условно, такой нулевой провод, соединяющий все нейтрали ПС.
Вам будут более интересны токи, которые побегут по фазным проводам. В этих токах будет большая составляющая I0, при этом бежать они будут только через заземленную сторону тр-ра. Если не позаботиться заранее об отстройке ДЗТ от этих токов – гарантированно получите ложное срабатывание. В электромеханике обычно ТТ на стороне ВН собраны в треугольник, этого достаточно для отстройки от токов I0. А в МП защитах обязательно надо ввести фильтрацию токов нулевой последовательности, т.к. для МП защит ТТ чаще всего собирают в звезду.
..Автоматика Управления Выключателем (АУВ)Ж/Д, тяговые подстанции, транспортЦифровая подстанцияМоделирование релейной защитыВопросы эксплуатации аппаратуры передачи аварийных сигналовПосты. Совместимость.ВЧ обработка, каналы, трактыБиблиотека УПАСКЗеркало старого форума. УПАСКРазные режимные вопросыРежимная автоматикаПрограммное обеспечениеАппаратура для выполнения проверокОперации с устройствами РЗАДелай как яСхемы распределительных устройствСобственные нуждыТрансформаторы тока (ТТ), напряжения (ТН) и их вторичные цепиОперативный ток и цепи управленияВспомогательное оборудованиеИспытания и измеренияСистемы учета электроэнергии и измерительные приборыОрганизационные вопросыАСУ ТП и РЗА, МЭК 61850АИИС КУЭТелемеханика (ТИ, ТС, ТУ)Расчёт сетей напряжением до 1000ВВыбор параметров настройки устройств релейной защиты и автоматикиВыбор первичного оборудованияГрафика в релейной защитеОбщие вопросы проектированияУчимся делать расчётыБиблиотека РЗАБиблиотека электромонтёраИностранная литератураПроектированиеОрганизационые вопросы связаные с РЗАНормативно-техническая документацияНовые нормативно-технические документы по релейной защите и автоматикеПовышение квалификацииОбъявления разработчиков техники РЗА, специалистов эксплуатирующих организацийРелейщики ищут работуТребуются релейщикиКуплю/продамНовости энергетикиРазговоры на свободные темыПриемная Администрации форумаПомощьАрхивыОбсуждение продукции: почему это важно?
Анализ токов короткого замыкания является неотъемлемой частью проектирования и безопасной эксплуатации электрических систем.
Многие компании провели исследования вспышки дуги и завершили маркировку для повышения электробезопасности, но знаете ли вы, что получение оборудования, должным образом рассчитанного на короткое замыкание, так же важно, как и знание опасности вспышки дуги и ее снижение?
Подробности
С точки зрения электротехники короткое замыкание — это когда электрический ток протекает по непреднамеренному пути с очень низким импедансом. Это приводит к чрезвычайно высокому току, протекающему по цепи. Доступное короткое замыкание, рассчитанное в точке системы, представляет собой максимальный ток, который система может подать в эту точку. Затем рассчитывается номинальная мощность короткого замыкания электрического компонента и проверяется максимальный ток, который устройство может безопасно выдержать.
Согласно Национальному электрическому кодексу, вы должны маркировать сервисное оборудование с указанием возможного короткого замыкания. Промышленные панели управления не должны устанавливаться там, где доступный ток короткого замыкания превышает указанный номинал.
Системы могут действовать непредсказуемо, когда доступная энергия короткого замыкания превышает указанную номинальную мощность оборудования.
Что может пойти не так? Контакты внутри автоматического выключателя могут перегореть и не позволить выключателю устранить неисправность. Механические нагрузки на шины внутри распределительного щита могут привести к поломке их опор и возникновению дугового разряда. Оборудование в панели управления могло «сгореть» и перестать работать должным образом. В каждом из этих случаев это может поставить под угрозу здоровье оборудования, безопасность персонала и способность установки нормально работать.
Обеспечение безопасности вашего предприятия
Чтобы избежать подобных ситуаций, при внесении изменений в электрическую систему учитывайте следующие рекомендации:
- Запасные части должны быть идентичны оригинальным, чтобы не изменить степень защиты от короткого замыкания отремонтированного оборудования.
- Проведите элементарный анализ короткого замыкания перед заказом нового оборудования и поработайте с производителем, чтобы получить рейтинг, достаточный для установки.
- Отрегулируйте конструкцию электрической системы, чтобы уменьшить доступный ток короткого замыкания, чтобы привести его в соответствие с номиналами оборудования.
В качестве примера подумайте об объекте, рассматривающем возможность модернизации воздушного компрессора. Анализ короткого замыкания вернет следующие точки данных:
- Трансформатор мощностью 2500 кВА может обеспечить ток короткого замыкания приблизительно 53 000 А.
- Распределительный щит 3000A рассчитан на ток 65 кА, чтобы соответствовать доступному току системы.
- Рассчитано, что MDP на 600 А обеспечивает доступный ток короткого замыкания приблизительно 37 000 А, поэтому панель приобретается с номинальным током 42 кА, чтобы соответствовать доступному току системы.
- Расчетный доступный ток короткого замыкания воздушного компрессора на 200 А составляет примерно 23 000 А, поэтому производитель поставляет воздушный компрессор с номиналом 30 кА для согласования с доступным током системы вместо типичных 5 кА для этой машины.
Если вы хотите узнать больше о последствиях короткого замыкания и электробезопасности для вашего предприятия, позвоните в Interstate сегодня по телефону 712-722-1662.
Сэм Фопма, ЧП, старший инженер проекта
Этот блог изначально был опубликован в выпуске Current Connections за весну 2021 года.
Расчет тока короткого замыкания — журнал IAEI
Одним из наиболее фундаментальных расчетов, выполняемых в системе распределения электроэнергии, является вычисление доступного тока короткого замыкания. В выпуске журнала IAEI за сентябрь–октябрь 2012 г. была опубликована статья под названием «Переход к основам, максимальный ток короткого замыкания», в которой затрагивалась эта тема, но не вдавались в математику. С тех пор я получил много просьб заняться математикой. Я надеюсь, что эта статья удовлетворит пытливые умы подробностями расчета доступного тока короткого замыкания и предоставит некоторые уравнения для изучения студентом.
Доступный ток короткого замыкания
Максимально доступный ток короткого замыкания является важным параметром для каждой системы распределения электроэнергии, поскольку он обеспечивает точку данных, необходимую для обеспечения того, чтобы оборудование применялось в пределах его номинальных характеристик, а система работала в соответствии с ожиданиями. Доступный ток короткого замыкания также используется во многих других приложениях.
Национальный электротехнический кодекс требует эту точку данных для обеспечения соблюдения таких разделов, как 110.9, Номинальные параметры прерывания; 110.10 Полное сопротивление цепи, номинальные токи короткого замыкания и другие характеристики; и 110.24 Доступный ток отказа. Независимо от того, являетесь ли вы проектировщиком, установщиком или инспектором, в какой-то момент своей карьеры вы столкнетесь с расчетом доступного тока короткого замыкания. Понимание математики, лежащей в основе этого, и того, как используются расчетные токи короткого замыкания, может только расширить знания и понимание.
Это также может помочь нам осознать, что эти расчеты должен производить квалифицированный специалист. Итак, ради понимания, я предлагаю эту статью, чтобы помочь вам.
Основы расчета тока короткого замыкания
Все, что вам нужно знать о расчете тока короткого замыкания, вы узнали на уроках схем 101, тригонометрии и базовых математических курсах. На рис. 1 показана простая однолинейная схема, которая вполне может быть вашим основным служебным входом для коммерческой или промышленной установки.
Рисунок 1. Однолинейная схема Рисунок 2 представляет собой базовую принципиальную схему того, что представлено на рисунке 1, и которая будет использоваться для расчета доступного тока короткого замыкания в любой точке приведенной выше простой однолинейной схемы. Инженеры назовут то, что вы видите на Рисунке 2, диаграммой импеданса, поскольку она в основном преобразует каждый компонент на Рисунке 1 выше в значения импеданса. Для тех из вас, кто знаком со схемой 101, то, что вы видите ниже, когда все импедансы сложены вместе, представляет собой схему «эквивалента Thevanin», которая включает в себя импеданс и источник напряжения.
Эта базовая схема будет использоваться на протяжении всей этой статьи.
Для расчетов и упрощения нашей работы над этим документом необходимо сделать допущения.
Предположения для трансформатора, который будет использоваться как часть примера для этой статьи, будут включать следующее. Эта информация должна быть доступна при чтении паспортной таблички трансформатора.
Трансформатор кВА 1500
Первичное напряжение 4 160 В
Вторичное напряжение 480 В
% Полное сопротивление 5,75 %
Предположение относится к доступному току короткого замыкания электросети. Для этого упражнения будет использовано 50 000 ампер. Перед проведением исследования с коммунальным предприятием связываются для получения этой информации. Они могут обеспечить доступный ток короткого замыкания одним из нескольких различных способов. Наиболее простыми и, вероятно, наиболее часто встречающимися данными от утилиты будет доступный ток короткого замыкания в кА.
Некоторые утилиты вместо этого могут предоставлять данные в виде короткого замыкания MVA. В этой статье будут представлены уравнения для обеих форм входа, но с расчетом на допустимый ток короткого замыкания 50 кА.
Что касается импеданса проводника, то в следующих расчетах сопротивление проводника будет игнорироваться, а будет использоваться только реактивное сопротивление. Это сделает две вещи ради этой статьи. Во-первых, это приведет к более высокому току короткого замыкания, чем было бы рассчитано, если бы мы приняли во внимание как сопротивление, так и реактивное сопротивление. Во-вторых, это упростит математику. В заключительном разделе этой статьи будут представлены результаты анализа, включающие сопротивление и реактивное сопротивление проводников и электросети. Используемые методы повторяют методы, используемые такими программами, как SKM Systems Analysis A-Fault.
В этой статье также не предполагается участие двигателя. Максимально доступный ток короткого замыкания должен включать все источники короткого замыкания.
Мы не включаем этот вклад в эту работу для простоты.
Основные расчеты трансформатора
Самым первым шагом этого процесса является расчет тока полной нагрузки (FLA) для трансформатора. Еще один базовый расчет, который профессионалу-электрику придется выполнять в какой-то момент своей карьеры, а некоторые делают это много раз в день. Уравнения для расчета FLA приведены ниже:
| FLA вторичный | = кВА |
| (√3)×(кВсек) |
| FLA вторичный | = 1500 |
| [(√3)×(0,480)] = 1804 Ампер |
Этот трансформатор мощностью 1500 кВА имеет вторичную полную нагрузку 1804 ампер. Этот параметр необходим для выбора вторичных проводников для данного трансформатора. На основании этого FLA и использования Таблицы 310.15(B)(16) от NEC 2014, проводники, используемые на вторичной обмотке трансформатора, будут состоять из 5-500 проводников MCM на фазу.
Расчет тока короткого замыкания на вторичной обмотке главного трансформатора
Существует два подхода к расчету доступного тока короткого замыкания на вторичной обмотке трансформатора. Мы можем рассчитать максимальное количество, которое пропускает трансформатор, как если бы установка по производству электроэнергии была подключена непосредственно к стороне линии трансформатора, или мы можем рассчитать доступный ток короткого замыкания, учитывая предоставленный доступный ток короткого замыкания от коммунальной службы. Первый подход, который приводит к максимальной величине тока короткого замыкания, который пропускает трансформатор, называется расчетом «бесконечной шины». Цепь на рис. 2 можно перерисовать, включив в нее нулевой импеданс для коммунальной сети, что снизит общий импеданс цепи и, таким образом, увеличит значение расчетного тока короткого замыкания. Рисунок 3 показывает максимально допустимый ток короткого замыкания, который может обеспечить трансформатор.
Рис.
3. Эквивалентная схема Infinite Bus
На рис. 3 представлен только импеданс трансформатора. Уравнение для расчета максимально доступного тока короткого замыкания, который может обеспечить трансформатор, выглядит следующим образом:
| Isc | = ( Трансформатор кВА) × 100 |
| (√3)×(Вторичное кВ)×(%Z трансформатор) |
Используя приведенную выше информацию для примера трансформатора 1500 кВА, максимально допустимый ток короткого замыкания, который пропустит этот конкретный трансформатор, составляет 31 378 ампер и рассчитывается следующим образом:
| Искр | = 1500 × 100 |
| (√3)×(0,480)×(5,75) = 31 378 ампер |
Это говорит нам о том, что вторичная обмотка трансформатора не может подвергаться большему току короткого замыкания, чем мы рассчитали. НИКАКИХ изменений на стороне электросети, которые могут повлиять на этот доступный ток короткого замыкания до точки, где он превысит 31 378 ампер.
Единственный способ, которым эта услуга будет потреблять более 31 378 ампер, – это если мы заменим трансформатор, и новый трансформатор, который предположительно будет таким же по всем остальным характеристикам, будет иметь другой % импеданса. На рис. 4 представлена таблица, включающая результаты изменения импеданса рассматриваемого трансформатора на +/- 20 % с шагом 5 % по сравнению со значением импеданса 5,75 %, использованным в этом примере. Это показывает, как изменение импеданса трансформатора повлияет на максимально допустимый ток короткого замыкания, который он может пропустить.
Как показано на рис. 4, замена трансформатора и изменение его импеданса могут оказать существенное влияние на систему. Если бы я рискнул предположить, то сказал бы, что в большинстве случаев коммунальная служба, меняющая служебный трансформатор, будет распознаваться предприятием. Задача владельца объекта или местных сотрудников будет заключаться в том, чтобы понять, как это изменение может повлиять на их систему распределения электроэнергии.
Когда вносятся изменения, ярлыки, подобные включенным в Раздел 110.24 NEC , следует обновить.
В этом расчете не учитывается импеданс источника электросети и не учитываются какие-либо проводники на стороне нагрузки. Теперь давайте рассмотрим влияние добавления в сеть доступного тока короткого замыкания.
Вычисление тока короткого замыкания, включая доступный ток короткого замыкания
Как и в большинстве ситуаций, мы используем консервативные методы, консервативные с точки зрения безопасности, до тех пор, пока не возникнут ситуации, требующие углубления в детали. Приведенный выше способ расчета тока короткого замыкания является консервативным, поскольку в нем НЕ учитывался доступный ток короткого замыкания, который дает максимальное значение. При рассмотрении отключающих и других подобных номиналов устройства и оборудование, которые могут выдерживать это консервативное значение тока короткого замыкания, не требуют дальнейшего изучения.
Когда новое или существующее оборудование не может справиться с этим консервативно высоким доступным током короткого замыкания, может быть проведен дальнейший подробный анализ или оборудование может быть заменено или подобрано соответствующим образом. Далее будет рассмотрено добавление утилиты при наличии доступного тока короткого замыкания. В частности, 50 кА доступны от утилиты. Это показывает, что таким образом можно уменьшить расчетные 31 378 ампер.
Ниже приведены два уравнения, которые относятся к случаям, когда доступно значение kA и когда доступно короткое замыкание MVA. Для этого примера мы будем использовать приведенное ниже уравнение, которое предполагает, что коммунальная служба предоставила вам доступный ток короткого замыкания в кА.
Принципиальная схема теперь выглядит так, как показано на рис. 5.
Рис. 5. Принципиальная схема, включающая полное сопротивление трансформатора и источника питания.
В первую очередь требуется преобразовать предоставленную коммунальным предприятием доступную информацию о токе короткого замыкания (50 кА) в импеданс источника.
Когда кА предоставляется коммунальным предприятием:
| %Z Коммунальное предприятие | = трансформатор кВА × 100 |
| (Isc Utility) × (√3) × (кВ Первичная) |
Когда короткое замыкание MVA предоставляется коммунальной службой:
| %Z коммунальная служба | = кВА Трансформатор |
| Короткое замыкание кВА инженерной системы |
Для заданного допустимого тока утечки в сети 50 кА %Z сети рассчитывается следующим образом
| %Z Утилита | = 1500 × 100 |
| (50 000) × (√3) × (4,160) = 0,420 |
На рис. 6 представлены значения импеданса источника электросети для различных допустимых токов короткого замыкания сети для этого конкретного примера. Как отмечалось выше, ключевую роль в этих значениях будут играть кВА трансформатора и первичное напряжение.
Уравнение для расчета доступного тока короткого замыкания на вторичной обмотке трансформатора, которое включает импеданс сети, выглядит следующим образом:
| Isc | = (Трансформатор кВА) × 100) |
| (√3) × (Вторичный KV) × [(%Zтрансформатор)+(%Z Утилита)] |
Вводя все известные переменные, новый доступный ток короткого замыкания рассчитывается следующим образом:
| ИСК | = 1500 × 100 |
| (√3)×(0,480)×[(5,75)+(0,4164)] = 29 259 Ампер |
Если мы сравним расчет бесконечной шины и расчет, который включал импеданс источника (доступный ток короткого замыкания 50 000 ампер), мы увидим, что доступный ток короткого замыкания снизился с 31 378 ампер до 29 259 ампер, т.
е. снижение на 6,8%. в доступном токе короткого замыкания (2119 ампер).
Влияние переменного доступного тока короткого замыкания показано на рис. 7. В этой таблице показано, как расчетный доступный ток короткого замыкания изменяется при изменении значений тока короткого замыкания в сети. В качестве значения, с которым сравниваются изменения, используется доступный ток короткого замыкания 50 кА. Интересно отметить, что увеличение доступного тока короткого замыкания от сети, при начальной точке 50 кА, не имеет такого большого влияния, как можно было бы подумать. Например, удвоение допустимого тока короткого замыкания от сети с 50 кА до 100 кА увеличивает доступный вторичный ток короткого замыкания трансформатора только на 3%, или 1022 ампера. Для большинства применений устройств защиты от перегрузки по току это изменение не должно быть значительным. Я слышал, что некоторые говорят, что мы не должны маркировать оборудование служебного входа, потому что утилита может внести изменения в переключение на стороне линии, что повлияет на номер на этикетке.
Рисунок 7 — хороший пример, показывающий, что даже если бесконечная шина не использовалась, изменения на стороне электросети не оказывают такого значительного влияния на ток короткого замыкания, как можно было бы подумать.
Следующее, что мы должны рассмотреть, это проводник на вторичной обмотке трансформатора. Это еще больше снизит доступный ток короткого замыкания.
Расчет – После длины проводника
Проводники могут оказывать значительное влияние на доступный ток короткого замыкания. Давайте продолжим анализ этого примера трансформатора мощностью 1500 кВА, добавив параллельные проводники 500MCM на стороне нагрузки.
Эквивалентная схема уже представлена на рисунке 1. Теперь давайте рассмотрим влияние длины проводника на доступный ток короткого замыкания. Нам нужно следующее уравнение:
Данные, необходимые для этого примера, получены из Национального электротехнического кодекса .
Из таблицы 9 стандарта NEC 2014 для проводника сечением 500 мкм в стальном кабелепроводе Xl (реактивное сопротивление) составляет 0,048 Ом/1000 футов. Для этого примера, как указано ранее, мы используем только значение реактивного сопротивления, что приведет к несколько более высоким значениям тока короткого замыкания и сделает математические расчеты для этой публикации более приемлемыми. Для трансформатора мощностью 1500 кВА с током полной нагрузки 1804 ампер нам понадобится 5-500 мкМ проводников, соединенных параллельно на фазу. Расчет производится следующим образом:
уравнение для расчета доступного тока короткого замыкания выглядит следующим образом:
Введя все известные переменные, мы рассчитали ISC следующим образом: , выглядит следующим образом:
Подводя итог,
Как видно здесь, включение большего количества деталей снижает доступный ток короткого замыкания. В этом случае ток короткого замыкания был снижен с 31 378 ампер до 26 566 ампер, примерно на 15,3%.
Окончательная калибровка
Итак, мы выполнили расчет доступного тока короткого замыкания для оборудования ввода в эксплуатацию. Мы показали, как короткие замыкания приводят к консервативным доступным токам короткого замыкания, которые с целью оценки номиналов отключения и / или номиналов SCCR обеспечивают коэффициент безопасности для конструкции. Мы также показали, как можно снизить доступные токи короткого замыкания с помощью более подробного анализа, но это требует больше усилий и опыта. Давайте посмотрим на приведенный выше пример с точки зрения других инструментов, которые могут быть доступны.
В нашем распоряжении есть различные инструменты для расчета доступного тока короткого замыкания. Некоторые из них довольно дороги, и для их использования требуются обученные специалисты. К ним относятся такие программные приложения, как инструменты системного анализа SKM.
Эти приложения действительно очень тщательны и производят очень подробные отчеты. Существуют также бесплатные инструменты, такие как калькулятор короткого замыкания Eaton Bussmann FC2. На рис. 8 показано, что мы сделали выше, И дано сравнение с SKM и приложением Bussmann FC2. Калькулятор Bussmann FC2 бесплатен и доступен в Интернете или для любого IPHONE или ANDROID через любой из продуктов App Store. Посетите сайт www.cooperbussmann.com/fc2 для получения дополнительной информации. Вы заметите, что результат программного обеспечения SKM использует как реальный, так и реактивный компонент проводника. Значения импеданса были взяты прямо из таблицы 9.в NEC 2014 для медных проводников в стальных кабелепроводах.
Опять же, ни один из примеров, приведенных выше и включенных в эту статью, не учитывает моторный вклад. Это упражнение предназначалось для того, чтобы дать некоторую основу для обсуждения токов короткого замыкания, поэтому простота была нашим другом. Вклад двигателя может быть очень важным для этих расчетов.
