Универсальный внешний накопитель для всех iOS-устройств, совместим с PC/Mac, Android
Header Banner
8 800 100 5771 | +7 495 540 4266
c 9:00 до 24:00 пн-пт | c 10:00 до 18:00 сб
0 Comments

Содержание

Расчет токов однофазного кз в сети 0,4 кВ

В данной статье речь пойдет об определении величины тока однофазного тока к.з. в сетях 0,4 кВ с глухозаземленной нейтралью.

Данный вопрос очень актуален, так как электрические сети 0,4 кВ, являются наиболее распространёнными.

В настоящее время существует два метода расчета однофазного КЗ – точный и приближенный и оба метода основаны на методе симметричных составляющих.

1. Точный метод определения тока однофазного КЗ

1.1 Точный метод определения тока однофазного КЗ, представлен в ГОСТ 28249-93 формула 24, и рассчитывается по формуле:

Используя данный метод можно с большой степенью точности определять токи КЗ при известных сопротивлениях прямой, обратной и нулевой последовательности цепи фаза-нуль.

К сожалению, на практике данный метод не всегда возможно использовать, из-за отсутствия справочных данных на сопротивления прямой, обратной и нулевой последовательности для кабелей с алюминиевыми и медными жилами с учетом способов прокладки фазных и нулевых проводников.


2. Приближенный метод определения тока однофазного КЗ

2.1 Приближенный метод определения тока однофазного кз при большой мощности питающей энергосистемы (Хс < 0,1Хт), рассчитывается по формуле [Л1, с 4 и Л3, с 39]:

где:

  • Uф – фазное напряжение сети, В;
  • Zт – полное сопротивление трансформатора току однофазного замыкания на корпус, Ом;
  • Zпт – полное сопротивление петли фаза-нуль от трансформатора до точки КЗ, Ом.

2.2 Если же питающая энергосистема имеет ограниченную мощность, то тогда ток однофазного кз определяется по формуле 2-26 [ Л3, с 39]:

2.3 Значение Z определяется по таблице 2.9 или можно определить по формуле 2-25 [ Л3, с 39]:

где:
х и r; х и r; х и r — индуктивное и активное сопротивления трансформатора токам прямой, обратной и нулевой последовательности, мОм. Принимаются по таблице 2. 4 [Л3, с 29].

Значение Zт/3 для различных трансформаторов с вторичным напряжением 400/230 В, можно принять по таблицам 2, 3, 4 [Л1, с 6,7].

Сопротивления контактов шин, аппаратов, трансформаторов тока в данном методе не учитываются, поскольку арифметическая сумма Zт/3 и Zпт создает не который запас.

2.4 Полное сопротивление трансформатора Zт, определяется по формуле 2-24 [Л3, с 39]:

2.5 Полное сопротивление петли фаза-нуль, определяется по формуле 2-27 [Л3, с 40]:

где:

  • Zпт.уд. – полное удельное сопротивление петли фаза-нуль для каждого участка от трансформатора до места КЗ определяется по таблицам 2.10 – 2.14 [Л3, с 41,42] или по таблицам [Л2], мОм/м;
  • l – длина участка, м.
  • Ниже представлены справочные таблицы со значениями удельного сопротивления петли фаза-нуль для различных кабелей и шинопроводов согласно [Л3, с 41,42].

    Справочные таблицы 7, 10 со значениями активных сопротивления медных и алюминиевых проводов, кабелей [Л1, с 6, 14].

    Справочные таблицы 11, 12, 13 со значениями полного расчетного сопротивления цепи фаза-нуль для 3(4) — жильных кабелей с различной изоляций и при температуре жилы +65(+80) С [Л1, с 15, 16].

    На практике согласно [Л1, с 5] рекомендуется использовать приближенный метод определения тока однофазного КЗ. При таком методе, допустимая погрешность в расчете тока однофазного КЗ при неточных исходных данных в среднем равна – 10% в сторону запаса; 18-20% — при схеме соединения трансформатора Y/Y0, когда преобладает активная нагрузка и для зануления используется 4-я жила либо оболочка кабеля; 10-12% — при использовании стальных труб для зануления электропроводки.

    Из выше изложенного, следует, что при использовании данного метода, создаётся не который запас при расчете, который гарантирует срабатывания защитного аппарата, согласно требованиям ПУЭ.

    Литература:

    1. Рекомендации по расчету сопротивления цепи «фаза-нуль». Главэлектромонтаж. 1986 г.
    2. ГОСТ 28249-93 – Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ.
    3. Беляев А.В. Выбор аппаратуры, защит и кабелей в сети 0,4 кВ. Учебное пособие. 2008 г.

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

Поделиться в социальных сетях

Расчет токов короткого замыкания: особенности процесса

Короткое замыкание между проводниками является опаснейшим явлением, как в электрической сети частного домовладения, так и в сложных разводках подстанций и питающих цепей мощного производственного оборудования. Короткое замыкание может стать причиной пожара и выхода из строя дорогостоящих электроприборов, поэтому расчёт токов короткого замыкания, является обязательным этапом перед осуществлением прокладки кабелей для различных потребителей электричества.

Кто занимается вычислением КЗ

Расчёт КЗ, производится квалифицированными специалистами, которые не только производят необходимые вычисления, но и несут ответственность за дальнейшую эксплуатацию электрического оборудования.

Домашние электрики также могут осуществить данные вычисления, но только при наличии начальных знаний о природе электричества, свойствах проводников и о роли диэлектриков, в их надёжной изоляции друг от друга.

При этом, полученный результат значения короткого замыкания, перед проведением электротехнических работ, необходимо перепроверить самостоятельно, либо воспользоваться услугами специализированных фирм, которые осуществляют данные вычисления на платной основе.

Как рассчитать ток короткого замыкания используя специальные формулы, будет подробно описано далее.

Особенности расчёта

Расчёт токов трёхфазного оборудования производится с применением специальных формул.

Если расчёт тока трёхфазного короткого замыкания, необходимо сделать для электрических сетей напряжением до 1000 В, то необходимо учитывать следующие нюансы при проведении расчётов:

  1. Трёхфазная система должна считаться симметричной.
  2. Питание трансформатора принимается за неизменяемую величину, равную его номинальному значению.
  3. Момент возникновения КЗ принято считать при максимальном значении силы тока.
  4. ЭДС источников питания, удалённых на значительное расстояния от участка электрической сети, где происходит КЗ.

Также при вычислении параметров КЗ необходимо правильно посчитать результирующее сопротивление проводника, но делать это необходимо через приведение единого значения мощности.

Если производить расчёт сопротивления стандартными формулами известными из курса физики, то можно допустить ошибки, по причине неодинакового номинального напряжения в момент возникновения короткого замыкания для различных участков электрической цепи. Выбор такой базисной мощности позволяет значительно упростить расчёты, и значительно повысить их точность.

Напряжение, при вычислении тока короткого замыкания также принято выбирать не исходя из номинального значения, а с превышением данного показателя на 5%. Например для электрической сети 380 В, базисное напряжение для расчёта токов короткого замыкания составит 0,4 кВ.

Для сети переменного тока наприряжением 220 В, базисное напряжение будет равно 231 В.

Формулы вычисления трёхфазного замыкания

Расчёт токов коротких замыканий в электроэнергетических системах трёхфазного электричества производится с учётом особенности возникновения данного процесса.

Из-за проявления индуктивности проводника, в котором происходит короткое замыкание, сила КЗ изменяется не мгновенно, а происходит нарастание данной величины по определённым законам. Чтобы методика расчёта токов короткого замыкания позволила произвести высокоточные вычисления, необходимо высчитать все основные величины вносимые в расчётные формулы.

Часто для этой цели требуется воспользоваться дополнительными формулами или специальным программным обеспечением. Современные возможности вычислительной техники, позволяют осуществлять сложнейшие операций в считанные секунды.

Методы расчёта токов короткого замыкания могут быть расширены применением специального программного обеспечения. В данном случае, может быть использована компьютерная программа, которая может быть написана любым квалифицированным программистом.

Если вычисление параметров КЗ в трёхфазной сети осуществляется вручную, то в для получения точного результата этого значения применяется формула:

где:

Хвн — сопротивление между точкой короткого замыкания и шинами.
Хсист — сопротивление всей системы по отношению к шинам источника.
Uс — напряжение на шинах системы.

Если какой-либо показатель отсутствует при проведении расчётов, то его можно высчитать применив для этого дополнительные формулы, или следует применить специальные программы для компьютера.

В том случае, когда расчёт КЗ, необходимо произвести для сложной разветвлённой сети, производится преобразование схемы замещения. Для максимально упрощения вычислений схема представляется с одним сопротивлением и источником электричества.

Для упрощения схемы необходимо:

  1. Сложить все показатели параллельно подключённого сопротивления электрических цепей.
  2. Сложить последовательно подключённые сопротивления.
  3. Вычислить результирующее сопротивлению, путём сложения всех параллельно и последовательно подключённых сопротивлений.

Расчёт однофазной сети

Расчет токов коротких замыканий в электроэнергетических системах однофазного напряжения допускает проведение упрощённых вычислений. Обычно, электроприборы тока однофазного не потребляют много электричества, и для надёжной защиты квартиры или дома от возникновения короткого замыкания, достаточно установить автоматический выключатель рассчитанный на величину срабатывания, равную 25 А.

Если требуется осуществить приблизительный расчёт однофазного короткого замыкания, то его производят по формуле:

где
Uf — напряжение фазы.
Zt — сопротивление трансформатора, при возникновении КЗ.
Zc — сопротивление между фазным и нулевым проводником.
Ik — однофазный ток короткого замыкания.

Вычисление параметров КЗ в однофазной цепи с использованием данной формулы производится с погрешностью до 10%, но в большинстве случаев этого достаточно для осуществления правильной защиты электрической сети.

Основным затруднением для получения данных рассчитанных по этой формуле, является сложность в получении значения Zc.

Если параметры проводника известны и переходные сопротивления также определены, то сопротивление между фазным и нулевым проводником рассчитывается по формуле:

где:
rf — активное сопротивление фазного провода, Ом;
rn — активное сопротивление нулевого провода, Ом;
ra — суммарное активное сопротивление контактов цепи фаза-нуль, Ом;
xf» — внутреннее индуктивное сопротивление фазного провода, Ом;
xn» — внутреннее индуктивное сопротивление нулевого провода, Ом;
x’ — внешнее индуктивное сопротивление цепи фаза-нуль, Ом.

Таким образом подставляя известные значения в формулы приведённые выше, легко найдём ток короткого замыкания для однофазной сети.

Вычисление параметров КЗ в однофазной сети осуществляется в такой последовательности:

  1. Выяснится параметры питающего трансформатора или реактора.
  2. Определяются параметры используемого проводника.
  3. Если электрическая схема слишком разветвлена, то её следует упростить.
  4. Определяется полное сопротивление можду «фазой» и «0».
  5. Вычисляется полное сопротивление трансформатора или реактора, если данное значение нельзя получить из документации к источнику питания.
  6. Значения подставляются в формулу.

Если вся последовательность действий была проведена верно, то таким образом можно рассчитать силу тока при возникновении КЗ в однофазной сети.

Вычисление КЗ по паспортным данным

Значительно упрощается задача по расчёту КЗ, если имеются паспортные данные реактора или трансформатора. В этом случае достаточно номинальные значения электричества и напряжения подставить в расчётные формулы, чтобы получить значение тока КЗ.

Сила и мощность КЗ могут быть определены по следующим формулам:

В данной формуле значение Iном равно номинальному току электрического трансформатора или реактора.

Определение тока КЗ в сети неограниченной мощности

Если необходимо рассчитать КЗ в системе, где мощность источника электричества несоизмеримо выше суммарной мощности потребителей электричества, то величину напряжения можно условно считать неизменной.

В таких условиях мощность электричества будет равна бесконечности, а сопротивление проводника — нулю. Данные условия могут быть применены только к таким расчётным условиям, когда точка короткого замыкания удалена на значительное расстояние от источника электричества, а результирующее сопротивление цепи в десятки раз превышает сопротивление системы.

Для электрической сети неограниченной мощности сила электрической напряжённости рассчитывается по формуле:

Ik=Ib/Xрез
где:
Ik — сила тока короткого замыкания;
Ib — базисный ток;
Хрез — результирующее напряжения сети.

Подставив значение в формулу можно получить значение параметров КЗ в сети неограниченной мощности.

Руководящие указания по расчёту токов короткого замыкания, изложенные в данной статье, содержат основные принципы, по которым определяется сила тока в проводнике в момент образования этого опасного явления.

Если возникает сложность в проведении данных расчётов самостоятельно, то можно воспользоваться услугами профессиональных инженеров-электриков, которые проведут все необходимые вычисления.

Расчёт токов короткого замыкания и выбор электрооборудования по совету профессионалов позволит гарантировать бесперебойное и безопасное использование электрических сетей в частном доме или на производстве.

что это такое, методика расчета

Ток короткого замыкания (short-circuit current) — это сверхток в электрической цепи при коротком замыкании (определение согласно ГОСТ 30331. 1-2013). В некоторой нормативной документации используется сокращение «ток КЗ».

Харечко Ю.В. конкретизировал понятие «ток короткого замыкания» следующим образом [2]:

« Ток короткого замыкания представляет собой одну из разновидностей сверхтока. В отличие от тока перегрузки ток короткого замыкания обычно возникает в условиях повреждений, когда повреждается изоляция каких-либо проводящих частей, находящихся под разными электрическими потенциалами, и между ними возникает электрический контакт с пренебрежимо малым полным сопротивлением. В условиях повреждений также возможно замыкание частей, находящихся под напряжением, на открытые и сторонние проводящие части, которые в электроустановках зданий с типами заземления системы TN-S, TN-C-S и TN-C имеют электрическую связь с заземленной нейтралью источника питания. »

« Токи замыкания на землю в системах TN, протекающие по фазным проводникам и защитным или PEN-проводникам, будут сопоставимы с токами однофазных коротких замыканий, которые протекают по фазным проводникам и нейтральным или PEN-проводникам. »

Ток короткого замыкания может также возникнуть в нормальных условиях, когда отсутствуют повреждения, из-за ошибочного соединения проводящих частей с разными электрическими потенциалами, допущенного при монтаже и эксплуатации электроустановки здания. Если ошибочно выполнено электрическое соединение, например, фазного и нейтрального проводников какой-то электрической цепи, то при ее включении по обоим проводникам будет протекать ток однофазного короткого замыкания.

Особенности.

В своей книге [2] Харечко Ю.В. также отразил некоторые особенности, которые касаются понятия «ток короткого замыкания»:

« Величина тока короткого замыкания может многократно (на несколько порядков) превышать значение тока перегрузки и тем более значение номинального тока. Даже кратковременное его воздействие на какие-либо элементы электроустановки зданий может вызвать их механическое повреждение, перегрев, возгорание и, как следствие, явиться причиной пожара в здании. Поэтому электрооборудование в электроустановках зданий, прежде всего – проводники электрических цепей, должно быть надежно защищено от токов короткого замыкания с помощью устройств защиты от сверхтока – автоматических выключателей и плавких предохранителей. »

« Токи короткого замыкания определяют при проектировании электроустановок зданий и учитывают при выборе характеристик электрооборудования. Максимальные токи короткого замыкания всегда соотносят с предельными сверхтоками, которые способны отключить коммутационные устройства и устройства защиты от сверхтока, а также могут пропустить через себя некоторые виды электрооборудования. Минимальные токи короткого замыкания используют для проверки способности устройств защиты от сверхтока выполнить их отключение в течение нормируемого или предпочтительного промежутка времени. »

О методике расчета токов короткого замыкания.

Методики расчета токов короткого замыкания изложены в ГОСТ 28249-93, в стандартах и технических отчетах комплекса МЭК 60909. ГОСТ 28249-93 распространяется на трехфазные электроустановки переменного тока напряжением до 1 кВ, присоединенные к энергосистеме или к автономным источникам электрической энергии. Стандарт устанавливает общую методику расчета токов симметричных и несимметричных коротких замыканий в начальный и произвольный моменты времени с учетом параметров синхронных и асинхронных машин, трансформаторов, реакторов, кабельных и воздушных линий электропередачи, а также шинопроводов.

Комплекс МЭК 60909 применяют для расчета токов короткого замыкания в низковольтных и высоковольтных электроустановках переменного тока частотой 50 или 60 Гц. Однако, как указано в стандарте МЭК 60909-0, электрические системы с напряжением 550 кВ и более, имеющие протяженные линии электропередачи, требуют специального рассмотрения.

Список использованной литературы

  1. ГОСТ 30331.1-2013
  2. Харечко Ю.В. Краткий терминологический словарь по низковольтным электроустановкам. Часть 4// Приложение к журналу «Библиотека инженера по охране труда». – 2015. – № 6. – 160 c.;

Расчет токов короткого замыкания | Проектирование электроснабжения

Сегодня хочу вашему вниманию представить методику расчета токов короткого замыкания. Самое главное без всякой воды и каждый из вас сможет ей воспользоваться, приложив минимум усилий, а некоторые из вас получат и мою очередную программу, с которой считать будет еще проще.

Это уже вторая статья, посвященная токам короткого замыкания. В первой статье я обратил ваше внимание на защиту протяженных электрических сетей и то, что в таких сетях, порой, не так просто подобрать защиту от токов короткого замыкания. Для того и проектировщик, чтобы решать подобные вопросы.

Теорию по расчету токов короткого замыкания можно найти в следующих документах:

1 ГОСТ 28249-93 (Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ).

2 РД 153-34.0-20.527-98 (Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору элетрооборудования).

3 А.В. Беляев (Выбор аппаратуры, защит и кабелей в сетях 0,4кВ).

В интернете я не нашел, где все четко было бы расписано от «А» до «Я».

Думаю вы со мной согласитесь, что токи короткого замыкания не так просто рассчитать, поскольку проектировщик не всегда досконально владеет всей необходимой информацией. Данный метод расчета является упрощенным, т.к. в нем не учитываются сопротивления контактов автоматических выключателей, предохранителей, шин, трансформаторов тока.

Возможно, позже все эти сопротивления я учту, но, на мой взгляд, эти значения на конечный результат влияют незначительно.

Последовательность расчета токов короткого замыкания.

1 Сбор исходных данных по трансформатору:

Uкз — напряжение короткого замыкания трансформатора, %;

Рк — потери короткого замыкания трансформатора, кВт;

Uвн – номинальное напряжение обмоток ВН понижающего трансформатора; кВ;

Uнн (Ел) – номинальное напряжение обмоток НН понижающего трансформатора; В;

Еф – фазное напряжение обмоток НН понижающего трансформатора; В;

Sнт – номинальная мощность трансформатора, кВА;

– полное сопротивление понижающего трансформатора током однофазного к.з., мОм;

Активные и индуктивные сопротивления трансформаторов 6 (10)/0,4кВ, мОм

2 Сбор исходных данных по питающей линии:

Тип, сечение кабеля, количество кабелей;

L – длина линии, м;

Хо – индуктивное сопротивление линии, мОм/м;

Zпт – полное сопротивление петли фаза-ноль от трансформатора до точки к.з., измеренное при испытаниях или найденное из расчета, мОм/м;

Полное удельное сопротивление петли фаза-ноль для кабелей или пучка проводов

3 Другие данные.

Куд – ударный коэффициент.

Ударный коэффициент

После сбора исходных можно приступить непосредственно к вычислениям.

Активное сопротивление понижающего трансформатора, мОм:

Активное сопротивление трансформатора

Индуктивное сопротивление понижающего трансформатора, мОм:

Индуктивное сопротивление трансформатора

Активное сопротивление питающей линии, мОм:

Rк=Rуд.к*l/Nк

Индуктивное сопротивление питающей линии, мОм:

Хк=Худ.к*l/

Полное активное сопротивление, мОм:

RΣ = Rт+Rк

Полное индуктивное сопротивление, мОм:

XΣ=Xт+Xк

Полное сопротивление, мОм:

Полное сопротивление

Ток трехфазного короткого замыкания, кА:

Ток трехфазного короткого замыкания

Ударный ток трехфазного к.з., кА:

Ударный ток трехфазного к.з.

Ток однофазного короткого замыкания, кА:

Zпт=Zпт.уд.*L 

Ток однофазного короткого замыкания

Рассчитав токи короткого замыкания, можно приступать к выбору защитных аппаратов.

По такому принципу я сделал свою новую программу для расчета токов короткого замыкания. При помощи программы все расчеты можно выполнить значительно быстрее и с минимальным риском допущения ошибки, которые могут возникнуть при ручном расчете. Пока это все-таки beta-версия, но тем не менее думаю вполне рабочий вариант программы.

Внешний вид программы:

Программа для расчета токов к.з.

Ниже в программе идут все необходимые таблицы для выбора нужных параметров трансформатора и питающей линии.

Также в месте с программой я прилагаю образец своего расчета, чтобы быстро можно было оформить расчет и предоставить всем заинтересованным органам.

Стоит заметить, что у меня появилась еще одна мелкая программа – интерполяция. Удобно, например, находить удельную нагрузку квартир при заданных значениях.

Интерполяция

Жду ваших отзывов, пожеланий, предложений, уточнений.
Продолжение следует... будет еще видеообзор измененной версии.
Нужно ли учитывать сопротивления коммутационных аппаратов при расчете к.з.?

Советую почитать:

Расчет токов короткого замыкания | Заметки электрика

Здравствуйте, уважаемые читатели и посетители сайта «Заметки электрика».

У меня на сайте есть статья про короткое замыкание и его последствия. Я в ней приводил случаи из своей практики.

Так вот чтобы минимизировать последствия от подобных аварий и инцидентов, необходимо правильно выбирать электрооборудование. Но чтобы его правильно выбрать, нужно уметь  рассчитывать токи короткого замыкания.

В сегодняшней статье я покажу Вам как можно самостоятельно рассчитать ток короткого замыкания, или сокращенно ток к.з., на реальном примере.

Я понимаю, что многим из Вас нет необходимости производить расчеты, т.к. обычно этим занимаются, либо проектанты в организациях (фирмах), имеющих лицензию, либо студенты, которые пишут очередной курсовой или дипломный проект. Особенно понимаю последних, т.к. сам будучи студентом (в далеком двух тысячном году), очень жалел, что в сети не было подобных сайтов. Также данная публикация будет полезна энергетикам и электрикам для поднятия уровня саморазвития, или чтобы освежить в памяти когда-то прошедший материал.

Кстати, я уже приводил пример расчета защиты асинхронного двигателя. Кому интересно, то переходите по ссылочке и читайте.

Итак, перейдем к делу. Несколько дней назад у нас на предприятии случился пожар на кабельной трассе около цеховой сборки №10. Выгорел практически полностью кабельный лоток со всеми там идущими силовыми и контрольными кабелями. Вот фото с места происшествия.

Сильно вдаваться в «разбор полетов» я не буду, но у моего руководства возник вопрос о срабатывании вводного автоматического выключателя и соответствие его номинального тока для защищаемой линии. Простыми словами скажу, что их интересовала величина тока короткого замыкания в конце вводной силовой кабельной линии, т.е. в том месте, где случился пожар.

Естественно, что никакой проектной документации у цеховых электриков по расчетам токов к.з. на эту линию не нашлось, и мне пришлось самому производить весь расчет, который я выкладываю в общий доступ.

 

Сбор данных для расчета токов короткого замыкания

Силовая сборка №10, около которой случился пожар, питается через автоматический выключатель А3144 600 (А) медным кабелем СБГ (3х150) от понижающего трансформатора №1 10/0,5 (кВ) мощностью 1000 (кВА).

В скобках около марки кабеля указано количество жил и их сечение (как рассчитать сечение кабеля). 

Не удивляйтесь, у нас на предприятии еще много действующих подстанций с изолированной нейтралью на 500 (В) и даже на 220 (В).

Скоро буду писать статью о том, как в сеть 220 (В) и 500 (В) с изолированной нейтралью установить счетчик. Не пропустите выход новой статьи — подпишитесь на получение новостей.

Понижающий трансформатор 10/0,5 (кВ) питается силовым кабелем ААШв (3х35) с высоковольтной распределительной подстанции № 20.

Некоторые уточнения для расчета тока короткого замыкания

Несколько слов хотелось бы сказать про сам процесс короткого замыкания. Во время короткого замыкания в цепи возникают переходные процессы, связанные с наличием в ней индуктивностей, препятствующих резкому изменению тока. В связи с этим ток к.з. во время переходного процесса можно разделить на 2 составляющие:

  • периодическая (появляется в начальный момент и не снижается, пока электроустановка не отключится от защиты)
  • апериодическая (появляется в начальный момент и быстро снижается до нуля после завершения переходного процесса)

Ток к.з. я буду расчитывать по РД 153-34.0-20.527-98.

В этом нормативном документе сказано, что расчет тока короткого замыкания допускается проводить приближенно, но при условии, что погрешность расчетов не составит больше 10%.

Расчет токов короткого замыкания я буду проводить в относительных единицах. Значения элементов схемы приближенно приведу к базисным условиям с учетом коэффициента трансформации силового трансформатора.

Цель — это проверить вводной автоматический выключатель А3144 с номинальным током 600 (А) на коммутационную способность. Для этого мне нужно определить ток трехфазного и двухфазного короткого замыкания в конце силовой кабельной линии.

 

Пример расчета токов короткого замыкания

Принимаем за основную ступень напряжение 10,5 (кВ) и задаемся базисной мощностью энергосистемы:

  • базисная мощность энергосистемы Sб = 100 (МВА)

  • базисное напряжение Uб1 = 10,5 (кВ)

  • ток короткого замыкания на сборных шинах подстанции №20 (по проекту) Iкз = 9,037 (кА)

Составляем расчетную схему электроснабжения.

На этой схеме указываем все элементы электрической цепи и их параметры. Также не забываем указать точку, в которой нам нужно найти ток короткого замыкания. На рисунке выше я ее забыл указать, поэтому объясню словами. Она находится сразу же после низковольтного кабеля СБГ (3х150) перед сборкой №10.

Затем составим схему замещения, заменив все элементы вышеприведенной схемы на активные и реактивные сопротивления.

При расчете периодической составляющей тока короткого замыкания допускается активное сопротивление кабельных и воздушных линий не учитывать. Для более точного расчета активное сопротивление на кабельных линиях я учту. 

Зная, базисные мощности и напряжения, найдем базисные токи для каждой ступени трансформации:

Теперь нам нужно найти реактивное и активное сопротивление каждого элемента цепи в относительных единицах и вычислить общее эквивалентное сопротивление схемы замещения от источника питания (энергосистемы) до точки к.з. (выделена красной стрелкой).

Определим реактивное сопротивление эквивалентного источника (системы):

Определим реактивное сопротивление кабельной линии 10 (кВ):

  • Хо — удельное индуктивное сопротивление для кабеля ААШв (3х35) берем из справочника по электроснабжению и электрооборудованию А.А. Федорова, том 2, табл. 61.11 (измеряется в Ом/км)
  • l — длина кабельной линии (в километрах)

Определим активное сопротивление кабельной линии 10 (кВ):

  • Rо — удельное активное сопротивление для кабеля ААШв (3х35) берем из справочника по электроснабжению и электрооборудованию А.А. Федорова, том 2, табл. 61.11 (измеряется в Ом/км)
  • l — длина кабельной линии (в километрах)

Определим реактивное сопротивление двухобмоточного трансформатора 10/0,5 (кВ):

  • uк% — напряжение короткого замыкания трансформатора 10/0,5 (кВ) мощностью 1000 (кВА), берем из справочника по электроснабжению и электрооборудованию А.А. Федорова, табл. 27.6

Активным сопротивлением трансформатора я пренебрегаю, т.к. оно несоизмеримо мало по отношению к реактивному. 

Определим реактивное сопротивление кабельной линии 0,5 (кВ):

  • Хо — удельное сопротивление для кабеля СБГ (3х150) берем из справочника по электроснабжению и электрооборудованию А.А. Федорова, табл. 61.11 (измеряется в Ом/км)
  • l — длина кабельной линии (в километрах)

Определим активное сопротивление кабельной линии 0,5 (кВ):

  • Rо — удельное сопротивление для кабеля СБГ (3х150) берем из справочника по электроснабжению и электрооборудованию А.А. Федорова, табл. 61.11 (измеряется в Ом/км)
  • l — длина кабельной линии (в километрах)

Определим общее эквивалентное сопротивление от источника питания (энергосистемы) до точки к.з.:

Найдем периодическую составляющую тока трехфазного короткого замыкания:

Найдем периодическую составляющую тока двухфазного короткого замыкания:

Результаты расчета токов короткого замыкания

Итак, мы рассчитали ток двухфазного короткого замыкания в конце силовой кабельной линии напряжением 500 (В). Он составляет 10,766 (кА).

Вводной автоматический выключатель А3144 имеет номинальный ток 600 (А). Уставка электромагнитного расцепителя у него выставлена на 6000 (А) или 6 (кА). Поэтому можно сделать вывод, что при коротком замыкании в конце вводной кабельной линии (в моем примере по причине пожара) автомат уверенно сработал и отключил поврежденный участок цепи.

Еще полученные значения трехфазного и двухфазного токов можно применить для выбора уставок релейной защиты и автоматики.

В этой статье я не выполнил расчет на ударный ток при к.з. 

P.S. Вышеприведенный расчет был отправлен моему руководству. Для приближенного расчета он вполне сгодится. Конечно же низкую сторону можно было рассчитать более подробно, учитывая сопротивление контактов автоматического выключателя, контактных соединений кабельных наконечников к шинам, сопротивление дуги в месте замыкания и т.п. Об этом я как-нибудь напишу в другой раз.

Если Вам нужен более точный расчет, то можете воспользоваться специальными программами на ПК. Их в интернете множество.

Если статья была Вам полезна, то поделитесь ей со своими друзьями:


Расчет токов КЗ (Страница 1) — Учимся делать расчёты — Советы бывалого релейщика

retriever пишет:

1. потому что мега это 1000 000,  а кило это 1000. делим миллион на тысячу получаем что? тысячу.
2. смотрите от чего запитана пс.  если это понижающий трансформатор,  то считаете его сопротивление,  это сопротивление системы.  если это кабель от другой пс,  ищете питающую гпп на схеме,  берете сопротивление тамошнего трансформатора и прибавляете к нему сопротивление кабеля.  по-моему,  активную составляющую сопротивления кабеля лучше учесть,  она большая

Спасибо!
Но я всё равно недопонимаю.
Вот приложен мой расчет, подскажите где я ошибаюсь. Вроде все по "книге" делаю

Добавлено: 2018-09-28 12:25:57

Добавлено: 2018-09-28 12:27:01

Доброго времени суток!
Все таки нашел я часть книг которые искал, а начал изучать. По стечению обстоятельств я единственный "релейщик" в этой конторе. Начальство дало задание, мол строится новая ГПЭС, ты ее будешь обслуживать, тебе и уставки считать! Честно признаюсь что кроме как в техникуме нигде токи коротких замыканий мне считать не приходилось, за исключением нескольких попыток которые на этом форуме были изложены (но так ничего и не вышло).
Посмотрел я на однолинейную схему и решил начать расчеты с самой просто ячейки (на мой взгляд), это ячейка питающая ТСН. На вскидку прикинул набор необходимых защит (отсечка, мтз, перезагрузка, землянка) решил, что сделал верный выбор.
Открыл книжку М.А. Шабад "Защита трансформаторов 10 кВ", и начал погружаться в мир "высоких материй". Ладно отойдем от лирики, и начну излагать суть моих расчетов (забегая вперед скажу что проблема возникла уже на второй формуле).
Из книги М.А. Шабад "Защита трансформаторов 10 кВ"
"Вычисление тока трехфазного КЗ по значению напряжения КЗ трансформатора. Наиболее просто максимально значение тока (в амперах) трехфазного КЗ за трансформатором вычисляется по значению напряжения КЗ трансформатора:
I(3)к=100*Iном. тр/Uк+р;
где Uк - напряжение кз из паспорта в %;
Iном.тр - ном. ток тр-ра на стороне НН или ВН из паспорта;
p=100*Sном/Sk
где Sном - ном. мощность тр-ра
Sк - мощность трехфазного КЗ питающей энергосистемы в той точке, где подключается трансформатор, т.е. на его выводах ВН, если мощность энергосистемы относительно велика, то p=0."
Дальше в книжке идут примеры расчетов, но во всех примерах он использует значение Sк =100 МВА (видимо произвольная величина).
Я начал искать где же взять эту величину, как ее рассчитать ну или спросить у кого).
Наткнулся я на учебное пособие "Расчет токов коротких замыканий и проверка электрооборудования" С.В. Хавроничев, И. Ю. Рыбкина (не знаю реклама это или нет), так вот там написано что: " Для практических расчетов важно определить, можно ли в данном конкретном случае считать питающую систему системой неограниченной мощности. Если известна суммарная мощность генераторов системы, но при выполнении одного из условий
Хс*S/U^2<=3;
Sc/S(3)<=3;
где U - междуфазное напряжение системы, кВ;
S(3) - мощность трехфазного КЗ на шинах подстанции, МВА;
Sc - мощность системы, МВА;
Xc - сопротивление системы, Ом,
систему  принимаю за систему неограниченной мощности"
Ну думаю вот оно, сейчас циферки подставлю и все, дело в шляпе.2/100*1000=0.00238
I(3)=Uср/(1,73*Zтр)=6300/(1,73*0,00238)=1536585 А
По идеи  расчеты I(3)= 1536585 А и I(3)к=1529,17А должны быть равны, но сами видите!
Дальше идет расчет КЗ в минимальном режиме, но это уже совсем другая история...

Прошу помочь мне разобраться во всем этом! Я понимаю конечно, что писать мол "читай учебник" проще всего, но думаю все здесь присутствующие (ну или большинство) перенимали опыт у своих наставников и коллег, но вот так сложилось, что мне не у кого принимать опыт, а сухой текст из "учебника" не всегда легко воспринимается.
В общем не судите строго, я просто хочу научится!

Post's attachments

IMG_20180401_093818.jpg 3.11 Мб, 3 скачиваний с 2018-04-01 

You don't have the permssions to download the attachments of this post.

не судите строго), я только учусь!

пример расчета в сетях 0,4 кВ

Ни один проект по электрике не обходится без расчетов. Одним из них является расчет токов короткого замыкания. В статье рассмотрим пример расчета в сетях 0,4кВ. Файл с примером расчета в Word вы сможете скачать ближе к концу статьи, а также выполнить расчет самостоятельно не покидая сайта (в конце статьи есть онлайн-калькулятор).

Исходные данные: ГРЩ здания запитан от трансформаторной подстанции с двумя трансформаторами по 630кВА.
где:
ЕC – ЭДС сети;
Rт, Xт, Zт – активное, реактивное и полное сопротивления трансформатора;
Rк, Xк, Zк – активное, реактивное и полное сопротивления кабеля;
Zц – сопротивление петли фаза-нуль для кабеля;
Zш – сопротивление присоединения шин;
K1 – точка короткого замыкания на шинах ГРЩ.

Параметры трансформатора:
Номинальная мощность трансформатора Sн = 630 кВА,
Напряжение короткого замыкания трансформатора Uк% = 5,5%,
Потери короткого замыкания трансформатора Pк = 7,6 кВт.

Параметры питающей линии:
Тип, число (Nк) и сечение (S) кабелей АВВГнг 2x (4×185),
Длина линии L = 208 м

Реактивное сопротивление трансформатора:

Xт = 13,628 мОм

Активное сопротивление трансформатора:

Rт = 3,064 мОм

Активное сопротивление кабеля:

Rк = 20,80 мОм

Реактивное сопротивление кабеля:

Xк = 5,82 мОм

Сопротивление энергосистемы:
Xc = 1,00 мОм

Суммарное реактивное сопротивление участка:
XΣ=Xc+Xт+Xк=20,448 мОм

Суммарное активное сопротивление участка:
RΣ=Rт+Rк=23,864 мОм

Полное суммарное сопротивление:

RΣ=31,426 мОм

Ток трехфазного короткого замыкания:

IK3=7,35 кА (Icn)

Ударный ток трехфазного короткого замыкания:

iУ=10,39 кА (Icu)

Ток однофазного короткого замыкания:

IK1=4,09 кА

Чтобы не считать каждый раз вручную на калькуляторе и переносить цифры в Microsoft Word, я реализовал эти расчет прямо в Word. Теперь надо только ответить на вопросы, которые он задаёт. Вот так это выглядит:

Весь расчет занял меньше минуты.

Чтобы скачать пример расчета ТКЗ в Word (без автоматизации), нажмите на кнопку:

Онлайн-калькулятор для расчет токов короткого замыкания

Для тех, кому нужно быстро рассчитать токи короткого замыкания, сделал калькулятор прямо на сайте. Теперь можете посчитать токи КЗ онлайн. Щелкайте переключателям, двигайте ползунки, выбирайте значения из списка — всё моментально автоматически пересчитается.

Удельные сопротивления меди и алюминия в онлайн-калькуляторе приняты в соответствии с рекомендациями ГОСТ Р 50571.5.52-2011, Часть 5-52 (1,25 удельного сопротивления при 20°С):

  • удельное сопротивление меди - 0,0225 Ом·мм/м
  • удельное сопротивление алюминия - 0,036 Ом·мм/м.

Если возможностей калькулятора вам недостаточно (нужно несколько участков кабелей разного сечения, у вас другие трансформаторы или просто расчет должен быть оформлен в Word), то смело нажимайте кнопку и заказывайте.

Получите оформленный расчёт в Word (файл docx без автоматизации) в соответствии с вашими исходными данными.


Подпишитесь и получайте уведомления о новых статьях на e-mail

Читайте также:

Расчет базового тока короткого замыкания | EC&M

Основная электрическая теорема гласит, что величина тока, протекающего через короткое замыкание, зависит от двух переменных величин: напряжения системы и связанного полного сопротивления пути прохождения тока от источника до точки повреждения.

Типичные системные напряжения хорошо знакомы всем нам. Однако связанный полный импеданс пути прохождения тока короткого замыкания требует небольшого пояснения.Этот импеданс обычно включает сопротивление и реактивное сопротивление проводников фидера, любые импедансы трансформаторов (идущие от точки повреждения обратно к источнику энергии) и любое другое оборудование, подключенное на пути прохождения тока.

Рис. 1 представляет собой очень простую однострочную схему со следующим: источник питания, трансформатор и устройство защиты от перегрузки по току (OCPD), имеющее определенный номинал прерывания тока короткого замыкания.

Давайте сначала поговорим об источнике питания.Во многих примерах расчета тока короткого замыкания вы увидите такие ссылки, как «Предположим, что источник питания имеет бесконечную мощность» или «Источник имеет бесконечную шину». Что это означает, и почему так важен выборочный расчет? Все, что говорится, это то, что напряжение источника не имеет внутреннего сопротивления. В результате выборочный расчет становится очень консервативным. Поскольку предполагается, что источник не имеет собственного импеданса, соответствующий ток короткого замыкания будет в худшем случае.

Теперь посмотрим на трансформатор. Импеданс, определяющий величину тока короткого замыкания на его вторичной обмотке, состоит из двух отдельных импедансов: собственного импеданса плюс импеданса вторичных проводников, идущих к точке повреждения. Собственный импеданс трансформатора - это величина его сопротивления протеканию через него тока короткого замыкания.

Теперь у всех трансформаторов есть импеданс, который обычно выражается в процентах напряжения. Это процент от нормального номинального первичного напряжения, которое должно быть приложено к трансформатору, чтобы вызвать протекание номинального тока полной нагрузки по короткозамкнутой вторичной обмотке.Например, если трансформатор 480 В / 120 В имеет импеданс 5%, это означает, что 5% от 480 В или 24 В, приложенных к его первичной обмотке, вызовут ток номинальной нагрузки во вторичной обмотке. Если 5% первичного напряжения вызовут такой ток, то 100% первичного напряжения вызовут 20-кратный (100 деленный на 5) вторичный ток с номинальной полной нагрузкой, который пройдет через твердое короткое замыкание на его вторичных выводах. Очевидно, что чем ниже полное сопротивление трансформатора с заданным номиналом кВА, тем больше ток короткого замыкания он может выдать.

Для пояснения возьмем еще один пример. Предположим, у нас есть два трансформатора, каждый мощностью 500 кВА. Поскольку они имеют одинаковый номинал, каждый имеет одинаковый номинальный вторичный ток нагрузки. Предположим, что у одного из блоков импеданс 10%. Следовательно, он может подавать 10-кратный (100 деленный на 10) номинальный вторичный ток нагрузки для короткого замыкания на своих вторичных выводах. Теперь предположим, что второй блок имеет импеданс 2%. Это устройство может подавать намного больший кратный номинальный ток вторичной нагрузки при коротком замыкании на его клеммах вторичной обмотки: в 50 раз (100 делится на 2) это значение.Сравнивая оба блока, последний трансформатор может обеспечивать в пять раз больше тока короткого замыкания, чем первый блок.

Пример расчета Теперь, когда мы понимаем основные переменные, определяющие токи короткого замыкания, давайте выполним пример расчета. Как показано на рис. 2, предположим, что у нас есть простая распределительная система с неисправным состоянием. Для ясности и упрощения предположим, что сопротивление линии между вторичной обмоткой трансформатора и местом повреждения пренебрежимо мало.

Шаг 1. Определите вторичный ток полной нагрузки (IsubS). IsubS = 100000 ВА / 240 В = 417 А

Шаг 2. Определите ток короткого замыкания (IsubSC) на выводах вторичной обмотки трансформатора по его полному сопротивлению. IsubSC * (100% /% ZsubT) x IsubS = (100 / 2,5) * 417 = 16,680A

Следовательно, OCPD должен быть способен безопасно прерывать это количество тока вместе с асимметричным значением тока (обычно это множитель, умноженный на симметричное значение).

По общему признанию, это значительно упрощается. На самом деле при расчете учитываются все импедансы и расстояние до места повреждения относительно трансформатора. Тем не менее, это дает вам представление о том, что входит в анализ тока короткого замыкания.

Простой метод расчета основных токов короткого замыкания

Чтобы глубже изучить простой способ расчета тока короткого замыкания, мы должны сначала разработать нашу базу знаний по основам анализа короткого замыкания.

«Анализ тока короткого замыкания используется для определения величины тока короткого замыкания, который система способна производить, и сравнения величины величины короткого замыкания с отключающей способностью устройств защиты от перегрузки по току (OCPD)».

Мы всегда должны помнить, что номинальный ток отключения не совпадает с номинальным током короткого замыкания (SCCR). Если вы хотите узнать об этом больше, расскажите нам в комментариях, и мы обсудим это в другом блоге.

В предыдущем блоге мы кратко познакомили вас с «Анализ короткого замыкания» . Если вы еще не проверяли его, прочтите этот блог, а затем вернитесь к этому!

Основная электрическая теорема гласит, что ток короткого замыкания на самом деле зависит от двух наиболее важных параметров:

  1. Полный импеданс от источника до точки повреждения
  2. Номинальное напряжение системы

С помощью основной формулы мы можем легко рассчитать ток короткого замыкания в месте повреждения, и с помощью этих значений мы можем проанализировать систему и установить защитные устройства и защитить объект от любого серьезного повреждения или повреждения.

I_fault = V / Z

Существует множество методов расчета токов короткого замыкания, однако мы дадим вам основное представление о том, как можно рассчитать токи короткого замыкания в простой распределительной системе переменного тока.

Пожалуйста, рассмотрите однолинейную схему (SLD) с электросетью, трансформатором и устройством защиты от перегрузки по току (OCPD) с определенным номиналом отключения по току короткого замыкания.

Давайте сначала поговорим об источнике питания.Обычно мы рассматриваем источник питания или сеть как бесконечную емкость или «Источник имеет бесконечную шину».

Все, что было сказано, это то, что напряжение источника не имеет внутреннего сопротивления. В результате простой расчет становится очень консервативным. Поскольку предполагается, что источник не имеет собственного импеданса, соответствующий ток короткого замыкания будет наихудшим сценарием.

Теперь следующее, что мы видим на нашей однолинейной схеме, - это трансформатор. Импеданс, определяющий величину тока короткого замыкания на вторичной обмотке трансформатора, состоит из двух отдельных импедансов:

"Собственный импеданс плюс импеданс кабеля, подключенного между электросетью и трансформатором.Собственный импеданс трансформатора - это величина его сопротивления протеканию через него тока короткого замыкания ».

Все трансформаторы имеют импеданс, который обычно выражается в процентах от напряжения. Это процент от нормального номинального первичного напряжения, которое должно быть приложено к трансформатору, чтобы вызвать протекание номинального тока полной нагрузки по короткозамкнутой вторичной обмотке.

Что это значит? а почему важен простой расчет?

Предположим, что у нас есть понижающий трансформатор 480 В / 220 В с импедансом 5%, это означает, что 5% от 480 В i.е. 24 В, приложенное к его первичной стороне, вызовет протекание номинального тока нагрузки во вторичной обмотке.

Если 5% первичного напряжения вызовут такой ток, то 100% первичного напряжения вызовет 20-кратное (100 деленное на 5) вторичное напряжение полной нагрузки, которое будет протекать через короткое замыкание на его вторичных выводах.

Очевидно, что чем ниже полное сопротивление трансформатора с заданным номиналом кВА, тем большую величину тока короткого замыкания он может выдать.

Теперь, когда мы понимаем основные переменные, которые определяют токи короткого замыкания, давайте сделаем простой расчет для той же однолинейной схемы, которая упоминалась выше.

Предположим, у нас есть простая система распределения, состоящая из следующих компонентов:

  • Энергосистема, обеспечивающая питание системы
  • Понижающий трансформатор для преобразования уровня напряжения
  • Трансформатор тока для понижения уровня тока, который затем подается на реле
  • Реле для защиты, которое подает сигнал на автоматический выключатель при любом ненормальном состоянии. Ознакомьтесь с курсом «Основы защиты энергосистемы» , в котором мы кратко обсудили «Типы защитных реле и требования к конструкции».

Считайте, что на главной шине произошло короткое замыкание. Для ясности и упрощения предположим, что сопротивление линии между вторичной обмоткой трансформатора и местом повреждения пренебрежимо мало.

Во время неисправности трансформатор тока определяет величину тока, протекающего через вторичную обмотку трансформатора, что приводит к немедленному срабатыванию реле максимального тока (OC Relay) и подает сигнал на подключенный автоматический выключатель, который срабатывает. со временем разомкнуть его контакты и уберечь рабочий персонал от травм.Таким образом будет защищена система, подключенная к выходу этой шины.

Итак, для правильной работы всех этих защитных устройств нам необходимо определить 2 вещи.

  1. Определить вторичный ток полной нагрузки (Isec)
  2. Определите значение тока короткого замыкания на вторичной стороне трансформатора (Isc)

Для этого мы будем использовать простую формулу. Предположим, сеть имеет номинальную мощность 100 кВА и значение импеданса 2.5%, и мы уже знаем, что 220 вольт доступны на вторичной обмотке трансформатора. Итак,

I_sec = (номинальная мощность источника в кВА) / (напряжение вторичной обмотки трансформатора)

Подставив значения, мы получим;

I_sec = 100000/220

Теперь мы рассчитаем значение тока короткого замыкания на вторичной обмотке трансформатора, это поможет защитному устройству действовать соответствующим образом.

I_sc = ((100%) / ((Импеданс трансформатора (Z%))) * I_sec

Подставив значения, мы получим;

I_sc = (100/2.5) * 454,54

I_sc = 18181,6 А

Ор, 18,18 КА. Это означает, что защитное устройство, которое мы будем использовать, должно иметь мощность короткого замыкания более 20 кА. Это поможет устройству защиты от перегрузки по току (OCPD) безопасно прервать это количество тока короткого замыкания.

В этом блоге вы получили общее представление о том, как рассчитать ток короткого замыкания для малой энергосистемы.

В следующем блоге (посвященном короткому замыканию) мы углубимся и объясним каждый аспект расчета токов короткого замыкания в однофазной и трехфазной энергосистеме.

Надеюсь, вам понравится этот блог, и вы также будете рекомендовать его другим. Если у вас есть какие-либо вопросы, не стесняйтесь задавать их в разделе комментариев.

Что нужно для расчета короткого замыкания? Чем меньше вы предполагаете, тем лучше!

Короткое замыкание в электрических системах

Если вы спросите любого инженера-электрика, что наиболее трудоемко и критически необходимо при анализе короткого замыкания, он / она ответит, что это получение доступных данных. Чем меньше данных предполагается, тем лучше и точнее результаты.Существуют условия, при которых может потребоваться оценка большей части данных, например, при проектировании новой системы.

Что нужно для расчета короткого замыкания? Чем меньше вы предполагаете, тем лучше!

По мере завершения работы над системой могут появиться данные о конкретном оборудовании и результаты будут более уместными.

В существующих системах объем оценочных данных значительно сокращен. Нужна современная однолинейная схема. Если он недоступен, требуется осмотр места для определения точек подключения распределительного устройства и центра нагрузки.Могут быть случаи, когда отсутствует информация о подключении нагрузки завода к электросети.

Отсутствие информации обычно является результатом временного «быстрого решения» , которое так и не было должным образом задокументировано и со временем стало постоянным. Требуется трудоемкое отслеживание проводов, чтобы определить его соединение с известной точкой.

Таким образом, одним из главных достоинств исследования короткого замыкания является современная однолинейная схема.

В обсуждении в первой части этой статьи (служебные источники) доступные данные, используемые для расчетов короткого замыкания, которые могут быть получены из паспортных табличек оборудования, отмечены *.Другие требуемые данные должны быть детализированы и запрошены или собраны отдельно. Затем данные преобразуются в Ом или на единицу Ом, прежде чем их можно будет использовать в анализе.

Содержание:

  1. Энергетические источники
  2. Генераторы
  3. Синхронные двигатели
  4. Асинхронные двигатели
  5. Трансформаторы
  6. Реакторы
  7. Конденсаторы
  8. Статические рекуперативные приводы
  9. Выключатели, контакторы и трансформаторы тока
  10. Кабели
  11. Кабели
  12. Линии электропередачи

1.Источники электроснабжения

Данные полного сопротивления оборудования для источника электросети необходимо получить в коммунальной компании . При запросе данных укажите, в какой точке требуется эквивалент вклада источника, укажите желаемую форму (на единицу, МВА или амперы), базовое напряжение, используемое для расчета, отношение X / R в указанной точке и если данные желательно для трехфазных или трехфазных расчетов и проводов на землю.

Набросок однолинейной схемы часто помогает определить точку эквивалента.Большинство коммунальных предприятий не рассматривают промышленного потребителя в качестве источника тока короткого замыкания, за исключением случаев, когда на предприятии присутствует выработка электроэнергии.

Кроме того, эквивалентное полное сопротивление источника будет получено из расчета комплексного R + jX . Как правило, импеданс источника ни от отдельных резисторов R и X (только R , и X только ), ни расчетов первого цикла и времени прерывания не будут доступны. Когда один набор импедансов предоставляется электросетью , обычно предполагается, что это максимальное значение короткого замыкания или значение первого цикла.

Если на заводе имеется более одной точки подключения, то требуется более сложный эквивалент, и, возможно, потребуется представить часть коммунального предприятия.

Типичные формы данных, полученных от утилиты, приведены ниже:

  1. МВА с фазовым углом или отношением X / R.
    (Требуется уровень напряжения, при котором рассчитывалась МВА)
  2. Ток повреждения с фазовым углом или отношением X / R.
    (требуется уровень напряжения, при котором рассчитывается ток)
  3. Сопротивление и реактивное сопротивление в омах.
    (Требуется уровень напряжения, при котором рассчитываются сопротивления)
  4. Сопротивление на единицу и реактивное сопротивление.
    (Требуется уровень напряжения и база МВА, обычно 100 МВА)
  5. Процентное сопротивление и реактивное сопротивление.
    (Требуется уровень напряжения и база МВА, обычно 100 МВА)
Рисунок 1 - Распределительный щит с двойным питанием среднего напряжения с переключением типа 2/3

Вернуться к таблице содержания ↑


2. Генераторы

Данные, указанные на паспортной табличке машины не является существенно полным для точного расчета короткого замыкания.

Типичные данные на паспортной табличке следующие:

  1. Производитель и серийный номер
  2. Номинальные МВА * и напряжение *
  3. Номинальная частота и скорость машины
  4. Номинальный ток и напряжение возбуждения

Требуются данные паспортной таблички машины для расчетов короткого замыкания отмечается цифрой * .

Хотя некоторые из вышеперечисленных данных полезны, импедансы машины, если они указаны, указаны в отдельном листе технических данных .Если этот лист данных недоступен, производитель обычно может предоставить необходимые данные, если имеется серийный номер. Эти данные, возможно, придется пересчитать или извлечь из исходных чертежей за плату для пользователя.

На машинах, построенных в начале 1900-х годов, субпереходный импеданс определялся иначе, чем сегодня. Перерасчет поставщиком может привести к другим значениям импеданса по сравнению с тем, что было изначально поставлено.

Для расчетов короткого замыкания требуются следующие данные:

  1. X ” dv - номинальное напряжение (насыщенное) субпереходное реактивное сопротивление прямой оси (расчет первого цикла и прерывания)
  2. X ' dv - номинальное напряжение (насыщенное) переходное реактивное сопротивление прямой оси (расчет времени реле)
  3. X 2V - номинальное напряжение (насыщенное) реактивное сопротивление обратной последовательности (используется для расчета отношения X / R и при несимметричном замыкании) расчеты)
  4. T A3 - постоянная времени якоря генератора номинального напряжения в секундах, или Ra - сопротивление якоря, (используется для расчета отношения X / R)
  5. Кривая уменьшения тока короткого замыкания (не требуется, но будет полезен при расчетах времени реле)
  6. X 0 - реактивное сопротивление нулевой последовательности (используется в расчетах несимметричных КЗ для заземленных генераторов)
900 02 Один элемент, не входящий в паспортную табличку генератора или лист данных, который может потребоваться для расчета времени реле, - это тип регулятора напряжения, используемого с генератором.

Рисунок 2 - Паспортная табличка генератора

Вернуться к таблице содержимого ↑


3. Синхронные двигатели

Данные, необходимые для синхронных двигателей, такие же, как и для генераторов. Данные на паспортной табличке машины могут быть недостаточно полными для точного анализа короткого замыкания.

Типичные данные на паспортной табличке следующие:

  1. Производитель и серийный номер
  2. Номинальные МВА * и напряжение *
  3. Номинальная частота и скорость машины
  4. Номинальный ток и напряжение возбуждения

Требуются данные паспортной таблички машины для расчетов короткого замыкания отмечается цифрой * .

Хотя некоторые из приведенных выше данных полезны, импедансы машины, если таковые имеются, приведены в отдельном листе технических данных . Если лист данных недоступен, производитель обычно может предоставить необходимые данные при наличии серийного номера. Эти данные, возможно, придется пересчитать или извлечь из исходных чертежей за плату для пользователя.

Некоторые производители могут предоставлять только один переходный или субпереходный импеданс для двигателей, который обычно представляет собой номинальное напряжение X ” dv , значение , которое желательно для расчетов короткого замыкания.

Для расчетов короткого замыкания требуются следующие данные:

    1. X ” dv - номинальное напряжение (насыщенное) субпереходное реактивное сопротивление прямой оси (расчет первого цикла и прерывания)
    2. X ' dv - номинальное напряжение (насыщение) переходное реактивное сопротивление прямой оси (расчет времени реле)
    3. X 2V - номинальное напряжение (насыщенное) реактивное сопротивление обратной последовательности (используется для расчета отношения X / R и несбалансированных КЗ) )
    4. T A3 - постоянная времени якоря генератора при номинальном напряжении в секундах, или R a - сопротивление якоря, (используется для расчета отношения X / R)
    5. Кривая уменьшения тока короткого замыкания (не требуется, но может быть полезен при расчетах времени реле)
    6. X 0 - реактивное сопротивление нулевой последовательности (используется в расчетах несбалансированной неисправности для заземленных двигателей.Большинство двигателей, подключенных звездой, не подключены к нейтрали системы)

Один элемент, который не входит в паспортную табличку двигателя или лист данных, может потребоваться для расчета времени реле, - это тип регулятора напряжения, используемого с двигателем. Большинство современных регуляторов относятся к типу потенциальных источников и не обеспечивают постоянных токов короткого замыкания.

Рисунок 3 - Паспортная табличка синхронного двигателя

Вернуться к таблице содержания ↑


4. Асинхронные двигатели

Некоторые данные, необходимые для исследований короткого замыкания, включая асинхронные двигатели, указаны на паспортной табличке двигателя.Но данные паспортной таблички недостаточно полны для точного расчета короткого замыкания.

Типичные данные на паспортной табличке следующие:

  1. Производитель и серийный номер
  2. Номинальная мощность или МВА * и напряжение *
  3. Номинальная частота и скорость двигателя *
  4. Номинальный ток и кодовая буква NEMA *

Данные, необходимые для расчета короткого замыкания, отмечены кодом * .

Импеданс машины редко указывается в отдельном листе технических данных.Однако, если имеется таблица данных, производитель обычно указывает ток заторможенного ротора, который можно использовать для оценки субпереходного импеданса двигателя.

Более подробные данные об импедансе доступны по цене , но обычно это не оправдано . Для двигателя предоставляются разные данные об импедансе как в режиме останова, так и в режиме работы, а указанные сопротивления могут не включать сопротивление, необходимое для расчетов короткого замыкания.

Пусковое реактивное сопротивление двигателя чаще всего используется для расчета короткого замыкания.Однако сопротивление, используемое для расчетов короткого замыкания, ниже пускового сопротивления, указанного в паспорте. Если не предусмотрено сопротивление короткому замыканию, можно использовать типичные кривые отношения X / R двигателя.

Данные для двигателей меньшего размера обычно оцениваются, поскольку затраты на получение этой информации не оправданы.

Рисунок 4 - Паспортная табличка промышленного двигателя

Вернуться к таблице содержимого ↑


5. Трансформаторы

Паспортные таблички трансформатора обычно содержат большую часть данных, необходимых для расчетов короткого замыкания.

Типичные данные на паспортной табличке следующие:

  1. Изготовитель и серийный номер
  2. Номинальные МВА * и частота
  3. Номинальное первичное и вторичное напряжение *
  4. Номинальный ток и доступные отводы *
  5. Полное сопротивление трансформатора в процентах *
  6. Количество обмоток, соединение обмоток и соотношение фаз * (необходимо для расчета несбалансированной неисправности)
  7. Протокол испытаний производителя.

Данные паспортной таблички, необходимые для расчета короткого замыкания, отмечены как * .

Обратите внимание, что данные на паспортной табличке трансформатора даны в процентах полного сопротивления, а не в процентах реактивного сопротивления, и, как правило, приводятся для номинальных значений самоохлаждения, если не указано иное.

Реактивное сопротивление определяется, когда известно процентное сопротивление. Соотношение X / R трансформатора не указано на паспортной табличке, но может быть определено из таблицы испытаний трансформатора или потерь, если они предусмотрены.

В некоторых технических паспортах действительно указывается% сопротивления как часть данных; в противном случае% сопротивления определяется по формуле:

или

Стандартное соотношение фаз трансформатора треугольник-звезда или звезда-треугольник состоит в том, что сторона высокого напряжения опережает сторону низкого напряжения на 30 градусов для положительного системы чередования фаз.

При выполнении расчетов несбалансированного повреждения, ток прямой последовательности и напряжение сдвигаются либо на +30 градусов, либо на –30 градусов , в то время как ток и напряжение обратной последовательности имеют одинаковый фазовый сдвиг, но в противоположном направлении.

Обратите внимание, что одна сторона трансформатора выбран в качестве ссылки. При установленном задании фазовый сдвиг применяется по общему правилу: «Сторона ВН ведет сторону НН для прямой последовательности, а ВН отстает от НН для обратной последовательности.»


Пример дельта-Уай трансформатора

В качестве примера, предположим, что дельта-Уай трансформатор имеет обмотки ВН выбран в качестве ссылки. На основе этого выбора ссылки, значения стороны LV прямой последовательности будут отставать от значений стороны HV положительной последовательности, а значения стороны LV обратной последовательности будут опережать значения стороны HV обратной последовательности.

Знаков на фазовых сдвигах будут точно отменены, если стороны НН были выбраны в качестве ссылки и боковые значения HV должны были быть смещены по отношению к боковым значениям ЛЖА.

Сдвиг тока нулевой последовательности не будет, поскольку нет пути для протекания этого компонента тока. Напряжение нулевой последовательности определяется импедансом нулевой последовательности, умноженным на ток нулевой последовательности, протекающий на каждой стороне трансформатора.

Рисунок 5 - Паспортная табличка трансформатора

Вернуться к таблице содержания ↑


6. Реакторы

Паспортная табличка реактора обычно предоставляет большую часть данных, необходимых для расчетов короткого замыкания.

Типичные данные на паспортной табличке:

  1. Производитель и серийный номер
  2. Номинальное напряжение * и частота
  3. Номинальный ток * и доступные отводы *
  4. Полное сопротивление реактора в процентах *
  5. Ом реактора * (не всегда предоставляется)
  6. Падение напряжения в процентах * (предоставляется не всегда)
  7. Протокол испытаний производителя

Данные паспортной таблички, необходимые для расчета короткого замыкания, отмечены как * .

Отношение X / R реактора не указано на паспортной табличке, , но может быть определено из таблицы испытаний реактора или потерь, если они предусмотрены . В некоторых таблицах данных действительно указаны реактивное сопротивление, сопротивление и коэффициент добротности реактора. Не все вышеперечисленные * элементы можно использовать непосредственно для расчета короткого замыкания.

Например, импеданс в процентах находится на «сквозных» кВА (вольт × ампер) реактора, а для трехфазного реактора сквозное сопротивление составляет:

Полное сопротивление также можно определить из падение напряжения выглядит следующим образом:

Импеданс в омах = падение напряжения в вольтах / I номинальное

Базой для процентного падения напряжения (если используется) является линейное номинальное напряжение.Для трехфазного реактора «собственная» кВА имеет следующий вид:

Вернуться к таблице содержания ↑


7. Конденсаторы

В большинстве случаев включение данных о конденсаторах обычно не требуется. Знание вкладов конденсаторов в токи короткого замыкания важно для определения фактической степени влияния конденсаторов на расчеты первого цикла.

При возникновении неисправности конденсатор…

Конденсатор в системе переменного тока заряжается и разряжается управляемым образом каждые полупериод на основе синусоидального напряжения возбуждения и полного сопротивления системы.При возникновении неисправности напряжение в системе внезапно изменяется, и конденсатор разряжается с высокой скоростью с высоким разрядным током . Ток наибольший, если неисправность возникает, когда конденсатор заряжается до максимума при пике напряжения. Только полное сопротивление между конденсатором и повреждением ограничивает ток разряда.

Ток будет «снижаться» в зависимости от сопротивления цепи и реактивного сопротивления. Сопротивление обеспечивает демпфирование, а взаимодействие между реактивным сопротивлением системы и конденсатором определяет частоту колебательного тока.

Если требуется включение данных по конденсаторам, паспортная табличка конденсаторов является полной для расчетов короткого замыкания.

Данные на паспортной табличке будут следующими:

  1. Изготовитель и серийный номер
  2. Номинальное напряжение * и частота
  3. Номинальная квар *

Данные паспортной таблички, необходимые для расчета короткого замыкания, указаны в * .

Отношение X / R конденсатора не указано на паспортной табличке, но, как правило, оно очень велико и может быть определено по протоколу испытаний на потери конденсатора, если он предоставляется.Если принять соотношение X / R, значение от 200 до 300 должно быть приемлемым , потому что сопротивление последовательного кабеля быстро превышает сопротивление конденсатора.

Длина кабеля к конденсаторной батарее важна и должна быть указана.

Рисунок 6 - Паспортная табличка конденсатора

Вернуться к таблице содержания ↑


8. Статические рекуперативные приводы

В расчетах первого цикла потребуется включение данных статического рекуперативного привода. Обратите внимание, что безрегенеративные приводы не являются источниками тока короткого замыкания и не должны учитываться. Требуется размер трансформатора выпрямителя и приводного двигателя.

Типичные данные на паспортной табличке приводного трансформатора следующие:

  1. Производитель и серийный номер
  2. Номинальное напряжение * и частота
  3. Номинальное первичное и вторичное напряжения *
  4. Номинальный ток и имеющиеся отводы *
  5. Процент трансформатора полное сопротивление *
  6. Количество обмоток, соединение обмоток и соотношение фаз

Данные паспортной таблички, необходимые для расчета короткого замыкания, отмечены как * .

Соотношение X / R приводного трансформатора не указано на паспортной табличке, но может быть определено из таблицы испытаний трансформатора или потерь, если таковые имеются. В некоторых таблицах данных процентное сопротивление приводится как часть данных. В противном случае процентное сопротивление определяется следующим образом:

или

Обратите внимание, что данные на паспортной табличке приводного трансформатора указаны как полное сопротивление процентов, а не процентное реактивное сопротивление . Реактивное сопротивление определяется, когда известен процентное сопротивление.

Размер нагрузки ведомого двигателя также требуется для определения вклада тока короткого замыкания или эквивалентного полного сопротивления источника. Размер двигателя, возможно, придется взять из чертежей.

Необходимые данные двигателя те же, что указаны выше для синхронных и асинхронных двигателей. Для расчетов короткого замыкания, когда привод моделируется как асинхронный двигатель, эквивалентное полное сопротивление привода должно быть больше типичного полного сопротивления асинхронного двигателя с тем же номиналом.

Вернуться к таблице содержания ↑


9. Выключатели, контакторы и трансформаторы тока

Включение полного сопротивления автоматического выключателя, контактора или трансформатора тока составляет , редко выполняется расчет короткого замыкания . Эти импедансы более значимы при анализе низковольтных систем, чем для высоковольтных систем.

Полные сопротивления последовательно соединенных устройств отключения или устройств тепловой перегрузки в силовой цепи в низковольтных системах могут значительно снизить доступный ток короткого замыкания на выходе таких устройств, и поэтому их следует учитывать при необходимости.

Для нагрузок на двигатели с дробной мощностью устройства защиты от тепловой перегрузки будут иметь импеданс в омах по сравнению с импедансом кабеля в миллиомах.

Рисунок 7 - Низковольтный автоматический выключатель типа Compact NSX

Вернуться к таблице содержимого ↑


10. Кабели

На соединительных кабелях не будет проставлены данные импеданса. Обычно на кабеле встречаются следующие данные:

  1. Производитель
  2. Номинальное напряжение *
  3. Тип кабеля * и тип изоляции *
  4. Размер жилы *

Кроме того, требуются следующие данные:

  1. Длина
  2. Тип конструкции кабеля (1 / C или 3 / C)
  3. Количество параллельно соединенных кабелей и физическое расстояние
  4. Тип используемого кабельного канала (стальной, волоконный, кабельный лоток, прямое заглубление и т. Д.))

Данные, указанные на кабеле и необходимые для расчета короткого замыкания, помечены как * .

Данные импеданса на единицу длины должны быть определены из других источников , таких как литература производителя или общие значения импеданса кабеля в текстах. Литература о производителях кабелей является предпочтительной, поскольку толщина изоляции может отличаться у разных производителей, поскольку в большинстве справочных материалов указаны типичные значения импеданса.

Ссылки обычно обеспечивают полное сопротивление прямой последовательности, которое используется при трехфазных КЗ.Для несимметричных повреждений требуются данные кабеля нулевой последовательности, которые обычно не приводятся в справочных материалах.

Полные сопротивления кабелей нулевой последовательности отличаются от полных сопротивлений кабелей прямой и обратной последовательности и зависят от физической конфигурации и импедансов обратных путей заземления.

Вернуться к таблице содержимого ↑


11. Линии передачи

Данные импеданса для подключения линий передачи должны основываться на конфигурации линии .Требуются чертежи или эскизы, показывающие размер провода, тип материала проводника и расстояние между проводниками.

Кроме того, необходимо определить длину цепи, тип и размер заземляющего провода, а также сопротивление заземления.

Вернуться к таблице содержания ↑

Источники:

  • Рекомендуемая практика IEEE для расчета токов короткого замыкания в промышленных и коммерческих энергосистемах

Расчет тока повреждения | Графическая продукция

Ток повреждения - это непреднамеренное неконтролируемое протекание большого тока через электрическую систему.Токи повреждения вызваны короткими замыканиями с очень низким импедансом. Это может быть короткое замыкание на массу или между фазами. Возникающий в результате большой ток может привести к перегреву оборудования и проводов, чрезмерным усилиям, а иногда даже к серьезным дугам, взрывам и взрывам. Причины неисправностей включают такие вещи, как удары молнии, животные, грязь и мусор, упавшие инструменты, коррозия и человеческий фактор.

Расчет тока повреждения основан на законе Ома, в котором ток (I) равен напряжению (V), деленному на сопротивление (R).Формула I = V / R. Когда происходит короткое замыкание, сопротивление становится очень маленьким, а это означает, что ток становится очень большим.

Если бы сопротивление было равно нулю, то расчетный ток короткого замыкания стремился бы к бесконечности. Однако даже медный провод имеет некоторое сопротивление; это не идеальный дирижер. Для определения тока повреждения необходимо знать полное сопротивление от источника питания до места повреждения.

Требуется расчет тока повреждения

Знание доступного тока короткого замыкания важно при выборе защитных устройств, но это также необходимо для кода.Национальный электрический кодекс (NEC) 110.24 (A) гласит:

«Сервисное оборудование, не являющееся жилым, должно иметь четкую маркировку в поле с максимальным доступным током короткого замыкания. Маркировка (и) поля должна включать дату выполнения расчета тока короткого замыкания и иметь достаточную долговечность, чтобы выдерживать воздействие окружающей среды. . "

Это означает, что на электрическом оборудовании, таком как служебное входное оборудование, должны быть установлены ярлыки, указывающие доступный ток короткого замыкания.Это позволяет легко сравнивать номинальный ток короткого замыкания (SCCR) оборудования с максимально доступным током короткого замыкания.

Каждый раз при замене оборудования расчет тока короткого замыкания необходимо выполнять заново. Это указано в NEC 110.24 (B):

.

«При внесении изменений в электрическую установку, влияющих на максимальный доступный ток короткого замыкания в сервисе, максимальный доступный ток короткого замыкания должен быть проверен или пересчитан по мере необходимости, чтобы гарантировать, что номинальные параметры вспомогательного оборудования достаточны для максимального доступного тока замыкания на линии. терминалы оборудования.Обязательная маркировка поля в 110.24 (A) должна быть скорректирована, чтобы отражать новый уровень максимального доступного тока короткого замыкания ».

Виды неисправностей

В электрической системе возможны несколько типов неисправностей:

  • Короткое замыкание, в результате которого ток проходит в обход нормальной нагрузки.
  • «Замыкание на землю», при котором ток течет в землю.
  • В трехфазных системах может быть короткое замыкание между одной или несколькими фазами.Этот тип короткого замыкания обычно создает самые высокие токи замыкания.

Четвертый тип неисправности, неисправность обрыва цепи, не приводит к возникновению тока короткого замыкания. Открытый отказ возникает из-за непреднамеренного прерывания тока.

Защитные системы должны предотвращать повреждение оборудования и защищать людей во всех вышеперечисленных ситуациях. Это означает, что необходимо произвести расчеты тока короткого замыкания, чтобы можно было выбрать соответствующие защитные устройства.

Болтовые разломы vs.Ошибки дуги

Электрический сбой может быть либо замыканием на болтах, либо дуговым замыканием.

В неисправности с болтовым креплением имеется прочное соединение. Это позволяет току короткого замыкания течь через проводник. Этот тип неисправности может произойти, когда установщик подключает источник питания к земле, а не к точке, где он должен быть подключен. При включении питания немедленно возникает неисправность болтового соединения, которая срабатывает защитное устройство. Поскольку текущий поток был ограничен, ущерб обычно ограничен.Однако замыкание на болтах создает самые высокие токи замыкания.

Дуговое короткое замыкание возникает, когда нет твердого соединения, но проводники подходят достаточно близко, так что ток проходит через зазор, создавая дугу. Первоначальная дуга ионизирует воздух, создавая плазму, которая позволяет току быстро увеличиваться и поддерживаться, что приводит к вспышке дуги или возникновению дуги. Когда возможна вспышка дуги, необходимо выполнить расчеты тока короткого замыкания, чтобы определить безопасные границы защиты и необходимые средства индивидуальной защиты, а также предоставить информацию, необходимую для этикеток вспышки дуги, которые должны быть установлены в дополнение к требуемому NEC 110.24 метки тока короткого замыкания.

Трехфазные неисправности

IEC 60909 «Токи короткого замыкания в трехфазных системах» дает принятый метод расчета токов трехфазного замыкания.

Повреждение в трехфазной системе может быть симметричным (сбалансированным) или несимметричным (несимметричным). При симметричном КЗ все три фазы одинаково затронуты. Однако такое случается редко. Большинство трехфазных КЗ несимметричны, что затрудняет расчет тока КЗ.

Источники содержания

Прежде чем можно будет выполнить расчет тока короткого замыкания, необходимо определить все возможные источники тока. Это может включать некоторые источники тока, которые, возможно, не были учтены. Существует четыре возможных источника тока короткого замыкания:

  • Электрогенераторы, устанавливаемые на месте: они расположены близко друг к другу, и ток короткого замыкания ограничивается только импедансом самого генератора и электрической цепи.
  • Синхронные двигатели: синхронный двигатель - это двигатель переменного тока, в котором скорость двигателя пропорциональна частоте электроэнергии.При пропадании питания, как это произойдет в случае короткого замыкания, инерция механической нагрузки на двигатель будет продолжать вращать двигатель. Затем двигатель будет действовать как генератор, обеспечивающий ток, и это будет способствовать общему току, протекающему в месте повреждения.
  • Асинхронные двигатели: этот тип двигателя также станет генератором в случае короткого замыкания в другом месте системы. Однако ток короткого замыкания, генерируемый асинхронным двигателем, будет длиться всего несколько циклов.Ток будет примерно равен пусковому току двигателя с заторможенным ротором.
  • Система электроснабжения: большая часть тока повреждения обычно исходит от электросети. Уровень тока короткого замыкания будет зависеть от:
    • номинальное напряжение вторичной обмотки трансформатора и полное сопротивление
    • Импеданс генераторов
    • сопротивление цепи от трансформатора до короткого замыкания.

Для упрощения расчета тока повреждения предполагается, что все электрические генераторы в системе находятся в фазе и что они работают при номинальном напряжении системы.

Трехфазное соединение с болтовым соединением

Проводится исследование короткого замыкания, чтобы можно было рассчитать ток короткого замыкания. Обычно это включает рассмотрение наихудшего сценария, которым является состояние трехфазного короткого замыкания с болтовым креплением. Основываясь на этой ситуации, можно приблизительно определить другое состояние неисправности.

Вклад двигателей в систему по току короткого замыкания очень важен. Во многих случаях электродвигатели могут давать в четыре-шесть раз больший ток нормальной полной нагрузки. Даже если ток непродолжительный, очень важно, чтобы он был включен в расчет тока короткого замыкания.

Когда проводится исследование вспышки дуги, расчет тока короткого замыкания все равно должен производиться для максимального тока трехфазного короткого замыкания с болтовым соединением.

Маркировка тока повреждения

После того, как ток короткого замыкания был рассчитан, на оборудование должны быть нанесены метки с указанием доступного тока короткого замыкания. Если требуется этикетка для вспышки дуги, ее также следует распечатать и наклеить в соответствующем месте. Для каждой метки требуется специальная информация, полученная при расчете тока короткого замыкания.

Сделайте следующий шаг!

Теперь, когда у вас есть базовое представление о переменных в расчетах вспышки дуги, загрузите наше бесплатное руководство по энергии вспышки дуги, чтобы получить подробные советы о том, как реализовать систему безопасности на вашем предприятии. Загрузите бесплатную копию сегодня!

Расчеты отказов - Введение

Расчеты неисправностей - один из наиболее распространенных видов расчетов, выполняемых при проектировании и анализе электрических систем.Эти расчеты включают определение тока, протекающего через элементы схемы при ненормальных условиях - коротких замыканиях и замыканиях на землю.

Типы неисправностей

Неисправность - это ненормальное или непреднамеренное соединение токоведущих элементов системы друг с другом или с землей. Полное сопротивление таких соединений часто очень низкое, что приводит к протеканию больших токов. Энергия, содержащаяся в токах короткого замыкания, может быстро нагревать компоненты, создавать чрезмерные силы и может привести к разрушительным взрывам оборудования.

Обычно мы имеем дело с тремя типами неисправностей:

  1. Трехфазные неисправности
  2. Междуфазные неисправности
  3. Замыкания на землю

Обычно наибольший ток повреждения возникает при трехфазном КЗ (хотя бывают и исключения).

Стандарты

IEC 60909 «Токи короткого замыкания в трехфазных системах» описывает международно признанный метод расчета токов короткого замыкания.IEC 60781 является адаптацией стандарта 60909 и применяется только к системам низкого напряжения.


IEC 60909 Ток сбоя При применении этих стандартов обычно вычисляются два уровня сбоя на основе коэффициента напряжения

  • максимальный ток, который вызывает максимальное тепловое и электромагнитное воздействие на оборудование (используется для определения номинальных характеристик оборудования)
  • минимальный ток (который может использоваться для настройки защитных устройств)

Стандарты также идеализируют неисправность, позволяя анализировать и понимать каждую ступень.Изображение (щелкните, чтобы увеличить версию) показывает этот сигнал.

В зависимости от позиции в цикле, в которой формируется неисправность, будет присутствовать смещение постоянного тока, уменьшающееся со временем до нуля. Это создает начальное симметричное короткое замыкание I '' k , которое со временем распадется до установившегося короткого замыкания I k .

Трехфазный отказ


Трехфазный отказ При трехфазном отказе все три фазы (L1, L2 и L3) закорочены вместе.

Чтобы найти ток короткого замыкания в любой точке сети, складывается сумма импедансов в сети между источником питания (включая полное сопротивление источника) и точкой, в которой происходит замыкание.

Чтобы найти ток короткого замыкания I k , номинальное приложенное напряжение, U 0 делится на суммарный импеданс Z.

Междуфазные ошибки


Фаза to Phase Fault При отказе между фазами (например, от L1 до L2) две фазы соединены вместе.

Ток повреждения снова равен номинальному приложенному напряжению, деленному на суммарное полное сопротивление.

Замыкания на землю


Замыкание на землю При замыкании на землю одна фаза напрямую соединена с землей (например, L1 - земля).

Чтобы найти значение тока замыкания на землю в любой точке сети, суммируются импедансы замыкания на землю в сети между источником питания (включая полное сопротивление источника) и импедансами обратного пути.

Использование таблиц

Часто, если требуется найти быстрый рисунок парка мячей, достаточно использовать таблицы. Это особенно актуально для систем низкого напряжения. В других случаях фактические параметры оборудования могут быть недоступны, и необходимо прибегать к типовым значениям. Раздел «Примечания» на сайте содержит набор таблиц, которые помогут в следующих случаях:

Таблицы отказов низкого напряжения

Расчеты отказов - типичные параметры оборудования

Расчеты основных отказов

1 простой способ при расчете неисправностей применяется закон Ома.Знание импеданса повреждения и напряжения на нем позволяет рассчитать ток повреждения:

Расчет отказов на единицу

В системах с переменным уровнем напряжения расчеты на единицу позволяют определять уровни отказов путем нормализации системы до общая база. Этот метод вычисления уровней неисправности известен как метод единицы или единичная система.

Чтобы узнать больше об этих расчетах на единицу, обратитесь к нашему примечанию:

Симметричные компоненты

Для условий дисбаланса расчет токов короткого замыкания является более сложным.Один из способов решения этой проблемы - использование симметричных компонентов. В симметричных компонентах система дисбаланса разбита на три отдельные симметричные системы, каждая из которых легко решается.

Чтобы узнать больше о симметричных компонентах, обратитесь к нашему примечанию:

IEC 60909 - Токи короткого замыкания в трехфазном переменном токе. systems

Часто при выполнении расчетов короткого замыкания необходимо выполнять их в соответствии с эталонным стандартом.При использовании эталонного стандарта расчеты согласованы, могут быть обоснованы и обеспечиваются контрольным журналом.

IEC 60909 - международный стандарт для расчета токов короткого замыкания. Документ определяет стандартизированный метод для разработки расчетов короткого замыкания, а также дает рекомендации по данным оборудования.

Чтобы узнать больше о том, как работает стандарт, обратитесь к нашему примечанию:

  • Расчет неисправности - IEC 60909 - примечание скоро будет

Вклад двигателя

В условиях неисправности двигатели работают с генераторами (до тех пор, пока вращение не уменьшится) и внесет ток в неисправность.Принимая во внимание вклад двигателя, стандарт IEC 60909 дает указания, как это сделать.

Для упрощения расчетов вклад двигателей в неисправность можно не принимать во внимание, если:

Связанные примечания

Расчет тока короткого замыкания - метод MVA: Power Systems

Пожалуйста, поделитесь и распространите слово:

В чем важность расчета тока короткого замыкания?

Исследования по расчету тока короткого замыкания важны для каждого инженера-электрика, чтобы оценить значения токов короткого замыкания и, следовательно, найти следующие детали.

  1. Для определения номинала распределительного устройства для реле защиты
  2. Для определения падения напряжения при запуске больших двигателей.
  3. Для определения рейтинга средств защиты, MCC и панели Breaker .

Почему метод MVA предпочтительнее других методов?

Мы также можем найти параметры короткого замыкания, используя омический и единичный методы. Формулы преобразования, используемые для обоих этих методов, сложны и их нелегко запомнить.

В методе MVA нет необходимости преобразовывать импедансы из одного напряжения в другое, как в омическом методе. И не требуется никакого базового значения MVA, как в методе на единицу. Таким образом, вычисления с использованием метода MVA - это простые ручные вычисления, а также быстрые.

Расчет тока короткого замыкания с использованием метода MVA:

Ниже приводится процедура

  1. Преобразуйте типичную однолинейную схему в эквивалентную схему MVA.
  2. Упрощение эквивалентной схемы MVA до одиночного короткого замыкания значения MVA в точке повреждения.

Этого легко достичь, выполнив следующие три шага.

Шаг-1: Преобразуйте все однолинейные компоненты в MVA для короткого замыкания.

На практике используется метод MVA путем разделения схемы на компоненты и вычисления каждого компонента с его собственной бесконечной шиной. Такому оборудованию, как генераторы, двигатели, трансформаторы и т. Д., Обычно присваиваются собственные значения МВА и номинальные значения импеданса или реактивного сопротивления.

MVA короткого замыкания каждого компонента в данном SLD равно его номинальному значению MVA, деленному на его собственное сопротивление на единицу импеданса или реактивного сопротивления.

Шаг 2: Объедините отдельные значения MVA.

1) Последовательные МВА объединены в параллельные резисторы.

2) Параллельные MVA добавляются арифметически.

Шаг 3: Сократите диаграмму MVA до одного короткого замыкания значения MVA в точке неисправности.

Уменьшите диаграмму MVA, упростив эквивалентную диаграмму MVA, используя величины MVA, полученные на предыдущем шаге.

Расчет тока короткого замыкания - Пример:

Рассмотрим пример сети энергосистемы, показанной в SLD ниже.

Однолинейная схема

Данные компонентов SLD:

1. Генератор-A:

10 МВА, реактивное сопротивление 10%

2. Генератор-B:

5 МВА, реактивное сопротивление 7,5%

3. Трансформатор:

15 МВА, реактивное сопротивление 5%, 11/33 кВ

4. Линия передачи:

Импеданс Z = 5 + j20 Ом

Для этой сети найдите МВА короткого замыкания и неисправность значения тока, подаваемые на симметричное замыкание между фазами, если оно происходит в точках F1 и F2, то есть

  1. На высоковольтных клеммах трансформатора F1
  2. На стороне нагрузки линии передачи F2 .

Решение данной сети с использованием метода MVA:

Давайте посмотрим, как рассчитать ток короткого замыкания с помощью метода MVA в точках F1 и F2.

Решение, приведенное ниже, решается с использованием вышеупомянутой процедуры в три этапа.

Шаг-1:

Преобразуйте все однолинейные компоненты в данном SLD в MVA для короткого замыкания.

1. Генератор-A:

10 МВА, реактивное сопротивление 10%

Короткое замыкание МВА генератора-А МВА1 = МВА / Субпереходное реактивное сопротивление генератора на единицу

МВА1 = 10 / 0.1 = 100

2. Генератор-B:

5 МВА, реактивное сопротивление 7,5%

Короткое замыкание МВА генератора-В МВА 2 = МВА / субпереходное реактивное сопротивление генератора на блок

МВА2 = 5 / 0,075 = 66,67

3. Трансформатор:

15 МВА, реактивное сопротивление 5%, 11 / 33кВ

Короткое замыкание МВА трансформатора МВА3 = МВА / Импеданс на единицу

МВА3 = 15 /0.05=300

4. Линия передачи:

Импеданс Z = 5 + j20 Ом

Z = sqrt (5 * 5 + 20 * 20)

Z = sqrt (25 + 400)

Z = sqrt (425)

Z = 20.615 Ом

Номинальное напряжение линии передачи = 33 кВ

Короткое замыкание МВА линии передачи МВА4 = кВ 2 / Импеданс в омах

МВА4 = 33 * 33 / 20,615 = 52,83

SLD Эквивалентная схема МВА :

Используя указанные выше значения MVA короткого замыкания для каждого компонента в SLD, нарисуйте диаграмму MVA, как показано ниже.

SLD Equivalent MVA Diagram

Шаг 2:

Объедините отдельные значения MVA.

Два генератора подключены параллельно.

Комбинированная диаграмма MVA

Комбинированная диаграмма MVA1-2 = MVA1 + MVA2 = 100 + 66,67 = 166,67

Шаг-3:

Сократить диаграмму MVA в единое короткое замыкание Значение MVA в точке Ошибка при поиске значений SC MVA и SC Current.

1. Расчет MVA короткого замыкания и тока короткого замыкания для неисправности F1:

MVA1-2 последовательно с MVA-3

Схема пониженного MVA для неисправности-F1

Общее значение MVA короткого замыкания до неисправность F1 = Комбинированный MVA1-2-3 = (MVA1-2 * MVA3) / (MVA1-2 + MVA3)

MVA1-2-3 = (166.67 * 300) / (166,67 +300) = 107,144

  • Суммарный МВА короткого замыкания до неисправности F1 = 107,144
  • Ток короткого замыкания при F1 = Суммарный МВА короткого замыкания до неисправности * 1000 / (1,732 * KV) = 107,144 * 1000 / (1,732 * 33) = 1874,58A

2. Расчет MVA короткого замыкания и тока короткого замыкания для ошибки F2:

MVA1-2-3 и MVA-4 последовательно .

Схема пониженного MVA для сбоя-F2

MVA полного короткого замыкания до сбоя F2 = комбинированный MVA1-2-3-4 = (MVA1-2-3 * MVA4) / (MVA1-2-3 + MVA4 )

МВА1-2-3-4 = (107.144 * 52,83) / (107,144 + 52,83) = 35,38

  • Всего короткого замыкания, МВА до неисправности F2 = 35,38
  • Ток короткого замыкания при F2 = Общее короткое замыкание, МВА до неисправности * 1000 / (1,732 * KV) = 35,38 * 1000 / (1,732 * 33) = 619A

Таким образом, мы можем быстро и быстро найти значения MVA и тока короткого замыкания для любого типа сети и любого типа неисправности, используя простой метод MVA. с легкостью.

Определение номинала короткого замыкания автоматических выключателей

Определение номинала короткого замыкания автоматического выключателя требует знания предполагаемого тока короткого замыкания на щитке.В следующем разделе представлен простой метод получения этой величины тока.

Трехфазные выключатели

Начнем с расчета предполагаемого тока от ближайшего трансформатора.

Ток повреждения на вторичной стороне трехфазного трансформатора:

I = \ frac {FLA * 100} {\% Z} Амперы

где,

FLA = Амперы полной нагрузки трансформатора = \ frac { Кажущаяся мощность (S_3 \ phi)} {\ sqrt3 * Line Voltage}

% Z = на единицу импеданса трансформатора

Усилители короткого замыкания, полученные этим методом, игнорируют импеданс источника.Если у вас есть такое сопротивление, используйте следующее уравнение.

I = \ frac {FLA * 100} {\% Z + \% Zsource} Amps

Конечно, теперь вы будете точнее с результатом. Однако получить полное сопротивление источника нелегко. Эта информация обычно получается от обслуживающей вас утилиты. % Zsource включает полное сопротивление всей энергосистемы, рассчитанное до первичной обмотки указанного трансформатора.

Однофазный автоматический выключатель

Процедура определения номинального тока короткого замыкания однофазного автоматического выключателя в однофазной системе такая же, как и выше, за исключением изменения уравнения тока полной нагрузки ( 1-фазный трансформатор.)

FLA = \ frac {S_1 \ phi} {V_ {line}}

Рисунок 1: Расчет мощности короткого замыкания однофазного выключателя

Коэффициент X / R

При выборе автоматического выключателя будьте осторожны выбор автоматических выключателей, номинальные значения которых будут минимальными, т. е. токи короткого замыкания составляют 80 - 100% от номинального значения выключателя. В цепях с отношением X / R более 15 (т. Е. В высокоиндуктивных цепях) величина предполагаемого тока короткого замыкания может быть больше расчетного тока.

Почему? Что ж, в системах переменного тока токи короткого замыкания имеют асимметричную форму волны.Асимметрия (из-за смещения постоянного тока) постепенно сужается, становясь симметричной. См. Рисунок ниже. Скорость затухания асимметрии зависит от отношения X / R в цепи. Чем выше отношение X / R в цепи, тем выше величина тока короткого замыкания, которую должен выдержать автоматический выключатель.

Рисунок 2: Величина тока короткого замыкания после сбоя

Итак, предполагая, что вы не обращаете внимания на X / R системы в точке, где вы устанавливаете автоматический выключатель, и что высокая величина тока будет сохраняться в течение некоторого времени, разумно выбирайте автоматические выключатели таким образом, чтобы расчетные токи короткого замыкания были только на 80% (или меньше), чем их номинальный ток короткого замыкания.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Тип отказа Расчет

3-фазное замыкание

фазное замыкание

замыкание на землю