Расчет тока короткого замыкания онлайн: Расчет токов короткого замыкания онлайн

Содержание

Расчет токов короткого замыкания в сетях 0,4кВ

Программа TKZdo1kV предназначена для расчета токов короткого замыкания (КЗ) в схемах собственных нужд электрических станций и подстанций напряжением до 1 кВ. Программа применяется в операционной среде Windows XP с SP2 и выше и с Microsoft Office 2002 и выше.

Формирование расчетной схемы энергосистемы в графической форме и задание параметров ее элементов выполняется оператором на экране дисплея. Одновременно программой производится формирование схемы замещения, расчет ее параметров и формирование файла исходных данных для расчета. Автоматическое формирование схемы замещения позволяет избежать ошибок, возникающих при ручном составлении схемы замещения.

Схема замещения хранится в памяти компьютера в виде списков. Для этого программой выполняется автоматическая нумерация всех узлов расчетной схемы. Такие же номера имеют узлы в схеме замещения. Нумерация узлов выполняется целыми числами в возрастающем порядке по мере создания расчетной схемы на экране. Каждый элемент расчетной схемы (система, трансформатор, шины и т.д.) замещается одной ветвью. Для каждой ветви в списках хранятся номера двух узлов, к которым присоединена ветвь, активное и реактивное сопротивления ветви и электродвижущая сила (ЭДС) ветви.

Источниками тока КЗ является система и асинхронные электродвигатели (АД), которые в начале аварийного режима подпитывают место КЗ.

Для расчета несимметричных КЗ формируются две схемы замещения: схема замещения прямой последовательности (СПП) и схема замещения  нулевой последовательности (СНП). Конфигурация и сопротивления ветвей схемы замещения обратной последовательности (СОП) совпадают со СПП. Конфигурация, а также сопротивления ветвей СНП отличаются от СПП. Токи нулевой последовательности могут протекать только по цепи между заземленной нейтральной точкой обмотки низшего напряжения трансформатора собственных нужд и местом однофазного КЗ на землю. Нейтральные точки обмоток статоров АД и нагрузок изолированы от земли, поэтому токи нулевой последовательности в них не протекают.

Программа предназначена для проектировщиков и других специалистов, занимающихся расчетами параметров электрических сетей.

Формула расчета силы ударного тока коротких замыканий ТКЗ

Ток короткого замыкания – это резко возрастающий электрический импульс, в результате которого выделяется значительное количество тепла. Обычно ток КЗ возникает в аварийной электроустановке или системе, наиболее частая причина его появления – это повреждение изоляции проводников.

Начало процесса

После пикового возрастания электроимпульса возможны нарушения в подаче энергии, кроме того выход из строя части потребителей электроэнергии. Для того чтобы избежать этого, необходимо проектировать передающие сети с резервом на возникновение такой ситуации, кроме того периодически проводить контроль на предполагаемые пиковые нагрузки.

Причины возникновения

Основной причиной возникновения аварийной ситуации, связанной с пиковым возрастанием импульса, служит повреждение изоляции проводов. Повреждение может быть вызвано как механическим путём, так и в результате воздействия следующих факторов:

  • электрический пробой вследствие излишне мощной нагрузки;
  • перехлест неизолированных проводников или их соединение;
  • попадание в провода животных или птиц;
  • человеческий фактор;
  • износ оборудования или изоляции вследствие выработки ресурса или естественный.

Для того чтобы свести к минимуму возможности возникновения КЗ в электросети, достаточно своевременно производить проверку изоляции, контролировать ресурс и естественный износ оборудования. Кроме того, снижению риска возникновения КЗ способствует наличие автоматической защиты устройств, включённых в систему электропитания, а также точное соблюдение правил монтажа и эксплуатации электросетей.

Электродуга

Принцип действия

До момента возникновения короткого замыкания ток имеет равное нормальному значение. Но в условиях соединения проводников его величина резко возрастает из-за значительного уменьшения общего сопротивления сети. После чего параметры вновь снижаются до стабильного значения. При этом распределение импульса можно кратко описать так.

Итак, короткое замыкание формула:

I к.з.=Uph / (Zn + Zt), где:

  • I к.з. – величина тока короткого замыкания,
  • Uph – фазное напряжение,
  • Zn – суммарное сопротивление замкнутой сети,
  • Zt – суммарное сопротивление источника.

Фактически процесс возникновения и процесс протекания можно описать так:

  1. Величина тока стабильна, сеть обладает активным и индуктивным сопротивлением, которое ограничивает возможность резкого роста величины;
  2. При перехлёсте проводов и возникновении явления КЗ параметры сети остаются прежними, величина ТКЗ по-прежнему стабильна и равно нормальной;
  3. Переходный момент – с момента возникновения явления до восстановления установившегося режима. Расчет тока КЗ можно провести на любом отрезке этого процесса. Сила тока короткого замыкания в этот момент нестабильна, как и его напряжение.

Возникает закономерный вопрос, как рассчитать ток короткого замыкания. В переходном процессе ТКЗ рассчитывается, исходя из его элементов, в их наибольших значениях. Апериодический ток после возникновения снижается по экспоненциальной зависимости, до нулевой величины. Периодический – постоянен.

Ударный ток короткого замыкания – это максимально возможное значение тока КЗ, в момент до затухания апериодической составляющей он определяется по формуле:

I у – i пm + i аt=0, где:

  • I у – ударный ток КЗ,
  • i пm– амплитуда периодического тока,
  • i аt – величина апериодического.

Важно! Расчет ТКЗ – достаточно сложное и ответственное занятие, проектирование энергосистемы стоит доверить профессионалам.

Опасность

Виды короткого замыкания

Фактически короткое замыкание – это непредусмотренное условиями эксплуатации соединение токоведущей линии с другой фазой или нейтралью, в результате чего возникает электрическая дуга, и выделяется значительное количество тепла. Это и является основной опасностью КЗ в быту.

В зависимости от типа сети подразделяют следующие виды:

  • трехфазное – перемыкание или соединение трех фаз;
  • двухфазное – перехлест двух фаз токоведущей системы;
  • однофазное на землю;
  • однофазное на нейтраль – перехлест фазы на землю, в качестве которой выступает изолированная нейтраль;
  • двух,- и трехфазное на землю – соединение двух или более токоведущих линий с проводом заземления.

В зависимости от вероятности возникновения, расчёт тока КЗ, его силы и напряжения производится индивидуально. Возникновение аварийной ситуации предполагается при проектировании, и в энергосистему закладываются устройства автоматической защиты и прерывания.

Сопротивление сети и закон Ома

Сопротивление сети играет важную роль, протяжённость провода может достигать значительных значений, а чем выше протяжённость, тем больше сопротивление. Оно также оказывает влияние на величину тока короткого замыкания. На эту величину влияет общее суммарное сопротивление всего участка сети до источника тока.

Расчёт основан на принципе определения силы тока по его напряжению. Этот же принцип работает при определении наиболее оптимальных нагрузок на сеть. Нагрузки в нормально работающей сети стабильны и постоянны, но в аварийной ситуации процесс протекает в неконтролируемом режиме. Несмотря на это, его основные пиковые параметры вполне поддаются расчётам.

Дуга

Использование явления короткого замыкания

Помимо негативного эффекта, к которому приводит короткое замыкание в аварийных и неконтролируемых ситуациях, это явление может использоваться и в полезных целях. Нужно отметить, что в результате КЗ выделяется значительное количество тепла, и возникает электрическая дуга, контролируемое использование которой может принести немалую пользу.

Так, например, электродуговой сварочный аппарат. Принципом его работы является создание электрической дуги между электродом и поверхностью детали, в результате чего в зоне её работы повышается температура, и металл сваривается между собой. Действие в этом случае основано на явлении КЗ электрода и земли.

Стоит отметить! Величина тока и температура, создаваемая на месте сварки, достаточно велики, поэтому при работе с подобного рода оборудованием требуется соблюдать все необходимые меры предосторожности.

Аварийная защита от КЗ

Существует достаточно много устройств, обеспечивающих безопасность потребителя при коротком замыкании, в основе своей эти устройства отключают аварийный участок сети:

  • плавкие предохранители различных типов;
  • электрические автоматы;
  • дифференциальные автоматические устройства защиты;
  • токоограничители.

Наиболее простым, но в тоже время эффективным способом защиты от возникновения короткого замыкания служит включение в электросеть плавких предохранителей. При повышенной нагрузке нить таких предохранителей плавится и перегорает, тем самым обрывая от источника повреждённый участок сети.

Но, помимо высокой эффективности, эти устройства обладают рядом недостатков. В первую очередь, это необходимость их постоянной замены и работа только при определенных нагрузках. При дефиците таких предохранителей их зачастую заменяли «жучками», которые могли служить проводником тока, но не выполняли функции предохранителей, что, в свою очередь, могло привести к печальным последствиям.

Также достаточно эффективным и надёжным средством обеспечения безопасности служат автоматические выключатели, также известные как электрические автоматы. Принцип их действия основан на использовании тепловых реле. При нагреве пластины сверх нормы они расширяются и отключают автомат, для включения сети достаточно просто включить его обратно. Эти устройства более удобны, чем плавкие предохранители, более эффективны в работе.

Дифференциальные автоматы отключают ток даже при небольших изменениях параметров тока на подключённом к ним участке, эти устройства наиболее эффективны и безопасны, но в тоже время достаточно дорого стоят.

Токоограничивающий реактор применяется в сетях высокого напряжения, использование этих устройств, рассчитанных на промышленные нагрузки, в быту нерационально. Практически это катушка, последовательно включённая в токоведущую сеть. При коротком замыкании реактор принимает энергию на себя. В настоящее время применяются токоограничители различных конструкций.

Важно! Использование «жучков» вместо плавких предохранителей может грозить выходом из строя электрооборудования, а также пожаром!

Предохранитель

Мощность источника питания

Исходя из этого параметра сети, можно оценить разрушительную работу при аварийной ситуации. Рассчитываются время протекания КЗ, пиковые величины и размер.

Для примера достаточно рассмотреть медный провод, подключённый к бортовой сети автомашины, и такой же отрезок провода, смонтированный в бытовой электросети напряжением 220V. Если в автомобиле из строя выйдут предохранители, или сгорит аккумулятор, при их отсутствии, то в бытовой сети просто отключится электроэнергия из-за перегрева автомата, но если, как и предохранители в автомашине, он вышел из строя, провод просто сгорит. Ситуация, что ток КЗ воздействует на источник питания маловероятна, так как протяжённость проводов, а, значит, и сопротивление сети достаточно большие, и ТКЗ просто не дойдёт до трансформатора.

Расчёт тока короткого замыкания производится несколькими различными методиками, они позволят определить все необходимые параметры с нужной точностью. Кроме того, можно измерить сопротивление схемы по способу «фаза-ноль», расчёт с использованием этого параметра делает расчет токов короткого замыкания более точным и позволяет откорректировать безопасные значения и необходимые устройства при проектировании электросети. В настоящее время существуют онлайн-калькуляторы для расчета параметров и величин КЗ. Рассчитывать параметры ТКЗ и систему безопасности через них довольно удобно и быстро.

Сварочная дуга

Видео

Оцените статью:

Метод расчетных кривых

Определение периодической составляющей тока в месте к. з. для произвольного момента времени t при относительно небольшой электрической удаленности точки к. з. (когда приближенный расчет дает значительные погрешности) может быть выполнено при помощи расчетных кривых. На рис. 38-12 и 38-13 представлены такие кривые для типовых турбогенераторов номинальной мощностью до 150 МВт и гидрогенераторов номинальной мощностью до 50 МВт включительно. Для обоих типов генераторов принята машинная система возбуждения с автоматическим регулированием возбуждения и релейной форсировкой.
Примечания:
1. Расчетная реактивность и периодическая слагающая тока прямой последовательности на кривых выражены в относительных единицах при номинальной мощности источника.
2. Кривые построены применительно к простейшей схеме рис. 38-14 в предположении, что до к. з. генератор работал с номинальной нагрузкой.
Нагрузка учтена относительным полным сопротивлением , неизменным в процессе к. з.
Расчетное сопротивление определено как , где — сопротивление аварийной ветви — характеризует удаленность короткого замыкания.
3. Расчетные кривые построены до , так как при периодическую составляющую тока к. з. можно считать неизменной в течение всего процесса к. з.
4. При построении кривых рис. 38-12 и 38-13 принято, что под действием АРВ напряжение на кольцах ротора возрастает по экспоненциальному закону с постоянной времени с; постоянная времени цепи возбуждения для турбогенератора с; для гидрогенераторов с.
Метод расчетных кривых применяют при проверке аппаратов и проводников по условиям к. з., выборе уставок простейших релейных защит и решении ряда других практических задач.

Рис. 38-12. Расчетные кривые для типового турбогенератора с АРВ.

Рис. 38-13. Расчетные кривые для типового гидрогенератора с АРВ.

Применение кривых
Определение тока в схеме с несколькими источниками производят путем замены всех генераторов одним эквивалентным (расчет по общему изменению) или определяют отдельно составляющие тока от различных по типу и удаленности групп генераторов (расчет по индивидуальному изменению).

Расчет по общему изменению
1. Для заданной расчетной схемы составляют схему замещения, в которую генераторы вводят своими сверхпереходными сопротивлениями ; нагрузки в схему не вводят. Все сопротивления выражают в относительных единицах при выбранных базисных условиях.
2. Схему замещения преобразуют до простейшей (при этом начала ветвей источников питания рассматривают как эквипотенциальные точки) и определяют результирующее сопротивление схемы относительно точки к. з.
3. Определяют расчетное сопротивление при суммарной номинальной мощности источников питания:

4. Для по соответствующим расчетным кривым находят значения .
Если , то (см. упрощенный расчет)


Рис. 38-14. Схема, принятая при построении расчетных кривых.

5. Определяют искомую величину периодической составляющей тока для заданных моментов времени:

где

— суммарный номинальный ток источников, приведенный к напряжению ступени, где рассматривается к. з. Так как , то

а при

Расчет по индивидуальному изменению
Если источники питания находятся в резко отличающихся условиях по отношению к точке к. з. или схема содержит мощные генераторы разных типов, то определение периодической составляющей тока рекомендуется производить с учетом индивидуального изменения тока отдельных источников (или групп их). При этом следует руководствоваться следующим:
1. Источники, непосредственно связанные с точкой к. з., должны учитываться отдельно от остальных источников.
2. В одну группу следует объединить однотипные источники, находящиеся примерно в одинаковых условиях; обычно достаточно выделения двух-трех групп.

3. Расчетное сопротивление для каждой отдельно учитываемой группы источников М



где — суммарная номинальная мощность источников данной группы М; См — коэффициент распределения, равный доле участия данной группы источников М в общем токе к. з., принятом условно за единицу.
Например, в схеме с двумя группами источников (рис. 38-15) коэффициенты распределения будут равны:



где — эквивалентное сопротивление.

Рис. 38-15. К определению коэффициента распределения.

4. Для каждой группы источников по расчетным кривым находят значения .
При

5. Периодическая слагающая тока в месте к. з.

где

— номинальные токи отдельных групп, приведенные к напряжению ступени, где рассматривается к. з.
6. Если, помимо генераторов, в схеме имеется источник неограниченной мощности — система С, то ее необходимо выделить в отдельную генерирующую ветвь. Взаимное сопротивление системы относительно точки к. з.

где Сс — коэффициент распределения для ветви связи с системой С.
Периодическая составляющая тока к. з. от системы

Пример 1. При трехфазном к.з. в точке К схемы, приведенной на рис. 38-16, а, вычислить ток в месте повреждения через 0,2 с после начала к. з.

Решение. На рис. 38-16, б показана схема замещения, где реактивности всех элементов выражены в относительных единицах при .
Подсчет сопротивлений схемы замещения:

При к. з. в точке К ток от генератора Г-2 следует определить отдельно, а для генератора Г-1 и системы С расчет токов следует провести по индивидуальному изменению.
Коэффициенты распределения для ветвей генератора Г-1 и системы С будут равны:

где

Расчетное сопротивление для ветви Г-1

где .
Номинальный ток Г-1 на ступени к. з.

Для генератора Г-2

По расчетным кривым для турбогенераторов с АРВ (см. рис. 38-12) найдены токи от генераторов:
от генератора Г-1
от генератора Г-2
Для системы С (источник неограниченной мощности)

Ток в месте к. з.

Рис. 38-16. Схемы к примеру 1.

Расчет токов короткого замыкания (КЗ)

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

Для чего рассчитываются токи КЗ

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

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

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

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

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

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

Исходные данные и критерии для расчетов

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

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

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

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

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

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

Проведение расчетов

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

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

Следует обязательно учесть ряд особенностей:

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

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

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

Как вычислить ток при трехфазном замыкании

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

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

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

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

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

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

Расчеты токов КЗ в однофазных сетях

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

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

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

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

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

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

Расчеты токов короткого замыкания в сетях 0,4 кВ | Різне-архів

Цель и особенности расчетов.

Расчет выполняется с целью выбора коммутационной аппаратуры, шинопроводов, кабелей и другого электрооборудования, а также проверки чувствительности защит.
Особенности расчета токов к. з. в сетях 0,4 кВ: необходимо учитывать активные и индуктивные сопротивления всех элементов цепи к.з.; при питании от энергосистемы не учитывается затухание периодической составляющей тока к. з. ввиду большой электрической удаленности генераторов; при питании от маломощных местных электростанций или автономных генераторов напряжением выше 1000 В затухание периодической составляющей тока к. з. не учитывается, если мощность генератора превышает мощность понижающего трансформатора в пять и более раз; при питании от автономных или аварийных генераторов напряжением 0,4 кВ затухание учитывается независимо от мощности генератора.
В зависимости от цели расчета учитывают разные расчетные режимы работы электрической схемы. При выборе аппаратуры расчетным считается максимальный режим, при котором токи к. з. имеют максимальные значения. Этот же режим учитывают при расчетах токов пуска и самозапуска электродвигателей с целью обеспечения несрабатывания защит в сети. При проверке чувствительности защит расчетным является минимальный режим, при котором токи к. з. имеют минимальные значения. Этот же режим используют для проверки возможности пуска и самозапуска электродвигателей.
При расчетах металлических к.з. (сопротивление контакта в месте повреждения не учитывается) определяют  следующие значения токов:
—  максимальный ток трехфазного металлического к. з. при максимальном режиме работы питающей энергосистемы, используется для выбора аппаратуры и защит, проверки селективности их действия;
—   минимальный ток двухфазного металлического к. з. при минимальном режиме работы энергосистемы, используется для проверки чувствительности защит;
•— минимальный ток однофазного металлического к.з., определяется для проверки чувствительности и селективности действия защит.
Подавляющее большинство к.з. в сетях 0,4 кВ происходит через электрическую дугу в месте повреждения, сопротивление которой существенно снижает значение тока к.з. По данным исследований ЛенПЭОВНИИПЭМ в 85 % случаев к. з. возникают вследствие металлического контакта, однако электродинамические силы, пропорциональные квадрату тока, разбрасывают металлические проводники, разрывают закоротки небольшого сечения и к. з. переходит в дуговое. При больших токах электродинамические силы достигают нескольких тонн
и так быстро разрывают металлический контакт, что ток к. з. не достигает максимального значения, а сразу же ограничивается сопротивлением дуги (как в токоограничивающих выключателях). Лишь в 2 % случаев к.з. остается металлическим, при условии надежно закрепленной закоротки большого сечения. Чтобы учесть токоограничивающее действие электрической дуги в месте повреждения, определяют следующие значения токов и напряжений:
— средний, наиболее вероятный ток трехфазного к. з., вычисленный с учетом токоограничивающего действия дуги в месте повреждения [2], используется для выбора аппаратуры в сети, в том числе отходящих от КТП линий, в случае, если невозможно выбрать аппаратуру, стойкую при металлическом к. з. (кроме вводных и секционного выключателей КТП, которые всегда следует выбирать по металлическим к. з.), а также для проверки селективности защит при этом токе, если при металлическом к. з. она не обеспечивается;
—    минимальный ток двухфазного к. з., вычисленный с учетом токоограничивающего действия дуги в месте повреждения, используется для проверки чувствительности защит;
—    минимальный ток однофазного к. з., вычисленный с учетом токоограничивающего действия дуги в месте повреждения, используется для проверки чувствительности защит;
Ск-ост — остаточное напряжение при к.з. через дугу, используется для проверки чувствительности максимальных токовых защит с пуском по напряжению, устанавливаемых на понижающих трансформаторах и генераторах напряжением 0,4 кВ.
Определяются также значения ударного тока к.з. и его тепловой импульс, их используют для выбора аппаратуры (автоматических выключателей, рубильников), шинопроводов и другого электрооборудования.
Сопротивления элементов схемы замещения. Для расчетов токов к. з. составляют схему замещения, в которую входят все сопротивления цепи к. з. Значения этих сопротивлений выражают в миллиомах (мОм). Далее рассмотрено, как определяются сопротивления отдельных элементов схемы замещения.
Питающая энергосистема. Активное и индуктивное
сопротивления питающей энергосистемы до зажимов высшего напряжения ВН понижающего трансформатора находят из расчета токов к. з. на стороне ВН и приводят к стороне низшего напряжения НН по выражениям:

где лсс.вн и тс.вн — соответственно индуктивное и активное сопротивления энергосистемы, приведенные к стороне ВН, Ом; хс и г с — то же, приведенные к стороне НН понижающего трансформатора, мОм; С/И.т.нн и и„.т.вн — соответственно номинальные напряжения обмоток НН и ВН понижающего трансформатора.
Для практических расчетов токов к.з. допустимо не учитывать активное сопротивление энергосистемы, а индуктивное принимать равным полному сопротивлению энергосистемы (это не влияет на точность расчетов токов к.з. в сети 0,4 кВ), определяя его значение (в омах) по известному току     (в килоамперах) или мощности
S<*H (в мегавольт-амперах) трехфазного к. з. на зажимах ВН понижающего трансформатора 6(10)/0,4 кВ:
(2)

где Uc.bh —напряжение энергосистемы со стороны ВН трансформатора, при котором определялись ток и мощность к. з. системы, кВ.
Трансформаторы. Активное и индуктивное сопротивления понижающего трансформатора (в миллиомах), приведенные к стороне НН:
(3)

(5)
где Sh.t — номинальная мощность трансформатора, кВ-А; 11к.т — номинальное линейное напряжение обмотки НН, кВ; Рк — мощность потерь к. з. в трансформаторе, кВт; ик — напряжение к.з. трансформатора, %.
Таблица 1. Активные и индуктивные сопротивления, мОм, трансформаторов 6(10)/0.4 кВ

Параметры стандартных трансформаторов 6 (10)/0,4 кВ приведены в табл. 1.
Кабели. Активное и индуктивное сопротивления кабелей определяют по выражениям
(6)
где Худ и Гуд — соответственно индуктивное и активное удельные сопротивления кабелей, принимаются по табл. 2, мОм/м; / — длина кабеля, м.
Шины и шинопроводы. Сопротивление шин и шинопроводов находят аналогично. Их удельные сопротивления приведены в табл. 3, 4. Сопротивление шин и шинопроводов длиной 5 м и менее можно не учитывать, так как их влияние па ток к. з. невелико.
При известных расстояниях между прямоугольными шинами индуктивное сопротивление (в миллиомах на метр) можно определить приближенно по выражению
Таблица 2. Удельное сопротивление (прямой последовательности) кабелей с алюминиевыми жилами при температуре проводника 65 С  мОм/м [I8J


Сечение жил, мм*

 

*УД

 

нулевой

гуд

трехжильный

четырехжильиый

фазных

 

кабель

кабель

3X4

2,5

9,610

0,092

0,098

зхб

4

6,410

0,087

0,094

зхю

6

3,840

0,082

0,088

3X16

10

2,400

0,078

0,084

3X25 3X35

16

1,540

0,062

0,072

16

1,100

0,061

0,068

3X50

25

0,-769

0,06

0,066

3X70

35

0,549

0,059

0,065

3X95

50

0,405

0,057

0,064

3X120

50

0,320

0,057

0,064

3x150

70

0,256

0,056

0,063

3X185

70

0,208

0,056

0,063

3X240

 

0,160

0,055

 

Примечание. Для кабелей с медными жилами приведенные в таблице значения активного сопротивления следует уменьшить в 1,7 раза.

(7)
где—среднее геометрическое расстояние между фазами 1, 2 и 3, мм; h — высота шины, мм.
Воздушные линии. Активное и индуктивное сопротивления линий определяются по формуле (6). Для линий 0,4 кВ с проводами из цветных металлов значение удельного индуктивного сопротивления приближенно принимается равным 0,3 мОм/м, активного — по табл. 5. Линии со стальными проводами применяют редко. Их активное и индуктивное сопротивления зависят от конструкции провода, значения тока и могут быть найдены из работ.
Реактор напряжением 0,4 кВ типа РТТ-0,38-50-0,14. Номинальные параметры реактора: напряжение 380 В, ток 50 А, индуктивное сопротивление при частоте 50 Гц составляет 140 мОм, активное — для исполнения УЗ (алюминиевая обмотка) 17 мОм, для исполнения ТЗ (медная обмотка) 16 мОм. До 1982 г. реактор обозначался ТРТС-0,5-50-0,14.
Таблица 3. Удельные сопротивлении шин при 65"С, мОм/м


Сечсопг, км1

'тд

хуД при среднем геометрическом расстоянии между фазами, мм. равном

медь

алюминий

100 |

150 |

200

250

25X3

0,2680

0,475

0,1790

0,2000

0,225

0,244

30X3

0,2230

0,394

0,1630

0,1890

0,206

0,235

S0X4

0,1670

0,296

0,1630

0,1890

0,206

0,235

40X4

0,1250

0,222

0,1450

0,1700

0,189

0,214

40X5

0,1000

0,177

0,1450

0,1700

0,189

0,214

50x5

0,0800

0,142

0,1370

0,1565

0,180

0,200

50X6

0,0670

0,118

0,1370

0,1565

0,180

0,200

60X6

0,0558

0,099

0,1195

0,1450

0,163

0,189

60X8

0,0418

0,074

0,1195

0,1450

0,163

0,189

80X8

0,0313

0,055

0,1020

0,1260

0,145

0,170

80хЮ

0,0250

0,0445

0,1020

0,1260

0,145

0,170

100X10

0,0200

0,0355

0,0900

0,1127

0,133

0,157

2(60x8)

0,0209

0,0370

0,1200

0,1450

0,163

0,189

2(80x8)

0,0157

0,0277

0,1260

0,145

0,170

2(80хЮ)

0,0125

0,0222

0,1260

0,145

0,170

2(100X10)

0,0100

0,0178

0,133

0,157

Трансформаторы тока. Сопротивление трансформаторов тока ввиду почти незаметного влияния на ток к.з. для упрощения расчетов не учитывается.
Автоматические выключатели, рубильники, переходные сопротивления. Сопротивления автоматических выключателей, рубильников, а также переходные сопротивления (вставных контактов, болтовых соединений шин и др.) принимают по справочникам и каталогам. Эти сопротивления часто не учитывают, поскольку их влияние на значение тока к.з. не превышает 5% вблизи трансформатора и снижается при удалении точки к.з. Сопротивление автоматического выключателя, отключающего к. з., не учитывают, так как при экспериментальном определении его предельной коммутационной способности исходят из токов, которые были в цепи при отсутствии этого выключателя (ГОСТ 2933—83).
При определении токов металлического к.з. ипереходное сопротивление в месте повреждения не учитывается.
При определении минимального тока к.з. с учетом токоограничивающего действия дуги в месте поврежденияв схему замещения вводится активное сопротивление Ru= 15 мОм [2, 8], учитывающее совокупно все переходные сопротивления (рубильников, автоматов, вставных контактов, болтовых соединений) и сопротивление электрической дуги в месте повреждения.

Таблица 4. Удельные сопротивления шинопроводов до 1000 В. мОм/м

Продолжение

Значение Ru= 15 мОм соответствует минимальному возможному току к.з., полученному по опытным данным на одной из установок 0,5 кВ . Максимальное расчетное значение тока к. з., равное 58 кА, удавалось получить только при наличии толстой медной перемычки, надежно привинченной к шинам. При к. з., полученном с помощью привинченной медной закоротки сечением 6—25 мм2, значение тока оказывалось равным соответственно 60—87 % максимального, при свободно лежащем медном брусе —56%, при стальном свободно лежащем брусе —68 %, а при перекрытиях по изоляции — 32—56 %. Таким образом, минимальное значение тока к. з. было равно 0.32Х Х58=18,6 кА. Из первого опыта металлического к. з. со значением тока 58 кА легко найти сопротивление цепи, которое приближенно можно считать индуктивным:
Из опыта к. з. через наибольшее переходное сопротивление можно
Таблица 5. Конструктивные и расчетные данные неизолированных медных, алюминиевых и сталеалюминиевых проводов при 20°С (ГОСТ 839-74)

Значения токов, получаемые по выражению (12), практически совпадают с результатами экспериментальных исследований наиболее вероятных токов к. з. в электроустановках 0,4 кВ [2].

Реальные возможные значения токов трехфазных к.з. находятся в зоне, верхней границей которой является ток металлического кз.


Рис. 4. Зона возможных токов при трехфазном к. з. на стороне 0.4 кВ трансформатора в зависимости от его мощности ST

Влияние токоограничивающего действия дуги на зону возможных токов к. з. зависит от мощности трансформатора, мощности питающей энергосистемы и удаленности точки к. з. от шин 0,4 кВ.
Влияние мощности трансформатора на величину зоны возможных токов к. з. за трансформатором (на шинах 0,4 кВ) дли случая, когда трансформатор питается от мощной энергосистемы (*с= =0,1 *т), показано на рис. 4. Из этого рисунка видно, что влияние токоограничивающего действия дуги очень велико, особенно для мощных трансформаторов. Чем меньше мощность трансформатора (т. е. чем больше результирующее сопротивление до точки к. з.) тем меньше зона возможных токов к. з.
По мере удаления точки к. з. от шин 0,4 кВ зона возможных токов также сужается (рис. 5).
Аналогично влияет на зону возможных токов к. з. и сопротивление питающей системы. Для пояснения этого влияния представим сопротивление питающей системы до выводов 6 или 10 кВ трансформатора хс в виде отношения Хс/Хт. Зона возможных токов к. з. за трансформаторами в зависимости от xdxT   из рис. П1, с, б, в. (т. е. чем больше результирующее сопротивление до точки к. з.), тем меньше зона возможных токов к. з.

Для выбора аппаратуры следует использовать значения тока металлического к. з. Допустимо выбирать аппаратуру линий, отходящих от шин щита 0,4 кВ, по значению среднего (наиболее вероятного) тока к. з„ если невозможно выбрать аппаратуру, стойкую при сечением ЗХ Х150 мм» (зона /) и 3 X Х50 мм2 (зона 2) в зависимости от их длины I при питании от трансформатора мощностью 1000 кВ-А (*с=0,1 Хт)
металлических к. з.

Рис. 5. Зоны возможных токов при трехфазном к. з. алюминиевыми кабелями
Однако вводные и секционный выключатели этого щита как наиболее ответственные следует выбирать по металлическим к.ш не менее 1,5, при токе к.з. с учетом токоограничивающего действия душ не менее 1,2.
Если чувствительность максимальной токовой защиты трансформатора оказывается недостаточной к токам к. з. с учетом токоограничивающего действия дуги, то следует уменьшить ток срабатывания защиты, а для обеспечения ее несрабатывания при токах самозапуска электродвигателей уменьшить количество двигателей, участвующих в самозапуске, либо применить их поочередный автоматический самозапуск, либо выполнить защиту с пусковым органом напряжения. При определении чувствительности последнего также следует учитывать возможность дугового к. з.   Расчеты показывают, что применение пускового органа напряжения для трансформаторов мощностью 630 кВ-А и более при малом сопротивлении питающей энергосистемы неэффективно из-за низкой чувствительности, однако вполне оправдано при большом сопротивлении питающей энергосистемы, а также при небольшой мощности трансформаторов или для защиты генераторов напряжением 0,4 кВ.
При проверке селективности защит в сети 0,4 кВ также в некоторых случаях целесообразно учитывать влияние переходных сопротивлений, особенно для, потребителей II и III категорий, и обеспечивать селективное действие защит не во всем диапазоне возможных значений токов к. з. вплоть до тока металлического к. з.  

Рис. 6. Области, в которых можно не учитывать токоограничивающес действие дуги
Редкие случаи неселективного действия защит при металлических к. s. Например, если проверку селективности между защищающими понижающий трансформатор предохранителями ПК-6 и ПК-10 и автоматами 0,4 кВ производить при максимальном токе   то может потребоваться завышение номинальных токов вставок ПК, что не рекомендуется, или замена предохранителей выключателями, в то время как при токах которые могут быть значительно меньше 'клюке • селективность будет обеспечена.
Влияние токоограничивающего действия дуги в месте к. з. можно не учитывать в следующих случаях: при выборе аппаратуры — если мощность трансформатора менее 400 кВ-А; при проверке чувствительности защит — если мощность трансформатора менее 250 кВ-А. При мощности понижающих трансформаторов 5Т, равной или большей указанной, влиянием токоограничивающего действия дуги в месте к. з. можно пренебречь при достаточно большом сопротивлении питающей энергосистемы, при выборе аппаратуры, если отношение хс/хт находится в области А или Б, а при проверке чувствительности защит — если это отношение находится в области Л, рис. 6.
Приближенно  с учетом сопротивления энергосистемы можно принимать по табл. 6.
Таблица 6. Значения  для расчета металлических однофазных к. з. при различной электрической удаленности трансформаторов от источников питания

Примечание. Активное сопротивление энергосистемы не учитывалось.
Таблица 7 Полное удельное сопротивление   петли фаза — нуль для кабеля или пучка проводов с алюминиевыми жилами при температуре жилы 65°С, мОм/м  


| Сечение фазного i провода, мм2

Значения zDT уд. мОм/ы, при сечении нулевого провода, мм*, равном

2,5

4

с

10

16

25

35

50

70

95

120

2,5

29,64

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

24,08

18,52

 

 

-

 

 

 

 

 

 

6

 

15,43

12,34

9,88

 

 

 

-

 

 

 

10

 

 

9,88

7,41

5,92

 

 

 

 

 

16

 

 

 

5,92

4,43

3,7

3,35

 

 

 

 

25

 

 

 

5,19

3,7

2,96

2,54

2,22

 

 

 

35

 

 

 

4,77

3,35

2,54

2,12

1,8

1,59

 

 

50

-

 

 

 

3,06

2,22

1,8

1,48

1,27

1,13

 

70

 

 

-

 

 

2,01

1,59

1,27

1,06

0,92

 

95

 

 

 

 

 

 

1,45

1,13

0,92

0,78

 

120

 

 

 

 

-

 

1,37

1,05

0,84

0.7

0,62

150

 

 

 

 

 

 

 

0,99

0,82

0,67

0,52

185

 

 

 

 

 

 

 

0,95

0,73

0,59

0,51

 
Таблица 8. Полное удельное сопротивление
петля фаза — алюминиевая оболочка трехжильных кабелей с бумажной изоляцией (без нулевой жилы), мОм/м  

 

Значение г[[Г уД для кабелей

Число и

сечение жил, мм*

медных АГ, АБ

ккеных ААГ. ААБ

медных
АШв

ниевых ААШв

Зхб

5,02 3,33

7,71

4,98

7,67

3X10

4,95

3,31

4,92

3X16

2,35

3,36

2,31

3,33

3X25

1,81

2,46

1,79

2,44

3X35

1,85

1,37

1,83

3X50

1*09

1,42

1,07

1,4

3X70

0,84

1,07

0,83

1,06

3X95

0,67

0,84

0,66

0,83

3X120

0,57

0,71

0,56

С, 7

3X150

0,42

0,53

0,44

0,54

3X185

0,36

0,45

0,36

0,45

3X240

0,31

0,37

0,29

0,36

Таблица 9. Полное удельное сопротивление   петля фаза — нуль с учетом проводимости алюминиевой оболочки четырехжильного кабеля с бумажной изоляцией, мОм/м [14]

Пример расчета короткого замыкания онлайн

Аннотация: В приведенном ниже примере показано, как создать однолинейную схему системы распределения электроэнергии, предварительно назначить коэффициент MVA для одного короткого замыкания каждому базовому компоненту в энергосистеме на основе импеданса, который он добавляет в систему, запрограммировать один линейную диаграмму в калькулятор короткого замыкания, запустите анализ и интерпретируйте результаты.

Создание однолинейной схемы распределительной системы

Составьте исчерпывающую однолинейную радиальную схему анализируемой энергосистемы.Рекомендуется использовать копию той же однолинейной схемы, которая применяется при планировке системы распределения. Такой подход обеспечивает наиболее полную систему.

Каждому базовому компоненту промышленной системы распределения электроэнергии предварительно назначается единичный коэффициент MVA короткого замыкания (SC MVA) на основе импеданса, который он добавляет к системе. Генераторам, двигателям, трансформаторам обычно присваиваются собственные номинальные значения МВА, отношения X / R и номинальные значения импеданса [типовые значения X / R и импеданса].МВА каждого из них при коротком замыкании равна его номинальному значению МВА, разделенному на его собственный импеданс на единицу. Например, трансформатор 750 кВА, 5,75% Z имеет SC MVA = номинальное значение MVA / Z = 13 МВА, где Z - полное сопротивление трансформатора в о.е. Для фидера, для которого задано напряжение и известно его полное или реактивное сопротивление, значение MVA короткого замыкания равно (кВ) 2 , деленное на его полное сопротивление в Ом. Нагрузкам, не влияющим на ток короткого замыкания системы (освещение, нагрев), присваивается значение SC MVA, равное 0.Ненагруженные трансформаторы также должны быть оконцованы узлом SC MVA = 0 - это позволяет рассчитывать короткие замыкания на ненагруженной вторичной обмотке трансформатора. Режим короткого замыкания входящей линии в МВА обычно предоставляется энергетическими компаниями. Следовательно, с этими значениями преобразование не требуется. Однако, если сопротивление на выводе задано, найдите его МВА короткого замыкания, разделив (кВ) 2 на его сопротивление.

Вычислитель выполняет векторные операции над значениями МВА короткого замыкания от энергетической корпорации, генераторов, двигателей высокого напряжения и двигателей низкого напряжения через трансформаторы.Поскольку реактивное сопротивление всех компонентов схемы обычно намного превышает сопротивление, обеспечивая стабильно высокое отношение X / R во всей системе, прямое арифметическое сложение MVA короткого замыкания и их обратных значений является простым и безопасным близким приближением, признанным и широко приемлемым в промышленности при расчете энергосистемы. короткие замыкания. Такой подход приводит к более высоким (обычно на 5-10 процентов) значениям короткого замыкания. Там, где это возможно, следует использовать точные соотношения X / R оборудования.

Разработать иерархическое дерево на основе записей базы данных

 + - + ---------- + ------- + --- + ------ + --- + ----------- --------------------- + ---- +
| id | этикетка | СК МВА | % | х / г | % | Описание | p_id |
+ - + ---------- + ------- + --- + ------ + --- + ------------ -------------------- + ---- +
| 1 | Power Co.| 500.00 | 1 | 12.0 | 5 | 500 МВА 34,4 кВ Сервисный вход | 0 |
| 2 | TRSFRM 1 | 83.30 | 1 | 12.0 | 5 | 5MVA 6% Z, 4,16кВ вторичный | 1 |
| 3 | TRSFRM 2 | 13.00 | 1 | 12.0 | 5 | 750 кВА, 5,75% Z, 208 В вторичный | 2 |
| 4 | МОТОРЫ 2 | 1,70 | 1 | 12.0 | 5 | Нагрузка двигателя 350 кВА, 20% Z, 208 В | 3 |
| 5 | TRSFRM 3 | 17,40 | 1 | 12.0 | 5 | 1000 кВА, 5,75% Z, 480 В вторичный | 2 |
| 6 | МОТОРЫ 3 | 2.50 | 1 | 12.0 | 5 | Нагрузка двигателя 500 кВА, 20% Z, 480 В | 5 |
| 7 | GENerator | 1.80 | 1 | 12.0 | 5 | 300 л.с. Synch. Генератор | 2 |
| 8 | TRSFRM 4 | 17.40 | 1 | 12.0 | 5 | 1000 кВА, 5,75% Z, 480 В вторичный | 2 |
| 9 | МОТОРЫ 4 | 4.40 | 1 | 12.0 | 5 | Нагрузка двигателя 1000 кВА, 23% Z, 480 В | 8 |
| 10 | 75ft.Cabl | 102,0 | 1 | 12.0 | 5 | 75 футов. Кабель 2-300 MCM / Mag. C | 5 |
| 11 | MOTORS3_1 | 1.00 | 1 | 12.0 | 5 | Нагрузка двигателя 250 кВА, 25% Z, 480 В | 10 |
| 12 | 50ft.Cabl | 38.80 | 1 | 12.0 | 5 | 50 футов. Кабель 1-1 / 0 / � Mag. Con | 10 |
| 13 | Trsf3_1 | 4.30 | 1 | 12.0 | 5 | Трансформатор 4,3 МВА | 12 |
| 14 | Узел Пустоты | 0.00 | 1 | 12.0 | 5 | Освещение нагрузки | 13 |
+ - + ---------- + ------- + --- + ------ + --- + ------------ -------------------- + ---- +
 
% В столбцах указаны пределы погрешности для значений из столбцов SC MVA и X / R.
p_id столбец перечисляет родительский идентификатор (идентификатор вышестоящего оборудования)

Дерево системного оборудования должно быть разбито на уровни, причем каждый уровень более сфокусирован, чем предыдущий. Дерево состоит из узлов, соединенных между собой ветвями. Обратите внимание, что у узла может быть один или несколько дочерних , но может быть только один родительский . Идентификатор родительского устройства равен идентификатору вышестоящего устройства, питающего оборудование. В приведенном выше примере TRSFRM1 поступает от Power Co.TRSFRM1 назначается родительский идентификатор "1", который равен значению идентификатора Power Co. Power Co - это корень, питающий систему, его родительскому идентификатору по умолчанию присвоено значение «0». Вам понадобится справочная таблица, подобная приведенной выше, для ввода системной информации, необходимой для расчетов короткого замыкания.

Запускаем программу и наблюдаем за результатами

  • Power Co. [500 (12X / R) + 8,71 (12X / R) = 51 X 10 1 (12X / R)]
    • TRSFRM 1 [71,1 (12X / R) + 9,73 (12X / R) = 81 (12X / R)]
      • TRSFRM 2 [11.1 (12X / R) + 1,70 (12X / R) = 13 (12X / R)]
      • TRSFRM 3 [14,2 (12X / R) + 3,49 (12X / R) = 18 (12X / R)]
        • ДВИГАТЕЛИ 3 [2,50]
        • Кабель 75 футов [14,2 (12X / R) + 1,00 (12X / R) = 15 (12X / R)]
          • ДВИГАТЕЛИ 3_1 [1,00]
          • Кабель 50 футов [10,6 (12X / R) + 0 (12,0X / R) = 11 (12X / R)]
            • Trsf3_1 [3,05 (12X / R) + 0,00 (12X / R) = 3,1 (12X / R)]
      • GENerator [ 1,80]
      • TRSFRM 4 [14,2 (12X / R) + 4,4 (12X / R) = 19 (12X / R)]

Программа выведет иерархическое дерево оборудования системы с вычисленным MVA короткого замыкания на каждом узле.Короткие замыкания, вызванные восходящим (красный) и нисходящим (синий) оборудованием, перечислены на каждом узле. Приведенные выше значения восходящего и нисходящего потоков (синий и красный цвета соответственно) содержат на одну значащую цифру больше, чем требуется правилами анализа ошибок. Эта цифра опускается в окончательном результате (зеленым цветом). Таким образом эффективно предотвращается явление, известное как «ошибка округления».

Используйте прилагаемый преобразователь SC MVA в кА или разделите общие значения SC MVA на 1,73 * кВ LL , чтобы получить значения тока трехфазного короткого замыкания в кА.Поскольку значения MVA короткого замыкания суммируются векторно, арифметическое сложение MVA восходящего и нисходящего потоков обычно не равно общему MVA SC. Выполняя анализ MVA короткого замыкания для положительной, отрицательной и нулевой последовательностей, несимметричных фаз по отношению к земле, фазных двухфазных и двухфазных токов замыкания на землю можно устранить.

Предлагаемый формат отчета

Вы можете перенести вычисленную MVA короткого замыкания на исходную однолинейную схему, как показано ниже:

Ваша учетная запись дает вам возможность сохранить всю системную диаграмму.Это практично для систем с несколькими сценариями межсоединений, когда система претерпевает постоянные изменения с течением времени. Вы можете вернуться, чтобы продолжить анализ, изменив данные об оборудовании и / или расширив диаграмму распределения.

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 произвести, 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), имеющим определенный номинал прерывания тока короткого замыкания.

Давайте сначала поговорим об источнике питания.Обычно мы рассматриваем источник питания или сеть как бесконечную мощность 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 напряжения. Это процент от нормального номинального первичного напряжения, которое должно быть приложено к трансформатору, чтобы вызвать протекание номинального тока полной нагрузки во вторичной обмотке, замкнутой накоротко.

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 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, протекающий 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 обмотке 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.

онлайн-курсов PDH. PDH для профессиональных инженеров. ПДХ Инжиниринг.

«Мне нравится широта ваших курсов по HVAC; не только экологичность или экономия энергии.

курсов. "

Russell Bailey, P.E.

Нью-Йорк

"Он укрепил мои текущие знания и научил меня еще нескольким новым вещам.

, чтобы познакомить меня с новыми источниками

информации."

Стивен Дедак, П.Е.

Нью-Джерси

«Материал был очень информативным и организованным. Я многому научился, и они были

.

очень быстро отвечает на вопросы.

Это было на высшем уровне. Будет использовать

снова. Спасибо. "

Blair Hayward, P.E.

Альберта, Канада

"Простой в использовании сайт.Хорошо организовано. Я действительно буду снова пользоваться вашими услугами.

проеду по вашей компании

имя другим на работе. "

Roy Pfleiderer, P.E.

Нью-Йорк

"Справочные материалы были превосходными, и курс был очень информативным, особенно потому, что я думал, что я уже знаком.

с подробной информацией о Канзасе

Городская авария Хаятт."

Майкл Морган, P.E.

Техас

«Мне очень нравится ваша бизнес-модель. Мне нравится просматривать текст перед покупкой. Я нашел класс

.

информативно и полезно

в моей работе ».

Вильям Сенкевич, П.Е.

Флорида

«У вас большой выбор курсов, а статьи очень информативны.Вы

- лучшее, что я нашел ».

Russell Smith, P.E.

Пенсильвания

"Я считаю, что такой подход позволяет работающему инженеру легко зарабатывать PDH, давая время на просмотр

материал. "

"

Хесус Сьерра, П.Е.

Калифорния

"Спасибо, что позволили мне просмотреть неправильные ответы.На самом деле

человек узнает больше

от отказов »

John Scondras, P.E.

Пенсильвания

«Курс составлен хорошо, и использование тематических исследований является эффективным.

способ обучения »

Джек Лундберг, П.Е.

Висконсин

«Я очень впечатлен тем, как вы представляете курсы; i.е., позволяя

студент для ознакомления с курсом

материала до оплаты и

получение викторины. "

Арвин Свангер, П.Е.

Вирджиния

"Спасибо за то, что вы предложили все эти замечательные курсы. Я определенно выучил и

получил огромное удовольствие ".

Мехди Рахими, П.Е.

Нью-Йорк

"Я очень доволен предлагаемыми курсами, качеством материалов и простотой поиска.

в режиме онлайн

курса."

Уильям Валериоти, P.E.

Техас

"Этот материал в значительной степени оправдал мои ожидания. По курсу было легко следовать. Фотографии в основном обеспечивали хорошее визуальное представление

.

обсуждаемых тем ».

Майкл Райан, П.Е.

Пенсильвания

"Именно то, что я искал. Потребовался 1 балл по этике, и я нашел его здесь."

Джеральд Нотт, П.Е.

Нью-Джерси

"Это был мой первый онлайн-опыт получения необходимых мне кредитов PDH. Это было

информативно, выгодно и экономично.

Я очень рекомендую

всем инженерам. »

Джеймс Шурелл, П.Е.

Огайо

«Я понимаю, что вопросы относятся к« реальному миру »и имеют отношение к моей практике, и

не на основании какой-то неясной секции

законов, которые не применяются

- «нормальная» практика."

Марк Каноник, П.Е.

Нью-Йорк

«Отличный опыт! Я многому научился, чтобы перенести его на свой медицинский прибор.

организация "

Иван Харлан, П.Е.

Теннесси

«Учебный материал содержал хорошее, не слишком математическое, с хорошим акцентом на практическое применение технологий».

Юджин Бойл, П.E.

Калифорния

"Это был очень приятный опыт. Тема была интересной и хорошо изложенной,

а онлайн-формат был очень

Доступно и просто

использовать. Большое спасибо. "

Патрисия Адамс, P.E.

Канзас

"Отличный способ добиться соответствия требованиям PE Continuing Education в рамках ограничений по времени лицензиата."

Джозеф Фриссора, П.Е.

Нью-Джерси

«Должен признаться, я действительно многому научился. Помогает иметь распечатанный тест во время

обзор текстового материала. Я

также оценил просмотр

предоставлено фактических случаев "

Жаклин Брукс, П.Е.

Флорида

"Документ" Общие ошибки ADA в проектировании объектов "очень полезен.Модель

испытание действительно потребовало исследования в

документ но ответы были

в наличии. "

Гарольд Катлер, П.Е.

Массачусетс

"Я эффективно использовал свое время. Спасибо за широкий выбор вариантов.

в транспортной инженерии, что мне нужно

для выполнения требований

Сертификат ВОМ."

Джозеф Гилрой, П.Е.

Иллинойс

«Очень удобный и доступный способ заработать CEU для моих требований PG в Делавэре».

Ричард Роудс, P.E.

Мэриленд

«Я многому научился с защитным заземлением. Пока все курсы, которые я прошел, были отличными.

Надеюсь увидеть больше 40%

курсы со скидкой."

Кристина Николас, П.Е.

Нью-Йорк

"Только что сдал экзамен по радиологическим стандартам и с нетерпением жду возможности сдать дополнительный

курса. Процесс прост, и

намного эффективнее, чем

приходится путешествовать. "

Деннис Мейер, P.E.

Айдахо

«Услуги, предоставляемые CEDengineering, очень полезны для профессионалов.

Инженеры получат блоки PDH

в любое время.Очень удобно ».

Пол Абелла, P.E.

Аризона

«Пока все отлично! Поскольку я постоянно работаю матерью двоих детей, у меня мало

время искать где

получить мои кредиты от. "

Кристен Фаррелл, П.Е.

Висконсин

«Это было очень познавательно и познавательно.Легко для понимания с иллюстрациями

и графики; определенно делает это

проще поглотить все

теории »

Виктор Окампо, P.Eng.

Альберта, Канада

«Хороший обзор принципов работы с полупроводниками. Мне понравилось пройти курс по

.

мой собственный темп во время моего утром

метро проезд

на работу."

Клиффорд Гринблатт, П.Е.

Мэриленд

"Просто найти интересные курсы, скачать документы и пройти

викторина. Я бы очень рекомендовал

вам на любой PE, требующий

CE единиц. "

Марк Хардкасл, П.Е.

Миссури

«Очень хороший выбор тем из многих областей техники."

Randall Dreiling, P.E.

Миссури

«Я заново узнал то, что забыл. Я также рад оказать финансовую помощь

по ваш промо-адрес который

сниженная цена

на 40%. "

Конрадо Казем, П.E.

Теннесси

«Отличный курс по разумной цене. Воспользуюсь вашими услугами в будущем».

Charles Fleischer, P.E.

Нью-Йорк

"Это был хороший тест и фактически подтвердил, что я прочитал профессиональную этику

коды и Нью-Мексико

регламентов. "

Брун Гильберт, П.E.

Калифорния

«Мне очень понравились занятия. Они стоили потраченного времени и усилий».

Дэвид Рейнольдс, P.E.

Канзас

«Очень доволен качеством тестовых документов. Буду использовать CEDengineerng

.

при необходимости дополнительно

аттестат. "

Томас Каппеллин, П.E.

Иллинойс

"У меня истек срок действия курса, но вы все же выполнили свое обязательство и дали

мне то, за что я заплатил - много

оценено! »

Джефф Ханслик, P.E.

Оклахома

«CEDengineering предлагает удобные, экономичные и актуальные курсы.

для инженера »

Майк Зайдл, П.E.

Небраска

"Курс был по разумной цене, а материал краток.

хорошо организовано. "

Глен Шварц, П.Е.

Нью-Джерси

«Вопросы подходили для уроков, а материал урока -

.

хороший справочный материал

для деревянного дизайна. "

Брайан Адамс, П.E.

Миннесота

"Отлично, я смог получить полезные рекомендации по простому телефонному звонку."

Роберт Велнер, П.Е.

Нью-Йорк

«У меня был большой опыт работы в прибрежном строительстве - проектирование

Building курс и

очень рекомендую ."

Денис Солано, P.E.

Флорида

"Очень понятный, хорошо организованный веб-сайт. Материалы курса этики Нью-Джерси были очень хорошими

хорошо подготовлены. »

Юджин Брэкбилл, П.Е.

Коннектикут

«Очень хороший опыт. Мне нравится возможность загружать учебные материалы на номер

.

обзор везде и

всякий раз, когда."

Тим Чиддикс, P.E.

Колорадо

«Отлично! Поддерживаю широкий выбор тем на выбор».

Уильям Бараттино, P.E.

Вирджиния

"Процесс прямой, никакой ерунды. Хороший опыт."

Тайрон Бааш, П.E.

Иллинойс

"Вопросы на экзамене были зондирующими и демонстрировали понимание

материала. Полная

и всесторонний ».

Майкл Тобин, P.E.

Аризона

"Это мой второй курс, и мне понравилось то, что мне предлагали курс

поможет по моей линии

работ."

Рики Хефлин, П.Е.

Оклахома

«Очень быстро и легко ориентироваться. Я обязательно воспользуюсь этим сайтом снова».

Анджела Уотсон, П.Е.

Монтана

«Легко выполнить. Никакой путаницы при подходе к сдаче теста или записи сертификата».

Кеннет Пейдж, П.E.

Мэриленд

"Это был отличный источник информации о солнечном нагреве воды. Информативный

и отличный освежитель ».

Луан Мане, П.Е.

Conneticut

"Мне нравится, как зарегистрироваться и читать материалы в автономном режиме, а затем

вернуться, чтобы пройти викторину "

Алекс Млсна, П.E.

Индиана

«Я оценил объем информации, предоставленной для класса. Я знаю

это вся информация, которую я могу

использование в реальных жизненных ситуациях »

Натали Дерингер, P.E.

Южная Дакота

"Обзорные материалы и образец теста были достаточно подробными, чтобы позволить мне

успешно завершено

курс."

Ира Бродский П.Е.

Нью-Джерси

"Веб-сайтом легко пользоваться, вы можете скачать материал для изучения, а потом вернуться.

и пройдите викторину. Очень

удобно а на моем

собственный график "

Майкл Глэдд, П.Е.

Грузия

«Спасибо за хорошие курсы на протяжении многих лет."

Деннис Фундзак, П.Е.

Огайо

"Очень легко зарегистрироваться, получить доступ к курсу, пройти тест и распечатать PDH

сертификат. Спасибо за создание

процесс простой ».

Фред Шейбе, P.E.

Висконсин

«Положительный опыт.Быстро нашел курс, который соответствовал моим потребностям, и закончил

один час PDH в

один час. "

Стив Торкильдсон, P.E.

Южная Каролина

"Мне понравилось загружать документы для проверки содержания

и пригодность, до

имея заплатить за

материал ."

Ричард Вимеленберг, П.Е.

Мэриленд

«Это хорошее напоминание об ЭЭ для инженеров, не являющихся электротехниками».

Дуглас Стаффорд, П.Е.

Техас

«Всегда есть возможности для улучшения, но я ничего не могу придумать в вашем

.

процесс, который требует

улучшение."

Thomas Stalcup, P.E.

Арканзас

"Мне очень нравится удобство участия в онлайн-викторине и немедленного получения

сертификат. "

Марлен Делани, П.Е.

Иллинойс

"Учебные модули CEDengineering - это очень удобный способ доступа к информации по номеру

.

много разные технические зоны за пределами

по своей специализации без

надо ехать."

Гектор Герреро, П.Е.

Грузия

Упрощенные расчеты короткого замыкания (аудиокурс)


Упрощенные расчеты короткого замыкания (аудиокурс)

Томас Мейсон, ЧП

Краткое содержание курса

Курс содержит вводную часть, в которой поверхностно обсуждается содержание, предполагаемая аудитория и места в Интернете для дальнейшего изучения темы.

Основное содержимое состоит из двух документов .pdf. Первый - это полная копия справочных таблиц для определения доступного тока короткого замыкания в системе 480 В. Имеется 15 таблиц для 15 общих трансформаторов, 8 столбцов в каждой таблице для 8 общих распределительных фидеров и 10 записей в каждой строке для 10 разумных длин фидеров. Интерполяция обсуждается и демонстрируется во втором документе.

Второй документ .pdf представляет собой руководство по использованию таблиц. Это краткое изложение руководств, поставляемых с программой электронных таблиц IEEE (IEEE.com), а также руководства, поставляемые с коммерческим программным обеспечением для моделирования систем и курсами по расчету короткого замыкания.

Курс включает тест с несколькими вариантами ответов в конце, который предназначен для улучшения понимания материалов курса.

Обучение Цель

По завершении этого курса студент сможет:

  • Показать требования Национального электротехнического кодекса для расчетов короткого замыкания;
  • Покажите требования OSHA для этикеток с дуговой вспышкой, рассчитанной на ток короткого замыкания;
  • Узнайте, где можно получить бесплатный калькулятор этикеток дугового разряда;
  • Сообщить о влиянии тока короткого замыкания, имеющегося в электросети, на ток короткого замыкания на предприятии;
  • Сообщите о причине осторожного отношения к номерам усилителей короткого замыкания в электросети;
  • Сообщить о влиянии типоразмера трансформатора кВА на ток короткого замыкания на заводе;
  • Сообщает о влиянии импеданса трансформатора% Z на ток короткого замыкания;
  • Выполнение ручных расчетов тока короткого замыкания на клеммах трансформатора;
  • Выполнение ручных расчетов тока короткого замыкания трансформатор-фидер;
  • Выполните поиск в таблице усилителей короткого замыкания для 15 размеров трансформаторов, 8 размеров фидеров и 10 размеров фидеров;
  • Понимать проблемы использования электронной таблицы вспышки дуги IEEE 1584;
  • Применить тесты разумности к результатам тока короткого замыкания;
  • Знайте трех уважаемых поставщиков программного обеспечения для моделирования энергосистем;
  • Объясните ограничения использования величины импеданса трансформатора и импеданса кабеля для определения силы тока короткого замыкания;
  • Признать предположение о коммутационных щитах без потерь без защитной функции;
  • Знайте предел 10 кА для выключателей без предохранителей и центров управления двигателями;
  • Признать штраф по стоимости единичной подстанции;
  • Признать правила графического представления системы в коммерческом программном обеспечении для моделирования;
  • Знать разумное приближение для вклада тока двигателя в л.с.; и
  • Признайте ограничения предоставленных справочных таблиц.


Предполагаемый Аудитория

Этот курс предназначен для практикующих инженеров-проектировщиков, которым необходимо выбрать электроэнергетическое оборудование на ранних этапах строительства. Он предназначен для архитекторов и руководителей проекта, которые проводят проверку на разумность готовых проектов. Он предназначен для руководителей строительства и инспекторов на местах, которые хотят избежать неприятных сюрпризов при запуске. Он предназначен для подрядчиков, которые хотят избежать задержек с помощью интеллектуальных запросов информации.


Пособие участникам

Основное преимущество для аудитории заключается в том, что представленный метод упрощает соблюдение требований Национального электротехнического кодекса и Закона о безопасности и гигиене труда.

Второстепенное преимущество состоит в том, что содержащиеся в руководстве рекомендации помогают каждому участнику проекта выполнять свою работу лучше и с большей уверенностью.

Введение в курс

Национальный электротехнический кодекс требует «маркировки полей для предупреждения квалифицированных специалистов о потенциальной опасности дугового разряда».”(2008 NEC 110.16) Обратите внимание, что для вычисления величины дугового разряда не требуется инженера-проектировщика с системной однолинейной схемой и программными инструментами. Требуется установщик с отверткой и плоскогубцами, чтобы наклеить этикетку.

Практически универсальная интерпретация заключается в том, что проектировщик включает спецификацию для Подрядчика для выполнения и представления расчетов дугового разряда, подготовки этикеток и прикрепления их. Когда это происходит, Подрядчик нанимает внешнего инженера для выполнения работы.Обычно этого не происходит.

Этот курс предлагает упрощенный первый шаг к расчету дугового разряда. Некоторые поставщики предлагают бесплатные онлайн-компьютеры для дугового разряда, ЕСЛИ ИЗВЕСТЕН ​​ДОСТУПНЫЙ ТОК ЗАМЫКАНИЯ. (us.ferrazshawmut.com/arcflash)

Существует очевидная двусмысленность в том, что NEC не требует числовых значений. OSHA делает. (CFR 1910.132) Независимо от этого тонкого момента, Подрядчик должен выполнить расчеты и предоставить подробную этикетку дугового разряда с номерами.


Содержание курса

Аудиокурс состоит из следующих девяти (4) модулей (файлов) в формате MP3. Вы можете нажать включите и слушайте каждый модуль онлайн с помощью Microsoft Windows Media Player (бесплатно скачать) или RealPlayer (бесплатно скачать). Вы также можете загрузить эти файлы на свой компьютер или сохранить их. на аудио компакт-диск для личного использования. Аудио компакт-диск можно воспроизводить на любом проигрывателе компакт-дисков способен воспроизводить MP3. Копия конспектов лекций также доступна ниже. в формате PDF.

0. Представление автора (MP3 1 МБ)

1. Часть 1 из 4 (MP3 67MB)

2. Часть 2 из 4 (MP3 66MB)

3. Часть 3 из 4 (MP3 49MB)

4. Часть 4 из 4 (MP3 51MB)

г. Конспекты лекций по этому курсу представлены в следующих форматах. Вы можете откройте или загрузите этот документ для справки и дальнейшего изучения - для личного пользования использовать только.

Справочные таблицы по току короткого замыкания

Упрощенный расчет короткого замыкания

Пожалуйста, нажмите подчеркнутый выше гипертекст для просмотра, загрузки или печати документа для вашего изучение.Из-за большого размера файла мы рекомендуем сначала сохранить файл на свой компьютер, щелкнув правой кнопкой мыши и выбрав «Сохранить цель Как ... ", а затем откройте файл в Adobe Acrobat Reader. Если у вас все еще есть возникнут какие-либо трудности при загрузке или открытии этого файла, возможно, вам придется закрыть некоторые приложения или перезагрузите компьютер, чтобы освободить память.


Вам может понадобиться , чтобы загрузить Acrobat Reader для просмотра и печати документа.

Курс Резюме

Этот курс предлагал упрощенный метод расчета доступного тока короткого замыкания в коммерческой или промышленной системе распределения электроэнергии.Этот расчет требуется Национальным электрическим кодексом (2008 NEC 110.9, рейтинг прерывания). Это также требуется OSHA для подготовки подробной этикетки с предупреждением о вспышке дуги с указанием уровня дж / кв.см и уровня средств индивидуальной защиты.

Курс представлял собой набор справочных таблиц, подготовленных с помощью коммерческого программного обеспечения для моделирования электрических систем и сопровождавшихся инструктажем по правильному использованию таблиц.

Тест с несколькими вариантами ответов был включен, чтобы обеспечить уверенность в достигнутом обучении.


Ссылки по теме и справочные материалы

Для доп. техническую информацию, относящуюся к этой теме, посетите следующие веб-сайты или веб-страниц:

2008 NEC 110.9, рейтинг прерывания - http://www.nfpa.com

OSHA (CFR 1910.132) - http://www.osha.gov/pls/oshaweb

IEEE 1584 Arc Flash - ieee.com - электронная таблица раньше была доступна из нескольких источников в Интернете, но они исчезли.IEEE предлагает его за 29 долларов. У GM есть производная версия электронной таблицы, которую они бесплатно раздают подрядчикам. Он включает в себя данные специального электрооборудования GM. В электронной таблице ~ 10 взаимодействующих страниц для создания одной этикетки.

Подробный калькулятор дугового разряда, если вы знаете SCA - http://www.us.ferrazshawmut.com/arcflash

Программное обеспечение для моделирования мощности
EasyPower, ESA - http://www.EasyPower.com
http://www.skm.com
http://www.etap.com

Издательское ПО, с которым я боролся на каждом шагу на этом курсе
http: // www.Microsoft.com

Викторина

Один раз вы заканчиваете обучение выше содержания курса, тебе надо пройти тест для получения кредитов PDH .


ОТКАЗ ОТ ОТВЕТСТВЕННОСТИ: Материалы содержащиеся в онлайн-курсе не являются заявлением или гарантией со стороны Центра PDH или любого другого лица / организации, упомянутых здесь. Материалы предназначены только для общей информации. Они не заменяют грамотного специалиста. совет.Применение этой информации к конкретному проекту должно быть пересмотрено. зарегистрированным архитектором и / или профессиональным инженером / геодезистом. Кто-нибудь делает использование информации, изложенной в настоящем документе, делает это на свой страх и риск и предполагает любую вытекающую из этого ответственность.


Таблицы расчетов короткого замыкания

№ 1 ~ Электрическое ноу-хау

входные данные для этой электронной таблицы расчета тока повреждения будут:


  • Выберите вторичное напряжение используемого трансформатора.
  • Суммируйте общую мощность всех двигателей в системе (необязательно, но рекомендуется).
  • Предоставьте AIC (отключающую способность по амперам), если трансформатор находится внутри вашей системы или если известен доступный ток электросети.
  • Введите первичное напряжение трансформатора, если оно доступно (используется только если вы указали значение доступного первичного тока короткого замыкания).
  • Введите мощность трансформатора в кВА.

  • Введите полное сопротивление трансформатора, указанное на паспортной табличке, в процентах, а не в десятичных числах (т.е.е. 5,5% будет 5,5, а не 0,055).
  • ИЛИ Если у вас есть доступный ток короткого замыкания, полученный от электросети, или если вы используете эту программу для расчета токов замыкания в других частях системы, для которых известно значение AIC (отключающая способность в амперах), введите это число, и оно автоматически переопределит информацию, полученную от трансформатора.
  • Введите длину проводника в футах (длина в одну сторону).
  • Выберите размер проводника.
  • Выберите материал проводника (алюминий или медь).
  • Выберите способ прокладки жилы (в кабелепроводе или в кабеле).
  • Выберите тип используемой кабельной дорожки / кабеля (стальной или немагнитный).

2- Выходные данные:

Выходные данные из этой таблицы расчета тока повреждения будут:
  • Номинальный вторичный ток в амперах
  • Доступный ток повреждения

Примечание. В этой таблице оцениваются доступные токи короткого замыкания для трехфазных систем.Расчет вклада двигателя в этом калькуляторе является приблизительным - системы с большим вкладом двигателя, высокими условиями X / R и параллельными источниками с замкнутым переходом или заземлением с высоким импедансом потребуют более точного метода расчета.

, если вы хотите получить копию этой таблицы расчетов тока повреждения, щелкните следующую ссылку:

Elite Software - Short

Обзор

Программа Elite Software для расчета короткого замыкания на основе DOS - это мощный, но простой в использовании инструмент, который позволяет разработчику быстро получить максимальный потенциальный ток короткого замыкания в каждом узле (шине) в радиальной системе распределения электроэнергии, содержащей до 2000 компонентов.Допускается также любая комбинация двигателей, генераторов и конденсаторных батарей общим числом до 1500. Данные сопротивления и реактивного сопротивления для всех типов электрических компонентов хранятся на диске, и программа автоматически получает к ним доступ по мере необходимости. В частности, значения «X» и «R» включены для медных и алюминиевых кабелей, воздушных кабелей ACSR, шинопровода, переключателей, автоматических выключателей, трансформаторов тока и напряжения, предохранителей без выдержки времени и двухэлементных предохранителей. Все значения «X» и «R» могут просматриваться и редактироваться пользователем.Кроме того, предусмотрена возможность ввода «специальных» компонентов, посредством которых пользователь может определять свои собственные значения «X» и «R» для нестандартного устройства. Возможно, самой уникальной особенностью программы является ее способность точно обрабатывать вклады двигателя и генератора. Многие программы этого типа, даже некоторые из них, работающие на мэйнфреймах, не учитывают должным образом нагрузки двигателя, поскольку они просто заставляют пользователя добавлять вклад двигателя в KVA источника полезности. Программа Short позволяет размещать двигатели и генераторы в любом месте сети.Вклад каждого двигателя и источника электроэнергии векторно складывается в каждой точке их пересечения. Это обеспечивает чрезвычайно точный анализ максимального тока, которому может подвергаться любой узел. Наконец, тот факт, что Short работает вместе с Panel и V-Drop, делает его особенно полезным.

Программный ввод

Программа «Короткое замыкание» использует функции полноэкранного редактирования, которые обеспечивают простую процедуру ввода «заполнить пробел». Все входные данные проверяются во время ввода, чтобы нельзя было ввести неправильные данные.Если у вас есть вопрос о том, что запрашивает программа, введите "?" и программа предложит дополнительные пояснения к запрашиваемым входным данным. По завершении процесса ввода все данные сохраняются на диск и могут быть просмотрены и отредактированы в любое время. Требуются два типа данных: общие данные проекта и данные конкретных электрических компонентов. Общие данные проекта включают название проекта, имя клиента, имя разработчика, базовую кВА, начальную доступную кВА при коротком замыкании, начальное соотношение X / R и напряжение на первом узле системы.Конкретные данные компонента включают тип компонента (кабель, шинопровод, трансформатор, переключатель, автоматический выключатель, предохранитель и т. Д.), Номера начальных и конечных узлов для каждого компонента, размер компонента, длину, если применимо, и любую другую информацию, необходимую для определения конкретный тип компонента. Также предоставляются листы ввода для упрощения организации ваших данных.

Программный вывод

Программа короткого замыкания предоставляет два основных типа отчетов, которые можно распечатать либо на экране, либо на принтере.Первый отчет - это красиво оформленное представление всех входных данных, предоставленных для проекта. Во втором отчете перечислены симметричные и асимметричные токи короткого замыкания на каждом узле (шине) в сети. Могут быть распечатаны как трехфазные (замыкания на болты), так и токи между фазой и нейтралью (замыкание на землю) с учетом и без участия двигателя и генератора. Кроме того, для каждого узла указаны соотношение X / R и значения «X» и «R» на единицу. Эти значения приведены для упрощения ручной проверки токов короткого замыкания.См. Образцы отчетов на этой странице.

Метод расчета

Программа короткого замыкания использует метод расчета «на единицу», как описано в стандарте IEEE 241-1983, озаглавленном «Электроэнергетические системы в коммерческих зданиях», иначе известном как «Серая книга». Метод на единицу использовался, чтобы в сети могло существовать множество различных напряжений. Этот метод также упрощает учет одно- и трехфазных систем, работающих на частоте 50 или 60 Гц.Программа короткого замыкания поставляется со встроенными значениями «X» и «R» для различных электрических компонентов. Эти значения были взяты из нескольких источников, включая руководство Bussmann под названием «Простой подход к расчетам короткого замыкания», Федеральный каталог Electric Pacific и Справочник GE Industrial Power Systems Data Book. Однако эти значения «X» и «R» можно легко изменить на любые значения, которые вы хотите. Помимо пересмотра существующих значений, программа Short Circuit также позволяет вам создавать дополнительные файлы таблиц «X» и «R», чтобы можно было ссылаться на множество различных типов данных.Метод расчета программы подробно описан в руководстве пользователя, чтобы можно было выполнить точную ручную проверку для проверки результатов программы.

Системные требования

Программное обеспечение DOS

Elite Short совместимо со всеми операционными системами Windows (Windows 95, 98, ME, NT 4.0, 2000 и XP). Минимальные требования к оборудованию для запуска нашего приложения такие же, как и минимальные требования к оборудованию для запуска операционной системы, в которой установлено приложение.Кроме того, для установки и запуска Short требуется 1 МБ на жестком диске.

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

Расчеты короткого замыкания - импеданс трансформатора и источника

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

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

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

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

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

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

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

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

Импеданс источника и трансформатора

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

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

Новое уравнение будет:

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

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

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

Шаг 1 - Для расчета эквивалентного полного сопротивления источника:

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

где:

кВА короткое замыкание = кВ L-L x Sqrt (3) x SCA первичный

Это кажется достаточно простым, но где взять первичный SCA ? Отличный вопрос! Если трансформатор планируется подключить к системе энергоснабжения, обычно источником этой информации является энергокомпания.Лучше всего начать с определения того, кто является представителем учетной записи коммунального предприятия, и спросить, могут ли они либо предоставить вам информацию, либо направить вас к тому, кто может располагать этой информацией.

Если трансформатор не подключен напрямую к электросети, но расположен дальше по течению в системе распределения электроэнергии, вам потребуется выполнить расчеты короткого замыкания для восходящей части системы. Это означает, что кому-то (возможно, вам) придется выполнить расчеты короткого замыкания от электросети до системы распределения электроэнергии.

Если вы не можете определить какую-либо из этих сведений и беспокоитесь о наихудшем случае короткого замыкания наивысшей величины, вы всегда можете по умолчанию использовать более простой и обычно более консервативный расчет бесконечной шины.

Будьте осторожны! Бесконечные вычисления шины хороши для оценки максимального тока короткого замыкания через трансформатор наихудшего случая (без учета вклада двигателя и допусков импеданса для трансформаторов, еще не поставленных / испытанных). Однако, если вас интересуют минимальные токи короткого замыкания для анализа, такие как вспышка дуги, мерцание напряжения или гармонический резонанс, расчет бесконечной шины - это , а не . 2 / МВА трансформатор

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

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

, который становится:

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

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

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

Шаг 2 - Рассчитайте номинальный вторичный ток полной нагрузки трансформатора:

FLA вторичный = кВА 3 фазы / (кВ L-L x Sqrt (3))

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

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

Вот пример расчета :

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

Шаг 1 - Рассчитайте полное сопротивление источника:

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

кВА короткое замыкание = 154097 кВА

(некоторые коммунальные предприятия могут называть это 154 МВА)

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

% Z источник = 0,97%

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

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

FLA вторичный = 1804 А

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

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

SCA вторичный = 26 845 А

Если бы этот расчет не учитывал источник и предполагал, что он бесконечен, ток короткого замыкания на вторичной обмотке будет

.

SCA вторичный = 31 374 А

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

Все перечисленные выше переменные:

FLA вторичный = вторичный ток полной нагрузки

кВ L-L2 = Вторичное напряжение в кВ

кВА 3 фазы = Трехфазный трансформатор кВА с самоохлаждением

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

% Z трансформатор = процентное сопротивление трансформатора

% Z источник = импеданс источника в процентах относительно базы трансформатора

кВА короткое замыкание = мощность короткого замыкания

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

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

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

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

Отлично! Начинается заполнение мозгов!

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *