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

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

Содержание

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

Исходные данные:

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

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

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

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

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

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

Решение

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

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

1. 1 Определяем сопротивление энергосистемы со стороны ВН по выражению 2-7 [Л1. с. 28]:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

При приближенном учете сопротивлений контактов принимают:

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

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

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

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

Поделиться в социальных сетях

что это такое, методика расчета

Ток короткого замыкания (short-circuit current) — это сверхток в электрической цепи при коротком замыкании (определение согласно ГОСТ 30331.1-2013). В некоторой нормативной документации используется сокращение «ток КЗ».

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

« Ток короткого замыкания представляет собой одну из разновидностей сверхтока. В отличие от тока перегрузки ток короткого замыкания обычно возникает в условиях повреждений, когда повреждается изоляция каких-либо проводящих частей, находящихся под разными электрическими потенциалами, и между ними возникает электрический контакт с пренебрежимо малым полным сопротивлением.

В условиях повреждений также возможно замыкание частей, находящихся под напряжением, на открытые и сторонние проводящие части, которые в электроустановках зданий с типами заземления системы TN-S, TN-C-S и TN-C имеют электрическую связь с заземленной нейтралью источника питания. »

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

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

Особенности.

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

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

»

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

О методике расчета токов короткого замыкания.

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

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

Список использованной литературы

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

Расчёт трёхфазного короткого замыкания

а) Изменение тока при коротком замыкании

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

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

 

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

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

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

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

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

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

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

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

В сетях же, питающихся от генератора или системы определённой ограниченной мощности, напряжение на шинах которой в процессе к. з. не остаётся постоянным, а изменяется в значительных пределах, начальный и установившийся ток к. з. не равны (рис. 1-23, а). При этом для расчёта защит, имеющих выдержку времени порядка 1—2 с и более, следовало бы использовать установившийся ток к. з. Однако поскольку расчёт установившегося тока к. з. сравнительно сложен, допустимо в большинстве случаев использовать начальный ток к. з. Такое допущение, как правило, не приводит к большой погрешности. Объясняется это следующим. На величину установившегося тока к. з. значительно большее влияние, чем на величину начального тока, оказывают увеличение переходного сопротивления в месте повреждения, токи нагрузки и другие факторы, не учитываемые обычно при расчёте токов к. з. Поэтому расчёт установившегося тока к. з. может иметь весьма большую погрешность.

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

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

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

 

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

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

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

 

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

 

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

 

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

 

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

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

 

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

 

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

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

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

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

Тогда

 

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

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

 

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

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

 

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

Решение. Согласно (1-26) определяется х_сист:

 

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

 

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

 

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

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

Решение. Определим сопротивление системы:

 

в) Определение остаточного напряжения

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

 

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

 

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

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

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

Решение. По первому выражению (1-27):

 

г) Расчёты токов короткого замыкания и напряжений в разветвлённой сети

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

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

Решение. Преобразование схемы замещения производим в следующей последовательности.

 

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

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

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

 

 

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

 

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

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

 

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

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

 

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

 

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

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

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

Сопротивление реактора (Ом) можно определить по следующему выражению:

 

гле U_HOM и I_HOM — номинальное напряжение и ток реактора.

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

Для двухобмоточного трансформатора можно записать сопротивление (Ом):

 

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

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

 

где I_HOM — номинальный ток соответствующего реактора или трансформатора.

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

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

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

 

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

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

Номинальный ток обмотки 6,3 кВ трансформатора равен:

 

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

retriever пишет:

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

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

Добавлено: 2018-09-28 12:25:57

Добавлено: 2018-09-28 12:27:01

Доброго времени суток!
Все таки нашел я часть книг которые искал, а начал изучать. По стечению обстоятельств я единственный «релейщик» в этой конторе. Начальство дало задание, мол строится новая ГПЭС, ты ее будешь обслуживать, тебе и уставки считать! Честно признаюсь что кроме как в техникуме нигде токи коротких замыканий мне считать не приходилось, за исключением нескольких попыток которые на этом форуме были изложены (но так ничего и не вышло). 2/100*1000=0.00238
I(3)=Uср/(1,73*Zтр)=6300/(1,73*0,00238)=1536585 А
По идеи  расчеты I(3)= 1536585 А и I(3)к=1529,17А должны быть равны, но сами видите!
Дальше идет расчет КЗ в минимальном режиме, но это уже совсем другая история…

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

Post’s attachments

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

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

не судите строго), я только учусь!

Особенности расчета однофазных токов КЗ в сети 0,4 кВ

Привет всем.

Сегодня поговорим о расчете однофазных токов коротких замыканий в низковольтных сетях. Почему именно однофазных?

Во-первых потому, что для выбора уставок эти токи обычно являются определяющими по критерию чувствительности. Во-вторых, потому, что с расчетами этих токов больше всего вопросов, и основные связаны с вычислением параметров нулевой последовательности кабелей и сопротивления дуги. Давайте их проанализируем.

Источники информации для расчета однофазных ТКЗ в сетях 0,4 кВ

Основным документом определяющим правила расчета токов КЗ в сетях до 1000 В является ГОСТ 28249-93. Стоит, однако, отметить, что этот документ в основном направлен на расчеты ТКЗ для выбора оборудования, а не уставок РЗА и автоматических выключателей.

Второй источник — это известная книга А.В. Беляева «Выбор аппаратуры, защит и кабелей в сетях 0,4 кВ», которая, хоть и не является нормативным документом, гораздо более подробно описывает правила расчета ТКЗ именно для выбора уставок автоматических выключателей.

В принципах расчета однофазных токов КЗ, приведенных в этих источниках есть существенные различия. Приведем основные в Табл. 1

Табл.1. Различия в методиках вычисления однофазных КЗ

Наверное, надежнее пользоваться методикой, приведенной в действующем ГОСТ, но есть две проблемы.

Первая в том, что найти достоверную информацию о сопротивлениях нулевой последовательности кабелей 0,4 кВ очень непросто потому, что производители не приводят ее в каталогах. В приложениях ГОСТ есть данные по r0 и x0 кабелей, но без указания конкретного типа и не для всех сечений.

Вторая причина состоит в сложности определения сопротивления дуги по ГОСТ (Приложение 9), где в приведенной формуле (40) сопротивление дуги зависит от тока КЗ, который нужно определить с учетом сопротивления дуги! Как это сделать на практике не очень понятно. Графики зависимости сопротивления дуги от сечения и длины кабеля (то же Приложение 9) также не слишком полезны потому, что для однофазных КЗ, многих типов кабелей там просто нет, а аппроксимировать нелинейные зависимости такое себе занятие.

По сравнению с ГОСТ методика, приведенная в книге А.В. Беляева намного более понятная и простая в применении.

Предлагаю оценить величины токов КЗ по этим двум методикам, чтобы выяснить какая из них больше подходит под наши задачи (выбор уставок защитных аппаратов)

Для примера будем использовать расчетную схему на Рис. 1

Рис.1 Расчетная схема сети 0,4 кВ

В схеме на Рис. 1 я постарался взять такие кабели, параметры которых есть и в ГОСТе, и книге А.В. Беляева. По крайней мере для линий 1 и 3.

Ниже привожу сканы из источников с указанием исходных данных по сопротивления НП и петли «фаза-ноль» для кабелей. Сопротивления прямой последовательности кабелей для обоих методов принял одинаковыми (это так и есть по источникам). Параметры трансформатора также одинаковы для обоих методов.

Рис.2. Исходные данные по сопротивления zпт.уд. из книги А.В. Беляева

Рис.3 исходные данные по уд. сопротивлениям НП из ГОСТ 28249-93

Не буду вас мучать формулами, а сразу приведу результат расчета. В конце я приложил форму Эксель, где можно посмотреть как исходные данные, так и сами формулы. Активное сопротивление медных кабелей, а также их zпт. уменьшено в 1,7 раза по сравнению с табличными (как для книги А.В. Беляева, так и для ГОСТ)

Рис.4. Результат расчета однофазных КЗ для сети 0,4 кВ по разным методикам

Как видно, разница в расчетах очень большая, причем для трех- и двухфазных КЗ она не превышает 8% (здесь не показана)

Очевидно, что такое различие в однофазных токах КЗ обусловлено разницей в параметрах нулевой последовательностей кабелей. Это особенно хорошо видно по токам металлического КЗ, где нет влияния дуги, рассчитанной по разным методикам.

Чувствительность автоматов проверяют по дуговым КЗ и здесь ситуация немного лучше. Видно, что для сопротивление дуги отчасти компенсирует различие в токах КЗ, особенно для удаленных КЗ, но все равно эта разница очень велика.

Какие причины могут быть для такой большой разницы?

• Во-первых, это мое неправильное определение точки исходных данных. В книге А.В. Беляева указано (Таблица 7), что сопротивления петли даны для «кабелей или пусков проводов с алюминиевыми жилами». Здесь не указан ни конструкция кабеля, ни тип изоляции. Возможно здесь учтена определенная проводящая оболочка, вокруг жил.
• Во-вторых, ни в первом, ни во втором источнике не указано на что именно происходит однофазное КЗ. Сопротивление контуров «фаза — ноль» и «фаза — заземляющие конструкции» может сильно различаться.
• В-третьих, в методике А.В. Беляева есть несколько допущений, которые ведут к снижению токов КЗ, а именно арифметическое сложение полных сопротивлений трансформатора и кабелей и уменьшение в 1,7 раза сопротивления петли «фаза-ноль» для медных кабелей, в то время как уменьшаться должно только активное сопротивление.

В пользу методики по «петле» говорят два основных момента:

1. Сопротивление петли «фаза-ноль» измеряют при наладке на объекте и если будет большое расхождение с расчетами, то всегда можно отправить проектировщику на проверку откорректированные исходные данные. С сопротивлениями НП так не получится.
2. Токи однофазных КЗ через эту методику получаются ниже, чем через ГОСТ, а это лучше для проверки чувствительности. Если пройдете проверку на этих токах, то пройдете и на ГОСТовских

Если вы автоматизировали расчеты токов КЗ, например, в том же Экселе, то можете считать сразу двумя способами и выбирать наиболее подходящий для ваших условий

Как бы то ни было, этот пример показывает, что существует большая разница в расчетах однофазных токов КЗ в сети 0,4 кВ по разным методикам, и стоит осторожно относится к выбору как самой методики, так и исходных данных.

А что вы думаете по этому поводу? Пишите в комментариях

P.S. Мои расчеты ТКЗ по Рис.1 находятся здесь

Расчеты методика А.В. Беляева vs ГОСТ

Список литературы

1. ГОСТ 28249-93. Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ
2. А.В. Беляев. Выбор аппаратуры, защит и кабелей в сетях 0,4 кВ. Учебное пособие. Энергоатомиздат. 1988 г.

Страница не найдена. Рынок Электротехники. Отраслевой портал

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

Страница «/upload/file/sprav/sprav20.htm» не найдена.

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

Дата введения 1 января 1995 г.

Взамен ГОСТ 28249-89

Настоящий стандарт распространяется на трехфазные электроустановки напряжением до 1 кВ промышленной частоты, присоединенные к энергосистеме или к автономным источникам электроэнергии, устанавливает общую методику расчета токов симметричных и несимметричных коротких замыканий (КЗ) в начальный и произвольный моменты времени с учетом параметров синхронных и асинхронных машин, трансформаторов, реакторов, кабельных и воздушных линий, шинопроводов и узлов комплексной нагрузки.

Стандарт не устанавливает методику расчета токов:

— при сложных несимметриях в электроустановках (например, одновременное КЗ и обрыв проводника фазы), при повторных КЗ и при КЗ в электроустановках с нелинейными элементами;

— при электромеханических переходных процессах с учетом изменения частоты вращения электрических машин;

— при КЗ внутри электрических машин и трансформаторов

Пункты 1.5, 1.7, 2.4.2, 2.11, 2.12, 3.6 и приложения являются рекомендуемыми, остальные пункты — обязательными.

1.1 Настоящий стандарт устанавливает общую методику расчета токов в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ, необходимых для выбора и проверки электрооборудования по условиям КЗ, для выбора коммутационных аппаратов, уставок релейной защиты и заземляющих устройств

1.2 Стандарт устанавливает методику расчетов максимальных и минимальных значений тока при симметричных и несимметричных КЗ, виды которых определены в соответствии с ГОСТ 26522

1.3 Величины, подлежащие расчету, и допускаемая погрешность их расчета зависят от указанных в п. 1.1 целей.

Допускаются упрощенные методы расчетов токов КЗ, если их погрешность не превышает 10%

Расчету для выбора и проверки электрооборудования по условиям КЗ подлежат

1) начальное значение периодической составляющей тока КЗ,

2) апериодическая составляющая тока КЗ,

3) ударный ток КЗ;

4) действующее значение периодической составляющей тока КЗ в произвольный момент времени, вплоть до расчетного времени размыкания поврежденной цепи.

Для других целей, указанных в п 1.1, расчету подлежат максимальное и минимальное значения периодической составляющей тока в месте КЗ в начальный и произвольный моменты времени, вплоть до расчетного времени размыкания поврежденной цепи. Для целей выбора заземляющих устройств расчету подлежит значение тока однофазного КЗ

1.4 При расчетах токов КЗ в электроустановках до 1 кВ необходимо учитывать

1) индуктивные сопротивления всех элементов короткозамкнутой цепи, включая силовые трансформаторы, проводники, трансформаторы тока, реакторы, токовые катушки автоматических выключателей;

2) активные сопротивления элементов короткозамкнутой цепи;

3) активные сопротивления различных контактов и контактных соединений;

4) знамения параметров синхронных и асинхронных электродвигателей.

1.5 При расчетах токов КЗ рекомендуется учитывать:

1) сопротивление электрической дуги в месте КЗ;

2) изменение активного сопротивления проводников короткозамкнутой цепи вследствие их нагрева при КЗ;

3) влияние комплексной нагрузки (электродвигатели, преобразователи, термические установки, лампы накаливания) на ток КЗ, если номинальный ток электродвигателей нагрузки превышает 1,0% начального значения периодической составляющей тока КЗ, рассчитанного без учета нагрузки.

1.6 При расчетах токов КЗ допускается:

1) максимально упрощать и эквивалентировать всю внешнюю сеть по отношению к месту КЗ и индивидуально учитывать только автономные источники электроэнергии и электродвигатели, непосредственно примыкающие к месту КЗ;

2) не учитывать ток намагничивания трансформаторов;

3) не учитывать насыщение магнитных систем электрических машин;

4) принимать коэффициенты трансформации трансформаторов равными отношению средних номинальных напряжений тех ступеней напряжения сетей, которые связывают трансформаторы. При этом следует использовать следующую шкалу средних номинальных напряжений: 37; 24; 20; 15,75; 13,8; 10,5; 6,3; 3,15; 0,69; 0,525; 0,4; 0,23 кВ;

5) не учитывать влияния асинхронных электродвигателей, если их суммарный номинальный ток не превышает 1,0% начального значения периодической составляющей тока в месте КЗ, рассчитанного без учета электродвигателей.

1.7 Ток КЗ в электроустановках напряжением до 1 кВ рекомендуется рассчитывать в именованных единицах.

При составлении эквивалентных схем замещения параметры элементов исходной расчетной схемы следует приводить к ступени напряжения сети, на которой находится точка КЗ, а активные и индуктивные сопротивления всех элементов схемы замещения выражать в миллиомах.

1.8 При расчете токов КЗ в электроустановках, получающих питание непосредственно от сети энергосистемы, допускается считать, что понижающие трансформаторы подключены к источнику неизменного по амплитуде напряжения через эквивалентное индуктивное сопротивление системы. Значение этого сопротивления (х_с) в миллиомах, приведенное к ступени низшего напряжения сети, рассчитывают по формуле

При отсутствии указанных данных эквивалентное индуктивное сопротивление системы в миллиомах допускается рассчитывать по формуле

Примечание — В случаях, когда понижающий трансформатор подключен к сети энергосистемы через реактор, воздушную или кабельную линию (длиной более 1 км), необходимо учитывать не только индуктивные, но и активные сопротивления этих элементов.

1.9 При расчете токов КЗ в электроустановках с автономными источниками электроэнергии необходимо учитывать значения параметров всех элементов автономной электрической системы, включая автономные источники (синхронные генераторы), распределительную сеть и потребители.

2.1.1 Активное и индуктивное сопротивления прямой последовательности понижающих трансформаторов (r_т, х_т) в миллиомах, приведенные к ступени низшего напряжения сети, рассчитывают по формулам:

2.1.2 Активные и индуктивные сопротивления нулевой последовательности понижающих трансформаторов, обмотки которых соединены по схеме Дельта/Y_0 при расчете КЗ в сети низшего напряжения следует принимать равными соответственно активным и индуктивным сопротивлениям прямой последовательности. При других схемах соединения обмоток трансформаторов активные и индуктивные сопротивления нулевой последовательности необходимо принимать в соответствии с указаниями изготовителей.

2.2.1 Активное сопротивление токоограничивающих реакторов (r_1p = r_2p = r_0p) в миллиомах рассчитывают по формуле

2.2.2 Индуктивное сопротивление реакторов (x_1p = x_2p = x_0p) в миллиомах принимают как указано изготовителем или рассчитывают по формуле

При определении активного и индуктивного сопротивлений прямой и нулевой последовательностей шинопроводов следует использовать данные предприятия-изготовителя, эксперимента или применять расчетный метод. Рекомендуемый метод расчета сопротивлений шинопроводов и параметры некоторых комплектных шинопроводов приведены в приложении 1.

2.4.1 Значения параметров прямой (обратной) и нулевой последовательности кабелей, применяемых в электроустановках до 1 кВ, принимают как указано изготовителем или в приложении 2.

2.4.2 При определении минимального значения тока КЗ рекомендуется учитывать увеличение активного сопротивления кабеля к моменту отключения цепи вследствие нагревания кабеля током КЗ. Значение активного сопротивления кабеля в миллиомах с учетом нагрева его током КЗ (r_тэта) рассчитывают по формуле

Методика расчета параметров воздушных линий и проводов приведена в приложении 3.

Переходное сопротивление электрических контактов любого вида следует определять на основании данных экспериментов или с использованием расчетных методик. Данные о контактных соединениях приведены в приложении 4. При приближенном учете сопротивлений контактов принимают: r_к = 0,1 мОм — для контактных соединений кабелей; r_к = 0,01 мОм — для шинопроводов; r_к = 1,0 мОм — для коммутационных аппаратов.

При расчете токов КЗ в электроустановках напряжением до 1 кВ следует учитывать как индуктивные, так и активные сопротивления первичных обмоток всех многовитковых измерительных трансформаторов тока, которые имеются в цепи КЗ. Значения активных и индуктивных сопротивлений нулевой последовательности принимают равными значениям сопротивлений прямой последовательности. Параметры некоторых многовитковых трансформаторов тока приведены в приложении 5. Активным и индуктивным сопротивлениями одновитковых трансформаторов (на токи более 500 А) при расчетах токов КЗ можно пренебречь.

Расчеты токов КЗ в электроустановках напряжением до 1 кВ следует проводить с учетом индуктивных и активных сопротивлений катушек (расцепителей) максимального тока автоматических выключателей, принимая значения активных и индуктивных сопротивлений нулевой последовательности равными соответствующим сопротивлениям прямой последовательности. Значения сопротивлений катушек расцепителей и контактов некоторых автоматических выключателей приведены в приложении 6.

При расчете начального значения периодической составляющей тока КЗ автономные источники, а также синхронные электродвигатели следует учитывать сверхпереходным сопротивлением по продольной оси ротора (x»_d), а при определении постоянной времени затухания апериодической составляющей тока КЗ — индуктивным сопротивлением для токов обратной последовательности х_2 и активным сопротивлением обмотки статора r. При приближенных расчетах принимают:

2.11.1 При расчете токов КЗ от комплексных нагрузок следует учитывать их параметры прямой, обратной и нулевой последовательностей. Рекомендуемые значения сопротивлений прямой (Z_1) и обратной (Z_2) последовательностей отдельных элементов комплексной нагрузки приведены в таблице 1. Значения модулей полных сопротивлений прямой (Z_1НГ), обратной (Z_2НГ) и нулевой (Z_0НГ) последовательностей некоторых узлов нагрузки в зависимости от их состава допускается определять как указано в приложении 8.

2.11.2 В приближенных расчетах для узлов, содержащих до 70% асинхронных двигателей, допускается значения модулей полных сопротивлений комплексной нагрузки принимать равными

При определении минимального значения тока КЗ следует учитывать влияние на ток КЗ активного сопротивления электрической дуги в месте КЗ.

Приближенные значения активного сопротивления дуги приведены в таблице 2.

Для других расчетных условий КЗ значения активного сопротивления дуги допускается рассчитывать по приложению 9.

3.1 Методика расчета начального действующего значения периодической составляющей тока КЗ в электроустановках до 1 кВ зависит от способа электроснабжения — от энергосистемы или от автономного источника.

3.2 При электроснабжении электроустановки от энергосистемы через понижающий трансформатор начальное действующее значение периодической составляющей трехфазного тока КЗ (I_п0) в килоамперах без учета подпитки от электродвигателей рассчитывают по формуле

3.3 Если электроснабжение электроустановки осуществляется от энергосистемы через понижающий трансформатор и вблизи места КЗ имеются синхронные и асинхронные электродвигатели или комплексная нагрузка, то начальное действующее значение периодической составляющей тока КЗ с учетом подпитки от электродвигателей или комплексной нагрузки следует определять как сумму токов от энергосистемы (см. 3.2) и от электродвигателей или комплексной нагрузки.

Начальное действующее значение периодической составляющей тока КЗ от синхронных электродвигателей (I_п0СД) в килоамперах рассчитывают по формуле

Для синхронных электродвигателей, которые до КЗ работали с перевозбуждением, сверхпереходную ЭДС (Е»_(ф.СД)) в вольтах рассчитывают по формуле

Для синхронных электродвигателей, работавших до КЗ с недовозбуждением, сверхпереходную ЭДС (E»_(ф.СД)) в вольтах рассчитывают по формуле

Начальное действующее значение периодической составляющей тока КЗ от асинхронных электродвигателей (I_п0АД) в килоамперах рассчитывают по формуле

При необходимости учета комплексной нагрузки соответствующее начальное действующее значение периодической составляющей тока КЗ следует рассчитывать как указано в приложении 10.

3.4 В электроустановках с автономными источниками электроэнергии начальное действующее значение периодической составляющей тока КЗ без учета подпитки от электродвигателей (I_п0) в килоамперах рассчитывают по формуле

3.5 При необходимости учета синхронных и асинхронных электродвигателей или комплексной нагрузки в автономной электрической системе начальное действующее значение периодической составляющей тока КЗ следует определять как сумму токов от автономных источников (см. 3.4) и от электродвигателей или комплексной нагрузки (см. 3.3).

3.6 При необходимости учета влияния на ток КЗ активного сопротивления электрической дуги рекомендуется использовать указания приложения 9 (пункт 4).

4.1 Наибольшее начальное значение апериодической составляющей тока КЗ (i_a0) в общем случае считают равным амплитуде периодической составляющей тока в начальный момент КЗ

4.2 В радиальных сетях апериодическую составляющую тока КЗ в произвольный момент времени (i_at) рассчитывают по формуле

При определении x_сигма и r_сигма синхронные генераторы, синхронные и асинхронные электродвигатели должны быть введены в схему замещения в соответствии с требованиями 2. 9 и 2.10.

Комплексная нагрузка должна быть введена в схему замещения в соответствии с требованиями раздела 2.

4.3 Если точка КЗ делит расчетную схему на радиальные, независимые друг от друга ветви, то апериодическую составляющую тока КЗ в произвольный момент времени следует определять как сумму апериодических составляющих токов отдельных ветвей по формуле

5.1 Ударный ток трехфазного КЗ (i_уд) в электроустановках с одним источником энергии (энергосистема или автономный источник) рассчитывают по формуле

5.2 При расчете ударного тока КЗ на выводах автономных источников, а также синхронных и асинхронных электродвигателей допускается считать, что:

ударный ток наступает через 0,01 с после начала КЗ;

амплитуда периодической составляющей тока КЗ в момент времени t = 0,01 с равна амплитуде этой составляющей в начальный момент КЗ.

5.3 Ударный ток от асинхронного электродвигателя (i_уд.АД) в килоамперах рассчитывают с учетом затухания амплитуды периодической составляющей тока КЗ по формуле

При этом Т_р и Т_а допускается рассчитывать по формулам

5.4 Если точка КЗ делит расчетную схему на радиальные, не зависимые друг от друга ветви, то ударный ток КЗ (i_уд) определяют как сумму ударных токов отдельных ветвей по формуле

6.1 В сложных автономных системах расчет периодической составляющей тока КЗ от источников электроэнергии (синхронных генераторов) в произвольный момент времени следует выполнять путем решения соответствующей системы дифференциальных уравнений переходных процессов с использованием ЭВМ.

6.2 В приближенных расчетах для определения действующего значения периодической составляющей тока КЗ в произвольный момент времени от автономных источников при радиальной схеме применяют кривые, приведенные на рисунке 2. Расчетные кривые характеризуют изменение этой составляющей во времени при разных удаленностях точки КЗ. Значения периодической составляющей тока КЗ в произвольный момент времени отнесены к начальному значению этой составляющей, т. е.

Действующее значение периодической составляющей тока КЗ в произвольный момент времени от синхронной машины (или нескольких однотипных синхронных машин, находящихся в одинаковых условиях по отношению к точке КЗ) (I_пt), следует определять по формуле

причем при нескольких машинах под номинальным током следует понимать сумму номинальных токов всех машин.

7.1 Точный расчет периодической составляющей тока КЗ от синхронных и асинхронных электродвигателей в произвольный момент времени следует выполнять путем решения системы дифференциальных уравнений переходных процессов.

7.2 При приближенных расчетах для определения действующего значения периодической составляющей тока КЗ от синхронных электродвигателей в произвольный момент времени при радиальной схеме используют типовые кривые, приведенные на рисунке 2.

7.3 При приближенных расчетах для определения действующего значения периодической составляющей тока КЗ от асинхронных электродвигателей в произвольный момент времени при радиальной схеме используют кривые, приведенные на рисунке 3. Значения периодической составляющей тока КЗ в произвольный момент времени отнесены к начальному значению этой составляющей, т. е.

Удаленность точки КЗ от асинхронного электродвигателя характеризуется отношением действующего значения периодической составляющей тока этого электродвигателя в начальный момент КЗ к его номинальному току

Действующее значение периодической составляющей тока КЗ в произвольный момент времени от асинхронного электродвигателя (I_пtАД) (или нескольких асинхронных электродвигателей, находящихся в одинаковых условиях по отношению к точке КЗ) рассчитывают по формуле

8.1.1 Расчет токов несимметричных КЗ выполняют с использованием метода симметричных составляющих. При этом предварительно необходимо составить схемы замещения прямой, обратной и нулевой последовательностей.

8.1.2 В схему замещения прямой последовательности должны быть введены все элементы расчетной схемы, причем при расчете начального значения тока несимметричного КЗ автономные источники, синхронные и асинхронные электродвигатели, а также комплексная нагрузка должны быть введены сверхпереходными ЭДС и сверхпереходными сопротивлениями.

Схема замещения обратной последовательности также должна включать все элементы расчетной схемы. При этом ЭДС обратной последовательности синхронных и асинхронных машин, а также комплексной нагрузки, следует принимать равными нулю. Сопротивление обратной последовательности синхронных машин следует принимать по данным каталога, асинхронных машин — принимать равным сверхпереходному сопротивлению, а комплексных нагрузок — в соответствии с таблицей 1.

Сопротивление обратной последовательности трансформаторов, реакторов, воздушных и кабельных линий следует принимать равным сопротивлению прямой последовательности.

8.2.1 Если электроснабжение электроустановки напряжением до 1 кВ осуществляется от энергосистемы через понижающий трансформатор, то начальное значение периодической составляющей тока однофазного КЗ от системы (I(1)_п0) в килоамперах рассчитывают по формуле

8.2.2 В электроустановках с автономными источниками энергии начальное значение периодической составляющей тока однофазного КЗ (I(1)_п0) в килоамперах рассчитывают по формуле

Значения r_1сигма и х_1сигма определяют в соответствии 3.4, а r_0сигма и х_0сигма — по 8.2.1.

8.2.3 Начальное значение периодической составляющей тока однофазного КЗ с учетом синхронных и асинхронных электродвигателей в килоамперах рассчитывают как указано в 8.2.2.

8.2.4 При необходимости определения периодической составляющей тока однофазного КЗ в произвольный момент времени применяют методы расчета, приведенные в разделах 2, 6 и 7.

8.3.1 При электроснабжении электроустановок напряжением до 1 кВ от энергосистемы через понижающий трансформатор начальное значение периодической составляющей тока двухфазного КЗ (I(2)_п0) в килоамперах рассчитывают по формуле

где

8.3.2 В электроустановках с автономными источниками энергии начальное значение периодической составляющей тока двухфазного КЗ (I(2)_п0) в килоамперах рассчитывают по формуле

8.3.3 Начальное значение периодической составляющей тока двухфазного КЗ с учетом асинхронных электродвигателей (I(2)_п0АД) в килоамперах рассчитывают по формуле

8. 3.4 Начальное действующее значение периодической составляющей тока двухфазного КЗ с учетом синхронных электродвигателей в килоамперах определяют как указано в 8.3.3.

8.3.5 При необходимости определения периодической составляющей тока двухфазного КЗ в произвольный момент времени применяют методы расчета, приведенные в разделах 6 и 7.

Приложение 1

(рекомендуемое)

1. Необходимые для расчетов токов КЗ параметры шинопроводов могут быть взяты из нормативно-технической документации или получены расчетным методом. Параметры шинопроводов серии ШМА и ШРА даны в таблице 3.

Активное сопротивление одной фазы шинопровода (r_ш) в миллиомах при температуре тэта рассчитывают по формуле

Значение коэффициента добавочных потерь можно оценить, исходя из результатов экспериментальных исследований токопроводов аналогичных конструкций или рассчитать (приблизительно) по формуле

Значения коэффициентов К_6 и К_пэ для медных и алюминиевых шин зависят от размеров поперечного сечения, расположения и числа шин. Для одиночных шин прямоугольного сечения, имеющих размеры 25 х 3 — 100 х 10 мм, при расположении шин «на ребро» значения коэффициента К_пэ составляют 1,02-1,1. Значения коэффициента К_пэ для пакетов шин допускается принимать как для одиночных шин.

Коэффициент добавочных потерь К_д для алюминиевых шин сечением 100 х 10 мм2 в зависимости от числа шин n должен иметь следующие значения: при n = 1 К_д приблизительно = 1,18; при n = 2 К_д приблизительно = 1,25; при n = 3 К_д приблизительно = 1,6; при n = 4 К_д приблизительно = 1,72.

При прокладке шинопровода в галерее или туннеле коэффициент добавочных потерь следует брать на 0,25 больше, чем при его прокладке на открытом воздухе.

2 Индуктивное сопротивление прямой последовательности фазы шинопровода (x_1ш) в миллиомах на метр рассчитывают по формуле

1) для шины прямоугольного сечения

2) для шины квадратного сечения:

3) для трубчатой шины квадратичного сечения

Среднее геометрическое расстояние g_0 для пакета шин можно рассчитать по следующим формулам:

1) для двухполюсного # пакета

2) для трехполосного пакета

Значения средних геометрических расстояний (g_0) наиболее употребляемых пакетов шин с зазорами между шинами, равными толщине шины, должны соответствовать приведенным в таблице 5.

3 В качестве допустимой (расчетной) температуры нагрева шинопровода в продолжительном режиме следует принимать тэта = 70 °С.

4 Активное и индуктивное сопротивления нулевой последовательности фазы шинопровода (r_0ш и x_0ш) в миллиомах на метр принимают (ориентировочно):

Приложение 2

(справочное)

* Заземление выполнено медным проводом сечением 120 мм2.

Значения коэффициента, учитывающего увеличение активного сопротивления медного кабеля при нагреве его током КЗ, определяют в зависимости от сечения кабеля, тока КЗ и продолжительности КЗ по кривым, приведенным на рисунке 5 или 6, а алюминиевого кабеля — по кривым, приведенным на рисунке 7 или 8.

Данные, указанные на рисунках 5-8, получены при следующих расчетных условиях: КЗ происходит в радиальной схеме, содержащей ветвь (трансформатор, кабель) с источником неизменной по амплитуде ЭДС;

температура кабеля изменяется от тэта_нач = 20°С до тэта_доп.к = 200°С,

продолжительность КЗ (t_откл) составляет 0,2; 0,6; 1,0; 1,5 с.

Температуру нагрева кабеля определяют с помощью уравнения нагрева однородного проводника при адиабатическом процессе, преобразованного к виду

Изменение удельного сопротивления материала кабеля при повышении температуры определяют по выражению

Приложение 3

(рекомендуемое)

1.1 Активное сопротивление прямой последовательности одной фазы проводника r в миллиомах рассчитывают по формуле

1.2 Индуктивное сопротивление прямой последовательности (x) одной фазы провода круглого сечения в миллиомах на метр рассчитывают по формуле

1.3 Если фазный и нулевой проводники выполнены из круглых проводов одинакового сечения и проложены параллельно, то индуктивное сопротивление цепи фаза-нуль (x_ф-н) в миллиомах на метр рассчитывают по формуле

При прямоугольной форме сечения нулевого проводника сопротивление цепи фаза-нуль определяют по сечению фазного проводника.

1.4 Активное и индуктивное сопротивления нулевой последовательности воздушных линий, имеющих нулевой провод с повторным заземлением, зависят от числа заземлений и коэффициента сезонности.

При определении активного и индуктивного сопротивлений петли фазный провод — нулевой провод (r_ф-н, x_ф-н) используют соответственно формулы 31 и 33 или расчетные данные, приведенные в таблице 15. Активное и индуктивное сопротивления петли с промежуточными заземлениями определяют умножением расчетных сопротивлений на соответствующие поправочные коэффициенты K_R и К_х в зависимости от числа промежуточных заземлений (m), рисунок 9 и на коэффициент сезонности К_сз (таблица 16). Значения коэффициента K_R на рисунке 9а даны при разных сечениях проводов петли-фазного (указаны в числителе) и нулевого (указаны в знаменателе), а К_x на рисунке 9б — при разных сечениях нулевого и любых сечениях фазного провода.

* Сезонный коэффициент определяет снижение сопротивления по сравнению с максимальным сопротивлением в сезон промерзания или высыхания.

Приложение 4

(рекомендуемое)

Значения переходных сопротивлений контактных соединений кабелей, разъемных контактов коммутационных аппаратов и шинопроводов в миллиомах приведены соответственно в таблицах 17-19.

Приложение 5

(справочное)

При отсутствии данных изготовителя об индуктивных (х_ТА) и активных (r_TA) сопротивлениях измерительных трансформаторов тока допускается использовать значения, приведенные в таблице 20.

Приложение 6

(рекомендуемое)

При отсутствии данных изготовителей об индуктивных (x_кв) и активных (r_кв) сопротивлениях катушек расцепителей и переходных сопротивлениях подвижных контактов автоматических выключателей допускается использовать значения этих сопротивлений, приведенные в таблице 21.

Приложение 7

(рекомендуемое)

При расчете периодической составляющей тока КЗ, обусловленного асинхронными электродвигателями напряжением до 1 кВ, необходимо учитывать не только их индуктивные, но и активные сопротивления.

Суммарное активное сопротивление, характеризующее асинхронный электродвигатель в начальный момент КЗ (r_АД) в миллиомах рассчитывают по формуле

Активное сопротивление статора электродвигателя (r_1) в миллиомах, если оно не задано изготовителем, рассчитывают по формуле

Сверхпереходное индуктивное сопротивление асинхронного электродвигателя (x»_АД) в миллиомах рассчитывают по формуле

Приложение 8

(рекомендуемое)

1 В состав комплексной нагрузки могут входить асинхронные и синхронные электродвигатели, преобразователи, электротермические установки, конденсаторные батареи, лампы накаливания и газоразрядные источники света.

2 При определении начального значения периодической составляющей тока КЗ комплексную нагрузку в схему прямой последовательности следует вводить эквивалентной сверхпереходной ЭДС E»_НГ и сопротивлением прямой последовательности Z_1НГ, а в схему обратной и нулевой последовательностей — сопротивлениями обратной Z_2НГ и нулевой Z_0НГ последовательностей.

Приложение 9

(рекомендуемое)

1 Учет электрической дуги в месте КЗ рекомендуется производить введением в расчетную схему активного сопротивления дуги r_д.

2 Переходное активное сопротивление дуги в месте КЗ (r_д) в миллионах зависит в основном от тока КЗ и длины дуги и рассчитывается по формуле

Для электроустановок 0,4 кВ активное сопротивление электрической дуги может быть определено по кривым, приведенным на рисунках 12-22.

На рисунках 12-21 представлены расчетные кривые зависимости активного сопротивления дуги r_д от площади сечения (s) и длины алюминиевого кабеля (I_кб), определяемой расстоянием от выводов низшего напряжения (0,4 кВ) трансформаторов различной мощности до места КЗ. Кривые построены с использованием формулы (40) при трехфазном и однофазном КЗ и при I_д = 3а.

На рисунке 22 представлены расчетные кривые зависимости активного сопротивления дуги от типа и длины шинопровода, подключенного к выводам 0,4 кВ трансформаторов различной мощности, определяемой расстоянием до места КЗ. Кривые справедливы для шинопроводов серии ШМА и построены с использованием формулы (40) при условии, что I_д = 2а.

При определении активного сопротивления дуги в случае КЗ в кабеле длиной I_кб, подключенном к трансформатору через шинопровод длиной I_ш или через кабель другого сечения, результирующую длину проводника шинопровод-кабель (кабель-кабель) выражают через длину поврежденного кабеля:

3 Влияние активного сопротивления дуги на ток КЗ можно также учитывать путем умножения расчетного тока КЗ, найденного без учета сопротивления дуги в месте КЗ, на зависящий от сопротивления цепи КЗ поправочный коэффициент К_с. Значение коэффициента К_с, полученного экспериментально при КЗ за трансформаторами мощностью 630-1000 кВ x A, (Y/Y’) можно определить по кривым рисунка 23.

Приведенным на рисунке 23 кривым K_cf(z_к) соответствуют выражения

4 При определении минимального значения тока КЗ в автономной электрической системе приближенный учет влияния активного сопротивления электрической дуги на ток КЗ допускается производить умножением расчетного тока КЗ, найденного без учета сопротивления дуги, на поправочный коэффициент К_с. Значение этого коэффициента допускается принять равным 0,7-0,8.

Приложение 10

(рекомендуемое)

Метод учета комплексной нагрузки при расчете тока КЗ зависит от характера исходной схемы замещения комплексной нагрузки (рисунок 24) и положения точки КЗ (рисунок 25).

В радиальной схеме (рисунок 25а) допускается не учитывать влияние статических потребителей (преобразователи, электротермические установки, электрическое освещение). Начальное значение периодической составляющей тока КЗ, ударный ток, а также периодическую составляющую тока КЗ в произвольный момент от асинхронных и синхронных электродвигателей следует рассчитывать в соответствии с требованиями разделов 3, 5, 7.

При КЗ за общим для узла нагрузки сопротивлением (рисунок 25б) начальное значение периодической составляющей тока трехфазного КЗ (I_п0НГ) в килоамперах следует определять с учетом влияния двигательной и статической нагрузок, используя формулу

Значения ударного тока и периодической составляющей тока КЗ в произвольный момент времени от электродвигателей следует определять в соответствии с требованиями разделов 5 и 7.

При коротком замыкании за общим для нагрузки и системы сопротивлением (рисунок 25в) и близких значениях отношения x/r ветвей расчетной схемы начальное значение периодической составляющей тока КЗ (I_п0k) допускается рассчитывать по формуле

рассчитывается как указано в 3.2;

Ударный ток следует определять в соответствии с требованиями раздела 5.

Приложение 11

(рекомендуемое)

Пример 1. Для схемы, приведенной на рисунке 26, определить токи при трех-, двух- и однофазном КЗ в точке К1. Для трехфазного КЗ определить максимальные и минимальные значения тока КЗ.

Система С:

Трансформатор Т: ТС = 1000/6

Автоматический выключатель «Электрон»:

Шинопровод ШМА-4-1600Ш:

Болтовые контактные соединения: r_к = 0,003 мОм; n = 4.

1.2.1 Параметры схемы замещения прямой последовательности

Сопротивление системы (х_с), рассчитанное по формуле (1), составит:

Активное и индуктивное сопротивления трансформаторов (r_т) и (x_т), рассчитанные по формулам (3) и (4), составят:

Активное и индуктивное сопротивления шинопровода:

Активное сопротивление болтовых контактных соединений:

Активное сопротивление дуги определяют, как указано в приложении 9, рисунок 22: r_д = 5,6 мОм.

1.2.2 Параметры схемы замещения нулевой последовательности

Ток однофазного КЗ с учетом активного сопротивления дуги:

Ток двухфазного КЗ с учетом активного сопротивления дуги

Результаты расчета токов КЗ сведены в таблице 22.

Пример 2. Для схемы, приведенной на рисунке 27, определить максимальные и минимальные значения токов при трехфазном КЗ в точках К1 и К2.

Асинхронные двигатели АД1 и АД2:

Комплексная нагрузка КН:

Суммарная активная мощность составляет Р_сумма = 350 кВт, cos фи = 0,8. В состав нагрузки входят асинхронные двигатели (АД), лампы накаливания (ЛН), преобразователи (П) в следующем соотношении: Р_АД = 175 кВт, Р_ЛН = 35 кВт, Р_П = 140 кВт.

2.2.1 Параметры схемы замещения прямой последовательности

Сопротивление системы (х_с), рассчитанное по формуле (2) настоящего стандарта, составит:

Активное (r_т) и индуктивное (x_т) сопротивления трансформаторов, рассчитанные по формулам (3), (4) настоящего стандарта, составят:

Активное и индуктивное сопротивления шинопроводов:

Активное и индуктивное сопротивления кабельных линий:

Расчет параметров АД1 и АД2:

Расчет параметров СД:

Расчет параметров комплексной нагрузки НГ

Параметры комплексной нагрузки определяют по кривым рисунка 11а приложения 8, при этом:

2. 3.1 Ток трехфазного КЗ в расчетной точке К1 без учета влияния электродвигателей и комплексной нагрузки

2.3.2 Необходимость учета влияния электродвигателей и комплексной нагрузки на ток при металлическом КЗ в точке К1, определенная в соответствии с 1.4 настоящего стандарта, показывает, что I_сумма(АД) = 2 х I_АДном = = 2 х 238 = 476 А больше, чем 0,01 х I_п0к1max = 0,01 x 36380 = 363,8 А, поэтому асинхронные двигатели следует учитывать.

I_СДном = 234 А меньше, чем 0,01 x 36380 = 363,8 А, поэтому синхронный двигатель не следует учитывать.

поэтому влияние комплексной нагрузки следует учитывать.

Таким образом, при расчете суммарного тока КЗ в точке К1 следует учитывать влияние асинхронных двигателей и комплексной нагрузки. Такой же вывод следует и при условии учета электрической дуги.

Расчет составляющей тока КЗ в точке К1 от комплексной нагрузки:

Расчет составляющей тока КЗ в точке К1 от асинхронных двигателей:

2.3.3 Ток трехфазного КЗ в расчетной точке К2 без учета влияния электродвигателей и комплексной нагрузки:

При определении минимального значения тока следует учесть влияние электрической дуги и увеличение активного сопротивления кабеля вследствие нагревания его током КЗ:

Расчет базового тока короткого замыкания | EC&M

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

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

Рис. 1 представляет собой очень простую однострочную схему со следующим: источником питания, трансформатором и устройством защиты от перегрузки по току (OCPD), имеющим определенный номинальный ток отключения при коротком замыкании.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Расчет тока короткого замыкания — журнал IAEI

Время считывания: 11 минут

Один из самых фундаментальных расчетов системы распределения электроэнергии — это вычисление доступного тока короткого замыкания. В выпуске журнала IAEI за сентябрь — октябрь 2012 г. была статья под названием «Основы, максимальный ток повреждения», в которой говорилось на эту тему, но не рассматривались математические выкладки. С тех пор я получил много просьб заняться математикой. Я надеюсь, что эта статья удовлетворит пытливые умы подробностями о вычислении доступного тока короткого замыкания и предоставит некоторые уравнения для изучения студентом.

Доступный ток короткого замыкания

Максимальный доступный ток короткого замыкания является важным параметром для каждой системы распределения электроэнергии, поскольку он предоставляет точку данных, необходимую для подтверждения того, что оборудование используется в пределах своих номинальных характеристик, и что система работает в соответствии с ожиданиями.Имеющийся ток короткого замыкания также используется во многих других приложениях.

Национальный электротехнический кодекс требует эту точку данных для обеспечения соблюдения таких разделов, как 110.9, рейтинг прерывания; 110.10. Полное сопротивление цепи, номинальные значения тока короткого замыкания и другие характеристики; и 110.24 Доступный ток повреждения. Независимо от того, являетесь ли вы проектировщиком, установщиком или инспектором, в какой-то момент вашей карьеры вы столкнетесь с расчетом доступного тока короткого замыкания. Понимание математики, лежащей в основе этого, и того, как используются расчетные токи короткого замыкания, может только расширить знания и понимание.Это также может помочь нам понять, что эти расчеты должен производить квалифицированный специалист. Итак, ради понимания, я предлагаю эту статью, чтобы вы встали на путь.

Основы расчета тока короткого замыкания

Все, что вам нужно знать о вычислении токов короткого замыкания, вы изучили в схемах 101, тригонометрии и базовых математических курсах. На рисунке 1 показана простая однолинейная схема, которая вполне может быть вашим основным служебным входом для коммерческой или промышленной установки.

Рисунок 1. Однолинейная диаграмма

Рисунок 2 — это основная принципиальная схема того, что представлено на Рисунке 1, и которая будет использоваться для расчета доступного тока короткого замыкания в любой точке приведенной выше простой однолинейной диаграммы. Инженеры назовут то, что вы видите на Рисунке 2, диаграммой импеданса, поскольку она в основном преобразует каждый компонент на Рисунке 1 выше в значения импеданса. Для тех из вас, кто разбирается в цепях 101, то, что вы видите ниже, когда все импедансы сложены вместе, представляет собой «эквивалент Теванина», который включает в себя импеданс и источник напряжения.Эта базовая схема будет использоваться в этой статье.

Рис. 2. Диаграмма импеданса (схема)

Для расчетов и упрощения нашей работы с этим документом необходимо сделать допущения.

Предположения для трансформатора, который будет использоваться как часть примера для этой статьи, будут включать следующие. Эта информация должна быть доступна при чтении паспортной таблички трансформатора.

Трансформатор кВА 1500
Первичное напряжение 4160 В
Вторичное напряжение 480 В
% Импеданс 5.75%

Предполагается для тока короткого замыкания, доступного для электросети. Для этого упражнения будет использовано 50 000 ампер. Перед проведением исследования с коммунальным предприятием связываются для получения этой информации. Они могут обеспечить доступный ток короткого замыкания одним из нескольких различных способов. Самыми простыми и, вероятно, наиболее заметными данными от электросети будут доступный ток короткого замыкания в кА. Некоторые утилиты могут вместо этого предоставлять данные в виде MVA короткого замыкания. В этой статье будут представлены уравнения для обеих форм ввода, но с учетом доступного тока короткого замыкания 50 кА.

Что касается импеданса проводника, следующие расчеты будут игнорировать сопротивление проводника и использовать только реактивное сопротивление. Это сделает две вещи для этой статьи. Во-первых, это приведет к более высокому току повреждения, чем можно было бы рассчитать, если бы мы приняли во внимание как сопротивление, так и реактивное сопротивление. Во-вторых, это упростит математику. В последнем разделе этой статьи будут представлены результаты анализа, включающие сопротивление и реактивное сопротивление проводников и электросети.Используемые методы отражают методы, используемые в таких программах, как SKM Systems Analysis A-Fault.

Эта статья также не предполагает участия двигателя. Максимальный доступный ток короткого замыкания должен включать все составляющие короткого замыкания. Мы не включаем этот вклад в эти усилия для простоты.

Расчет основного трансформатора

Самым первым шагом этого процесса является расчет ампер полной нагрузки (FLA) для трансформатора. Еще один базовый расчет, который электротехнику придется выполнять в какой-то момент своей карьеры, и который некоторые выполняют много раз в день.Уравнения для расчета FLA приведены ниже:

FLA вторичный	= кВА
	(√3) × (кВсек)

FLA Вторичный	= 1500
	[(√3) × (0,480)] = 1 804 А

Этот трансформатор на 1500 кВА имеет FLA вторичной обмотки 1804 ампер. Этот параметр необходим для выбора вторичных проводов для этого трансформатора.Основываясь на этом FLA и использовании таблицы 310.15 (B) (16) из NEC 2014, проводники, используемые на вторичной обмотке трансформатора, будут иметь количество проводников 5-500 MCM на фазу.

Расчет тока короткого замыкания на вторичной обмотке главного трансформатора

Есть два подхода к вычислению доступного тока короткого замыкания на вторичной обмотке трансформатора. Мы можем рассчитать максимальное количество, которое трансформатор пропустит, как если бы объект выработки электроэнергии был подключен непосредственно к линейной стороне трансформатора, или мы можем рассчитать доступный ток повреждения с учетом предоставленного доступного тока повреждения от электросети.Первый подход, который приводит к максимальной величине тока повреждения, который пропускает трансформатор, называется расчетом «бесконечной шины». Схема на рисунке 2 может быть перерисована, чтобы включить нулевой импеданс для электросети, что снизит общий импеданс цепи и, таким образом, увеличит значение расчетного тока короткого замыкания. На рис. 3 будет показан максимально допустимый ток короткого замыкания, который может подавать трансформатор.

Рисунок 3. Эквивалентная схема бесконечной шины

На рис. 3 показано только полное сопротивление трансформатора.Уравнение для расчета максимального доступного тока короткого замыкания, который может обеспечить трансформатор, выглядит следующим образом:

Isc	= (Трансформатор кВА) × 100
	(√3) × (вторичный кВ) × (трансформатор% Z)

Используя информацию, указанную выше для примера трансформатора 1500 кВА для этого примера, максимальный доступный ток повреждения, который пропускает этот конкретный трансформатор, составляет 31 378 ампер и рассчитывается следующим образом:

Isc	= 1500 × 100
	(√3) × (0.480) × (5,75) = 31 378 ампер

Это говорит нам о том, что вторичная обмотка трансформатора не может видеть больше тока повреждения, чем то, что мы рассчитали. На стороне электросети НЕТ изменений, которые могут повлиять на этот доступный ток короткого замыкания до точки, где он будет превышать 31 378 ампер. Единственный способ получить более 31 378 ампер, если мы изменим трансформатор, и новый трансформатор, который предположительно будет таким же по всем другим характеристикам, будет иметь другой% импеданса.На рисунке 4 представлена ​​таблица, которая включает результаты изменения импеданса исследуемого трансформатора +/- 20% с шагом 5% по сравнению со значением импеданса 5,75%, используемым в этом примере. Это показывает, как изменение импеданса трансформатора повлияет на максимально допустимый ток короткого замыкания, который он может пропустить.

Как показано на рисунке 4, смена трансформатора и изменение его импеданса может оказать значительное влияние на систему. Если бы я рискнул предположить, я бы сказал, что в большинстве случаев коммунальное предприятие, меняющее служебный трансформатор, будет признано предприятием.Задача состоит в том, чтобы владелец объекта или постоянные сотрудники понимали, как это изменение может повлиять на их систему распределения электроэнергии. При внесении изменений следует обновить метки, подобные тем, которые включены в раздел 110.24 документа NEC .

Рис. 4. Влияние изменения импеданса (+ / — 20%) трансформатора на 1500 кВА

В этом расчете не учитывается полное сопротивление источника электросети и не учитываются проводники на стороне нагрузки. Давайте теперь исследуем влияние добавления в сеть доступного тока короткого замыкания.

Расчет тока короткого замыкания с учетом тока повреждения сети

Как и в большинстве ситуаций, мы выбираем консервативные ярлыки, консервативные в отношении безопасности, пока не возникнут ситуации, требующие углубления в детали. Вышеупомянутый ярлык для расчета тока повреждения является консервативным, поскольку он НЕ учитывает доступный ток повреждения сети, дающий максимальное значение. При рассмотрении прерывания и других аналогичных номиналов устройства и оборудование, которые могут выдерживать это консервативное значение тока короткого замыкания, не нуждаются в дополнительных исследованиях.Когда новое или существующее оборудование не может справиться с этим консервативно высоким доступным током короткого замыкания, может быть проведен дальнейший подробный анализ или оборудование может быть заменено или рассчитано соответствующим образом. Далее будет рассмотрен вопрос о добавлении полезности при наличии доступного тока короткого замыкания. Конкретно 50 кА можно получить от электросети. Это продемонстрирует, что таким образом можно уменьшить рассчитанные 31 378 ампер.

Ниже приведены два уравнения, которые относятся к наличию кА и наличию MVA короткого замыкания.В этом примере мы будем использовать приведенное ниже уравнение, в котором предполагается, что электросеть предоставила вам доступный ток короткого замыкания в кА.

Принципиальная схема теперь выглядит так, как показано на рисунке 5.

Рис. 5. Принципиальная электрическая схема, которая включает импеданс трансформатора и сетевого источника.

Первым необходимым шагом является преобразование предоставленной электросетью доступной информации о токе повреждения (50 кА) в полное сопротивление источника.
Если кА предоставляется от электросети:

% Z Утилита	= кВА Трансформатор × 100
	(Isc электросети) × (√3) × (кВ первичная)

При коротком замыкании MVA предоставляется коммунальным предприятием:

% Z Утилита	= Трансформатор кВА
	Короткое замыкание кВА инженерных сетей

Для заданного доступного тока короткого замыкания в 50 кА,% Z сети рассчитывается следующим образом:

% Z Утилита	= 1500 × 100
	(50 000) × (√3) × (4.160) = 0,420

На рисунке 6 показаны значения импеданса источника электросети для различных токов короткого замыкания, доступных для этого конкретного примера. Как отмечалось выше, трансформатор кВА и первичное напряжение будут играть ключевую роль в этих значениях.

Рисунок 6. Значения импеданса сетевого источника для различных уровней доступного тока короткого замыкания в электросети

Уравнение для расчета доступного тока короткого замыкания на вторичной обмотке трансформатора, которое включает импеданс электросети, выглядит следующим образом:

Isc	= (трансформатор, кВА) × 100)
	(√3) × (Вторичный кВ) × [(% Zтрансформатор) + (% Z полезность)]

Добавляя все известные переменные, новый доступный ток повреждения рассчитывается следующим образом:

Isc	= 1500 × 100
	(√3) × (0.480) × [(5,75) + (0,4164)] = 29 259 А

Если мы сравним расчет бесконечной шины и тот, который включал импеданс источника электросети (доступный ток короткого замыкания 50 000 ампер), мы увидим, что доступный ток короткого замыкания упал с 31 378 ампер до 29 259 ампер, что на 6,8% меньше. в доступном токе короткого замыкания (2119 ампер).

Влияние изменяющегося тока короткого замыкания, доступного в электросети, показано на рисунке 7. В этой таблице показано, как изменяется расчетный доступный ток короткого замыкания при изменении значений тока замыкания в электросети.Доступный ток короткого замыкания 50 кА используется в качестве значения, с которым сравниваются изменения. Интересно видеть, что увеличение доступного тока короткого замыкания от электросети, если исходная точка составляет 50 кА, не имеет такого большого влияния, как можно было бы подумать. Например, удвоение доступного тока повреждения в электросети с 50 кА до 100 кА увеличивает доступный ток повреждения вторичной обмотки трансформатора только на 3%, или на 1022 ампер. Для большинства устройств защиты от сверхтоков это изменение не должно быть значительным.Я слышал, что некоторые говорят, что мы не должны маркировать оборудование входа для обслуживания, потому что коммунальное предприятие может внести изменения переключения на стороне линии, которые повлияют на номер на этикетке. Рисунок 7 — хороший пример, который показывает, что даже если бесконечная шина не использовалась, изменения на стороне электросети не имеют такого значительного влияния на ток короткого замыкания, как можно было бы подумать.

Рис. 7. Влияние различных токов короткого замыкания, доступных в электросети, на систему распределения электроэнергии.

Напомним, где мы находимся в этом обсуждении, доступные токи замыкания показаны на рисунке 7a.

Следующее, что мы должны рассмотреть, — это провод на вторичной обмотке трансформатора. Это еще больше снизит доступный ток короткого замыкания.

Расчет — после длины проводника

Проводники могут оказывать значительное влияние на доступный ток короткого замыкания. Давайте продолжим анализ этого примера трансформатора 1500 кВА, добавив параллельные проводники 500MCM на стороне нагрузки.

Эквивалентная схема уже представлена ​​как часть рисунка 1.Теперь давайте рассмотрим влияние длины проводника на доступный ток короткого замыкания. Нам понадобится следующее уравнение:

Данные, необходимые для этого примера, взяты из Национального электротехнического кодекса . Из Таблицы 9 из NEC 2014 для проводника 500 MCM в стальном трубопроводе найдено, что Xl (реактивное сопротивление) составляет 0,048 Ом / 1000 футов. В этом примере, как указывалось ранее, мы используем только значение реактивного сопротивления, которое приведет к немного более высоким значениям тока короткого замыкания и сделает математические вычисления для этой публикации более приемлемыми.Для трансформатора мощностью 1500 кВА с током полной нагрузки 1804 нам потребуется 5-500 мкс проводов, включенных параллельно на каждую фазу. Расчет производится следующим образом:

уравнение для расчета доступного тока короткого замыкания выглядит следующим образом:

Подставив все известные переменные, мы рассчитали ISC следующим образом:

Тот же расчет, предполагающий бесконечную шину без полного сопротивления сети, выглядит следующим образом:

Подводя итог еще раз,

Как видно здесь, включение дополнительных деталей снижает доступный ток повреждения.В этом случае ток короткого замыкания был снижен с 31 378 ампер до 26 566 ампер, примерно на 15,3%.

Рисунок 8. Сводка расчетов и сравнение с другими инструментами для расчета доступного тока короткого замыкания.

Окончательная калибровка

Итак, мы прошли через расчет доступного тока короткого замыкания для служебного входного оборудования. Мы показали, как короткие пути приводят к консервативным доступным токам короткого замыкания, которые в целях оценки отключающих характеристик и / или оценок SCCR обеспечивают коэффициент безопасности для конструкции.Мы также показали, как можно снизить доступные токи короткого замыкания с помощью более подробного анализа, но это требует больше усилий и опыта. Давайте посмотрим на приведенный выше пример и рассмотрим другие инструменты, которые могут быть доступны.

В нашем распоряжении есть различные инструменты, когда мы рассматриваем возможность расчета доступного тока короткого замыкания. Некоторые из них довольно дороги и требуют использования обученных специалистов. К ним относятся такие программные приложения, как инструменты системного анализа SKM. Эти приложения действительно являются достаточно подробными и предоставляют очень подробные отчеты.Существуют также бесплатные инструменты, такие как калькулятор короткого замыкания Eaton Bussmann FC2. Рисунок 8 суммирует то, что мы сделали выше, И дает сравнение с SKM и с приложением Bussmann FC2. Калькулятор Bussmann FC2 является бесплатным и доступен в Интернете или для любого IPHONE или ANDROID через App Store любого продукта. Посетите www.cooperbussmann.com/fc2 для получения дополнительной информации. Вы заметите, что результат программного обеспечения SKM использует как реальную, так и реактивную составляющие проводника. Значения импеданса были взяты прямо из Таблицы 9 в NEC 2014 для медных проводников в стальном трубопроводе.

Опять же, ни один из примеров, показанных выше и включенных в эту статью, не учитывает вклад двигателя. Это было упражнение, призванное дать некоторую основу для обсуждения токов короткого замыкания, и поэтому простота была нашим другом. Вклад двигателя может быть очень важным для этих расчетов. С точки зрения математики и / или системной схемы, когда вы включаете вклад двигателя, импеданс параллелен импедансу сетевого источника, импедансу трансформатора и импедансу проводника.Это снижает общий импеданс в цепи, показанной на рисунке 2, и, следовательно, увеличивает расчетный ток короткого замыкания. Сброс остается на усмотрение учащегося. (Я всегда хотел это сказать.)

Заключительное слово

Доступный ток короткого замыкания — очень важный параметр, который необходимо учитывать при проектировании, установке и проверке. На рынке доступны инструменты, которые помогают рассчитать доступный ток короткого замыкания. Используйте эти ресурсы для соответствия требованиям NEC и приложениям продукта.

Как всегда, поставьте безопасность на первое место в списке и убедитесь, что вы и окружающие доживете до следующего дня.

расчетов тока повреждения | Графическая продукция

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

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

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

Требуется расчет тока повреждения

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

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

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

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

.

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

Типы неисправностей

В электрической системе возможны несколько типов неисправностей:

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

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

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

Замыкание на болтах и ​​дуговое замыкание

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

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

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

Трехфазные неисправности

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

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

Источники содержания

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

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

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

Трехфазное соединение с болтовым соединением

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

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

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

Маркировка тока повреждения

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

Сделайте следующий шаг!

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

Расчет токов короткого замыкания

% PDF-1.5 % 1 0 obj > эндобдж 6 0 obj / Ключевые слова (короткое замыкание, короткое замыкание, замыкание фазы на землю, мощность, полное сопротивление, напряжение, Isc, Zsc, Usc, автоматический выключатель, автоматический выключатель, предохранитель, термическое напряжение, электродинамические силы, отключающая способность, замыкание, кабель, BC , повышение температуры, перегрузка) / Тема (Причина и развитие токов короткого замыкания.Симметричные и несимметричные корпуса. Расчет Isc по стандартам, методом импеданса и методом симметричных составляющих. Примеры расчетов этими методами.) / Производитель (Acrobat Distiller 5.0.5 для Macintos) / rgid (PB: 273381153_AS: 2405277523 @ 1434357702684) >> эндобдж 2 0 obj > эндобдж 3 0 obj > / Шрифт> >> / DA (/ Helv 0 Tf 0 г) >> эндобдж 4 0 obj > транслировать короткое замыкание, короткое замыкание, замыкание фазы на землю, мощность, полное сопротивление, напряжение, Isc, Zsc, Usc, автоматический выключатель, автоматический выключатель, предохранитель, термическое напряжение, электродинамические силы, отключающая способность, замыкание, кабель, BC, повышение температуры , перегрузка

Benoît de METZ-NOBLAT, Frédéric DUMAS, Christophe POULAIN

Расчет токов короткого замыкания

Причина и возникновение токов короткого замыкания.Симметричные и несимметричные корпуса. Расчет Isc по стандартам, методом импеданса и методом симметричных составляющих. Примеры расчетов этими методами.

конечный поток эндобдж 5 0 obj > эндобдж 7 0 объект > эндобдж 8 0 объект > эндобдж 9 0 объект > эндобдж 10 0 obj > эндобдж 11 0 объект > эндобдж 12 0 объект > эндобдж 13 0 объект > / AP> / DA (/ HeBo 12 Tf 0 г) / Ff 65536 / MK> >> >> эндобдж 14 0 объект > эндобдж 15 0 объект > эндобдж 16 0 объект > эндобдж 17 0 объект > эндобдж 18 0 объект > эндобдж 19 0 объект > эндобдж 20 0 объект > / XObject> / Шрифт> >> / MediaBox [0 0 594.95996 840.95996] / Аннотации [67 0 R 68 0 R 69 0 R 70 0 R 71 0 R 72 0 R 73 0 R 74 0 R] / Содержание 75 0 руб. / StructParents 0 / Родитель 7 0 R >> эндобдж 21 0 объект > эндобдж 22 0 объект > эндобдж 23 0 объект > эндобдж 24 0 объект > эндобдж 25 0 объект > эндобдж 26 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] / ExtGState> / Свойства> >> >> эндобдж 27 0 объект > эндобдж 28 0 объект > эндобдж 29 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] / ExtGState> / Свойства> >> >> эндобдж 30 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] / ExtGState> / Свойства> >> >> эндобдж 31 0 объект > эндобдж 32 0 объект > эндобдж 33 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] / ExtGState> >> >> эндобдж 34 0 объект > эндобдж 35 0 объект > эндобдж 36 0 объект > эндобдж 37 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] / ExtGState> / Свойства> >> >> эндобдж 38 0 объект > эндобдж 39 0 объект > эндобдж 40 0 объект > эндобдж 41 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] / ExtGState> / Свойства> >> >> эндобдж 42 0 объект > эндобдж 43 0 объект > эндобдж 44 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] / ExtGState> / Свойства> >> >> эндобдж 45 0 объект > эндобдж 46 0 объект > эндобдж 47 0 объект > эндобдж 48 0 объект > эндобдж 49 0 объект > эндобдж 50 0 объект > эндобдж 51 0 объект > эндобдж 52 0 объект > эндобдж 53 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] / ExtGState> / Свойства> >> >> эндобдж 54 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] / ExtGState> >> >> эндобдж 55 0 объект > эндобдж 56 0 объект > эндобдж 57 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Подтип / Форма >> транслировать 1 г 0 0 102.8568 23.8094 re f 0 0 1 RG 1 w 0.5 0.5 101.8568 22.8094 re s q 1 1100.8568 21.8094 re W n 0 г BT / HeBo 12 Tf 18.0806 7.5007 Td 14,28 турецких лир (См. \ 040section) Tj ET Q конечный поток эндобдж 58 0 объект > эндобдж 59 0 объект > эндобдж 60 0 объект > эндобдж 61 0 объект > эндобдж 62 0 объект > эндобдж 63 0 объект > транслировать

Расчет тока короткого замыкания любого трансформатора всего за 3 шага

Рассчитайте ток короткого замыкания любого трансформатора всего за 3 шага https: // www.theelectricalguy.in/wp-content/uploads/2020/05/rt-circuit-current-of-any-transformer-in-just-3-steps-theelectricalguy-YABHOrP8mr0-1024×576.jpg 1024 576 Гаурав Дж. Гаурав Дж. https://secure.gravatar.com/avatar/87a2d2e0182faacb2e003da0504ad293?s=96&d=mm&r=g 28 мая 2020 г. 4 июня 2020 г.

---

В этом руководстве я объясню три простых шага для расчета тока короткого замыкания любого трансформатора.Это также поможет вам определить номинал автоматического выключателя. Итак, начнем !

Шаг 1

Получите следующие сведения

• Номинальная мощность трансформатора кВА / МВА (для понимания предположим, что это 100 кВА)
• Вторичное напряжение (при условии 440 вольт)
• % Импеданс (Вы получите его из паспортной таблички трансформатора, для нашего примера предположим, что 5% )

Шаг 2

Расчет тока полной нагрузки

Для трехфазного трансформатора используйте следующую формулу

Для однофазного трансформатора используйте следующую формулу

Рассчитаем ток полной нагрузки в нашем примере.

Шаг 3

Рассчитать ток короткого замыкания

Теперь рассчитаем фактический ток короткого замыкания по следующей формуле.

Итак, это наш ток короткого замыкания. Это поможет вам определиться с номиналом автоматического выключателя. В этом случае вам понадобится выключатель с отключающей способностью по току короткого замыкания более 2624,1 А или 2,6 кА.

Вы также можете рассчитать первичный ток любого трансформатора всего за 2 шага, чтобы узнать больше, нажмите здесь.

4 шага для расчета номинального тока короткого замыкания в промышленных панелях управления

Номинальный ток короткого замыкания

Дэниел Лайтси
ABB Ability (TM), Smart Power
–
Марсело Э. Вальдес
PE, IEEE Fellow Applications Eng. Менеджер
ABB Electrification Products Industrial Solutions

Номинальные значения тока короткого замыкания (SCCR) являются важной характеристикой при проектировании промышленных панелей управления. Определение подходящего SCCR фактически не требует вычислений.Вместо этого существует простой четырехэтапный процесс.

Стандарт UL по безопасности промышленных панелей управления, UL 508A, включает инструкции по расчету номинального тока короткого замыкания панели (SCCR), но у многих людей возникают проблемы с выполнением этого процесса. Определение точного SCCR имеет важное значение для обеспечения безопасности людей, работающих на силовом оборудовании или рядом с ним. Панель с неправильно рассчитанным SCCR может выйти из строя или вызвать вспышку дуги, что может привести к серьезным травмам или смерти, а также к значительному повреждению объекта.

Люди говорят о «вычислении» SCCR панели, но на самом деле никаких вычислений не требуется. Скорее, идентификация SCCR требует только того, чтобы вы исследовали отказоустойчивость компонентов в цепи панели. Имея список этих значений под рукой, вам необходимо определить компонент с наименьшей мощностью, который буквально является самым слабым звеном в цепи. SCCR всей панели в сборе — это емкость этого компонента.

Панели

должны быть рассчитаны на доступный ток короткого замыкания на момент их установки и на будущие потенциальные потребности, если они могут быть выше в будущем.

Что такое SCCR?
Вместо того, чтобы «рассчитывать» SCCR панели, на самом деле требуется только, чтобы вы исследовали отказоустойчивость соответствующих компонентов, а затем идентифицировали компонент с наименьшей мощностью… самое слабое звено в цепи. SCCR этого компонента является SCCR всей панели в сборе.

До 2005 года NEC требовал, чтобы электрические панели промышленного оборудования маркировались только номиналом отключения основного устройства защиты от сверхтоков.Однако это не гарантировало, что электрическая панель будет должным образом защищена от коротких замыканий. Новый стандарт включает в себя всю комбинированную силовую цепь при определении требований SCCR.

Определение SCCR панели
Как рассчитывается SCCR? Этот процесс состоит из трех этапов:
Этап 1 — Определите номинальный ток короткого замыкания (SCCR) каждого компонента или комбинации в силовой цепи. (SB4.2)
Шаг 2 — Определите, ограничивают ли компоненты цепи фидера ток повреждения (SB4.3) цепи защитных устройств, например предохранитель.
Шаг 3 — Определите общий номинальный ток короткого замыкания для промышленной панели управления (SB4.4.).
Шаг 4 — Перечислите маркировку SCCR на паспортной табличке панели управления (SB5.1).

Ниже приводится более подробная информация о каждом шаге.

Шаг 1 — Определите номинальный ток короткого замыкания каждого компонента в цепи питания
Первым шагом является определение SCCR каждого компонента или комбинации компонентов, который обычно указан на этикетке компонента или в руководстве по эксплуатации.Вам не нужно включать SCCR для силовых трансформаторов.

Другой источник информации SCCR — это предполагаемый максимальный номинальный ток короткого замыкания для немаркированных компонентов, таблица SB4.1 в стандарте UL 508A. Это также называется стандартной неисправностью. Все компоненты должны иметь стандартный номинальный ток короткого замыкания, который обычно очень низкий.

Существуют доступные ресурсы, которые предоставляют рейтинги устройств для распознанных компонентов, в том числе UL-файл компонента и инструкции производителя по установке.Кроме того, на веб-сайте UL есть таблица значений тока короткого замыкания для компонентов комбинированного контроллера двигателя. Эти компоненты обычно должны использоваться с другим компонентом, чтобы получить желаемый ратин

.

Компоненты фидерной цепи, которые изменяют ток повреждения, включают:

• Силовые трансформаторы
• Токоограничивающие автоматические выключатели
• Токоограничивающие предохранители

Вам необходимо найти эти детали и включить их в рассмотрение SCCR.

В ответвленной цепи необходимо учитывать номинальные параметры трансформатора. Для трансформаторов номиналом 10 кВА или менее вторичной обмотке трансформатора назначается доступный ток 5 кА, и все компоненты вторичной стороны в силовой цепи должны иметь SCCR не менее 5 кА. На первичной стороне только первичная максимальная токовая защита относится к SCCR панели в целом. Примером могут служить предохранители класса CC, используемые на первичной стороне трансформатора, с SCCR 100 кА.

Ответвительные цепи должны иметь SCCR, равный или превышающий сквозной ток фидерной цепи.В противном случае общий рейтинг панели — это нижний рейтинг панели или ответвленной цепи.

Шаг 2 — Определите, ограничивают ли компоненты фидерной цепи ток повреждения
После того, как вы определили SCCR для компонентов, следующим шагом будет определение того, ограничивают ли компоненты фидерной цепи, в частности устройства защиты цепи, такие как предохранители, ток короткого замыкания. .

Для использования SB4.3.2 автоматические выключатели должны иметь маркировку «Ограничение тока». Ток, пропускаемый через выключатель, не должен превышать определенного значения.Применяется одно из двух условий:
1. Если устройства на стороне нагрузки этого выключателя имеют более высокий SCCR, чем отключающая способность автоматического выключателя, то вы можете использовать отключающую способность автоматического выключателя. Это также может быть комбинация, которая была протестирована производителем или магазином панелей.
2. Если SCCR устройств ниже, чем отключающая способность автоматического выключателя, SCCR для этой цепи имеет меньшее значение.

Максимальный проход для автоматического выключателя определяется производителем.Для предохранителей он определяется стандартом, позволяющим использовать Таблицу SB4 «Пиковые пропускаемые токи, IP и отключение I2T для предохранителей».

При определении SCCR панели SCCR на стороне линии любого токоограничивающего автоматического выключателя не может превышать SCCR любой защиты параллельной цепи или отключающей способности автоматического выключателя. Пиковый пропускаемый ток не может превышать SCCR для любой ответвленной цепи на стороне нагрузки. Это в основном означает, что устройство на стороне нагрузки этого выключателя может выдерживать сквозную энергию и ток выключателя.

Для предохранителей используйте значения из таблицы SB4.2 «Пиковые сквозные токи, IP и отключение, I2T для предохранителей», чтобы получить I2T и IP для предохранителя, используемого в комбинированной цепи. Можно использовать любой предохранитель с меньшим значением для I2T и IP. Если размер предохранителя не указан, используйте следующее большее значение в таблице.

Шаг 3 — Определение общего номинального тока короткого замыкания с
После завершения исследования компонентов у вас есть информация, необходимая для определения SCCR панели.Вы делаете это, определяя три разных SCCR. Самый низкий из трех — панель SCCR.

Три значения, которые необходимо определить:

• Для каждой защищенной ответвительной цепи в панели определите наименьший SCCR для компонентов силовой цепи на стороне нагрузки устройства защиты ответвленной цепи. (SB4.4.1)
• Определите самый низкий SCCR из всех компонентов питателя.
• Если в цепи фидера поставляются токоограничивающие компоненты, определите модифицированный SCCR для компонента фидера и всех ответвленных цепей [из A) выше], подключенных к стороне нагрузки.(SB4.3), см. Шаг 2 выше.

Сравните эти значения на этой панели. SCCR — самый низкий из трех.

Шаг 4. Перечислите маркировку SCCR на паспортной табличке панели управления (SB5.1)

Значение из шага 3 выше должно быть указано на паспортной табличке панели или паспортной табличке. Маркировка на заводской табличке должна включать симметричный SCCR в кАмпер (действующее значение) при номинальном напряжении.

Знай свою панель

Люди, которые проектируют и производят промышленные панели управления питанием, должны понимать требуемый уровень защиты от тока короткого замыкания для людей, которые владеют, эксплуатируют и обслуживают эти панели.Номинальный ток короткого замыкания дает ключевую информацию для обеспечения надлежащего уровня защиты. Производители панелей полагаются на шаги, изложенные в стандарте UL 508A, для расчета / определения SCCR своих продуктов и предоставления этой информации.

Справочные документы
[1] 2008, Рейтинг тока короткого замыкания PanelBoard и Switchboard, Underwriters Labratories, https://legacy-uploads.ul.com/wp-content/uploads/2014/04/ul_PanelboardShortCircuitRatings.pdf
[2] UL 508A, третье издание, стандарт для промышленных панелей управления

Связанное содержание

Автоматические выключатели в литом корпусе (MCCB) серии Tmax XT компании SACE разработаны для максимального упрощения использования, интеграции и подключения при надежном обеспечении безопасности и качества.Подробнее, SACE Tmax XT: прорыв

Определение номинала короткого замыкания автоматических выключателей

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

Трехфазные выключатели

Начнем с расчета предполагаемого тока от ближайшего трансформатора.

Ток повреждения на вторичной стороне трехфазного трансформатора:

I = \ frac {FLA * 100} {\% Z} Амперы

где,

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

% Z = на единицу импеданса трансформатора

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

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

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

Однофазный автоматический выключатель

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

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

Рисунок 1: Расчет мощности короткого замыкания однофазного выключателя

Коэффициент X / R

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

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

Рисунок 2: Величина тока короткого замыкания после сбоя

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