Токи короткого замыкания что это такое: Страница не найдена. Рынок Электротехники. Отраслевой портал

Токи к. з. вызывают дополнительный нагрев токоведущих частей электрических аппаратов, шин и жил электрических кабелей. Длительность т. к. з. определяется временем, необходимым для отключения цепи защитными устройствами. Для того чтобы…

iy = √2Ку Iк, где Ку — ударный коэффициент определяется из графика Ку = f (X/R) Расчетная схема для X/R = 24/50 = 0,48. Из графика имеем Ку =1 iу…

Сопротивление системы Хс определяем по формуле Хc=Uc//√3I(30)  Сопротивление воздушной линии: индуктивное Хл =x0l; активное Rл = r0l где х0, r0 — удельные индуктивное и активное сопротивления линии, Ом/км (см. справочник)….

Однако для более точного расчета полное сопротивление цепи к. з. следует определять не путем арифметического сложения модулей полных сопротивлений участков этой цепи (II-5), а как в выражении на рисунке: Пример…

При расчете т. к. з. в установках напряжением до 1000 В учитывается, что электрические сети имеют большую протяженность и большое количество аппаратуры: трансформаторы тока, контакторы, автоматы и т. д., которые…

Отношение ударного тока короткого замыкания iy к амплитуде периодической составляющей iпm называется ударным коэффициентом Ку: Ку = iу/ iпm Заменяя в формуле выше амплитуду iпm действующим током, получим Ку =iV√2Iпm…

Если до момента наступления к. з. в электрической цели был установившийся ток iп, то при внезапном к. з. в этой цепи вследствие значительного уменьшения полного сопротивления цепи, ток резко возрастает…

В случае замыкания одной фазы на землю в системе, где нейтраль источника изолирована, режим не считается коротким замыканием, так как ток, возникающий при этом в цепи повреждения «фаза — земля»,…

Токи короткого замыкания от электродвигателей

Токи двигателя в переходном процессе короткого замыкания. Ток к моменту отключения короткого замыкания

При расчете тока к.з. от двигателей для проверки аппаратов РУ или выбора релейной защиты периодическую составляющую тока от асинхронного двигателя можно определить по упрощенному выражению



где — расчетная постоянная времени периодического тока; — сверхпереходное индуктивное сопротивление, определяемое по кратности пускового тока; — активное сопротивление ротора при номинальном скольжении, приведенное к статору.
Апериодические составляющие тока синхронного и асинхронного двигателя при наибольшем ее начальном значении определяют по выражению

где постоянная времени апериодического тока; — активное сопротивление статорной цепи, включая внешнее сопротивление до точки к. з.
При отсутствии точных параметров значения и для асинхронного двигателя следует принимать по табл. 38-8.
Упрощенное выражение для периодической составляющей тока синхронного двигателя без учета форсйровки возбуждения имеет вид

где — сверхпереходный ток двигателя; — установившийся ток двигателя.
Синхронная э. д. с. примерно пропорциональна току возбуждения в предшествующем режиме:

Для определения периодического и апериодического токов двигателя к моменту отключения к. з. в выражениях токов и следует подставить t=τ — расчетное время отключения.
Периодический ток двигателя к моменту отключения:
— асинхронный двигатель;
-синхронный двигатель.
Апериодический ток двигателя к моменту отключения

Ток короткого замыкания от группы двигателей

На некоторых установках к шинам 3-10 кВ подключен ряд двигателей, в общем случае различных по типу и мощности. При оценке результирующего влияния всех двигателей на ток к. з. в месте повреждения целесообразно все двигатели или отдельные группы их заменить одним эквивалентным двигателем. При эквивалентировании должны быть выполнены условия; периодическая и апериодическая составляющие тока в момент t переходного процесса от группы двигателей и от эквивалентного двигателя должны быть равны друг другу с допустимой погрешностью. При малой продолжительности к. з. (до 0,2 с) можно эквивалентировать совместно группу из синхронных и асинхронных двигателей. В этом случае условия эквивалентирования группы из n двигателей будут:

Сверхпереходный ток эквивалентного двигателя определяют как сумму сверхпереходных токов отдельных двигателей:

Постоянные времени и эквивалентного двигателя следует определять как средневзвешенные величины в зависимости от сверхпереходных токов отдельных двигателей:

Периодическая и апериодическая составляющие тока к. з. от группы двигателей (или эквивалентного двигателя) равны:

При продолжительности к. з. более 0,2 с синхронные двигатели следует учитывать отдельно.

Учет токов короткого замыкания двигателей в установках собственных нужд 3-6 кВ тепловых электростанций

При выборе аппаратов и кабелей сети 3- 6 кВ собственных нужд тепловых станций с мощными блоками следует учитывать подпитку от двигателей с. н. 3-6 кВ. При определенной мощности генератора и пылеугольном топливе состав двигателей с. н. блока примерно одинаков. Это позволяет упростить учет токов к. з. от двигателей с. н.
Использованием изложенного выше метода эквивалентирования двигателей получены параметры эквивалентного двигателя, заменяющего группу двигателей, подключенных к секции с. н. одного блока. Если секция получает питание от трансформатора с расщепленной обмоткой, то учитываются двигатели одной .полусекции, связанные электрически.
В табл. 38-9 приведены параметры эквивалентного двигателя для с. н. блоков 100- 300 МВт. Даны значения ударного коэффициента и коэффициентов и , характеризующие периодический и апериодический токи двигателя к моменту отключения к. з.

Время отключения принято τ=0,1 с. Суммарная номинальная мощность двигателей и суммарный номинальный ток должны быть известны для конкретной станции. При отсутствии точных данных можно принимать номинальную мощность двигателей с. н. 6 кв блока равной 6-8% мощности блока.
По данным табл. 38-9 ток к. з. от двигателей с. н. секции блока определяют следующим образом.
Сверхпереходный ток

где — сумма, номинальных токов двигателей с. н. секции.
Ударный ток

Ток к моменту отключения при t=0,1 с (выключатели ВМП-10, ВМГ-133, ВЭМ-6): периодическая составляющая

апериодическая составляющая

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 номинал прерывания тока короткого замыкания.

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

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

Все трансформаторы имеют импеданс, который обычно выражается в процентах напряжения. Это процент от нормального номинального первичного напряжения, которое должно быть приложено к трансформатору, чтобы вызвать протекание номинального тока полной нагрузки по короткозамкнутой вторичной обмотке.Например, если трансформатор 480 В / 120 В имеет импеданс 5%, это означает, что 5% от 480 В или 24 В, приложенных к его первичной обмотке, вызовут ток номинальной нагрузки во вторичной обмотке. Если 5% первичного напряжения вызовут такой ток, то 100% первичного напряжения вызовут 20-кратный (100 деленный на 5) вторичный ток с номинальной полной нагрузкой, 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: в 50 раз (100 делится на 2) это значение.Сравнивая оба блока, последний трансформатор может обеспечивать в пять раз больше тока короткого замыкания, чем первый блок.

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

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

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

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

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

Что такое анализ короткого замыкания и почему он проводится?

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

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

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

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

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

Расчеты короткого замыкания необходимы для применения и согласования защитных реле и номинальных характеристик оборудования. Можно смоделировать все типы неисправностей. Исследование короткого замыкания Carelab предоставляет подробный отчет, в котором указаны номинальные характеристики выключателя, обязанности выключателя при отказе, обсуждения и рекомендации по любым обнаруженным недостаткам

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

• обнаружение изменений уровня тока или напряжения
• контролировать соотношение напряжения к току
• обеспечивает защиту от перенапряжения
• обеспечивает защиту от пониженного напряжения
• обнаружение обратного тока
• обнаружение переворота фазы

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

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

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

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

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

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

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

Наша служба анализа коротких замыканий:

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

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

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

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

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

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

Проведение анализа короткого замыкания дает следующие преимущества:

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

Обрыв и короткое замыкание

Ultimate Electronics: практическое проектирование и анализ схем

Особое поведение при двух крайностях сопротивления: нуле и бесконечности.Читать 4 мин

Обрыв цепи и короткое замыкание — два специальных термина, которые представляют противоположные крайние значения числовой линии сопротивления.

Мы можем посмотреть на схему, посмотрев на любую пару открытых клемм:

В контексте любых двух выводов цепи:

Короткое замыкание означает, что две клеммы соединены извне с сопротивлением R = 0 , так же, как идеальный провод. Это означает, что для любого значения тока существует нулевая разница напряжений.(Обратите внимание, что настоящие провода имеют ненулевое сопротивление!)

Разрыв цепи означает, что две клеммы являются точками, внешне отключены , что эквивалентно сопротивлению R = ∞ . Это означает, что между двумя выводами может течь нулевой ток, независимо от разницы напряжений. (Обратите внимание, что очень высокое напряжение может вызвать протекание дуги тока даже через большие воздушные или вакуумные зазоры!)

Идея взглянуть на два терминала цепи и посмотреть на поведение в этих двух крайностях — мощная идея.

Как в теории, так и на практике слово «внешне» не имеет особого значения. Это произвольная граница, отделяющая «исходное» поведение схемы от нового поведения, когда мы вносим определенные изменения в любую пару узлов. Эта искусственная граница рассматривает остальную часть схемы, внутренние части черного ящика, как неизмененные. Сделав это предположение, мы можем сделать только одно небольшое изменение вне черного ящика и увидеть его влияние на черный ящик.

Идеальный вольтметр на обрыв.Обрыв цепи — это ограничивающее приближение для реального вольтметра, который будет иметь некоторое большое (но не бесконечное) сопротивление.

Идеальный амперметр — короткозамкнутый. Короткое замыкание — это ограничивающее приближение для реального амперметра, который будет иметь небольшое (но не нулевое) сопротивление.

Подробнее см. В разделе «Мультиметры и измерения».

Подобно тому, как вольтметр и амперметр измеряют, подключая два щупа к цепи, теоретический анализ часто выполняется, рассматривая только два узла цепи.

Обрыв и короткое замыкание обеспечивают две полезные точки на кривой V-I.

В частности:

• Напряжение разомкнутой цепи — это разница напряжений, измеренная между двумя клеммами, когда ток не подается и не подается.
• Ток короткого замыкания — это ток, который протекает, когда клеммы вынуждены иметь нулевую разность напряжений.

Мы будем использовать эти два значения в эквивалентных схемах Thevenin и Norton Equivalent Circuits.

На практике мы хотели бы, чтобы схемы, которые мы строим, выдерживали как нормальные условия, для которых они предназначены, так и некоторые необычные условия, которые случаются время от времени, но не должны приводить к необратимым повреждениям.

Обрыв цепи случается даже тогда, когда он нежелателен. Например, всякий раз, когда что-то отключается или отключается, у нас возникает состояние разомкнутой цепи.

Короткие замыкания случаются даже тогда, когда они нежелательны. Например, если разъем на мгновение закорачивает между двумя клеммами при установке или крошечная металлическая стружка оказывается в неправильном месте, мы имеем дело с коротким замыканием.

По возможности, мы должны спроектировать так, чтобы обрыв и короткое замыкание происходили в различных местах в цепи, особенно на любых открытых входах и выходах. Мы должны проектировать так, чтобы любые отказы были временными и / или устраняемыми, например, с автоматическим выключателем.

Преднамеренное R = 0 Ом резисторы (короткое замыкание) иногда добавляются к печатной плате, потому что разработчик хочет гибкости для изменения значения без необходимости перепроектировать печатную плату позже, если они хотят добавить некоторое ненулевое последовательное сопротивление (или другой последовательный компонент) в будущем .

Точно так же иногда добавляются преднамеренные перемычки (разомкнутая цепь), потому что разработчик хочет гибкости для подключения секции позже, возможно, для добавления параллельного сопротивления.

Оба они позволяют гибко вносить изменения, разделяя при этом одни и те же производственные накладные расходы. Это снижает затраты на единицу и позволяет избежать дорогостоящих затрат времени на реконструкцию.

В следующем разделе, Эквивалентные схемы Thevenin и Norton Equivalent Circuits, мы увидим, как двухконтактную концепцию можно применить для упрощенного приближения того, что находится в «схеме черного ящика», помеченной выше.

Роббинс, Майкл Ф. Ultimate Electronics: Практическое проектирование и анализ схем. CircuitLab, Inc., 2021, ultimateelectronicsbook.com. Доступно. (Авторское право © CircuitLab, Inc., 2021)

Майк Холт Доступный ток короткого замыкания

Автор: Майк Холт, опубликовано в журнале EC&M Magazine

Доступный ток короткого замыкания (SCA) — это доступный ток в амперах. в данной точке электрической системы.Этот доступный ток короткого замыкания сначала определяется в вторичные клеммы сетевого трансформатора. После этого доступный ток короткого замыкания рассчитывается на зажимах вспомогательного оборудования, распределительной панели и нагрузке ответвительной цепи.

Доступный ток короткого замыкания различен в каждой точке электрического система; он самый высокий на трансформаторе электросети и самый низкий на нагрузке параллельной цепи. Доступные ток короткого замыкания зависит от полного сопротивления цепи, которое увеличивается после трансформатор электросети.Чем больше полное сопротивление цепи (трансформатор электросети и аддитивные сопротивления проводов цепи), тем меньше доступный ток короткого замыкания.

Факторы, влияющие на доступный ток короткого замыкания в электросети трансформатор включает в себя напряжение системы, номинальную мощность трансформатора в кВА и его полное сопротивление (как выражено в процентах). Свойства, влияющие на импеданс цепи, включают материал проводника. (медь по сравнению с алюминием), размер проводника и его длина.

Комментарий автора: Импеданс цепи увеличивается с дальнейшим увеличением от сетевого трансформатора, поэтому доступный ток короткого замыкания ниже по потоку от трансформатор электросети.

Рейтинг прерывания. Устройства защиты от перегрузки по току, такие как автоматические выключатели и предохранители, предназначены для для прерывания цепи, и они должны иметь номинальный отключаемый ток (AIR), достаточный для доступный ток короткого замыкания в соответствии с разделами 110-9 и 240-1.Если не указано иное, номинальный отключаемый ток для автоматических выключателей составляет 5000 ампер [240-83 (c)] и 10 000 ампер для предохранителей параллельной цепи [240-60 (c)].

Чрезвычайно высокие значения протекания тока (вызванные коротким замыканием или заземлением разломы) создают огромные разрушительные тепловые и магнитные силы. Если в цепи максимальная токовая защита устройство не рассчитано на прерывание тока при доступных значениях неисправности, оно может взорваться во время пытается устранить ошибку.Естественно, это может привести к серьезным травмам, смерти или повреждению имущества. повреждать.

Защита электрических компонентов. В дополнение к отключающей способности для устройств максимального тока, электрические оборудование, компоненты и проводники цепи должны иметь номинальный ток короткого замыкания (выдерживать) что позволит устройству защиты от перегрузки по току устранить неисправность без значительного повреждения к любому из компонентов электрической системы [110-9, 110-10, 250-2 (d), 250-90, 250-96 (a) и Таблица 250-122 Примечание].

Если доступный ток короткого замыкания превышает ток оборудования / проводника номинальный ток короткого замыкания, тогда тепловые и магнитные силы могут привести к взрыву оборудования и / или проводники цепи, а также заземляющие проводники для испарения. Единственное решение проблема чрезмерно доступного тока короткого замыкания до

(1) Установите оборудование с более высоким током короткого замыкания. рейтинг

(2) Защитите компоненты цепи токоограничивающим защитное устройство, такое как предохранитель с быстрым срабатыванием, который может уменьшить пропускаемую энергию.

Ток короткого замыкания — обзор

5.4 Обсуждение защиты микросети

Токи короткого замыкания для одного и того же типа и места повреждения значительно отличаются друг от друга при подключенной к сети и изолированной работе микросети. Сравнивая рис.7.17–7.19 — рис. 7.16, ток короткого замыкания в изолированном режиме намного ниже, чем в подключенном к сети, что указывает на то, что уникальная настройка реле максимального тока не будет работать должным образом для приложения с зеркальной сетью. Когда микросеть подключена к электросети, относительно легче идентифицировать неисправные фазы на основе амплитуды тока, поскольку большая часть тока короткого замыкания вносится электросетью. Например, токи в фазах A и B намного выше, чем токи в фазе C при КЗ AB, которая аналогична традиционной энергосистеме.Однако такая логика неприменима для микросети, работающей в изолированном режиме, когда нет поддержки со стороны энергосистемы. Напротив, вклад преобразователей в короткое замыкание ограничен на каждой фазе с учетом их ограниченной перегрузочной способности полупроводников. Это приводит к гораздо более низкому уровню тока короткого замыкания в микросети изолированного режима.

В отличие от этого, как показано на рис. 7.17, относительное фазовое соотношение тока короткого замыкания значительно изменяется при несимметричных КЗ с различными стратегиями управления преобразователем.Например, ток короткого замыкания в фазе C является самым высоким для неисправности A-g на рис. 7.17H и J, что делает невозможным определение неисправной фазы обычным способом. Несмотря на то, что стратегии управления постоянной активной мощностью и сбалансированным током дают относительно лучший результат с точки зрения выявления неисправных фаз, ток короткого замыкания все еще слишком медленный, чтобы отличить ток нагрузки от тока короткого замыкания для реле максимального тока, поскольку они обычно устанавливаются на работают при 2–10-кратном токе полной нагрузки [14].Сравнивая рис. 7.18 и 7.19 — рис. 7.17C и D, характеристики тока короткого замыкания при несимметричных КЗ также различаются при изменении предаварийных условий. Поскольку микросеть имеет динамическую топологию и обычно проникает с высоким уровнем возобновляемой энергии, генерация которой колеблется, ток короткого замыкания также будет соответственно изменяться с точки зрения направления, амплитуды и фазы. Следовательно, ненаправленное реле максимального тока с фиксированной настройкой нереально для среды микросети.

Большинство МЭД в микросети связаны с микросетью через преобразователи мощности, чья реакция на короткое замыкание может значительно отличаться от обычных синхронных генераторов. В результате на надежность других традиционных методов защиты также могут отрицательно повлиять силовые электронные устройства. Согласно исх. [15], направленная перегрузка по току может не определить правильное направление повреждения, а дистанционное реле может неправильно рассчитать импеданс от реле до места повреждения.Поскольку реакция на короткое замыкание VSI изменяется в зависимости от различных стратегий управления при несимметричных повреждениях, оценка и конструкция системы защиты микросети не должны игнорировать влияние стратегий управления и ограничения тока преобразователя. Для применения в микросетях было подтверждено, что традиционные методы защиты, основанные на местных измерениях, могут быть неуместными. Таким образом, будущая тенденция защиты микросетей повернется к использованию адаптивных реле, высокоскоростной связи и других интеллектуальных устройств в соответствии с топологией микросети, чтобы гарантировать быструю, избирательную и надежную работу.

Магазин ИЭПП — Токи короткого замыкания

В наличии

Я. Шлаббах

Расчет токов короткого замыкания является центральной задачей инженеров энергосистем, поскольку они являются важными параметрами при проектировании электрического оборудования и установок, эксплуатации энергосистем и анализа сбоев и неисправностей.

Токи короткого замыкания дает обзор компонентов в энергосистемах с точки зрения параметров, необходимых для расчета тока короткого замыкания. Также объясняется, как использовать систему симметричных компонентов для анализа различных типов коротких замыканий в энергосистемах. Также обсуждаются тепловые и электромагнитные эффекты токов короткого замыкания на оборудование и установки, проблемы с кратковременными помехами и меры по ограничению токов короткого замыкания.Подробные процедуры расчета и типовые данные оборудования представлены в отдельной главе для удобства, а рабочие примеры включены повсюду.

Об авторе

Профессор Dr-Ing Юрген Шлаббах получил степень доктора философии в 1982 году в Техническом университете Дармштадта, Германия. До 1992 года он работал инженером-консультантом, отвечая за планирование и проектирование общественных и промышленных систем электроснабжения.С 1992 года он работал в Университете прикладных наук в Билефельде, Германия, профессором по проектированию энергосистем и использованию возобновляемых источников энергии. Его основные интересы — планирование энергосистем, анализ неисправностей, качество электроэнергии, проблемы с помехами и подключение возобновляемых источников энергии к энергосистемам, и он выполняет консультационную работу в этих областях. Он является членом IEEE и VDI.

Год публикации: 2005 г.

Страницы: 336

ISBN-13: 978-0-86341-514-2

Формат: HBK

Короткое замыкание — причины и последствия

Что такое короткое замыкание?

Всякий раз, когда в сети происходит сбой, при котором в одной или нескольких фазах протекает большой ток, происходит короткое замыкание цепь .

Короткое замыкание — это просто соединение с низким сопротивлением между двумя проводниками, подающими электроэнергию в любую цепь. Это приводит к чрезмерному протеканию тока в источнике питания через «короткое замыкание» и может даже привести к выходу источника питания из строя.

Если в цепи питания есть предохранитель, он выполнит свою работу и перегорит, размыкая цепь и прекращая прохождение тока. MCB также используется для защиты от короткого замыкания.

Короткое замыкание может происходить в цепи постоянного или переменного тока (постоянного или переменного тока).Если это закороченная батарея, она очень быстро разряжается и нагревается из-за большого тока.

Посмотрите видео о коротком замыкании в линии электропередачи 110 кВ ниже.

Что такое ток короткого замыкания?

Когда происходит короткое замыкание, через цепь протекает сильный ток, называемый током короткого замыкания .

Это поясняется приведенным здесь рисунком. На рисунке показан однофазный генератор напряжения V и внутреннего импеданса Z и , который подается на нагрузку Z.

В нормальных условиях ток в цепи ограничен импедансом нагрузки Z.

Однако, если клеммы нагрузки закорочены из-за любого причина, полное сопротивление цепи снижено до очень низкого значения; в данном случае это Z i . Поскольку Z i очень мала, по цепи течет большой ток. Это называется током короткого замыкания .

Короткое замыкание и перегрузка

Люди обычно путают перегрузку и короткое замыкание, поскольку оба они одинаково вызывают проблемы в системе. Следует различать короткое замыкание и перегрузку.

Когда происходит короткое замыкание, напряжение в точке повреждения снижается до нуля, и ток аномально высокой величины течет по сети к точке повреждения.

С другой стороны, перегрузка означает, что на систему были возложены нагрузки, превышающие расчетные значения.В таких условиях напряжение в точке перегрузки может быть низким, но не нулевым. Условия пониженного напряжения могут распространяться на некоторое расстояние за пределы точки перегрузки в остальную часть системы.

Токи в перегруженном оборудовании велики, но значительно ниже, чем в случае короткого замыкания.

Что вызывает короткое замыкание?

1. Внутренние эффекты вызваны поломкой оборудования или линий передачи из-за ухудшения изоляции в генераторе, трансформаторе и т. Д. Такие проблемы могут быть вызваны старением изоляции. несоответствующий дизайн или неправильная установка.
2. Внешние эффекты , вызывающие короткое замыкание, включают нарушение изоляции из-за скачков молнии. перегрузка оборудования, вызывающая чрезмерный нагрев: механическое повреждение населения и т. д.

Влияние короткого замыкания

Когда происходит короткое замыкание, ток в системе увеличивается до аномально высокого значения, а напряжение в системе снижается до низкого значения.

Сильный ток из-за короткого замыкания вызывает чрезмерный нагрев, который может привести к возгоранию или взрыву . Иногда короткое замыкание принимает форму дуги и приводит к значительному повреждению системы.

Например, дуга в линии передачи, которая не устранена быстро, приведет к сильному ожогу проводника, вызывая его разрыв, что приведет к длительному прерыванию линии.

Низкое напряжение , возникшее в результате неисправности, оказывает очень вредное влияние на услуги, оказываемые энергосистемой. Если напряжение остается низким даже в течение нескольких секунд, двигатели потребителя могут быть отключены , а генераторы в энергосистеме могут стать нестабильными .