Как рассчитать однофазный ток короткого замыкания?

Содержание

Ток короткого замыкания: как рассчитать, таблица

Как рассчитать однофазный ток короткого замыкания?

Электрическая энергия несет в себе довольно высокую опасность, от которой не защищены ни работники отдельных подстанций, ни бытовые приборы. Ток короткого замыкания – это один из самых опасных видов электроэнергии, но существуют методы, как его контролировать, рассчитать и измерить.

Что это такое

Ток короткого замыкания (ТКЗ) – это резко возрастающий ударный электрический импульс. Главной его опасностью является то, что согласно закону Джоуля-Ленца такая энергия имеет очень высокий показатель выделения тепла. В результат короткого замыкания могут расплавиться провода или перегореть определенные электроприборы.

Фото — временная диаграмма

Он состоит из двух основных слагающих — апериодическая составляющая тока и вынужденная периодическая слагаемая.

Формула — периодическаяФормула — апериодическая

По принципу, сложнее всего измерить именно энергию апериодического возникновения, которая является емкостной, доаварийной. Ведь именно в момент аварии разница между фазами имеет наибольшую амплитуду. Также его особенностью является не типичность возникновения этого тока в сетях. Схема его образования поможет показать принцип действия этого потока.

Сопротивление источников из-за высокого напряжения при КЗ замыкается на небольшом расстоянии или «накоротко» — поэтому это явление получило такое название. Бывает ток короткого трёхфазного замыкания, двухфазного и однофазного – здесь классификация происходит по количество замкнутых фаз. В некоторых случаях, КЗ может быть замкнут между фазами и на землю. Тогда, чтобы его определить, нужно будет отдельно учитывать заземление.

Фото — результат КЗ

Также можно распределить КЗ по типу подключения электрооборудования:

Для полного объяснения этого явления предлагаем рассмотреть пример. Скажем, есть конкретный потребитель тока, который подключен к локальной линии электропередач при помощи отпайки. При правильной схеме общее напряжение в сети равно разнице ЭДС у источника питания и снижению напряжения в локальных электрических сетях. Исходя из этого, для определения силы тока короткого замыкания может использоваться формула Ома:

R = 0; Iкз = Ɛ/r

Здесь r –сопротивление КЗ.

Если подставить определенные значения, то можно будет определить ток замыкания в любой точке на всей линии электропередач. Здесь не нужно проверять кратность КЗ.

Способы расчета

Предположим, что замыкание уже произошло в трехфазной сети, к примеру, на подстанции или на обмотках трансформатора, как тогда производится расчет токов короткого замыкания:

Формула — ток трехфазного замыкания

Здесь U20 – это напряжение обмоток трансформатора, а ZT – сопротивление определенной фазы (которая была повреждена в КЗ). Если напряжение в сетях – это известный параметр, рассчитывать требуется сопротивление.

Каждый электрический источник, будь-то трансформатор, контакт аккумуляторной батареи, электрические провода – имеет свой номинальный уровень сопротивления. Иными словами, Z у каждого свое. Но они характеризуются сочетанием активных сопротивлений и индуктивных. Также есть емкостные, но они не имеют значение при расчете токов высокой силы. Поэтому многими электриками используется упрощенный способ вычисления этих данных: арифметический расчет сопротивления постоянного тока на последовательно соединенных участках. Когда эти характеристики известны, не составит труда по формуле ниже рассчитать полное сопротивление для участка или целой сети:

Формула полного заземления

Рассмотрим на примере, как рассчитать ток короткого замыкания аккумулятора с ЭДС 12 В и внутренним сопротивлением 0,01 Ом. Для начала потребуется формула Ома для полной цепи:

I = ε/r

Где ε – это ЭДС, а r – величина сопротивления.

Учитывая, что во время перегрузок сопротивление равняется нулю, решение принимает следующий вид:

I = ε/r = 12 / 10-2

Исходя из этого, сила при коротком замыкании этого аккумулятора равна 1200 Ампер.

Таким образом можно также рассчитать ток КЗ для двигателя, генератора и других установок. Но на производстве не всегда есть возможность рассчитывать допустимые параметры для каждого отдельного электрического устройства. Помимо этого, следует учитывать, что при несимметричных замыканиях нагрузки имеют разную последовательность, для учета которой требуется знать cos φ и сопротивление. Для расчета используется специальная таблица ГОСТ 27514-87, где указываются эти параметры:

Устройства cos φ Сопротивление, Ом
Последовательность прямая Обратная
Синхронные электродвигатели высоковольтные 0,9 0,04+ j 0,22 0,04+ j 0,22
Асинхронные электродвигатели высоковольтные 0,9 0,06+ j 0,18 0,06+ j 0,18
Асинхронные электродвигатели низковольтные 0,8 0,09+ j 0,154 0,09+ j 0,154
Лампы накаливания 1,0 1,0 1,33
Газоразрядные источники света 0,85 0,85+ j 0,53 0,382+ j 0,24
Преобразователи 0,9 0,9+ j 0,44 1,66+ j 0,814
Электротермические установки 0,9 1+ j 0,49 0,4+ j 0,196

Также существует понятие односекундного КЗ, здесь формула силы тока при коротком замыкании определяется при помощи специального коэффициента:

Формула — коэффициент КЗ

Считается, что в зависимости от сечения кабеля, КЗ может пройти незаметно для проводки. Оптимальным является длительность замыкания до 5 секунд. Взято из книги Небрат «Расчет КЗ в сетях»:

Сечение, мм2 Длительность КЗ, допустимая для конкретного типа проводов
Изоляция ПВХ Полиэтилен
Жилы медь Алюминий Медь Алюминий
1,5 0,17 нет 0,21 нет
2,5 0,3 0,18 0,34 0,2
4 0,4 0,3 0,54 0,36
6 0,7 0,4 0,8 0,5
10 1,1 0,7 1,37 0,9
16 1,8 1,1 2,16 1,4
25 2,8 1,8 3,46 2,2
35 3,9 2,5 4,8 3,09
50 5,2 3 6,5 4,18
70 7,5 5 9,4 6,12
95 10,5 6,9 13,03 8,48
120 13,2 8,7 16,4 10,7
150 16,3 10,6 20,3 13,2
185 20,4 13,4 25,4 16,5
240 26,8 17,5 33,3 21,7

Эта таблица поможет узнать ожидаемую условную длительность КЗ в нормальном режиме работы, амперметраж на шинах и различных типах проводов.

Если рассчитывать данные по формулам нет времени, то используется специальное оборудование. К примеру, большой популярностью у профессиональных электриков пользуется указатель Щ41160 – это измеритель тока короткого замыкания фаза-ноль 380/220В. Цифровой прибор позволяет определить и рассчитать силу КЗ в бытовых и промышленных сетях. Такой измеритель можно купить в специальных электротехнических магазинах. Эта методика хороша, если нужно быстро и точно определить уровень тока петли или отрезка цепи.

Также используется программа «Аврал», которая быстро может определить термическое действие КЗ, показатель потерь и силу тока. Проверка производится в автоматическом режиме, вводятся известные параметры и она сама рассчитывает все данные. Это проект платный, лицензия стоит около тысячи рублей.

: защита электрической сети от короткого замыкания

Защита и указания по выбору оборудования

Несмотря на всю опасность этого явления, все же есть способ, как ограничить или свести к минимуму вероятность возникновения авариных ситуаций. Очень удобно использовать электрический аппарат для ограничения короткого замыкания, это может быть токоограничивающий реактор, который значительно снижает термическое действие высоких электрических импульсов. Но для бытового использования этот вариант не подойдет.

Фото — схема блока защиты от кз

В домашних условиях часто можно встретить использование автомата и релейной защиты. Эти расцепители имеют определенные ограничения (максимальный и минимальный ток сети), при превышении которых отключают питание. Автомат позволяет определять допустимый уровень ампер, что помогает повысить безопасность. Выбор производится среди оборудования с высшим классом защиты, нежели нужно. Например, в сети 21 ампер рекомендуется использовать автомат для отключения 25 А.

Читайте также  Как рассчитать привод для ворот?

Обсудить на форуме

Источник: https://www.asutpp.ru/tok-korotkogo-zamykaniya.html

Расчет короткого замыкания

Как рассчитать однофазный ток короткого замыкания?

Сохрани ссылку в одной из сетей:

1. Рассчитать трехфазное короткое замыкание в точке К-1 заданной схемы. 3

1.1. Определить мгновенное значение апериодической составляющей тока КЗ при t=0,1 с. 3

2. Рассчитать однофазное короткое замыкание в точке К-2 заданной схемы. 8

2.1 Определить действующее значение периодической составляющей тока в точке К-2 для момента времени t=0,2 с. Построить векторные диаграммы токов и напряжений в месте несимметричного КЗ для заданного момента времени. 8

2.2 Определить действующее значение периодической составляющей тока КЗ в указанном сечении F-F и напряжения в указанной точке М для момента времени t=0,2 с и построить соответствующие векторные диаграммы. 11

Список использованной литературы 15

1.1. Определитьмгновенное значение апериодическойсоставляющей тока КЗ при t=0,1с

Используя результаты пунктов1.1 и 1.2 приводим исходную схему (рис.1.1.1)к двух лучевому виду (рис. 1.3.1).

Рис. 1.1.1

Далее находим начальные значенияпериодических составляющих тока КЗобоих лучей.

кА

кА

Далее составим схему замещения,в которую все элементы вводятся своимиактивными сопротивлениями.

Данная схема замещения показанана рисунке 1.3.2:

Рис. 1.1.2

В таблице 1.3.1 показаны параметрысхемы замещения 1.3.2, которые были полученыс помощью таблицы 1.1.1 и таблицы 5.3 [1,c.42]

Таблица 1.1.1

Параметры схемы замещения

Элемент Обозначение Индуктивное сопротивление (о.е.м.) Активное сопротивление (о.е.м.)
Генератор Г-1 Г1 0,2 17
Генератор Г-2 Г2 0,2 17
Генератор Г-3 Г3 0,15 15
Нагрузка Н-1 Н1 0,7 1,75
Нагрузка Н-2 Н2 0,7 1,75
Нагрузка Н-3 Н3 1 2,5
Воздушная линия Л-1 Л1 0,2 0,8
Воздушная линия Л-2 Л2 0,05 0,2
Трансформатор Т-1 Т1 0,13 5,2
Трансформатор Т-2 Т2 0,13 5,2
Трансформатор Т-3 Т3В 0,09 3,6
Т3С
Т3Н 0,19 7,6
Трансформатор Т-4 Т4 0,26 4,42
Резистор Р 0,0002 0,012
Система С 0,032 3,2

Далее преобразуем схему 1.3.2 кдвух лучевому виду. Для начала «треугольник»,и преобразовываем в «звезду»:

Схема после преобразованияпоказана на рисунке 1.3.3.

Рис. 1.1.3

Продолжаем выполнять сворачиваниесхемы путем объединения параллельныхи последовательных сопротивлений:

Схема приобретает вид, показанныена рис.1.3.4:

Рис. 1.1.4

После этого «сворачиваются»сопротивления 1,4,5,6,7,8:

Схема приобретает вид, показанныйна рис 1.3.5:

Рис. 1.1.5

Окончательно приводим схему кдвух лучевому виду:

Определяем постоянные временизатухания апериодических составляющихтока КЗ:

Рассчитываем значение апериодическойсоставляющей тока в точке КЗ для моментавремени t=0,1с

кА

2.1 Определитьдействующее значение периодическойсоставляющей тока в точке К-2 для моментавремени t=0,2с. Построить векторные диаграммы токови напряжений в месте несимметричногоКЗ для заданного момента времени

Схема замещения прямойпоследовательности.

Схема замещения прямойпоследовательности, включая схемызамещения генераторных и нагрузочныхузлов, та же, что и при симметричномтрехфазном коротком замыкании.

На рис 2.1.1 представлена развернутаясхема замещения прямой последовательности.

Рис. 2.1.1

Проведя ее преобразование кпростейшему виду (рис.2.1.2) получим:

Рис. 2.1.2

Схема замещения обратнойпоследовательности

Пути протекания токов обратнойпоследовательности аналогичны путямпротекания прямой последовательности,поэтому структурно схема замещенияобратной последовательности. Исключениесоставляют генераторные и нагрузочныеузлы, сопротивления которых считаютсяпостоянными по величине. ЭДС.

Началомобоих схем замещения считается точканулевого потенциала, где объединенысвободные концы генераторных и нагрузочныхветвей. Конец схемы – точка не симметрии,причем при продольной не симметрииимеется две точки конца.

Поскольку вточке не симметрии в переходном режимеимеется остаточное напряжение, котороеможно разложить на симметричныесоставляющие, то в точках концаподключаются напряжения U1или U2для поперечной не симметриии или для продольной.

Для обратной последовательностипредположим, что

Схема замещения нулевойпоследовательности

В силу особенности протеканиятоков нулевой последовательности схемазамещения нулевой последовательностисущественно отличается от схемы замещенияпрямой последовательности. Различие,в первую очередь определяется схемамизамещения линий электропередач итрансформаторов. Параметры всех элементовсчитаются постоянными, ЭДС нулевойпоследовательности принимается равнойнулю.

Принимаем:

После проведения расчетов,получим:

С помощью таблицы 6.2 [1, c.48]определяем дополнительное сопротивлениеи значение коэффициента:

Рассчитываем ток прямойпоследовательности особой фазы

Определяем ток поврежденнойфазы:

кА

Рассчитываем ток обратнойпоследовательности:

кА

Рассчитываем ток нулевойпоследовательности:

кА

Находим напряжение прямойпоследовательности:

В

Находим напряжение обратнойпоследовательности:

В

Находим напряжение нулевойпоследовательности:

Строим векторные диаграммы токови напряжений [2,с.215], которые показанына рис. 2.1.3 и 2.1.4.

Рис. 2.1.3 Векторнаядиаграмма токов

Рис. 2.1.4 Векторнаядиаграмма напряжений

2.2 Определитьдействующее значение периодическойсоставляющей тока КЗ в указанном сеченииF-Fи напряжения в указанной точке М длямомента времени t=0,2с ипостроитьсоответствующие векторные диаграммы

Расчет проводим методом спрямленныххарактеристик.

Поскольку t=0,2cи сопротивлением

Эти параметры определяем поиспрямленным характеристикам [1, c.56,рис.6.5].

Результаты заносим в таблицу2.2.1

Таблица 2.2.1

Параметры генераторов

Элемент ЭДС Сопротивление Приведенное сопротивление
Генератор Г-1 1,12 1,42 1,893
Генератор Г-2 1,12 1,42 1,893
Генератор Г-3 1,24 0,35 0,2979
Нагрузка Н-1 0,35 0,7
Нагрузка Н-2 0,35 0,7
Нагрузка Н-3 0,35 1

Развернутая схема замещенияпредставлена на рис. 2.2.1

Рис.2.2.1 Схема замещения дляопределения

Сворачиваем схему замещения кпростейшему виду и определяем эквивалентнуюЭДС и результирующее сопротивлениепрямой последовательности аналогичнопункту 2.2.1.

Далее принимаем сопротивлениеобратной последовательности равнымсопротивлению прямой последовательностии повторяем расчет для нулевойпоследовательности.

В итоге получаем:

Определяем ток прямойпоследовательности в точке КЗ:

Далее находим критическоесопротивление и критический ток длякаждого генератора в данный моментвремени. Результаты расчетов сводим втаблицу 2.2.2

Таблица 2.2.2

Критические параметры генераторов

Генератор Критическое сопротивление Критический ток
Г1 11,8333 0,0845
Г2 11,8333 0,0845
Г3 1,4583 0,6857

Далее находим распределениетока прямой последовательности поветвям схемы и определяем ток от каждогогенератора.

Генератор Ток
Г1 0,074225
Г2 0,074225
Г3 0,200006

Поскольку полученные значениятоков меньше критических значений,необходимо делать перерасчет для режиманормального напряжения.

После перерасчета получим:

Рассчитываем ток прямойпоследовательности особой фазы

Определяем ток поврежденнойфазы:

кА

Рассчитываем ток обратнойпоследовательности:

кА

Рассчитываем ток нулевойпоследовательности:

кА

Ток поврежденной фазы А в точкеКЗ:

кА

Действующее напряжение в точкеМ будет равно:

Действующее значение периодическойсоставляющей тока КЗ в сечении F-F будетравно:

кА

Строим векторные диаграммы длятоков и напряжений [2, c.246]

Рис.2.2.2

Рис. 2.2.3

Списокиспользованной литературы

  1. «Методические указания к выполнению курсовой работы «Расчет токов короткого замыкания»», Г.К. Воронковский и др., Харьков, НТУ «ХПИ», 2004 г, 68 с.

  2. «Переходные процессы в системах электроснабжения», учебник для втузов, Г.Г. Ивняк и др.,Днепропетровск, Национальный горный университет, 2003 г, 548с., ил.

  1. Книга >> Коммуникации и связь

    … состояния в другое, без возникновения короткихзамыканий, в большинстве практических расчетов, ими пренебрегают. В реальных … и за год. Задача № 4 Расчеткороткогозамыкания Вычислить установившиеся токи короткогозамыкания и ударный ток. 3. Исходные данные …

  2. Курсовая работа >> Физика

    расчетов 4. Расчет полного тока короткогозамыкания 5. Построение векторных диаграмм 6. Расчёт теплового импульса 7. Расчет токов несимметричного короткогозамыкания … Однофазное короткоезамыкание 8. Расчет токов несимметричного короткогозамыкания в точке …

  3. Курсовая работа >> Физика

    … и проводников по условиям короткогозамыкания (ПУЭ), методы расчета токов короткогозамыкания (ГОСТ 27514-87, ГОСТ … : 1.2 Расчёт ударного тока трёхфазного короткогозамыкания в точке К3 Расчет ведется для момента времени …

  4. Курсовая работа >> Промышленность, производство

    … 2: Где ∆Ркз – изменение активного сопротивления короткогозамыкания. Расчет сопротивлений трансформаторов: Т1: Т2: Т4 …

  5. Контрольная работа >> Физика

    … однофазный и трехфазный ток короткогозамыкания Электромагнитные переходные процессы 1.1 Расчет электрической удаленности источников Составляется … )=0,882; Далее в расчете применим способ токораспределения. Приняв ток в месте короткогозамыкания за единицу …

Хочу больше похожих работ…

Источник: https://works.doklad.ru/view/17I0Ox1DqJY.html

Как рассчитать ток однофазного короткого замыкания?

Как рассчитать однофазный ток короткого замыкания?

РОССИЙСКОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО ЭНЕРГЕТИКИ И ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ

«ЕЭС РОССИИ»

РУКОВОДЯЩИЕ УКАЗАНИЯ ПО РАСЧЕТУ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

И ВЫБОРУ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

РД 153-34.0-20.527-98

Москва

«Издательство НЦ ЭНАС»
2002

Руководящие указания разработаны
Московским энергетическим институтом (техническим университетом)

Исполнители:

Б.Н. НЕКЛЕПАЕВ руководитель работы (разработка программы, разд. 1, 2, 9, п. 3.6)

И.П. КРЮЧКОВ ответственный исполнитель (разд. 3, 4, пп. 5.1 — 5.4, 5.5.1, 5.5.2, 5.5.5, 5.5.6, 5.6.6 — 5.6.8, 5.9, 5.11.1, разд. 8, приложения П.1 — П.12)

В.В. ЖУКОВ пп. 5.5.8, 5.6, 5.7, 5.10, разд. 6, 7.

Читайте также  Как рассчитать трансформатор на 12 вольт?

Ю.Л. КУЗНЕЦОВ пп. 5.5.3 — 5.5.7, 5.6.5 — 5.6.7, 5.8, 6.7.7, разд. 10, приложение П. 13

Научный редактор Б.Н. НЕКЛЕПАЕВ

Утверждены Департаментом стратегии развития
и научно-технической политики 23.03.1998 г.

Предлагаются в новой редакции (3-е издание) Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания (КЗ) и выбору электрооборудования. Разработаны методы расчета токов КЗ в электроустановках свыше 1 кВ и до 1 кВ как при симметричных, так и при несимметричных КЗ для начального и произвольного моментов времени. Дана методика определения параметров элементов расчетных схем и методика составления таких схем.

Развиты вопросы определения токов КЗ с учетом влияния комплексной нагрузки, электрической дуги, теплового спада тока КЗ из-за нагрева проводников, вставок постоянного тока. Сформулированы расчетные условия для проверки электрооборудования по условиям КЗ, приведены методики проверки электрооборудования на электродинамическую и термическую стойкость и проверки электрических аппаратов на коммутационную способность.

Даны примеры типовых расчетов.

СОДЕРЖАНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ1. ВВЕДЕНИЕ1.1. Общие положения1.2. Термины и определения1.3. Буквенные обозначения величин2. РАСЧЕТНЫЕ УСЛОВИЯ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ2.1. Общие указания2.2. Расчетная схема2.3. Расчетный вид короткого замыкания2.4. Расчетная точка короткого замыкания2.5. Расчетная продолжительность короткого замыкания3. ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ3.1. Составление расчетной схемы3.2. Составление исходной схемы замещения3.3. Составление исходной комплексной схемы замещения для расчета несимметричных коротких замыканий3.4. Учет взаимоиндукции линий электропередачи3.5. Преобразование исходной схемы замещения в эквивалентную результирующую3.6. Определение взаимных сопротивлений между источниками и точкой короткого замыкания3.7. Применение принципа наложения3.8. Пример составления и преобразования схем замещения4. ПАРАМЕТРЫ ЭЛЕМЕНТОВ РАСЧЕТНЫХ СХЕМ4.1. Параметры, необходимые для расчета токов короткого замыкания4.2. Методика определения отдельных параметров5. РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ В ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА НАПРЯЖЕНИЕМ СВЫШЕ 1 KB5.1. Принимаемые допущения5.2. Расчет начального действующего значения периодической составляющей тока короткого замыкания5.3. Расчет апериодической составляющей тока короткого замыкания5.4. Расчет ударного тока короткого замыкания5.5. Расчет периодической составляющей тока короткого замыкания для произвольного момента времени5.6. Учет синхронных и асинхронных электродвигателей при расчете токов короткого замыкания5.7. Учет комплексной нагрузки при расчете токов короткого замыкания5.8. Учет влияния электропередачи или вставки постоянного тока на ток короткого замыкания в объединенных системах переменного тока5.9. Расчет токов при несимметричных коротких замыканиях5.10. Учет изменения параметров короткозамкнутой цепи при расчете токов короткого замыкания5.11. Примеры расчетов токов короткого замыкания6. РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ В ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА НАПРЯЖЕНИЕМ ДО 1 KB6.1. Принимаемые допущения6.2. Расчет начального значения периодической составляющей тока трехфазного короткого замыкания6.3. Методы расчета несимметричных коротких замыканий. Составление схем замещения6.4. Расчет апериодической составляющей тока короткого замыкания6.5. Расчет ударного тока короткого замыкания6.6. Расчет периодической составляющей тока КЗ для произвольного момента времени6.7. Учет синхронных и асинхронных электродвигателей при расчете токов КЗ6.8. Учет комплексной нагрузки при расчетах токов короткого замыкания6.9. Учет сопротивления электрической дуги6.10. Учет изменения активного сопротивления проводников при коротком замыкании6.11. Примеры расчетов токов короткого замыкания7. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ И ПРОВЕРКА ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ НА ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКУЮ СТОЙКОСТЬ ПРИ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЯХ7.1. Общие положения7.2. Электродинамические силы в электроустановках7.3. Проверка шинных конструкций на электродинамическую стойкость7.4. Проверка гибких токопроводов на электродинамическую стойкость при КЗ7.5. Проверка электрических аппаратов на электродинамическую стойкость при коротких замыканиях7.6. Примеры расчетов по проверке электрооборудования на электродинамическую стойкость при коротких замыканиях8. РАСЧЕТ ТЕРМИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ И ПРОВЕРКА ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ НА ТЕРМИЧЕСКУЮ СТОЙКОСТЬ ПРИ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЯХ8.1. Общие положения8.2. Термическое действие тока короткого замыкания. Определение интеграла Джоуля и термически эквивалентного тока короткого замыкания8.3. Проверка проводников на термическую стойкость при коротких замыканиях8.4. Проверка электрических аппаратов на термическую стойкость при коротких замыканиях8.5. Примеры расчетов по проверке электрооборудования на термическую стойкость при коротких замыканиях9. ПРОВЕРКА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ НА КОММУТАЦИОННУЮ СПОСОБНОСТЬ9.1. Общие положения9.2. Проверка выключателей9.3. Проверка плавких предохранителей9.4. Проверка автоматических выключателей10. ПРИМЕНЕНИЕ ЭВМ ДЛЯ РАСЧЕТА ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯПРИЛОЖЕНИЯ

ПРЕДИСЛОВИЕ

Руководящие указания предназначены для использования инженерами-энергетиками при выполнении ими расчетов токов короткого замыкания (КЗ) и проверке электрооборудования (проводников и электрических аппаратов) по режиму КЗ.

Руководящие указания включают в себя методы расчета токов симметричных и несимметричных КЗ в электроустановках напряжением свыше 1 кВ и до 1 кВ, методы проверки проводников и электрических аппаратов на электродинамическую и термическую стойкость и методы проверки электрических аппаратов на коммутационную способность.

Руководящие указания не предназначены для использования при расчетах токов КЗ для целей релейной защиты и автоматики в специфических условиях (наличие длинных линий электропередачи, продольной и поперечной компенсации, нелинейных элементов в цепи; двойные, повторные, видоизменяющиеся и сложные виды КЗ и т.п.).

Данные Руководящие указания существенно отличаются от ранее действовавших аналогичных нормативно-технических документов, таких как:

а) Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору по режиму короткого замыкания аппаратуры и проводников в электрических установках высокого напряжения (М.: ГЭИ, 1944. — 51 с.);

б) Руководящие указания по расчету коротких замыканий, выбору и проверке аппаратов и проводников по условиям короткого замыкания (1-я ред. М.: МЭИ, 1975. — 331 с.).

В настоящем, третьем, издании Руководящих указаний учтены пожелания пользователей: изменена структура документа, разработаны методы расчета токов КЗ с учетом специфических параметров современных электрических машин и их систем возбуждения, даны рекомендации по учету электрической дуги, нагрева и перемещения гибких проводников при КЗ, влияния комплексной нагрузки на токи КЗ.

Приводятся новые кривые изменения во времени токов КЗ генераторов различных серий с различными системами возбуждения. Включен материал о терминах и определениях в области коротких замыканий в электроустановках, о буквенных обозначениях величин, а также материал о применении ЭВМ при расчетах токов КЗ.

Все основные разделы Руководящих указаний иллюстрируются примерами решения характерных задач.

Руководящие указания разработаны авторским коллективом в следующем составе: д. т. н., проф. Неклепаев Б.Н. (руководитель работы), к. т. н., проф. Крючков И.П. (ответственный исполнитель), д. т. н., проф. Жуков В.В., д. т. н., проф. Кудрявцев Е.П. (пп. 7.4; 7.6.4), к. т. н., доц. Кузнецов Ю.П.

1. ВВЕДЕНИЕ

1.1.1. Для электроустановок характерны 4 режима: нормальный, аварийный, послеаварийный и ремонтный, причем аварийный режим является кратковременным режимом, а остальные — продолжительными режимами.

1.1.2. Электрооборудование выбирается по параметрам продолжительных режимов и проверяется по параметрам кратковременных режимов, определяющим из которых является режим короткого замыкания.

1.1.3. По режиму КЗ электрооборудование проверяется на электродинамическую и термическую стойкость, а коммутационные аппараты — также на коммутационную способность.

1.1.4. Учитывая дискретный характер изменения параметров электрооборудования, расчет токов КЗ для его проверки допускается производить приближенно, с принятием ряда допущений, при этом погрешность расчетов токов КЗ не должна превышать 5 — 10 %.

1.1.5. Руководящие указания согласованы с действующими Государственными стандартами в области коротких замыканий, а также с Правилами устройства электроустановок:

— ГОСТ 26522-85. Короткие замыкания в электроустановках. Термины и определения. — М.: Изд-во стандартов, 1985. — 17 с.

— ГОСТ 27514-87. Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением свыше 1 кВ. — М.: Изд-во стандартов, 1988. — 40 с.

— ГОСТ Р 50270-92. Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ. — М.: Изд-во стандартов, 1993. — 60 с.

— ГОСТ 29176-91. Короткие замыкания в электроустановках. Методика расчета в электроустановках постоянного тока. — М.: Изд-во стандартов, 1992. — 40 с.

— ГОСТ Р 50254-92. Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета электродинамического и термического действия токов короткого замыкания. -М.: Изд-во стандартов, 1993. — 57 с.

— Правила устройства электроустановок. — 6-е изд. — М.: Энергоатомиздат, 1985. — 640 с.

1.2. Термины и определения

1.2.1. В Руководящих указаниях используются следующие термины и определения:

1.2.1.1. Замыкание — всякое случайное или преднамеренное, не предусмотренное нормальным режимом работы электрическое соединение различных точек электроустановок между собой или с землей.

Читайте также  Как рассчитать вертикальный ветрогенератор для дома?

1.2.1.2. Короткое замыкание — замыкание, при котором токи в ветвях электроустановки, примыкающих к месту его возникновения, резко возрастают, превышая наибольший допустимый ток продолжительного режима.

Источник: https://1000eletric.com/kak-rasschitat-tok-odnofaznogo-korotkogo-zamykaniya/

Расчет токов короткого замыкания

Как рассчитать однофазный ток короткого замыкания?

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

Кто занимается вычислением КЗ

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

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

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

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

Особенности расчёта

Расчёт токов трёхфазного оборудования производится с применением специальных формул.

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

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

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

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

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

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

Формулы вычисления трёхфазного замыкания

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

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

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

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

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

где:

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

Uс — напряжение на шинах системы.

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

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

Для упрощения схемы необходимо:

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

Расчёт однофазной сети

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

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

гдеUf — напряжение фазы.Zt — сопротивление трансформатора, при возникновении КЗ.Zc — сопротивление между фазным и нулевым проводником.

Ik — однофазный ток короткого замыкания.

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

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

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

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

x’ — внешнее индуктивное сопротивление цепи фаза-нуль, Ом.

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

Вычисление параметров КЗ в однофазной сети осуществляется в такой последовательности:

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

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

Вычисление КЗ по паспортным данным

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

Сила и мощность КЗ могут быть определены по следующим формулам:

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

Определение тока КЗ в сети неограниченной мощности

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

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

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

Ik=Ib/Xрезгде:Ik — сила тока короткого замыкания;Ib — базисный ток;

Хрез — результирующее напряжения сети.

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

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

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

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

Предыдущая новость Следующая новость

Источник: https://evosnab.ru/elektrotehnika/kz/raschet-tokov-korotkogo-zamykanija