Чему равен ток короткого замыкания

Основной причиной нарушения нормального режима работы системы электроснабжения (СЭС) является возникновение коротких замыканий (КЗ) в сети или элементах электрооборудования вследствие повреждения изоляции или неправильных действий обслуживающего персонала. Для снижения ущерба, обусловленного выходом из строя электрооборудования при протекании токов КЗ, а также для быстрого восстановления нормального режима работы СЭС необходимо правильно определять токи КЗ и по ним выбирать электрооборудование, защитную аппаратуру и средства ограничения токов КЗ.

Коротким замыканиемназывается непосредственное соединение между любыми точками разных фаз, фазы и нулевого провода или фазы с землей, не предусмотренное нормальными условиями работы установки.

Основные виды коротких замыканий в электрических системах:

1. Трёхфазное КЗ, при котором все три фазы замыкаются между собой в одной точке. Точка трехфазного КЗ обозначается. Токи, напряжения, мощности и другие величины, относящиеся к трехфазному КЗ, обозначаются,,и т.д.
2. Двухфазное КЗ, при котором происходит замыкание двух фаз между собой. Точка двухфазного КЗ условно обозначается. Токи, напряжения, мощности и другие величины, относящиеся к двухфазному КЗ, обозначаются,,и т.д.

3. Однофазное КЗ, при котором происходит замыкание одной из фаз на нулевой провод или землю. Условное обозначение точки однофазного КЗТоки, напряжения, мощности другие величины, относящиеся однофазному КЗ, обозначаются,,и т.д. Встречаются и другие виды КЗ, связанные с обрывами проводов и одновременными замыканиями провод различных фаз. Трёхфазное КЗ является симметричным, поскольку при нём все три фазы оказываются в одинаковых условиях. Все остальные виды коротких замыканий являются несимметричным, так как при них фазы не остаются в одинаковых условиях, вследствие чего системы токов и напряжений получаются искаженными. При возникновении КЗ общее электрическое сопротивление цепи системы электроснабжения уменьшается, вследствие чего токи в ветвях системы резко увеличиваются, а напряжения на отдельных участках системы снижаются. Элементы электрических систем обладают активными и реактивными (индуктивными или ёмкостными) сопротивлениями, поэтому при внезапном нарушении нормального режима работы (при возникновении КЗ) электрическая система представляет собой колебательный контур. Токи в ветвях системы и напряжения в отдельных её частях будут изменяться в течение некоторого времени после возникновения КЗ в соответствии с параметрами этого контура. Т.е. за время короткого замыкания в цепи поврежденного участка протекает переходный процесс. При КЗ в каждой из фаз наряду с периодической составляющей тока (слагающей тока переменного знака) имеет место апериодическая составляющая тока (слагающая постоянного знака), которая также может изменять знак, но через большие промежутки времени по сравнению с периодической. Мгновенное значение полного тока КЗ для произвольного момента времени: (3.1) где — действующее значение периодической составляющей тока КЗ;— апериодическая составляющая тока КЗ в момент времени;— угловая частота переменного тока;— фазовый угол напряжения источника в момент времени;— угол сдвига тока в цепи КЗ относительно напряжения источника;— постоянная времени цепи КЗ;— индуктивность, индуктивное и активное сопротивление цепи КЗ. Периодическая составляющая тока КЗ (рис. 1)одинакова для всех трёх фаз и определяется для любого момента времени значением ординаты огибающей, деленной на. Апериодическая составляющаятока КЗ различна для всех трёх фаз (см. рис. 2)и изменяется в зависимости от момента возникновения КЗ.

09 Расчёт токов короткого замыкания — Электроснабжение населённого пункта

Рис. 1. Изменение во времени периодической составляющей тока КЗ.	Рис. 2. Примерный вид тока при трёхфазном КЗ и апериодической составляющей.

Рис. 3. Изменение во времени периодической составляющей тока КЗ: а) при питании от генераторов без АВР; б) при питании от генераторов с АВР; в) при питании от энергосистемы. Амплитуда периодической составляющей изменяется в переходном процессе в соответствии с изменением ЭДС источника КЗ (рис. 3).При мощности источника, соизмеримой с мощностью элемента, где рассматривается КЗ, а также отсутствии АРВ генераторов ЭДС источника уменьшается от начального значениядо установившегося, вследствие чего амплитуда периодической составляющей изменяется от (сверхпереходной ток КЗ) до(установившейся то КЗ) (рис. 3,а). При наличии АРВ генераторов периодическая составляющая тока КЗ изменяется, как показано на рис. 3,б.Снижение периодической составляющей в начальный период КЗ объясняется инерционностью действия устройства АРВ, которое начинает работать через0,08-0,3 с после возникновения КЗ. С повышением тока возбуждения генератора увеличивается его ЭДС и соответственно периодическая составляющая тока КЗ вплоть до установившегося значения. Если мощность источника существенно больше мощности элемента, где рассматривается КЗ, что соответствует источнику неограниченной мощности, у которого внутреннее сопротивление равно нулю, то ЭДС источника является постоянной. Поэтому периодическая составляющая тока КЗ неизменна в течение переходного процесса (рис. 3,в), т. е. (3.2) Апериодическая составляющая тока КЗ различна во всех фазах и может изменяться в зависимости от момента возникновения КЗ и предшествующего режима (в пределах периода). Скорость затухания апериодической составляющей тока зависит от соотношения между активным и индуктивным сопротивлением цепи КЗ, т.е. от постоянной: чем больше активное сопротивление цепи, тем интенсивнее затухание. Апериодическая составляющая тока КЗ заметно проявляется лишь в первые 0,1-0,2 с после возникновения КЗ. Обычноопределяется по наибольшему возможному мгновенному значению, которое (в цепях с преобладающим индуктивным сопротивлением)имеет место в момент прохождения напряжения источника через нулевое значение ()и отсутствия тока нагрузки. При этом .В данном случае полный ток КЗ имеет наибольшее значение. Указанные условия являются расчетными при определении токов КЗ. Максимальный мгновенный ток КЗ имеет место примерно через полпериода, т.е. через 0,01 спосле возникновения КЗ. Наибольший возможный мгновенный ток КЗ называют ударным током (рис. 3).Его определяют для моментас: (3.3) где — ударный коэффициент, зависящий от постоянной времени цепи КЗ. Действующее значение полного тока КЗ для произвольного момента времени определяют из выражения: (3.4) где — действующее значение периодической составляющей тока КЗ;— действующее значение апериодической составляющей, равной (3.5) Наибольшее действующее значение ударного тока за первый период от начала процесса КЗ: (3.6) Мощность КЗ для произвольного момента времени: (3.7) Источники питания КЗ. При расчёте токов КЗ принимают, что источниками питания места КЗ являются турбо- и гидрогенераторы, синхронные компенсаторы и двигатели, асинхронные двигатели. Влияние асинхронных двигателей учитывается только в начальный момент времени и в тех случаях, когда они подключены непосредственно к месту КЗ. Определяемые величины. При расчёте токов КЗ определяют следующие величины: -начальное значение периодической составляющей тока КЗ (начальное значение сверхпереходного тока КЗ); — ударный ток КЗ, необходимый для проверки электрических аппаратов, шин и изоляторов на электродинамическую устойчивость; — наибольшее действующее значение ударного тока КЗ, необходимое для проверки электрических аппаратов на устойчивость течение первого периода процесса КЗ; — значениедля , необходимое для проверки выключателей по отключаемому ими току; -действующее значение установившегося тока КЗ, по которому проверяют электрические аппараты, шины, проходные изоляторы и кабели на термическую устойчивость; — мощность КЗ для времени ;определяется для проверки выключателей по предельно допустимой отключаемой мощности. Для быстродействующих выключателей это время может уменьшаться до 0,08 с. Допущения и расчётные условия. Для облегчения вычислений токов КЗ принимают ряд допущений: 1)ЭДС всех источников считаются совпадающими по фазе; 2)ЭДС источников, значительно удаленных от места КЗ (),считают неизменными; 3)не учитывают поперечные ёмкостные цепи КЗ (кроме воздушных линий 330 кВи выше и кабельных линий 110 кВи выше) и токи намагничивания трансформаторов; 4)активное сопротивление цепи КЗ учитывают только при соотношении,гдеи— эквивалентные активные и реактивные сопротивления короткозамкнутой цепи; 5)в ряде случаев не учитывают влияние нагрузок (или учитывают приближенно), в частности влияние мелких асинхронных и синхронных двигателей. В соответствии с целью определения токов КЗ устанавливают расчётные условия, которые включают в себя составление расчётной схемы, определение режима КЗ, вида КЗ, мест расположения точек КЗ и расчётного времени КЗ. При определении режима КЗ в зависимости от цели расчёта определяют возможные максимальные и минимальные уровни токов КЗ. Так, например, проверку электротехнического оборудования на электродинамическое и термическое действие токов КЗ осуществляют по наиболее тяжелому режиму -максимальному, когда через проверяемый элемент протекает наибольший ток КЗ. Наоборот, по минимальному режиму, соответствующему наименьшему току КЗ,осуществляют расчёт и проверку работоспособности устройств релейной защиты и автоматики. Выбор вида КЗопределяется целью расчёта токов КЗ. Для определения электродинамической стойкости аппаратов и жестких шин в качестве расчётного принимают трёхфазное КЗ; для определения термической стойкости аппаратов, проводников -трёхфазное или двухфазное КЗ в зависимости от тока. Проверку отключающей и включающей способностей аппаратов проводят по трёхфазному или по однофазному току КЗ на землю (в сетях с большими токами замыкания на землю) в зависимости от его значения. Выбор вида КЗ в расчётах релейной защиты определяется её функциональным назначением и может быть трёх-, двух-, однофазным и двухфазным КЗ на землю. Места расположения точек КЗвыбирают таким образом, чтобы при КЗ проверяемое электрооборудование, проводники находились в наиболее неблагоприятных условиях. Например, для выбора коммутационной аппаратуры необходимо выбирать место КЗ непосредственно на их выходных зажимах, выбор сечения кабельной линии производят по току КЗ в начале линии. Места расположения точек КЗ при расчётах релейной защиты определяют по ее назначению -в начале или конце защищаемого участка. Расчётное время КЗ. Действительное время, в течение которого происходит КЗ, определяется длительностью действия защиты и отключающей аппаратуры, . (3.8) В расчётах используют приведенное (фиктивное) время -промежуток времени, в течение которого установившийся ток КЗ выделяет то же количество тепла, которое должен выделить фактически проходящий ток КЗ за действительное время КЗ. Приведенное время, соответствующее полному току КЗ, . (3.9) где — приведённое время для периодической составляющей тока КЗ; — приведённое время для апериодической составляющей тока КЗ. При действительном времени с приведённое время для периодической составляющей тока КЗ определяют по номограммам. При действительном времени с, где— значение приведённого времени дляс. Определение приведённого времени для апериодической составляющей , а производится при по формуле: , (3.10) где — отношение начального сверпереходного тока к установившемуся в месте КЗ (). При — по формуле: . (3.11) При действительном времени более 1 сек. или приведённым временем апериодической составляющей тока КЗ () можно пренебречь.

Что такое ток короткого замыкания?

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.

Суть процесса

При включении любого электрического прибора в цепь происходит замыкание линии. По ней начинает проходить электроток. Он течёт от источника питания через нагрузку (потребителя) и возвращается. Сила тока определяется нагрузочным сопротивлением элементов, подключённых к цепи. Если R большое, величина силы тока небольшая. В ином случае она может достигать больших значений. Ситуация, при которой происходит электрическое соединение плюсового и минусового контакта электрической линии, называют коротким замыканием.

Например, можно представить простую цепь, состоящую из источника тока и лампы накаливания. Чтобы она засветилась, один из выводов источника (фаза) следует подключить к одному из электродов лампы, а другой — ко второму контакту осветительного устройства (нулевой). В замкнутой цепи появится ток, который, проходя по вольфрамовому проводнику лампы, приведёт к его разогреву с излучением света. Такая работа называется штатной или нормальной.

Но если по каким-то причинам возникнет дополнительный контакт между выводами источника питания, причём его сопротивление будет пренебрежительно мало, практически весь генерируемый ток устремится по нему. Произойдёт шунтирование фазы питания с нулём. В результате всё напряжение окажется приложенным к выводам генерирующего устройства. И сила тока, возникшая в цепи, будет определяться только внутренним сопротивлением источника питания.

Сила тока резко возрастёт. Учитывая закон Джоуля — Ленца, определяющий тепловое действие электротока, возрастёт нагрев электрической цепи. Если сила тока при КЗ вырастет в 2 раза, выделившееся тепло увеличится в 40 раз. Явление часто сопровождается расплавлением проводов и возгоранием. Вот поэтому так важно уметь выполнять расчёт токов короткого замыкания для 110 В, 220 В или 380 В. Это те напряжения, что используются в быту и промышленности, обеспечивающие работу электроприборов и установок.

Различают следующие виды КЗ:

• однофазное — установление контакта между фазовой линией и нулевой;
• двухфазное — замыкание фаз между собой или их общее соединение с землёй;
• трёхфазное — наблюдается в сетях 380 вольт при соединении трёх фаз.

Следует отметить, что КЗ возникнет лишь в том случае, если соединение будет иметь наименьшее сопротивление на замкнутом участке цепи, чем предусмотренное нормальным режимом работы. Определяется же он согласно ГОСТ и правилами устройства электроустановок (ПУЭ).

Измерение тока КЗ

Расчёт КЗ необходим для правильного подбора устройств, способных защищать цепи от этого явления, поэтому крайне важно знать, до какой величины может подняться ток при замыкании в определённой точке. Выполнение работ предполагает определение сопротивления линии от места измерений до трансформаторной подстанции. Затем по результатам выполняется расчёт токов трёхфазного КЗ или однофазного, в зависимости от типа используемой электролинии.

При возникновении аварийной ситуации замыкания фазы на фазу или на корпус фактически появляется новая электрическая цепь — «петля» короткого замыкания. Есть несколько способов, с помощью которых можно определить величину сопротивления линии КЗ:

• метод вычисления напряжения в обесточенной цепи;
• способ определения падения разности потенциалов на нагрузочном импедансе;
• измерение полного сопротивления цепи.

Посчитать импеданс петли можно, создав искусственное короткое замыкание. Для этого используют специальные приборы. Они позволяют сначала измерить напряжение без подключённой нагрузки, а затем при включении малоомного резистора (до 10 Ом) в течение короткого времени (порядка 10 миллисекунд).

Полное сопротивление линии состоит из активной и реактивной составляющей. Расчёт выполняют по формуле: Z = √ (R 2 + (Xl + Xc) 2 ). Чтобы рассчитать импеданс линии, состоящей из множества элементов, используют эквивалентную схему, состоящую из резисторов. Все данные трансформаторов, линий, различных электрических компонентов, необходимые для расчётов, приведены в справочных таблицах. Выполняя приведение, получают простую схему, состоящую из двух сопротивлений — активного и реактивного.

Выполнять можно расчёт токов КЗ в именованных единицах и относительных. Для нахождения номинальных параметров системы применяют стандартные формулы: Zn = U / P и I = P / √ (3 * U). Связь между единицами можно установить, выразив параметры через базисные значения. Z = Zn * (Un 2 /Sn). При упрощённых вычислениях принято делать расчёт токов КЗ в относительных единицах.

Отрицательное воздействие КЗ для человека и его имущества

КЗ, в зависимости от места возникновения, приводит к пагубным последствиям для имущества и безопасности жизни человека. К таковым относят:

• обгорание и выход из строя электрических приборов;
• воспламенение электрической проводки;
• снижение напряжения электросети (в промышленных условиях приводит к остановке работы предприятий);
• падение эффективности работы систем электроснабжения;
• возникновение электромагнитного воздействия приводит к нарушению функционирования коммуникаций, расположенных под землей.

Виды КЗ

Электричество используется повсеместно и бытовой и промышленной сфере. Чтобы свести риск появления короткого замыкания к минимуму, разработан ряд мероприятий и устройств по обеспечению защиты от КЗ. Однако, чтобы точно понимать в каком случае и какой прибор использовать, нужно знать виды замыкания. Основными из них являются:

• в цепях постоянного тока;
• в цепях переменного тока (между: фазой и землей, двумя разными фазами, тремя фазами, двумя разными фазами и землей, тремя фазами и землей).

Доля однофазных КЗ составляет 65% повреждений, 2 фазы с землей — 20%, двухфазных — 10%, трехфазных — 5%. Часто случаются сложные виды повреждений, сопровождающиеся многократной несимметрией. Это означает тип замыкания различных фаз, происходящего в нескольких точках единовременно.

Токи короткого замыкания в трехфазных системах

Ток короткого замыкания в трехфазной системе представляет собой ток, который протекает через короткое замыкание между фазами или между фазой и землей. Короткое замыкание возникает, когда происходит непреднамеренное соединение проводников с разными потенциалами, что приводит к образованию низкого сопротивления цепи.

Ток короткого замыкания может быть вызван различными причинами, такими как повреждение изоляции проводников, механические повреждения электрооборудования или ошибки в проектировании и монтаже системы.

Ток короткого замыкания является критическим параметром для безопасной работы электрооборудования. Он может привести к перегрузке и повреждению оборудования, а также создать опасность для людей и окружающей среды.

Расчет токов короткого замыкания в трехфазной системе основан на знании параметров системы, таких как сопротивление и реактивность проводников, трансформаторов и других элементов системы. Расчет позволяет определить максимальное значение тока короткого замыкания, которое может возникнуть в системе.

Знание токов короткого замыкания в трехфазной системе позволяет выбрать подходящее электрооборудование, определить необходимые защитные устройства и разработать стратегию обслуживания и ремонта системы.

Методы расчета токов короткого замыкания

Существует несколько методов расчета токов короткого замыкания в трехфазных системах. Каждый из них имеет свои особенности и применяется в различных ситуациях. Рассмотрим некоторые из них:

Метод симметричных составляющих

Этот метод основан на представлении трехфазной системы как суммы трех симметричных составляющих: прямой (положительной), обратной (отрицательной) и нулевой. Расчет токов короткого замыкания производится для каждой составляющей отдельно, а затем результаты суммируются.

Для расчета токов короткого замыкания по методу симметричных составляющих необходимо знать параметры системы, такие как сопротивление и реактивность проводников, трансформаторов и других элементов системы.

Метод комплексных амплитуд

Этот метод основан на представлении токов и напряжений в трехфазной системе в комплексной форме. Расчет токов короткого замыкания производится путем решения системы уравнений, которые описывают взаимодействие элементов системы.

Для расчета токов короткого замыкания по методу комплексных амплитуд необходимо знать комплексные импедансы элементов системы и их взаимосвязи.

Метод последовательных компонент

Этот метод основан на представлении трехфазной системы как последовательного соединения элементов. Расчет токов короткого замыкания производится путем последовательного учета влияния каждого элемента на ток короткого замыкания.

Для расчета токов короткого замыкания по методу последовательных компонент необходимо знать параметры элементов системы и их последовательность соединения.

Каждый из этих методов имеет свои преимущества и недостатки, и выбор метода зависит от конкретной ситуации и требований к точности расчета. Важно учитывать, что расчет токов короткого замыкания является сложной задачей, требующей знания основ электротехники и математики, а также использования специализированного программного обеспечения.

Виды КЗ

Ток короткого замыкания может возникать в разных цепях, подключенных к различным источникам постоянного или переменного тока. Проще всего дело обстоит с обычным плюсом, который вдруг соединился с минусом, минуя полезную нагрузку.

А вот с переменным током вариантов больше. Однофазный ток короткого замыкания возникает при соединении фазы с нейтралью или ее заземлении. В трехфазной сети может возникнуть нежелательный контакт между двумя фазами. Напряжение в 380 или более (при передаче энергии на большие расстояния по ЛЭП) вольт также может вызвать неприятные последствия, в том числе и дуговую вспышку в момент коммутации. Замкнуть может и все три (или четыре, вместе с нейтралью) провода одновременно, и ток трехфазного короткого замыкания будет течь по ним до тех пор, пока не сработает защитная автоматика.

Но и это еще не все. В роторах и статорах электрических машин (двигателей и генераторов) и трансформаторах порой случается такое неприятное явление, как межвитковое замыкание, при котором соседние петли провода образуют своеобразное кольцо. Этот замкнутый контур обладает крайне низким сопротивлением в сети переменного тока. Сила тока короткого замыкания в витках растет, это становится причиной нагрева всей машины. Собственно, если такая беда произошла, не следует ждать, пока оплавится вся изоляция и электромотор задымится. Обмотки машины нужно перематывать, для этого необходимо специальное оборудование. Это же касается и тех случаев, когда из-за «межвиткового» возник ток короткого замыкания трансформатора. Чем меньше обгорит изоляция, тем проще и дешевле будет перемотка.

Расчет величины тока при коротком замыкании

Каким бы ни было катастрофичным то или иное явление, для инженерной и прикладной науки важна его количественная оценка. Формула тока короткого замыкания очень похожа на закон Ома, просто к ней требуются некоторые пояснения. Итак:

I к.з.=Uph / (Zn + Zt),

I к.з. — величина тока короткого замыкания, А;

Uph – фазное напряжение, В;

Zn — полное (включая реактивную составляющую) сопротивление короткозамкнутой петли;

Zt – полное (включая реактивную составляющую) сопротивление трансформатора питания (силового), Ом.

Полные сопротивления определяются как гипотенуза прямоугольного треугольника, катеты которого представляют собой величины активного и реактивного (индуктивного) сопротивления. Это очень просто, нужно пользоваться теоремой Пифагора.

Несколько чаще, чем формула тока короткого замыкания, на практике используются экспериментально выведенные кривые. Они представляют собой зависимости величины I к.з. от длины проводника, сечения провода и мощности силового трансформатора. Графики представляют собой совокупность нисходящих по экспоненте линий, из которых остается лишь выбрать подходящую. Метод дает приблизительные результаты, но его точность вполне отвечает практическим потребностям инженеров по энергоснабжению.

Расчет однофазного тока короткого замыкания по методу «реле-настройка»

Принцип работы метода

Основной идеей метода «реле-настройка» является настройка реле на определенный уровень тока короткого замыкания. Для этого необходимо знать параметры реле и характеристики тока короткого замыкания.

Шаги расчета

Для расчета однофазного тока короткого замыкания по методу «реле-настройка» необходимо следовать определенным шагам:

1. Определить характеристики реле, такие как номинальный ток реле и коэффициент регулировки.
2. Изучить характеристики тока короткого замыкания сети, такие как амплитуда, длительность и форма импульса.
3. Настроить реле на уровень тока короткого замыкания, рассчитав требуемое значение тока в соответствии с характеристиками реле и сети.
4. Проверить правильность настройки реле, используя специализированное оборудование, такое как источник высокоточного тока и амперметр.

При правильной настройке реле на уровень тока короткого замыкания, оно сработает при возникновении короткого замыкания в сети, обеспечивая защиту от повреждения оборудования и предотвращая возможные аварийные ситуации.

В ходе расчета однофазного тока короткого замыкания были получены следующие результаты:

— Значение номинального тока, которым нагружена сеть, составляет 1000 А.

— Данный ток сработки соответствует максимальному току в цепи короткого замыкания и равен 20 кА.

— Для данной схемы рассчитано напряжение короткого замыкания, которое составило 2,5% от номинального напряжения.

— Одиничное сопротивление короткого замыкания определено как 0,125 Ом.

— Значение тока короткого замыкания составляет 20 кА, что говорит о достаточно низкой величине короткого замыкания в данной сети.

— Напряжение короткого замыкания 2,5% номинального напряжения не превышает допустимых значений, что говорит о нормальном функционировании установки.

— Одиничное сопротивление короткого замыкания составляет 0,125 Ом, что также является нормальным значением для данной сети.

Таким образом, результаты расчета свидетельствуют о том, что сеть функционирует в пределах норм и не требует предпринятия дополнительных мер по улучшению стабильности или безопасности работы.

Вопрос-ответ:

Как рассчитать однофазный ток короткого замыкания?

Для расчета однофазного тока короткого замыкания необходимо знать параметры электрической сети, такие как номинальное напряжение, сопротивление или реактивность нагрузки. Далее надо использовать формулы, которые позволяют вычислить величину тока короткого замыкания.

Какова формула для расчета однофазного тока короткого замыкания?

Для расчета однофазного тока короткого замыкания используется формула: I = U / Z, где I — ток короткого замыкания, U — напряжение сети, Z — суммарное сопротивление и реактивность нагрузки.

Какие еще параметры влияют на величину однофазного тока короткого замыкания, помимо сопротивления и напряжения?

Величину однофазного тока короткого замыкания также могут влиять факторы, такие как активная и реактивная мощность, величина нагрузки, характеристики электрооборудования и общая конфигурация электрической сети.

Какие единицы измерения используются для однофазного тока короткого замыкания?

Однофазный ток короткого замыкания измеряется в амперах (А). Это единица измерения для электрического тока.

Расчет токов короткого замыкания

25 марта 2015 k-igor

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Последовательность расчета токов короткого замыкания.

1 Сбор исходных данных по трансформатору:

Uкз — напряжение короткого замыкания трансформатора, %;

Рк — потери короткого замыкания трансформатора, кВт;

Uвн – номинальное напряжение обмоток ВН понижающего трансформатора; кВ;

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

Еф – фазное напряжение обмоток НН понижающего трансформатора; В;

Sнт – номинальная мощность трансформатора, кВА;

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

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

2 Сбор исходных данных по питающей линии:

Тип, сечение кабеля, количество кабелей;

L – длина линии, м;

Хо – индуктивное сопротивление линии, мОм/м;

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

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

3 Другие данные.

Куд – ударный коэффициент.

После сбора исходных можно приступить непосредственно к вычислениям.

Активное сопротивление понижающего трансформатора, мОм:

Активное сопротивление трансформатора

Индуктивное сопротивление понижающего трансформатора, мОм:

Индуктивное сопротивление трансформатора

Активное сопротивление питающей линии, мОм:

Индуктивное сопротивление питающей линии, мОм:

Полное активное сопротивление, мОм:

Полное индуктивное сопротивление, мОм:

Полное сопротивление, мОм:

Ток трехфазного короткого замыкания, кА:

Ток трехфазного короткого замыкания

Ударный ток трехфазного к.з., кА:

Ударный ток трехфазного к.з.

Ток однофазного короткого замыкания, кА:

Ток однофазного короткого замыкания

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

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

Внешний вид программы:

Программа для расчета токов к.з.

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

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

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

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