Calcul des courants de court-circuit pour les électriciens débutants

Lors de la conception de tout système énergétique, des ingénieurs électriciens spécialement formés utilisant des manuels techniques, des tableaux, des graphiques et des programmes informatiques effectuent leur analyse sur le fonctionnement du circuit dans différents modes, notamment:

1. marche au ralenti;

2. charge nominale;

3. situations d'urgence.

Un danger particulier est le troisième cas lorsqu'un dysfonctionnement du réseau peut endommager l'équipement. Le plus souvent, ils sont associés à un court-circuit «métallique» du circuit d'alimentation, lorsque des résistances électriques d'une dimension d'une fraction d'Ohm sont connectées aléatoirement entre différents potentiels de la tension d'entrée.

De tels modes sont appelés courants de court-circuit ou abrégés en "court-circuit". Ils surviennent lorsque:

• défaillances dans le fonctionnement de l'automatisation et de la protection;

• erreurs du personnel;

• les dommages à l'équipement dus au vieillissement technique;

• impacts naturels des phénomènes naturels;

• sabotage ou actes de vandalisme.

Les courants de court-circuit sont beaucoup plus importants que les charges nominales sous lesquelles un circuit électrique est créé. Par conséquent, ils brûlent simplement les points faibles de l'équipement, le détruisent et provoquent des incendies.

En plus de la destruction thermique, ils ont toujours un effet dynamique. Sa manifestation montre bien la vidéo:

Afin d'exclure le développement de tels accidents pendant le fonctionnement, ils commencent à lutter avec eux même au stade de la création du projet d'équipement électrique. Pour ce faire, calculez théoriquement la possibilité d'occurrence de courants de court-circuit et leur amplitude.

Ces données sont utilisées pour créer davantage le projet et sélectionner les éléments de puissance et les dispositifs de protection du circuit. Ils continuent de travailler avec eux en permanence pendant le fonctionnement de l'équipement.

Les courants de courts-circuits possibles sont calculés par des méthodes théoriques avec différents degrés de précision acceptables pour la création fiable de protections.

Quels processus électriques sont à la base du calcul des courants de court-circuit

Dans un premier temps, nous nous concentrerons sur le fait que tout type de tension appliquée, y compris sinusoïdale directe, alternée, pulsée ou toute autre aléatoire, crée des courants accidentels qui répètent l'image de cette forme ou la modifient en fonction de la résistance appliquée et de l'action des facteurs secondaires. Tout cela doit être fourni aux concepteurs et pris en compte dans leurs calculs.

L'évaluation de l'occurrence de l'action m des courants de court-circuit permet d'effectuer:

• La loi d'Ohm;

• l'amplitude de la caractéristique de puissance de la puissance appliquée à partir de la source de tension;

• structure du circuit électrique utilisé;

• valeur de la résistance totale appliquée à la source.

La loi d'Ohm

La base de calcul des courts-circuits est le principe qui détermine que l'intensité du courant peut être calculée par la valeur de la tension appliquée, si vous la divisez par la valeur de la résistance connectée.

Il agit également dans le calcul des charges nominales. La seule différence est que:

• lors du fonctionnement optimal du circuit électrique, la tension et la résistance sont pratiquement stabilisées et varient légèrement dans les limites des normes techniques de travail;

• en cas d'accident, le processus se produit spontanément au hasard. Mais il peut être prévu, calculé par les méthodes développées.

Tension d'alimentation

Avec son aide, la possibilité d'énergie de puissance d'effectuer un travail destructeur par des courants de court-circuit est évaluée, la durée de leur cours, la valeur est analysée.

Regardons un exemple où un seul et même morceau de fil de cuivre d'une section d'un mm et demi carré et d'une longueur d'un demi-mètre a été connecté pour la première fois directement aux bornes de la batterie Krona, et après un certain temps, ils ont inséré une prise domestique dans la phase et zéro contact.

Dans le premier cas, un courant de court-circuit traversera le fil et la source de tension, ce qui réchauffera la batterie dans un état qui endommagera ses performances. La puissance de la source n'est pas suffisante pour brûler le cavalier connecté et couper le circuit.

Dans le second cas, la protection automatique fonctionnera. Supposons qu'ils soient tous défectueux et coincés. Ensuite, le courant de court-circuit traversera le câblage domestique, atteindra le blindage d'entrée de l'appartement, de l'entrée, du bâtiment et atteindra la sous-station du transformateur de puissance via un câble ou des lignes électriques aériennes.

En conséquence, un circuit assez long avec un grand nombre de fils, câbles et lieux de connexion est connecté à l'enroulement du transformateur. Ils augmenteront considérablement la résistance électrique de notre court-circuit. Mais même dans ce cas, il est très probable qu'il ne résiste pas à la puissance appliquée et s'éteigne simplement.

Configuration du circuit

Lorsque les consommateurs sont alimentés, la tension leur est fournie de différentes manières, par exemple:

• à travers les potentiels des bornes positive et négative de la source de tension continue;

• phase et zéro d'un réseau domestique monophasé 220 volts;

• un circuit triphasé de 0,4 kV.

Dans chacun de ces cas, des défaillances d'isolement peuvent se produire à divers endroits, ce qui entraînera la circulation de courants de court-circuit à travers eux. Pour un circuit alternatif triphasé uniquement, les courts-circuits entre:

• les trois phases simultanément - est appelé triphasé;

• deux phases quelconques entre elles - interphase;

• toute phase et zéro - monophasé;

• phase et masse - monophasé à terre;

• deux phases et mise à la terre - deux phases à la terre;

• triphasé et terre - triphasé à terre.

Lors de la création d'un projet d'alimentation électrique des équipements, tous ces modes doivent être calculés et pris en compte.

L'effet de la résistance électrique d'un circuit

La longueur de la ligne de la source de tension à l'emplacement du court-circuit a une certaine résistance électrique. Sa valeur limite les courants de court-circuit. La présence d'enroulements de transformateur, d'inductances, de bobines, de plaques de condensateur ajoute des résistances inductives et capacitives, formant des composants apériodiques qui déforment la forme symétrique des harmoniques fondamentales.

Les méthodes existantes de calcul des courants de court-circuit permettent de les calculer avec une précision suffisante pour la pratique selon les informations précédemment préparées. La résistance électrique réelle d'un circuit déjà assemblé peut être mesurée par la méthode boucles de phase zéro. Il vous permet de clarifier le calcul, de faire des ajustements au choix des défenses.

Documents de base pour le calcul des courants de court-circuit

1. La méthode de calcul des courants de court-circuit

Cela est bien indiqué dans le livre de A. V. Belyaev «Le choix des équipements, des protections et des câbles dans les réseaux à 0,4 kV», publié par Energoatomizdat en 1988. L'information occupe 171 pages.

Le livre fournit:

• séquence de calcul des courants de court-circuit;

• la prise en compte de l'effet limitant le courant de l'arc électrique sur le site de l'endommagement;

• principes de sélection des équipements de protection en fonction des valeurs des courants calculés.

Le livre publie des informations de référence sur:

• disjoncteurs et fusibles avec analyse des caractéristiques de leurs propriétés protectrices;

• sélection de câbles et d'équipements, y compris installations de protection de moteurs électriques, ensembles de puissance, dispositifs d'entrée de générateurs et transformateurs;

• inconvénients de la protection de certains types de disjoncteurs;

• caractéristiques de l'utilisation de la protection de relais à distance;

• exemples de résolution de problèmes de conception.

Vous pouvez télécharger ce livre ici: Sélection d'équipements, de blindages et de câbles dans les réseaux 0,4 kV

2. Lignes directrices RD 153—34.0—20.527—98

Ce document définit:

• méthodes de calcul des courants de court-circuit des modes symétriques et asymétriques dans les installations électriques avec des tensions allant jusqu'à 1 kV et plus;

• méthodes de vérification de la résistance thermique et électrodynamique des appareils électriques et des conducteurs;

• méthodes d'essai pour la capacité de commutation des appareils électriques.

Les instructions ne couvrent pas le calcul des courants de court-circuit par rapport aux dispositifs de protection de relais avec des conditions de fonctionnement spécifiques.

Vous pouvez les télécharger ici: Lignes directrices pour le calcul des courants de court-circuit

3. GOST 28249-93

Le document décrit les courts-circuits qui se produisent dans les installations électriques de courant alternatif et la procédure pour leur calcul pour les systèmes avec des tensions jusqu'à 1 kV. Il est en vigueur depuis le 1er janvier 1995 dans les territoires du Bélarus et du Kirghizistan. Moldavie, Russie, Tadjikistan, Turkménistan et Ukraine.

La norme d'État définit les méthodes générales de calcul des courants de court-circuit au moment initial et à tout moment arbitraire pour les installations électriques avec des machines synchrones et asynchrones, des réacteurs et des transformateurs, des lignes électriques aériennes et câblées, des jeux de barres, des nœuds de charge complexe complexe.

Les normes techniques pour la conception des installations électriques sont déterminées par les normes nationales en vigueur et approuvées par l'Interstate Council for Standardization, Metrology, and Certification.

Téléchargez GOST 28249-93 (2003). Court-circuits dans les installations électriques. Les méthodes de calcul dans les installations électriques AC avec une tension jusqu'à 1 kV peuvent être ici: GOST pour le calcul des courants de court-circuit

La séquence d'actions du concepteur pour calculer les courants de court-circuit

Dans un premier temps, les informations nécessaires à l'analyse doivent être préparées, puis réalisées à partir du calcul. Après l'installation de l'équipement pour le processus de mise en service et pendant le fonctionnement, la sélection et l'opérabilité correctes de la protection sont vérifiées.

Collecte des données source

Tout schéma peut être réduit à une forme simplifiée lorsqu'il se compose de deux parties:

1. source de tension. Pour un réseau à 0,4 kV, son rôle est joué par l'enroulement secondaire du transformateur de puissance;

2. La ligne électrique.

Sous eux, les caractéristiques nécessaires sont collectées.

Données du transformateur pour le calcul des courants de court-circuit

Découvrez:

• valeur de la tension de court-circuit (%) - Uкз;

• perte de court-circuit (kW) - Rk;

• tension nominale sur les enroulements côté haut et bas (kV. V) - Uvn, Unn;

• tension de phase sur l'enroulement côté bas (V) - Ef;

• puissance nominale (kVA) - Snt;

• résistance de courant totale de court-circuit monophasé (mOhm) - Zt.

Données de ligne d'alimentation pour le calcul des courants de court-circuit

Cela comprend:

• marques et quantité de câbles avec indication du matériau et de la section des veines;

• longueur totale du parcours (m) - L;

• résistance inductive (mOhm / m) - X0;

• impédance pour la boucle phase zéro (mOhm / m) - Zpt.

Ces informations pour le transformateur et la ligne sont concentrées dans les répertoires. Le coefficient d'impact Kud y est également pris.

Séquence de calcul

Selon les caractéristiques trouvées, elles sont calculées pour:

• transformateur - résistance active et inductive (mOhm) - Rt, Xt;

• lignes - actives, inductives et impédance (mOhm).

Ces données vous permettent de calculer la résistance active et inductive totale (mOhm). Et à partir d'eux, vous pouvez déterminer la résistance totale du circuit (mOhm) et les courants:

• circuit triphasé et choc (kA);

• court-circuit monophasé (kA).

Selon les valeurs des derniers courants calculés, ils sélectionnent des disjoncteurs et autres dispositifs de protection pour les consommateurs.

Les concepteurs peuvent effectuer le calcul des courants de court-circuit manuellement selon des formules, des tableaux de recherche et des graphiques, ou en utilisant des programmes informatiques spéciaux.

Sur les équipements de puissance réelle mis en service, tous les courants, y compris les circuits nominaux et les courts-circuits, sont enregistrés par des oscilloscopes automatiques.

De tels oscillogrammes vous permettent d'analyser le cours des conditions d'urgence, le bon fonctionnement des équipements électriques et des dispositifs de protection.Ils prennent des mesures efficaces pour améliorer la fiabilité des consommateurs du circuit électrique.