Изчисляване на токове на късо съединение за начинаещи електротехници

Когато проектират всяка енергийна система, специално обучени електротехници, използващи технически наръчници, таблици, графики и компютърни програми, извършват анализа си върху работата на веригата в различни режими, включително:

1. празен ход;

2. номинален товар;

3. аварийни ситуации.

От особена опасност е третият случай, когато възникнат неизправности в мрежата, които могат да повредят оборудването. Най-често те се свързват с „метално“ късо съединение на захранващата верига, когато електрическите съпротивления с размер на част от Ом са произволно свързани между различни потенциали на входното напрежение.

Такива режими се наричат ​​токове на късо съединение или съкратено като "късо съединение". Те се появяват, когато:

• повреди в работата на автоматизация и защита;

• грешки в персонала;

• повреди на оборудването поради техническо стареене;

• естествени въздействия на природните явления;

• саботаж или вандалски действия.

Токовете на късо съединение са значително по-големи от номиналните натоварвания, под които се създава електрическа верига. Следователно те просто изгарят слаби места в оборудването, унищожават го, причиняват пожари.

В допълнение към термичното разрушаване, те все още имат динамичен ефект. Неговото проявление показва добре видеото:

За да се изключи развитието на подобни аварии по време на експлоатация, те започват да се борят с тях още на етапа на създаване на проекта на електрическо оборудване. За да направите това, теоретично се изчислява възможността за възникване на токове на късо съединение и тяхната величина.

Тези данни се използват за по-нататъшно създаване на проекта и избор на силовите елементи и защитните устройства на веригата. Те продължават да работят с тях постоянно по време на работа на оборудването.

Токовете на възможните къси съединения се изчисляват по теоретични методи с различна степен на точност, приемлива за надеждното създаване на защити.

Какви електрически процеси са в основата за изчисляване на токове на късо съединение

Първоначално ще се съсредоточим върху факта, че всеки тип приложено напрежение, включително директно, променливо синусоидално, импулсно или друго произволно, създава аварийни токове, които повтарят изображението на тази форма или я променят в зависимост от приложеното съпротивление и действието на страничните фактори. Всичко това трябва да се предостави на дизайнерите и да се вземе предвид при техните изчисления.

Оценката на появата на m действие на токове на късо съединение ви позволява да изпълнявате:

• Закон на Ом;

• величината на силовата характеристика на мощността, приложена от източника на напрежение;

• структура на използваната електрическа верига;

• стойност на общото приложно съпротивление към източника.

Закон на Ом

Основата за изчисляване на късо съединение е принципът, който определя, че силата на тока може да се изчисли от стойността на приложеното напрежение, ако го разделите на стойността на свързаното съпротивление.

Той действа и при изчисляване на номинални товари. Единствената разлика е, че:

• по време на оптималната работа на електрическата верига напрежението и съпротивлението са практически стабилизирани и се различават леко в рамките на работните технически стандарти;

• в случай на аварии процесът протича спонтанно на случаен принцип. Но може да се предвиди, изчислено по разработените методи.

Захранващо напрежение

С негова помощ се оценява силовата енергийна възможност за извършване на разрушителни работи чрез токове на късо съединение, анализира се продължителността на техния ход, стойността.

Нека да разгледаме един пример, когато едно и също парче медна тел с напречно сечение от един и половина квадратни мм и дължина половин метър първо е свързано директно към клемите на акумулатора на Krona, а след известно време вмъкват домакински контакт във фазата и нулевите контакти.

В първия случай през проводника и източника на напрежение ще потече ток на късо съединение, което ще загрее батерията до състояние, което ще увреди нейните характеристики. Мощността на източника не е достатъчна, за да изгори свързания джъмпер и да прекъсне веригата.

Във втория случай автоматичната защита ще работи. Да предположим, че всички те са дефектни и задръстени. Тогава токът на късо съединение ще премине през домашното окабеляване, ще достигне входния щит към апартамента, входа, сградата и ще стигне до подстанцията на силови трансформатори чрез кабелни или въздушни електропроводи.

В резултат на това към намотката на трансформатора е свързана доста дълга верига с голям брой проводници, кабели и места на тяхното свързване. Те значително ще увеличат електрическото съпротивление на нашето късо съединение. Но дори и в този случай е много вероятно той да не издържи на приложената мощност и просто да изгори.

Конфигурация на веригата

Когато потребителите се захранват, напрежението им се подава по различни начини, например:

• чрез потенциала на положителните и отрицателните изводи на източника на постоянен ток;

• фаза и нула на еднофазна домакинска мрежа 220 волта;

• трифазна верига от 0,4 kV.

Във всеки от тези случаи могат да възникнат повреди на изолацията на различни места, което ще доведе до протичане на токове на късо съединение през тях. Само за трифазна променлива верига къси съединения между:

• и трите фази едновременно - нарича се трифазна;

• всякакви две фази помежду си - интерфаза;

• всяка фаза и нула - еднофазна;

• фаза и земя - еднофазна към земя;

• две фази и земя - две фази към земя;

• три фази и земя - три фази към земя.

Когато създавате проект за захранване на оборудването, всички тези режими трябва да бъдат изчислени и взети под внимание.

Ефект от електрическо съпротивление на верига

Дължината на линията от източника на напрежение до местоположението на късото съединение има определено електрическо съпротивление. Стойността му ограничава токове на късо съединение. Наличието на намотки на трансформатори, дросели, намотки, кондензаторни плочи добавят индуктивни и капацитивни съпротивления, образувайки апериодични компоненти, които изкривяват симетричната форма на основните хармоници.

Съществуващите методи за изчисляване на токове на късо съединение позволяват да бъдат изчислени с достатъчна точност за практиката според предварително подготвена информация. Действителното електрическо съпротивление на вече сглобена верига може да бъде измерено чрез метода фаза нулева бримка, Тя ви позволява да изясните изчислението, да направите корекции в избора на защити.

Основни документи за изчисляване на токове на късо съединение

1. Методът за изчисляване на токовете на късо съединение

Добре е посочено в книгата на А. В. Беляев „Изборът на оборудване, защити и кабели в 0,4 kV мрежи“, издадена от „Енергоатомиздат“ през 1988 г. Информацията заема 171 страници.

Книгата предвижда:

• последователност на изчисляване на токове на късо съединение;

• отчитане на ограничаващия тока ефект на електрическата дъга на мястото на повреда;

• принципи за избор на защитно оборудване според стойностите на изчислените токове.

Книгата публикува референтна информация за:

• прекъсвачи и предпазители с анализ на характеристиките на техните защитни свойства;

• избор на кабели и оборудване, включително инсталации за защита на електродвигатели, силови агрегати, входни устройства за генератори и трансформатори;

• недостатъци на защита на някои видове прекъсвачи;

• характеристики на използването на дистанционна релейна защита;

• примери за решаване на дизайнерски проблеми.

Можете да изтеглите тази книга тук: Избор на оборудване, щитове и кабели в мрежи от 0,4 kV

2. Насоки RD 153—34.0—20.527—98

Този документ определя:

• методи за изчисляване на токове на късо съединение на симетрични и асиметрични режими в електрически инсталации с напрежения до и над 1 kV;

• методи за проверка на електрически апарати и проводници за термично и електродинамично съпротивление;

• методи за изпитване на превключващата способност на електрическите устройства.

Инструкциите не обхващат изчисляването на токове на късо съединение по отношение на релейните защитни устройства със специфични работни условия.

Можете да ги изтеглите тук: Насоки за изчисляване на токове на късо съединение

3. GOST 28249-93

Документът описва късите съединения, възникващи в електрическите инсталации с променлив ток, както и процедурата за тяхното изчисление за системи с напрежения до 1 kV. Той е в сила от 1 януари 1995 г. на териториите на Беларус и Киргизстан. Молдова, Русия, Таджикистан, Туркменистан и Украйна.

Държавният стандарт определя общи методи за изчисляване на токове на късо съединение в началния и всеки произволен времеви момент за електрически инсталации със синхронни и асинхронни машини, реактори и трансформатори, въздушни и кабелни електропроводи, шини, възли със сложен комплексен товар.

Техническите стандарти за проектиране на електрически инсталации се определят от действащите държавни стандарти и се съгласуват от Междудържавния съвет за стандартизация, метрология и сертификация.

Изтеглете GOST 28249-93 (2003). Късо съединение в електрически инсталации. Методите за изчисление в електрически инсталации с променлив ток с напрежение до 1 kV могат да бъдат тук: GOST за изчисляване на токове на късо съединение

Последователността на действията на проектанта за изчисляване на токове на късо съединение

Първоначално информацията, необходима за анализ, трябва да се подготви, а след това да се извърши от изчислението. След инсталиране на оборудването за процеса на пускането му в експлоатация и по време на работа се проверява правилния избор и работоспособността на защитата.

Събиране на изходни данни

Всяка схема може да бъде намалена до опростена форма, когато се състои от две части:

1. източник на напрежение За мрежа от 0,4 kV неговата роля се играе от вторичната намотка на силовия трансформатор;

2. Електропровод.

Под тях се събират необходимите характеристики.

Данни за трансформатора за изчисляване на токове на късо съединение

Разберете:

• стойност на напрежението на късо съединение (%) - Uкз;

• загуба на късо съединение (kW) - Rk;

• номинално напрежение на високите и ниските странични намотки (kV. V) - Uvn, Unn;

• фазово напрежение на ниската странична намотка (V) - Ef;

• номинална мощност (kVA) - Snt;

• общо съпротивление на тока на еднофазно късо съединение (mOhm) - Zt.

Данни за линия за доставка за изчисляване на токове на късо съединение

Те включват:

• марки и количество кабели с посочване на материал и сечение на вените;

• обща дължина на маршрута (m) - L;

• индуктивно съпротивление (mOhm / m) - X0;

• импеданс за фазово-нулевия контур (mOhm / m) - Zpt.

Тази информация за трансформатора и линията е концентрирана в директории. Kud коефициент на въздействие също се взема там.

Последователност на изчисление

Според намерените характеристики те се изчисляват за:

• трансформатор - активно и индуктивно съпротивление (mOhm) - Rt, Xt;

• линии - активни, индуктивни и импедансни (mOhm).

Тези данни ви позволяват да изчислите общото активно и индуктивно съпротивление (mOhm). И въз основа на тях можете да определите общото съпротивление на веригата (mOhm) и токове:

• трифазна верига и удар (kA);

• еднофазно късо съединение (kA).

Според стойностите на последните изчислени токове те избират прекъсвачи и други защитни устройства за потребителите.

Дизайнерите могат да извършват изчислението на токове на късо съединение ръчно по формули, таблици и графики за търсене или като използват специални компютърни програми.

В пускането в експлоатация на реално захранващо оборудване всички токове, включително номинални и къси съединения, се записват от автоматични осцилоскопи.

Такива осцилограми ви позволяват да анализирате хода на аварийните условия, правилната работа на енергийното оборудване и защитните устройства.Те предприемат ефективни мерки за подобряване на надеждността на потребителите на електрическата верига.