Меню

Гост 28249 93 по расчету токов кз

Расчет токов однофазного кз в сети 0,4 кВ

В данной статье речь пойдет об определении величины тока однофазного тока к.з. в сетях 0,4 кВ с глухозаземленной нейтралью.

Данный вопрос очень актуален, так как электрические сети 0,4 кВ, являются наиболее распространёнными.

В настоящее время существует два метода расчета однофазного КЗ – точный и приближенный и оба метода основаны на методе симметричных составляющих.

1. Точный метод определения тока однофазного КЗ

1.1 Точный метод определения тока однофазного КЗ, представлен в ГОСТ 28249-93 формула 24, и рассчитывается по формуле:

Точный метод определения тока однофазного КЗ

Используя данный метод можно с большой степенью точности определять токи КЗ при известных сопротивлениях прямой, обратной и нулевой последовательности цепи фаза-нуль.

К сожалению, на практике данный метод не всегда возможно использовать, из-за отсутствия справочных данных на сопротивления прямой, обратной и нулевой последовательности для кабелей с алюминиевыми и медными жилами с учетом способов прокладки фазных и нулевых проводников.

2. Приближенный метод определения тока однофазного КЗ

2.1 Приближенный метод определения тока однофазного кз при большой мощности питающей энергосистемы (Хс Приближенный метод определения тока однофазного кз при большой мощности питающей энергосистемы

где:

  • Uф – фазное напряжение сети, В;
  • Zт – полное сопротивление трансформатора току однофазного замыкания на корпус, Ом;
  • Zпт – полное сопротивление петли фаза-нуль от трансформатора до точки КЗ, Ом.

2.2 Если же питающая энергосистема имеет ограниченную мощность, то тогда ток однофазного кз определяется по формуле 2-26 [ Л3, с 39]:

Приближенный метод определения тока однофазного кз при ограниченной мощности питающей энергосистемы

2.3 Значение Z определяется по таблице 2.9 или можно определить по формуле 2-25 [ Л3, с 39]:

Определения суммарного сопротивления цепи

где:
х и r; х и r; х и r — индуктивное и активное сопротивления трансформатора токам прямой, обратной и нулевой последовательности, мОм. Принимаются по таблице 2.4 [Л3, с 29].

Таблица 2.9 - Значения суммраного сопротивления цепи

Таблица 2.4 - Активные и интуктивные сопротивления 6(10)/0,4 кВ

Значение Zт/3 для различных трансформаторов с вторичным напряжением 400/230 В, можно принять по таблицам 2, 3, 4 [Л1, с 6,7].

Таблица 2 - Расчетные сопротивления масляных трансформаторов по ГОСТ 11920-73 и ГОСТ 12022-76 при вторичном напряжении 400/230 В

Таблица 3,4 - Расчетные сопротивления трансформаторов с негорючим заполнением по ГОСТ 16555-75 при вторичном напряжении 0,4 кВ

Сопротивления контактов шин, аппаратов, трансформаторов тока в данном методе не учитываются, поскольку арифметическая сумма Zт/3 и Zпт создает не который запас.

2.4 Полное сопротивление трансформатора Zт, определяется по формуле 2-24 [Л3, с 39]:

Полное сопротивление трансформатора Zт

2.5 Полное сопротивление петли фаза-нуль, определяется по формуле 2-27 [Л3, с 40]:

Полное сопротивление петли фаза-нуль

где:

  • Zпт.уд. – полное удельное сопротивление петли фаза-нуль для каждого участка от трансформатора до места КЗ определяется по таблицам 2.10 – 2.14 [Л3, с 41,42] или по таблицам [Л2], мОм/м;
  • l – длина участка, м.

Ниже представлены справочные таблицы со значениями удельного сопротивления петли фаза-нуль для различных кабелей и шинопроводов согласно [Л3, с 41,42].

Таблицы 2.10, 2.11 - Полное удельное сопротивление петли фаза-нуль для кабелей

Таблицы 2.12 - 2.15 - Полное удельное сопротивление петли фаза-нуль для кабелей и шинопроводов

Справочные таблицы 7, 10 со значениями активных сопротивления медных и алюминиевых проводов, кабелей [Л1, с 6, 14].

Таблица 7 - Активные сопротивления медных и алюминиевых проводов и кабелей с резиновой и пластмассовой изоляцией при температуре жилы +65 С, Ом/км

Таблица 10 -Активные сопротивления кабелей с бумажной изоляцией при температуре жилы +80 С, Ом/км

Справочные таблицы 11, 12, 13 со значениями полного расчетного сопротивления цепи фаза-нуль для 3(4) — жильных кабелей с различной изоляций и при температуре жилы +65(+80) С [Л1, с 15, 16].

Таблицы 11 - 13 - со значениями полного расчетного сопротивления цепи фаза-нуль для 3(4)- жильных кабелей с различной изоляций и при температуре жилы +65(+80)

На практике согласно [Л1, с 5] рекомендуется использовать приближенный метод определения тока однофазного КЗ. При таком методе, допустимая погрешность в расчете тока однофазного КЗ при неточных исходных данных в среднем равна – 10% в сторону запаса; 18-20% — при схеме соединения трансформатора Y/Y0, когда преобладает активная нагрузка и для зануления используется 4-я жила либо оболочка кабеля; 10-12% — при использовании стальных труб для зануления электропроводки.

Из выше изложенного, следует, что при использовании данного метода, создаётся не который запас при расчете, который гарантирует срабатывания защитного аппарата, согласно требованиям ПУЭ.

1. Рекомендации по расчету сопротивления цепи «фаза-нуль». Главэлектромонтаж. 1986 г.
2. ГОСТ 28249-93 – Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ.
3. Беляев А.В. Выбор аппаратуры, защит и кабелей в сети 0,4 кВ. Учебное пособие. 2008 г.

Источник

Расчет токов короткого замыкания

Дата25 марта 2015 Авторk-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:

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;

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

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

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

3 Другие данные.

Куд – ударный коэффициент.

Ударный коэффициент

После сбора исходных можно приступить непосредственно к вычислениям.

Активное сопротивление понижающего трансформатора, мОм:

Активное сопротивление понижающего трансформатора

Активное сопротивление трансформатора

Индуктивное сопротивление понижающего трансформатора, мОм:

Индуктивное сопротивление трансформатора

Индуктивное сопротивление трансформатора

Активное сопротивление питающей линии, мОм:

Индуктивное сопротивление питающей линии, мОм:

Полное активное сопротивление, мОм:

Полное индуктивное сопротивление, мОм:

Полное сопротивление, мОм:

Полное сопротивление

Ток трехфазного короткого замыкания, кА:

Ток трехфазного короткого замыкания

Ток трехфазного короткого замыкания

Ударный ток трехфазного к.з., кА:

Ударный ток трехфазного к.з.

Ударный ток трехфазного к.з.

Ток однофазного короткого замыкания, кА:

Ток однофазного короткого замыкания

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.

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.

Интерполяция

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

Источник

Проверка кабелей электроустановок напряжением до 1 кВ на термическую стойкость и невозгорание

При протекании тока короткого замыкания (КЗ) по кабелям, их токопроводящие жилы нагреваются, что в ряде случаев приводит к разрыву оболочек кабелей, разрушению концевых заделок, пожару в кабельных сооружениях и большим материальным потерям. Даже в тех случаях, когда пожар не возникает, физико-химические свойства изоляции кабелей существенно изменяются и возрастает вероятность их последующего электрического пробоя, что в конечном итоге также приводит к значительным материальным потерям. Для предотвращения пожаров и поддержания надежности электроустановок на приемлемом уровне необходимо, при выборе силовых кабелей, учитывать максимально возможные термические действия токов КЗ, а в процессе эксплуатации, после каждого КЗ, необходимо выполнять расчет температуры токопроводящих жил и заменять кабели с расчетными значениями температуры, превысившими предел термической стойкости. Указанные цели применительно к электроустановкам переменного тока напряжением до 1 кВ, в настоящее время, трудно достижимы из-за отсутствия четких и однозначных критериев для принятия решений, из-за недостаточной распространенности современных методик и средств расчета КЗ.

Неоднозначность критериев проявляется в расхождении требований по расчетным условиям проверки, сформулированных в государственном стандарте и в отраслевых научно-технических документах. Согласно действующему государственному стандарту [1], в качестве расчетной точки КЗ следует принимать такую точку на расчетной схеме, при КЗ в которой проводник подвергается наибольшему термическому воздействию. Очевидно, что наибольшее термическое воздействие будет при КЗ в начале кабельной линии. Однако отраслевая научно-техническая документация допускает проведение выбора и проверок силовых кабелей, в электроустановках напряжением до 1 кВ на не возгорание, по условиям КЗ, удаленного от начала кабельной линии на 20 метров. Государственный стандарт и отраслевые научно-технические документы не дают четкого ответа и на вопрос какое КЗ, металлическое или дуговое, следует рассматривать при выборе и проверке кабелей на термическую стойкость и не возгораемость.

С точки зрения практики и опыта эксплуатации электроустановок, критерием выбора и проверки кабелей по условиям термического действия токов КЗ должно быть расчетное максимальное значение температуры жил кабелей к моменту отключения дугового КЗ в начале кабельной линии или металлического КЗ в конце кабельной линии. КЗ, возникшее между головной и концевой разделками кабелей может быть только дуговым, т. к. металлическое соединение, с контактным давлением, превышающим электродинамические силы, раздвигающие замкнувшиеся проводники, по длине кабеля практически ничем не может быть обеспечено. Многочисленные эксперименты с КЗ в электроустановках напряжением до 1 кВ, показали, что металлическое КЗ возникает лишь при искусственно созданных условиях, например, при наложении термически стойкой штатной закоротки. Если закоротка наложена в начале кабельной линии, то ток КЗ от источника по кабелям протекать не будет и, следовательно, металлическое КЗ может рассматриваться в качестве расчетного вида лишь в конце кабельной линии.

Современная методика расчета КЗ в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ, рекомендованная ГОСТ [2], на практике применяется редко. Обусловлено это сложностью комплексного учета всех факторов, влияющих на ток КЗ, особенно для продолжительных КЗ, отключаемым резервными защитами. При ручном расчете обычно получают лишь значение тока для начального момента КЗ, как это делается, например, в методических указаниях фирмы ОРГРЭС [3]. Для расчета токов и интегралов Джоуля КЗ длительностью более 0,1 с целесообразно использовать компьютерные программы. Примером такой программы может служить программа GUEXPERT, комплексно учитывающая нелинейное сопротивление электрической дуги, увеличение сопротивления кабелей, обусловленное нагревом их жил, и электромагнитный переходной процесс в асинхронных электродвигателях. Программа выполняет расчет токов и температур токопроводящих жил с учетом процессов теплообмена между жилами и изоляцией кабелей по ГОСТ [4]. Комплексный учет многих факторов влияющих на процесс КЗ, позволяет получить расчетные значения токов близкие к реальным значениям, что подтверждено многочисленными экспериментами. Программа имеет графический интерфейс и автоматизированную базу данных со всеми необходимыми для расчета параметрами элементов расчетных схем, включая внутренние сопротивления автоматических выключателей и плавких вставок предохранителей, переходные сопротивления разъемных и разборных контактов. Компьютерный расчет позволяет избежать выбора кабелей с чрезмерно завышенными сечениями. Более чем десятилетний опыт использования программы GUEXPERT на энергетических объектах и в ведущих проектных организациях России и СНГ подтвердил ее соответствие современным требованиям. Демонстрационную версию программы можно найти в интернете на сайте http://es.mpei.ac.ru или получить по электронной почте обратившись по адресу GusevYP@mpei.ru .

С помощью программы GUEXPERT выполнен расчетно-теоретический анализ различных расчетных условий выбора и проверки кабелей на не возгораемость на примере электроустановки, принципиальная схема которой приведена на рис. 1. Параметры основных элементов схемы соответствуют наиболее часто применяющимся на электростанциях электроустановкам с трансформаторами мощностью 1000 кВА и преимущественно двигательной нагрузкой. На рассматриваемой схеме двигательная нагрузка представлена эквивалентным асинхронным электродвигателем мощностью 420 кВт. Путем проведения вариантных расчетов определялась температура токопроводящих жил кабеля типа АВВГ при дуговых и металлических трехфазных КЗ в начале и в конце кабельных линий в зависимости от продолжительности КЗ. Расчеты проводились с полным комплексным учетом всех вышеперечисленных факторов, влияющих на процесс КЗ, в соответствии с рекомендациями ГОСТ и методических указаний ОРГРЭС [1-4].

На рис. 2 показаны результаты расчета металлических КЗ в начале кабельной линии. Из расчетов следует, что при продолжительности КЗ 0,5 с, складывающейся из времени действия резервной защиты и полного времени отключения автоматического выключателя, сечение токоведущих жил кабеля в линиях, отходящих от щита переменного тока, по условию не возгорания должно быть не менее 120 мм 2 . По типовым проектам, широко применявшимся в 80-е годы, на электроустановках напряжением 0,4 кВ собственных нужд электростанций допускалось использование кабелей с сечением жил 35 мм 2 . Таким образом, многие из действующих электроустановок имеют кабели, не отвечающие жестким требованиям государственного стандарта и отраслевых нормативно-технических документов.

Если опираясь на здравый смысл и опыт эксплуатации электроустановок считать, что КЗ в начале кабельной линии могут лишь дуговыми, то в присоединениях щита переменного тока могут использоваться кабели с сечением жил 70 мм 2 , рис. 3. Практически такой же результат получается, если принять в качестве расчетного металлическое КЗ удаленное от начала кабельной линии на 20 м, рис. 4. Именно такой подход к выбору расчетной точки предлагается в циркуляре РАО «ЕЭС РОССИИ» № Ц-02-98 (Э) от 16.03.98 года. Выбор и проверка кабелей по термическому действию тока дугового КЗ в начале кабеля фактически не противоречит ГОСТ, так как он допускает учет вероятностных характеристик КЗ при условии соответствующего обоснования их в ведомственных нормативно-технических документах [1, п. 1.1.4]. Обосновать выбор расчетной точки в 20 м от начала кабельной линии более трудно, чем утверждение о дуговом характере КЗ в кабеле.

Короткие кабельные линии следует проверять и по условию металлического КЗ в конце линии, т. к. тепловой режим их может оказаться более тяжелым нежели при дуговых КЗ в начале кабельной линии. Так, например, кабель сечением 70 мм 2 , при длине менее 13 метром не соответствует требованиям не возгораемости при металлическом КЗ продолжительностью 0,5 с в конце линии, хотя и соответствует требованиям не возгораемости по условию дугового КЗ в начале линии.

1. В новом издании «Правил устройства электроустановок» необходимо однозначно и четко сформулировать расчетные условия для выбора и проверки кабелей электроустановок напряжением до 1 кВ по условиям термической стойкости и невозгораемости.

2. Проверку не возгораемости кабелей, по мнению авторов, следует проводить по температуре нагрева токопроводящих жил к моменту отключения резервной защитой дугового КЗ в начале кабельной линии и металлического КЗ в конце кабельной линии.

3. Для практического расчета термического действия тока КЗ на кабели электроустановок переменного тока напряжением до 1 кВ может быть использована компьютерная программа GUEXPERT, разработанная на кафедре Электрические станции МЭИ (ТУ).

Список литературы

1. ГОСТ 30323-95. Короткие замыкания в электроустановках. Методика расчета электродинамического и термического действия тока короткого замыкания.

2. ГОСТ 28249-93. Короткие замыкания в электроустановках. Методика расчета в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ.

3. Методические указания по расчету токов короткого замыкания в сети напряжением до 1 кВ электростанций и подстанций с учетом влияния электрической дуги. — М.: Служба передового опыта ОРГРЭС, 1993.

4. ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88). Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева.

Гусев, Шиша. Проверка кабелей.

Рис. 1. Расчетная схема рассматриваемой электроустановки (копия с экрана при работе с программой GUEXPERT)

Гусев. Шиша. Проверка кабелей.

Рис. 2. Температура токопроводящих жил кабеля АВВГ к моменту отключения трехфазного металлического КЗ в начале кабельной линии в зависимости от продолжительности КЗ и от сечения жил

Гусев. Шиша. Проверка кабелей.

Рис. 3. Температура токопроводящих жил кабеля АВВГ к моменту отключения трехфазного дугового КЗ в начале кабельной линии в зависимости от продолжительности КЗ и от сечения жил

Гусев. Шиша. Проверка кабелей.

Рис. 4. Температура токопроводящих жил кабеля АВВГ к моменту отключения трехфазного металлического КЗ в конце кабельной линии в зависимости от продолжительности КЗ и от сечения жил

Источник



Расчет токов короткого замыкания для начинающих электриков

При проектировании любой энергетической системы специально подготовленные инженеры электрики с помощью технических справочников, таблиц, графиков и компьютерных программ выполняют ее анализ на работу схемы в различных режимах, включая:

2. номинальную нагрузку;

3. аварийные ситуации.

Особую опасность представляет третий случай, когда в сети возникают неисправности, способные повредить оборудование. Чаще всего они связаны с «металлическим» закорачиванием питающей цепи, когда между разными потенциалами подводимого напряжения подключаются случайным образом электрические сопротивления размерностью в доли Ома.

Такие режимы называют токами коротких замыканий или сокращенно «КЗ». Они возникают при:

  • сбоях в работе автоматики и защит;
  • ошибках обслуживающего персонала;
  • повреждениях оборудования из-за технического старения;
  • стихийных воздействиях природных явлений;
  • диверсиях или действиях вандалов.

Токи коротких замыканий по своей величине значительно превышают номинальные нагрузки, под которые создается электрическая схема. Поэтому они просто выжигают слабые места в оборудовании, разрушают его, вызывают пожары.

Расчет токов короткого замыкания для начинающих электриков, изображение №1

Расчет токов короткого замыкания для начинающих электриков, изображение №2

Кроме термического разрушения они еще обладают динамическим действием. Его проявление хорошо показывает видеоролик:

Чтобы при эксплуатации исключить развитие подобных аварий с ними начинают бороться еще на стадии создания проекта электрического оборудования. Для этого теоретически вычисляют возможности возникновения токов коротких замыканий и их величины.

Эти данные используются для дальнейшего создания проекта и выбора силовых элементов и защитных устройств схемы. С ними же продолжают постоянно работать и при эксплуатации оборудования.

Токи возможных коротких замыканий рассчитывают теоретическими методами с разной степенью точности, допустимой для надежного создания защит.

Какие электрические процессы заложены в основу расчета токов короткого замыкания

Первоначально заострим внимание на том, что любой вид приложенного напряжения, включая постоянное, переменное синусоидальное, импульсное или любое другое случайное создает токи аварий, которые повторяют образ этой формы или изменяют ее в зависимости от приложенного сопротивления и действия побочных факторов. Все это приходится предусматривать проектировщикам и учитывать в своих расчетах.

Оценку возникновения м действия токов коротких замыканий позволяют выполнить:

  • закон Ома;
  • величина силовой характеристики мощности, приложенной от источника напряжения;
  • структура используемой электрической схемы электроустановки;
  • значение полного приложенного сопротивления к источнику.

Действие закона Ома

За основу расчета коротких замыканий взят принцип, определяющий, что силу тока можно вычислить по величине приложенного напряжения, если поделить ее на значение подключенного сопротивления.

Он же действует и при расчете номинальных нагрузок. Разница лишь в том, что:

  • во время оптимальной работы электрической схемы напряжение и сопротивление практически стабилизированы и изменяются незначительно в пределах рабочих технических нормативов;
  • при авариях процесс происходит стихийно случайным образом. Но его можно предусмотреть, просчитать разработанными методиками.

Мощность источника напряжения

С ее помощью оценивают силовую энергетическую возможность совершения разрушительной работы токами коротких замыканий, анализируют длительность их протекания, величину.

Расчет токов короткого замыкания для начинающих электриков, изображение №3

Рассмотрим пример, когда один и тот же кусок медного провода сечением полтора квадратных мм и длиной в полметра вначале подключили напрямую на клеммы батарейки «Крона», а через некоторое время вставили в контакты фазы и нуля бытовой розетки.

В первом случае через провод и источник напряжения потечет ток короткого замыкания, который разогреет батарейку до такого состояния, что повредит ее работоспособность. Мощности источника не хватит на то, чтобы сжечь подключенную перемычку и разорвать цепь.

Во втором случае сработают автоматические защиты. Допустим, что они все неисправны и заклинили. Тогда ток короткого замыкания пройдет через домашнюю проводку, достигнет вводного щитка в квартиру, подъезд, здание и по кабельной или воздушной линии электропередач дойдет до питающей трансформаторной подстанции.

В итоге к обмотке трансформатора подключается довольно протяженная цепь с большим количеством проводов, кабелей и мест их соединения. Они значительно увеличат электрическое сопротивление нашей закоротки. Но даже в этом случае высока вероятность того, что она не выдержит приложенной мощности и просто сгорит.

Конфигурация электрической схемы

При питании потребителей к ним подводится напряжение разными способами, например:

  • через потенциалы плюсового и минусового выводов источника постоянного напряжения;
  • фазой и нулем однофазной бытовой сети 220 вольт;
  • трехфазной схемой 0,4 кВ.

В каждом из этих случаев могут произойти нарушения изоляции в различных местах, что приведет к протеканию через них токов короткого замыкания. Только для трехфазной цепи переменного тока возможны короткие замыкания между:

  • всеми тремя фазами одновременно — называется трехфазным;
  • двумя любыми фазами между собой — междуфазное;
  • любой фазой и нулем — однофазное;
  • фазой и землей — однофазное на землю;
  • двумя фазами и землей — двухфазное на землю;
  • тремя фазами и землей — трехфазное на землю.

Расчет токов короткого замыкания для начинающих электриков, изображение №4

При создании проекта электроснабжения оборудования все эти режимы требуется просчитать и учесть.

Влияние электрического сопротивления цепи

Протяженность магистрали от источника напряжения до места образования короткого замыкания имеет определенное электрическое сопротивление. Его величина ограничивает токи короткого замыкания. Наличие обмоток трансформаторов, дросселей, катушек, обкладок конденсаторов добавляют индуктивные и емкостные сопротивления, формирующие апериодические составляющие, искажающие симметричную форму основных гармоник.

Существующие методики расчета токов короткого замыкания позволяют их вычислить с достаточной для практики точностью по заранее подготовленной информации. Реальное электрическое сопротивление уже собранной схемы можно измерить по методике петли «фаза-ноль». Оно позволяет уточнить расчет, внести коррективы в выбор защит.

Расчет токов короткого замыкания для начинающих электриков, изображение №5

Основные документы по расчету токов коротких замыканий

  1. Методика выполнения расчета токов КЗ

Она хорошо изложена в книге А. В. Беляева “Выбор аппаратуры, защит и кабелей в сетях 0,4 кВ”, выпущенной Энергоатомиздат в 1988 году. Информация занимает 171 страницу.

  • последовательность расчета токов КЗ;
  • учет токоограничивающего действия электрической дуги на месте образования повреждения;
  • принципы выбора защитной аппаратуры по значениям рассчитанных токов.

В книге публикуется справочная информация по:

  • автоматическим выключателям и предохранителям с анализом характеристик их защитных свойств;
  • выбору кабелей и аппаратуры, включая установки защиты электродвигателей, силовых сборок, вводных устройств генераторов и трансформаторов;
  • недостаткам защит отдельных видов автоматических выключателей;
  • особенностям применения выносных релейных защит;
  • примерам решения проектных задач.

2. Руководящие указания РД 153—34.0—20.527—98

Этот документ определяет:

  • методики расчетов токов КЗ симметричных и несимметричных режимов в электроустановках с напряжением до и выше 1 кВ;
  • способы проверок электрических аппаратов и проводников на термическую и электродинамическую стойкость;
  • методы испытания коммутационной способности электрических аппаратов.

Указания не охватывают вопросы расчета токов КЗ применительно к устройствам РЗА со специфическими условиями эксплуатации.

3. ГОСТ 28249-93

Документ описывает короткие замыкания, возникающие в электроустановках переменного тока и методику их расчета для систем с напряжением до 1 кВ. Он действует с 1 января 1995 года на территориях Беларуси, Кыргызстана. Молдовы, России, Таджикистана, Туркменистана и Украины.

Государственный стандарт определяет общие методы расчетов токов КЗ в начальный и любой произвольный временной момент для электроустановок с синхронными и асинхронными машинами, реакторами и трансформаторами, воздушными и кабельными ЛЭП, шинопроводами, узлами сложной комплексной нагрузки.

Технические нормативы проектирования электроустановок определены действующими государственными стандартами и согласованы Межгосударственным Советом по вопросам стандартизации, метрологии, сертификации.

Скачать ГОСТ 28249-93 (2003). Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ можно здесь: ГОСТ по расчету токов КЗ

Очередность действий проектировщика для расчета токов короткого замыкания

Первоначально следует подготовить необходимые для анализа сведения, а затем провести из расчет. После монтажа оборудования к процессе ввода его в работу и при эксплуатации проверяется правильность выбора и работоспособность защит.

Сбор исходных данных

Любую схему можно привести к упрощенному виду, когда она состоит из двух частей:

  1. источника напряжения. Для сети 0,4 кВ его роль исполняет вторичная обмотка силового трансформатора;

2. питающей линии электропередачи.

Под них собираются необходимые характеристики.

Данные трансформатора для расчета токов КЗ

  • величину напряжения короткого замыкания (%) — Uкз;
  • потери короткого замыкания (кВт) — Рк;
  • номинальные напряжения на обмотках высокой и низкой стороны (кВ. В) — Uвн, Uнн;
  • фазное напряжение на обмотке низкой стороны (В) — Еф;
  • номинальную мощность (кВА) — Sнт;
  • полное сопротивление током однофазного КЗ (мОм) — Zт.

Данные питающей линии для расчета токов КЗ

К ним относятся:

  • марки и количество кабелей с указанием материала и сечения жил;
  • общая протяженность трассы (м) — L;
  • индуктивное сопротивление (мОм/м) — X0;
  • полное сопротивление для петли фаза-ноль (мОм/м) — Zпт.

Эти сведения для трансформатора и линии сосредоточены в справочниках. Там же берут ударный коэффициент Куд.

Последовательность расчета

По найденным характеристикам вычисляют для:

  • трансформатора — активное и индуктивное сопротивление (мОм) — Rт, Хт;
  • линии — активное, индуктивное и полное сопротивление (мОм).

Эти данные позволяют рассчитать общее активное и индуктивное сопротивление (мОм). А на их основе можно определить полное сопротивление схемы (мОм) и токи:

  • трехфазного замыкания и ударный (кА);
  • однофазного КЗ (кА).

По величинам последних вычисленных токов и подбирают автоматические выключатели и другие защитные устройства для потребителей.

Расчет токов короткого замыкания проектировщики могут выполнять вручную по формулам, справочным таблицам и графикам или с помощью специальных компьютерных программ.

Расчет токов короткого замыкания для начинающих электриков, изображение №6

На реальном энергетическом оборудовании, введенном в эксплуатацию, все токи, включая номинальные и коротких замыканий, записываются автоматическими осциллографами.

Расчет токов короткого замыкания для начинающих электриков, изображение №7

Такие осциллограммы позволяют анализировать ход протекания аварийных режимов, правильность работы силового оборудования и защитных устройств. По ним принимают действенные меры для повышения надежности работы потребителей электрической схемы.

Источник

Читайте также:  Для изменения направления вращения двигателя постоянного тока необходимо