Формула тока короткого замыкания

Введение

Обращаю Ваше внимание, данная программа работает только с операционной системой Windows XP. Программа предназначена для расчетов токов КЗ в сети напряжением 0,4 кВ электрических станций и
подстанций с последующим выбором уставок релейной защиты, параметров автоматических выключателей и силовых кабелей

Программа предназначена для расчетов токов КЗ в сети напряжением 0,4 кВ электрических станций и
подстанций с последующим выбором уставок релейной защиты, параметров автоматических выключателей и силовых кабелей.

В основу расчетов положены рекомендации ПУЭ (гл. 3.1 Защита электрических сетей напряжением до 1 кВ), ГОСТ — 28249-93 на расчет коротких замыканий в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ, а также рекомендации типового проекта института «Атомэнергопроект» «Релейная защита элементов в сети с.н. атомных станций», фирмы ОРГРЭС и др. В качестве расчетной схемы используется наиболее распространенная схема сети 0,4 кВ собственных нужд электростанций, в которой рабочий трансформатор с.н. 6(10)/0,4 кВ подключен к энергосистеме через эквивалентное сопротивление ХС.

Сеть 0,4 кВ питается от одного главного щита РУ-0,4 кВ. В схеме выделены три функционально однородные группы потребителей: отдельные электродвигатели, групповые линии питания вторичных силовых сборок, групповые линии питания реактированных вторичных сборок РТЗО. Это дает возможность пользователю изменять количество электродвигателей, силовых кабелей в соответствии со своей расчетной схемой.

Для создания расчетной схемы в программе создана информационная база данных, доступ к которой осуществляется при задании каждого элемента схемы.

База данных содержит необходимые для расчетов параметры всех типов и марок оборудования, используемого в расчетной сети 0,4 кВ. При необходимости информационная база данных может быть откорректирована самим пользователем.

Исходная база данных имеет следующие данные:

  • параметры трансформаторов 6(10)/0,4 кВ со схемами соединения обмоток Y/YO и D/YO;
  • параметры кабелей;
  • параметры шинопроводов;
  • марки автоматических выключателей с указанием времени отключения АВ зависимыми расцепителями;
  • параметры трансформаторов тока.

Двухфазное К3

Для расчета двухфазного К3 в точке К2 определяем следующие величины.

Полное суммарное сопротивление до точки К3 для двухфазного К3

мОм.

Ток двухфазного металлического К3

По кривым на рис. 6 коэффициенты снижения Кс1 и Кс2 при =37,44 мОм соответственно равны 0,78 и 0,69.

Токи двухфазного дугового К3

=6,17•0,78=4,81 кА   tкз ≈0

=6,14•0,69=4,26кА  tкз>0,05 с

Однофазное К3

Для расчета однофазного К3 в точке К2 определяем следующие величины:

Суммарные активное и индуктивное сопротивления нулевой последовательности относительно точки К2 в соответствии со схемой замещения нулевой последовательности (рис. 10):

R0∑=1,9+0,555+0,25+0,65+98,9=102,25 мОм

X0∑=12,65+0,63+0,1+0,17+24,4=38 мОм.

Полное суммарное сопротивление до места К3 при однофазном К3

Ток однофазного металлического К3

кА.

Определяем токи дугового К3

По кривым на рис. 6 коэффициенты снижения Кс1 и Кс2 при =57,2 мОм соответственно равны 0,82 и 0,72.

=4,04•0,82=3,31 кА   tкз ≈0

=4,04•0,72=2,91кА   tкз>0,05 с

Все результаты расчетов токов К3 приведены в таблице 4, что представляется удобным для дальнейшего анализа, выбора уставок защитных аппаратов и проверки кабелей.

Результаты расчетов токов К3

Виды К3

Точка К3

IКМ

кА

IКД НАЧ

кА

IКД УСТ

кА

iУД

кА

IКМ

кА

IКД НАЧ

кА

IКД УСТ

кА

IКМ

кА

IКД НАЧ

кА

IКД УСТ

кА

К1

15,27

10,23

8,86

34,6

13,2

8,98

7,92

15,66

10,33

9,1

К2

7,14

5,28

4,78

10,6

6,17

4,81

4,26

4,04

3,31

2,91

Этот пример наглядно показывает, что аналитические методы расчетов токов К3 очень трудоемкий, особенно для электроустановок с большим количеством элементов 0,4 кВ

Поэтому еще раз обращаем внимание на необходимости освоения и более широкого применения для практических расчетов компьютерных программ, в том числе, программа, которая разработана на кафедре РЗА ПЭИпк и успешно используется на многих энергообьектах (описание программы см. на стр

3).

Что такое короткое замыкание?

Под данным термином принято называть состояние сети, в которой имеет место непредусмотренный нормальной эксплуатацией электрический контакт между точками электроцепи с различными потенциалами. Низкое сопротивление в зоне контакта вызывает резкое увеличение силы тока, превышающее допустимое значение.

Для понимания процесса приведем наглядный пример. Допустим, имеется лампа накаливания мощностью 100 Вт, подключенная к бытовой сети 220 В. Применив Закон Ома, рассчитаем величину тока для нормального режима и короткого замыкания, игнорируя сопротивление источника и электрической проводки.


Электрическая схема нормального режима работы (а) и короткого замыкания (b)

При нормальном режиме работы приведенной выше цепи, электрический ток будет равен 0,45 А (I = P/U = 100/220 ≈ 0,45), а сопротивление нагрузки составит 489 Ом (R = U/A = 220/0,45 ≈ 489).

Теперь рассмотрим изменение параметров цепи при возникновении КЗ. Для этого замкнем цепь между точками А и В выполним соединение при помощи провода с сопротивлением 0,01 Ом. Учитывая свойства электрического тока, он выберет путь с наименьшим сопротивлением, соответственно, Iкз увеличится до 22000 А (I=U/R). Собственно, по этой причине замыкание называется коротким.

Данный пример сильно упрощен, в реальности ток замыкания не поднимется до 2,2 кА, поскольку произойдет падение напряжения на потребителе, согласно второму закону Киргофа: E = I * r + I * R , где I*r  — напряжение на источнике питания, а I * R, соответственно, на потребителе. Поскольку R при замыкании стремится к нулю, то вольтметр в изображенной выше схеме покажет падение напряжения.

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:

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 < 0,1Хт), рассчитывается по формуле :

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 :

2.3 Значение Z определяется по таблице 2.9 или можно определить по формуле 2-25 :

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 .

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

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 :

2.5 Полное сопротивление петли фаза-нуль, определяется по формуле 2-27 :

где:

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

Ниже представлены справочные таблицы со значениями удельного сопротивления петли фаза-нуль для различных кабелей и шинопроводов согласно .

Справочные таблицы 7, 10 со значениями активных сопротивления медных и алюминиевых проводов, кабелей .

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 .

На практике согласно 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.

Литература:

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.

Обращение к базе данных (edt.exe)

Файл edt.exe находится в подкатологе RU04EXP. Установить курсор на этом файле и нажать на ввод (ENTER), на экране появится заставка программы, ещё раз нажать на ввод. На экране появилось чистое поле для заполнения данными. Для того, чтобы появились данные необходимо выйти в верхнее меню по клавише F10.

Установить курсор на слове ФОРМАТ и нажать на ввод. Картинка на экране поменяется, в правом углу экрана будет меню, где надо выделить курсором фразу “Выбрать форму таблицы” и нажать на ввод. Выделите курсором данные которые Вы хотели бы изменить или посмотреть и нажмите на ввод, а затем на ESC.

Теперь таблица подготовлена для просмотра Ваших параметров. Для просмотра надо выйти опять по F10 в верхнее меню и выделить курсором ЧТЕНИЕ, нажать на ввод, а затем из меню конкретных параметров выделить интересующую Вас марку кабеля, тип автомата и т.д. и нажать на ввод.

Таблица заполнится параметрами. Для корректировки таблицы Вы пользуетесь клавишами:

  • F4 — редактировать
  • F7 — удалить строку
  • F8 — вставить строку

После корректировки данных необходимо выйти опять в верхнее меню и установив курсор на слове ЗАПИСЬ нажать на ввод. Теперь при работе с программой по расчетам токов КЗ программа будет обращаться к откорректированной Вами базе данных.

Цепи переменного тока

В легковом автомобиле двигатель внутреннего сгорания через передаточный механизм вращает генератор. Второй источник тока – аккумуляторная батарея. В бортовой сети есть цепи с переменным и постоянным током. Для изменения питающего напряжения применяют специальный преобразователь.

Электрическая схема автомобильного преобразователя напряжения (12-220V) для подключения усилителя мощностью 750 Вт

Для оценки постоянных составляющих тока применяют представленные выше формулы. Переменные – анализируют с учетом реактивных составляющих нагрузок. Индуктивные и емкостные характеристики изменяют фазы токов и напряжений, обеспечивают накопление и возврат электроэнергии обратно в источник питания.

Причины возникновения аварийного режима

Основная причина возникновения короткого замыкания заключается в резком возрастании силы тока, увеличение которой происходит параллельно со снижением сопротивления проводников. Под действием высокого тока создается критическая температура, опасная для сетей и оборудования.

Подобная ситуация, в свою очередь, также создается в силу определенных факторов:

  • Скачки напряжения, когда превышаются все допустимые параметры и номинальные значения. Происходит электрический пробой изоляции проводов или всей схемы. Токовая утечка мгновенно превращается в КЗ, образуя стабильный кратковременный дуговой разряд.
  • Причины возникновения замыкания часто кроются в изношенной изоляции, особенно в старых зданиях, где давно не менялась электропроводка. На изоляционный слой оказывают влияние внешние факторы, и после выработки своего ресурса она разрушается. В местах соприкосновения оголенных проводников возникает КЗ.
  • Любые виды механических воздействий, негативно влияющих на целостность изоляции электропроводки. Оболочка постепенно теряет свои качества и разрушается. Часто провода повреждаются при сверлении стен и отсутствии схемы электрических сетей.
  • Попадание посторонних предметов на токоведущие части. Они замыкают контакты, приводя к возникновению и развитию аварийного режима.
  • Прямые удары молний производят такой же эффект, как и в случае перепадов напряжения.
  • Работа электрических сетей с перегрузками в течение длительного времени, нарушения и сбои в работе электрооборудования – серьезные причины короткого замыкания.
  • Резкое повышение влажности в помещении, например, при затоплении соседями сверху. Влага разрушительно действует на изоляцию в местах соединений и скруток, приводя к незапланированным контактам между проводниками.

Что такое короткое замыкание?

Если говорить нормальным человеческим языком, короткое замыкание — это соединение двух противоположных проводов между собою, то есть соприкосновение фазного и нулевого провода без нагрузки между ними.

Почему же так происходит? Почему же происходит именно короткое замыкание, а не появляется джин или не рождается очередной электрик? Из курса  школьной физики вам должно быть известно  то, что любая электрическая цепь -это контур. С одной стороны которого находится источник питания, а с другой нагрузка (потребитель). Источником питания, в обычных электрических сетях, является трансформаторная подстанция, куда в свою очередь энергия поступает от электростанций (ТЭЦ, ГЭС, АЭС). Также источником питания в цепи может быть простая батарейка, аккумулятор или генератор. А нагрузкой или потребителем — может быть любой электроприбор (лампочка, двигатель, обогреватель и .т.п).

Электрическая цепь

Так вот, когда в электрической цепи источник питания есть, а нагрузка (потребитель) отсутствует. При замыкании цепи (закорачивании двух проводов) сила тока (Амперы) мгновенно увеличивается до своих предельных значений. За короткий промежуток времени, выделяется больше количество тепловой энергии. Этот процесс и называется коротким замыканием.

Короткое замыкание в электрической цепи

Почему ток короткого замыкания, практически всегда вызывает значительное повышение температуры и может привести к возгоранию? Потому что, в момент КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ, происходит мгновенный выплеск всей энергии источника. Если сравнивать ток с водой, то просто представьте что у ведра оторвалось дно.

Можно взять обычную пальчиковую батарейку и закоротить её фольгой или тонкой проволокой. При это вы увидите что, вся энергия батарейки выплескивается за короткий промежуток времени. Этого будет вполне достаточно, чтобы что-нибудь поджечь.

Защита от токов короткого замыкания

Как мы выяснили, токи КЗ весьма опасны, прежде всего с точки зрения пожарной безопасности. Поэтому необходимо построить защиту от токов короткого замыкания, то есть установить в щите автоматические выключатели. Автоматические предохранители устроены так, что в случае короткого замыкания рост тока КЗ приводит к срабатыванию электромагнитного расцепителя мгновенного действия, который разъединяет электрическую цепь без ущерба для себя.

Для того, чтобы после устранения короткого замыкания снова включить электричество, необходимо просто нажать на белую кнопку (красная служит для выключения) или перекинуть вверх опустившийся при срабатывании предохранителя рычажок.

Правила монтажа электропроводки предусматривают расчет нагрузки и токов, идущих через автоматы защиты. Понятно, что предохранитель должен срабатывать при значениях тока, выбранных с солидным запасом. Иначе случайные небольшие колебания напряжения в сети (а следовательно, и тока) будут приводить к постоянному ложному срабатыванию защиты. С другой стороны, запас не должен быть и слишком велик, чтобы действия тока не причинило вреда сети раньше, чем произойдет отсечка.

Возгорание изоляции кабеля.

Автоматический предохранитель защищает внутреннюю и внешнюю сеть

Заметим, что автоматические предохранители, установленные в начале каждой домовой линии (рабочей группы), защищают от короткого замыкания не только домовую сеть, но и наружную. В самом деле, если бы их не было, то аварийное короткое замыкание привело бы к выходу из строя трансформаторной подстанции, а вернее, электрического силового щита более высокого уровня, так что электричества лишилось бы значительное количество пользователей, да и без вызова аварийной службы было бы не обойтись. А при наличии «автомата» достаточно включить его после срабатывания (удалив, конечно, причину короткого замыкания).

Становится понятна и необходимость нескольких линий в доме: если одна линия вылетела, в запасе есть другие. Кстати, отсюда вывод: удобно, если от каждой рабочей группы питается лампочка аварийного освещения в районе счетчика или аварийная розетка, в которую можно включить переносную лампу.

пример расчета в сетях 0,4 кВ

Ни один проект по электрике не обходится без расчетов. Одним из них является расчет токов короткого замыкания. В статье рассмотрим пример расчета в сетях 0,4кВ. Файл с примером расчета в Word вы сможете скачать ближе к концу статьи, а также выполнить расчет самостоятельно не покидая сайта (в конце статьи есть онлайн-калькулятор).Исходные данные: ГРЩ здания запитан от трансформаторной подстанции с двумя трансформаторами по 630кВА.где:ЕC – ЭДС сети;Rт, Xт, Zт – активное, реактивное и полное сопротивления трансформатора;Rк, Xк, Zк – активное, реактивное и полное сопротивления кабеля;Zц – сопротивление петли фаза-нуль для кабеля;Zш – сопротивление присоединения шин;K1 – точка короткого замыкания на шинах ГРЩ.

Параметры трансформатора:Номинальная мощность трансформатора Sн = 630 кВА,Напряжение короткого замыкания трансформатора Uк% = 5,5%,Потери короткого замыкания трансформатора Pк = 7,6 кВт.

Параметры питающей линии:Тип, число (Nк) и сечение (S) кабелей АВВГнг 2x (4×185),Длина линии L = 208 м

Реактивное сопротивление трансформатора:Xт = 13,628 мОм

Активное сопротивление трансформатора:Rт = 3,064 мОм

Активное сопротивление кабеля:Rк = 20,80 мОм

Реактивное сопротивление кабеля:Xк = 5,82 мОм

Суммарное реактивное сопротивление участка:XΣ=Xc+Xт+Xк=20,448 мОм

Суммарное активное сопротивление участка:RΣ=Rт+Rк=23,864 мОм

Полное суммарное сопротивление:RΣ=31,426 мОм

Ток трехфазного короткого замыкания:IK3=7,35 кА (Icn)

Ударный ток трехфазного короткого замыкания:

iУ=10,39 кА (Icu)

Ток однофазного короткого замыкания:IK1=4,09 кА

Чтобы не считать каждый раз вручную на калькуляторе и переносить цифры в Microsoft Word, я реализовал эти расчет прямо в Word. Теперь надо только ответить на вопросы, которые он задаёт. Вот так это выглядит:

Весь расчет занял меньше минуты.

Чтобы скачать пример расчета ТКЗ в Word, нажмите на кнопку: СКАЧАТЬ ПРИМЕР

Онлайн-калькулятор для расчет токов короткого замыкания

Для тех, кому нужно быстро рассчитать токи короткого замыкания, сделал калькулятор прямо на сайте. Теперь можете посчитать токи КЗ онлайн. Щелкайте переключателям, двигайте ползунки, выбирайте значения из списка — всё моментально автоматически пересчитается.

Удельные сопротивления меди и алюминия в онлайн-калькуляторе приняты в соответствии с рекомендациями ГОСТ Р 50571.5.52-2011, Часть 5-52 (1,25 удельного сопротивления при 20°С):

  • удельное сопротивление меди — 0,0225 Ом·мм/м
  • удельное сопротивление алюминия — 0,036 Ом·мм/м.

Расчет токов КЗ для трехфазных сетей

Для того чтобы определить ток трехфазного короткого замыкания в соответствующих сетях, следует обязательно учитывать специфику возникновения и развития этого процесса. Прежде всего, это индуктивность, возникающая в замкнутом проводнике, из-за чего ток трехфазного КЗ изменяется не мгновенно, а нарастает постепенно в соответствии с определенными законами.

Точность производимых вычислений зависит в первую очередь от расчетов основных величин, вставляемых в формулу. С этой целью используются дополнительные формулы или специальное программное обеспечение, выполняющее сложнейшие вычислительные операции за очень короткое время.

Если же расчеты в трехфазных сетях выполняются ручным способом, в таких случаях нужные результаты про ток КЗ формула, приведенная ниже, позволяет определить с достаточно точными показателями:

Iкз = Uc/(√3*Хрез) = Uc /(√3*(Хсист + Хвн)), в которой Хвн является сопротивлением между шинами и точкой КЗ, Хсист – это сопротивление во всей системе относительно шин источника напряжения, Uc – напряжение на шинах в данной системе.

При отсутствии какого-то из показателей, его значение определяется с использованием дополнительных формул или программ. Если же расчеты трехфазного КЗ производятся для сложных сетей с большим количеством разветвлений, в этом случае основная схема преобразуется в схему замещения, где присутствует лишь один источник электроэнергии и одно сопротивление.

Сам процесс упрощения производится в следующем порядке:

  • Складываются все показатели сопротивлений, подключенных параллельно в данной цепи.
  • Далее суммируются все сопротивления, подключенные последовательно.
  • Результирующее сопротивление Хрез определяется как сумма всех подключенных параллельных и последовательных сопротивлений.

Расчеты токов двухфазного короткого замыкания выполняются с учетом отсутствия у них симметричности. У них нет нуля, а присутствую токи, протекающие в прямом и обратном направлении. Таким образом, ток двухфазного КЗ рассчитывается последовательно, по отдельным формулам, используемым для каждого показателя.

10. Пример расчета токов КЗ в сети напряжением 0,4 кВ

Категория: И.Л. Небрат «Расчеты токов короткого замыкания в сетях 0,4 кВ»

Расчет токов КЗ – трехфазных, двухфазных, однофазных в сети 0,4 кВ схемы, приведенной на рис. 7

Рис.8 Расчетная схема к примеру

         Необходимо рассчитать токи КЗ в сети 0,4 кВ собственных нужд электростанции. Расчет выполняется для проверки отключающей способности автоматических выключателей, проверки кабельных линий на термическую стойкость, а также для выбора уставок токовых катушек автоматических выключателей и проверки их чувствительности.

       С этой целью выполняются расчеты металлических и дуговых КЗ трехфазных, двухфазных и однофазных.

   Расчетная схема представлена на рис.7

       Расчет выполняется в именованных единицах, сопротивления расчетной схемы приводятся к напряжению 0,4 кВ и выражаются в миллиомах. Параметры элементов расчетной схемы приводятся в таблицах Приложения 1

       Расчеты выполняются в соответствии с методикой рекомендованной ГОСТ 28249-93 на расчеты токов КЗ в сетях напряжением до 1 кВ.

       Короткие замыкания рассчитываются на шинах 0,4 кВ РУ (точка К1) и на вторичной силовой сборке за кабелем КЛ1 (точка К2).

       В данном примере расчеты дуговых КЗ выполняются с использованием снижающего коэффициента КС , поэтому переходные сопротивления контактов, контактных соединений кабелей и шинопроводов в расчетных выражениях для определения суммарного активного сопротивления R не учитываются, эти сопротивления учтены при построении характеристик зависимости коэффициента Кс от полного суммарного сопротивления до места К3, Кс = ∫(Z), полученных экспериментальным путем. Характеристики Кс = ∫(Z) приведены на рис. 6.

Электротехнические средства защиты

Защитить электрическую цепь от КЗ помогают различные типы предохранителей. Наиболее простыми считаются плавкие предохранители одноразового действия, различающиеся по внешнему виду. Они выступают в качестве наиболее слабого звена и в случае аварии срабатывают, разрывая цепь и защищая вверенный участок. Жертвуя собой, эти компоненты предотвращают разрушение и выход из строя других, более важных приборов от действия высоких температур, образовавшихся из-за резкого увеличения силы тока.

Плавкие предохранители для защиты от короткого замыкания выпускаются в широком ассортименте и могут работать с напряжением 600-35000В и силой тока от нескольких миллиампер до 1 тысячи ампер. Конструкция у всех одинаковая, состоит из плавкой вставки, контакта, дугогасящей среды или устройства для гашения дуги. Все элементы размещаются в общем корпусе. Срабатывание предохранителя происходит следующим образом. Вначале вставка нагревается до температуры плавления, после чего она расплавляется и испаряется. Одновременно возникает электрическая дуга, которая быстро гасится в изоляционном промежутке. После этого цепь в электроустановках оказывается полностью разорванной.

Обеспечить нормальную защиту можно лишь соблюдая определенные условия:

  • Времятоковая характеристика предохранителя должна быть ниже этого показателя на защищаемом участке.
  • Срабатывание происходит за минимальный промежуток времени.
  • Защитный элемент должен обладать высокой отключающей способностью.
  • Простая конструкция, позволяющая быстро заменить сгоревшую плавкую вставку.

Кроме одноразовых, существует автоматический предохранитель, проводящий ток в нормальном состоянии, и отключающий его в случае отклонений от нормы. Он устанавливается в начале линии и обеспечивает защиту электрооборудования от перегрузок, коротких замыканий и пониженного напряжения. Основным плюсом этих устройств считается их многоразовое использование в течение продолжительного времени.
Более серьезная защита от короткого замыкания, получившая широкое распространение, представлена автоматическим выключателем он же автомат. Все компоненты устройства помещены в корпус из диэлектрического материала. Для включения и выключения прибора предусмотрен выключатель-рычажок. Подключение проводов осуществляется через винтовые клеммы. Автомат коммутирует электрическую цепь с помощью подвижного и неподвижного контактов.

К подвижному контакту подводится пружина, обеспечивающая быстрое расцепление. Сами контакты разъединяются за счет действия электромагнитного или теплового расцепителя. Первое устройство срабатывает практически мгновенно, сердечник втягивается, когда ток превышает заданное значение. Тепловой расцепитель является биметаллической пластиной, нагревающейся под действием тока. Далее, она сгибается и производит разъединение контактов. Величина тока срабатывания устанавливается с помощью регулировочного винта.

Все про короткое замыканиеВсе про короткое замыкание

Режим короткого замыкания

Что такое ток короткого замыкания

Как рассчитать ток короткого замыкания

Формула тока короткого замыкания

Что такое короткое замыкание, его виды и причины возникновения

Причины возникновения короткого замыкания

10. Пример расчета токов КЗ в сети напряжением 0,4 кВ

Категория: И.Л. Небрат «Расчеты токов короткого замыкания в сетях 0,4 кВ»

Расчет токов КЗ – трехфазных, двухфазных, однофазных в сети 0,4 кВ схемы, приведенной на рис. 7

Рис.8 Расчетная схема к примеру

         Необходимо рассчитать токи КЗ в сети 0,4 кВ собственных нужд электростанции. Расчет выполняется для проверки отключающей способности автоматических выключателей, проверки кабельных линий на термическую стойкость, а также для выбора уставок токовых катушек автоматических выключателей и проверки их чувствительности.

       С этой целью выполняются расчеты металлических и дуговых КЗ трехфазных, двухфазных и однофазных.

   Расчетная схема представлена на рис.7

       Расчет выполняется в именованных единицах, сопротивления расчетной схемы приводятся к напряжению 0,4 кВ и выражаются в миллиомах. Параметры элементов расчетной схемы приводятся в таблицах Приложения 1

       Расчеты выполняются в соответствии с методикой рекомендованной ГОСТ 28249-93 на расчеты токов КЗ в сетях напряжением до 1 кВ.

       Короткие замыкания рассчитываются на шинах 0,4 кВ РУ (точка К1) и на вторичной силовой сборке за кабелем КЛ1 (точка К2).

       В данном примере расчеты дуговых КЗ выполняются с использованием снижающего коэффициента КС , поэтому переходные сопротивления контактов, контактных соединений кабелей и шинопроводов в расчетных выражениях для определения суммарного активного сопротивления R не учитываются, эти сопротивления учтены при построении характеристик зависимости коэффициента Кс от полного суммарного сопротивления до места К3, Кс = ∫(Z), полученных экспериментальным путем. Характеристики Кс = ∫(Z) приведены на рис. 6.

Пример расчета тока в месте КЗ с учетом подпитки от электродвигателей напряжением до 1000 В

В данном примере я буду рассматривать приближенный расчет тока в месте КЗ с учетом подпитки от электродвигателей напряжением до 1000 В. Почему я рассматриваю приближенный метод расчета, связано это с тем, что при проектировании очень часто неизвестен состав нагрузки и исходя из этого приходиться рассматривать как обобщенную нагрузку трансформатора, состоящую из электродвигателей и других электроприемников.

Пример

Требуется определить ток в месте КЗ с учетом подпитки от электродвигателей для схемы представленной на рис.1.

Исходные данные:

  • КТП с трансформатором масляным типа ТМГ-1000 мощность 1000 кВА, напряжением 6,3/0,4 кВ, напряжение короткого замыкания Uк = 5,5%, группа соединений обмоток Y/Yн-0.
  • ток короткого замыкания на зажимах ВН трансформатора 6,3/0,4 кВ составляет 20 кА.

Решение

Для начала определим максимальный ток металлического трехфазного тока КЗ на шинах 0,4 кВ в точке К2.

1.1 Определяем сопротивление энергосистемы со стороны ВН по выражению 2-7 :

1.2 Определяем сопротивление энергосистемы приведенное к напряжению 0,4 кВ по выражению 2-6 :

2. Для упрощения расчетов определяем сопротивления трансформатора для группы соединения обмоток Y/Yн-0 по таблице 2.4 , где: rт = 2,0 мОм, хт = 8,5 мОм.

3. Определяем максимальный ток металлического трехфазного к.з. на шинах 0,4 кВ по формуле 2-1 :

4. Определяем ток подпитки от двигателей по приближенному методу, используя формулу 2-14 :

где:

  • Е*=0,8 и х*=0,35 – данные значения являются константой и не изменяются;
  • Sн.т = 1000 кВА – номинальная мощность трансформатора;
  • Uн = 400 В – номинальное линейное напряжение трансформатора стороны НН.

5. Определяем суммарный ток в месте подпитки КЗ с учетом подпитки от двигателей по формуле 2-15 :

6. Определяем ударный ток КЗ по формуле 2-13 :

  • I(3)к — максимальный ток металлического трехфазного к.з.
  • kу – ударный коэффициент определяется в зависимости от отношения результирующих соотношений цепи КЗ x∑/ r∑ = (хс + хт)/rc = (0,734+8,5)/2=4,6, с учетом этого kу = 1,5.

7. Определяем ударный ток КЗ от двигателей по формуле 2-16 :

8. Определяем суммарный ударный ток КЗ с учетом подпитки от двигателей по формуле 2-17 :

Для упрощения расчетов, в таблице 1 приведены значения тока подпитки и ударный ток КЗ от двигателей, исходя из обобщенной нагрузки трансформатора.

Таблица 1 — Значения тока подпитки и ударного тока КЗ от двигателей, исходя из обобщенной нагрузки трансформатора.

Мощность тра-ра, кВА Ном.напряжение, В Ном. ток тра-ра, кА E* х* Ток подпитки от двигателей, кА Ударный ток КЗ от двигателей, кА
100 400 0,145 0,8 0,35 0,332 0,481
160 0,231 0,529 0,74
250 0,361 0,827 1,16
400 0,578 1,32 1,86
630 0,910 2,08 2,93
1000 1,445 3,31 4,65
1600 2,312 5,29 7,44
2500 3,613 8,27 11,63

Литература:

1. Беляев А.В. Выбор аппаратуры, защит и кабелей в сети 0,4 кВ. Учебное пособие. 2008 г.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий