Обчислити струм короткого замикання. Струм короткого замикання та його визначення. Як розрахувати струм КЗ

Тема: що таке коротке замикання в електроланцюзі, які наслідки КЗ.

Про електричне коротке замикання чуло багато, але далеко не всім відома суть цього явища. Давайте ж із цим розберемося. Отже, якщо вникнути в саме словосполучення «коротке замикання», то можна зрозуміти, що відбувається якийсь процес, при якому замикається щось коротким, а саме коротким шляхом протікання електричного струму (електричних зарядіву провіднику). Простіше кажучи, є шлях, яким тече електрика, його струм зарядів. Це різні електричні кола, провідники електроенергії. Чим довше цей шлях, тим більше перешкод потрібно подолати зарядам, тим більше електричний опірцього шляху. А із закону ома відомо, що більший опір ланцюга, то менша сила струму буде в ньому (при певному значенні напруги). Отже, на найкоротшому шляху буде максимально можливий струм, а цей шлях буде коротким у разі замикання кінців самого джерела живлення.

Загалом у нас є, наприклад, звичайний автомобільний акумулятор (у зарядженому стані). Якщо до нього підключити лампочку, розраховану на напругу акумулятора (12 вольт), то через проходження струму певної величини через цю лампу ми отримаємо випромінювання світла і тепла. Лампа має певний електричний опір, який і обмежує силу струму, що йде цим ланцюгом. Щоб навмисно зробити коротке замикання, нам просто потрібно взяти шматок дроту і приєднати його до кінців висновків акумулятора (паралельно лампі). У цього дроту опір дуже мало, в порівнянні з лампою. Отже, немає особливого обмеження, яке б перешкоджало руху заряджених частинок. І як тільки ми замкнемо такий от ланцюг, отримаємо наше КЗ. По дроту потече відразу велике струмякий може просто розжарити і розплавити цей шмат дроту.

В результаті такого короткого замикання буде загоряння провідника (його ізоляції), аж до пожежі, якщо цей провідник своїм запаленням переносить вогонь на легкозаймисті речі, що знаходяться поблизу. Крім цього така ось різка, стрибкоподібна течія струму може бути шкідливим для самого акумулятора. Він також у цей час починає нагріватись. А як відомо акумулятори дуже не люблять надмірного нагріву. Як мінімум, у них значно після цього скорочується термін служби, а як максимум - виходять з ладу і навіть спалахують і вибухають. Якщо таке коротке замикання відбувається, наприклад, з літієвим акумулятором у телефоні (у якого немає електронного захисту всередині), протягом декількох секунд відбувається сильне нагрівання, далі утворюється полум'я та вибух.

Є деякі акумулятори, які спочатку розраховані на віддачу великих струмів (тягові акумулятори), але й у них коротке замикання може призвести до великих неприємностей. Ну а що ж відбувається з напругою під час короткого замикання? Зі шкільної фізики має бути відомо, що чим більша сила струму, тим більше падіння напруги на цій ділянці ланцюга. Отже, коли до джерела електроживлення не приєднано жодного навантаження, на ньому можна побачити максимальне значення напруги (це і є ЕРС джерелаживлення, його електрорушійна сила). Як тільки ми навантажили це джерело живлення, відразу з'являється якесь падіння напруги. І чим більше буде навантаження, тим сильнішим буде падіння напруги. Так як при короткому замиканні опір ланцюга практично дорівнює нулю, а сила струму при цьому буде максимально можливою, то падіння напруга на джерелі живлення також буде максимальною (близько нуля).

Це ми розглянули варіант повного короткого замикання, що відбувається безпосередньо з висновків джерела живлення. Так, ось що ще варто додати про це. У разі акумулятора буде велике струмове навантаження на внутрішні частини та хімічні речовини самого акумулятора (електроліт, пластини, висновки). У разі короткого замикання на таких джерелах живлення як електрогенератори струмове навантаження лягає на обмотки цих генераторів, що призводить до її надмірного нагрівання та зіпсованості (та й ті ланцюги, що працюють у генераторі після цієї обмотки). Коротке замикання на висновках різних блоків живлення призводить до перегріву та виходу з ладу самих електричних схемджерел струму та вторинної обмоткитрансформатор.

Коротке замикання може траплятися в самій електричного ланцюгапроводки, схеми. І тут наслідки також мають вкрай негативний характер. Але при цьому сила струму вже буде, як правило, трохи меншою, ніж у разі замикання на виході джерела живлення. Наприклад, є схема підсилювача звуку. Раптом через погану ізоляцію самих динаміків відбувається коротке замикання на звуковому виході цього підсилювача. У результаті, швидше за все, вигорять вихідні транзистори, мікросхеми, що стоїть в останніх каскадах посилення звуку. Саме джерело живлення в цьому випадку може навіть не постраждати, оскільки до нього надмірне струмове навантаження може не дійти. Думаю, ви суть короткого замикання вловили.

P.S. У будь-якому випадку явище електричного короткого замикання призводить до плачевних наслідків. Для захисту від цього зазвичай застосовують звичайні плавкі запобіжники, автоматичні вимикачі, захисні схеми і т.д. Їхнє завдання полягає у швидкому розриві електричного ланцюга при різкому збільшенні сили струму. Тобто, звичайний запобіжник як би є найслабшою ланкою у всіх електричних ланцюгах. Як тільки сила струму різко зросла, плавка вставка просто плавиться і розриває ланцюг. Це в більшості випадків призводить до того, що інші ланцюги в схемі залишаються не пошкодженими.

Основною причиною порушення нормального режиму роботи системи електропостачання (СЕС) є виникнення коротких замикань (КЗ) у мережі чи елементах електрообладнання внаслідок пошкодження ізоляції чи неправильних дій обслуговуючого персоналу. Для зниження шкоди, зумовленої виходом з ладу електрообладнання при протіканні струмів КЗ, а також для швидкого відновлення нормального режиму роботи СЕС необхідно правильно визначати струми КЗ і вибирати електрообладнання, захисну апаратуру і засоби обмеження струмів КЗ.

Коротким замиканнямназивається безпосереднє з'єднання між будь-якими точками різних фаз, фази та нульового дроту або фази із землею, не передбачене нормальними умовами роботи установки.

Основні види коротких замикань в електричних системах:

3. Однофазне КЗпри якому відбувається замикання однієї з фаз на нульовий провід або землю. Умовне позначенняточки однофазного КЗ

Струми, напруги, потужності інші величини, що відносяться до однофазного КЗ, позначаються

,

,

і т.д.

Зустрічаються й інші види КЗ, пов'язані з урвищами проводів і одночасними замикання проводів різних фаз.

Трифазний КЗ є симетричним, оскільки при ньому всі три фази виявляються в однакових умовах. Всі інші види коротких замикань є несиметричним, тому що при них фази не залишаються в однакових умовах, внаслідок чого системи струмів та напруги виходять спотвореними.

У разі КЗ загальний електричний опір ланцюга системи електропостачання зменшується, унаслідок чого струми у гілках системи різко збільшуються, а напруги окремих ділянках системи знижуються.

Елементи електричних систем мають активні і реактивні (індуктивні або ємнісні) опори, тому при раптовому порушенні нормального режиму роботи (при виникненні КЗ) електрична система являє собою коливальний контур. Струми у гілках системи та напруги в окремих її частинах будуть змінюватися протягом деякого часу після виникнення КЗ відповідно до параметрів цього контуру. Тобто. за час короткого замикання ланцюга пошкодженої ділянки протікає перехідний процес.

При КЗ у кожній з фаз поряд з періодичною складовою струму (що становить струму змінного знака) має місце аперіодична складова струму (складова постійного знака), яка також може змінювати знак, але через великі проміжки часу порівняно з періодичною.

Миттєве значення повного струмуКЗ для довільного моменту часу:

де - аперіодична складова струму КЗ у момент часу

;- кутова частотазмінного струму; - фазовий кут напруги джерела на момент часу

;- кут зсуву струму в ланцюгу КЗ щодо напруги джерела; - постійна часу ланцюга КЗ;

- індуктивність, індуктивний та активний опір ланцюга КЗ.

Періодична складова струму КЗ (рис. 1) однакова всім трьох фазі визначається для будь-якого моменту часу значенням ординати огинаючої, поділеної на

. Аперіодична складова струму КЗ різна всім трьох фаз (див. рис. 2)і змінюється залежно від моменту виникнення КЗ.

Рис. 3. Зміна в часі періодичної складової струму КЗ:

а) під час живлення від генераторів без АВР; б) при живленні від генераторів із АВР; в) під час живлення від енергосистеми.

Амплітуда періодичної складової змінюється в перехідному процесі відповідно до зміни ЕРС джерела КЗ (рис. 3).

до встановленого

, внаслідок чого амплітуда періодичної складової змінюється від

(Надперехідний струм КЗ) до

(Встановилася КЗ) (рис. 3,а).

За наявності АРВ генераторів періодична складова струму КЗ змінюється, як показано на рис. 3,б. Зниження періодичної складової у початковий період КЗ пояснюється інерційністю дії пристрою АРВ, який починає працювати через 0,08-0,3 с після виникнення КЗ. З підвищенням струму збудження генератора збільшується його ЕРС і відповідно періодична складова струму КЗ аж до встановленого значення.

Якщо потужність джерела істотно більша за потужність елемента, де розглядається КЗ, що відповідає джерелу необмеженої потужності, у якого внутрішній опір дорівнює нулю, то ЕРС джерела є постійною. Тому періодична складова струму КЗ незмінна протягом перехідного процесу (рис. 3, в), тобто.

Аперіодична складова струму КЗ різна у всіх фазах і може змінюватись в залежності від моменту виникнення КЗ та попереднього режиму (у межах періоду). Швидкість згасання апериодической складової струму залежить від співвідношення між активним та індуктивним опором ланцюга КЗ, тобто. від постійної : чим активніший опір ланцюга, тим інтенсивніше загасання. Аперіодична складова струму КЗ помітно проявляється лише у перші 0,1-0,2 с після виникнення КЗ. Зазвичай визначається за найбільшим можливим миттєвим значенням, яке (у ланцюгах з переважним індуктивним опором

)має місце в момент проходження напруги джерела через нульове значення (

)і відсутності струму навантаження. При цьому

.У разі повний струм КЗ має найбільше значення. Зазначені умови є розрахунковими щодо струмів КЗ.

Максимальний миттєвий струм КЗ має місце через півперіоду, тобто. через 0,01 після виникнення КЗ. Найбільший можливий миттєвий струм КЗ називають ударним струмом (рис. 3). Його визначають для моменту

з:

де

- ударний коефіцієнт, що залежить від постійного часу ланцюга КЗ.

Чинне значення повного струму КЗ для довільного моменту визначають з виразу:

(3.4)

де - Чинне значення періодичної складової струму КЗ; - Чинне значення аперіодичної складової, що дорівнює

(3.5)

Найбільше значення ударного струму, що діє, за перший період від початку процесу КЗ:

(3.6)

Потужність КЗ для довільного часу:

(3.7)

Джерела харчування КЗ. При розрахунку струмів КЗ приймають, що джерелами живлення місця КЗ є турбо- та гідрогенератори, синхронні компенсатори та двигуни, асинхронні двигуни. Вплив асинхронних двигунів враховується тільки в початковий момент часу та в тих випадках, коли вони підключені безпосередньо до місця КЗ.

Визначаються величини. При розрахунку струмів КЗ визначають такі величини:

-Початкове значення періодичної складової струму КЗ (початкове значення надперехідного струму КЗ);

- ударний струм КЗ, необхідний перевірки електричних апаратів, шин і ізоляторів на электродинамическую стійкість;

- найбільше значення ударного струму КЗ, необхідне для перевірки електричних апаратів на стійкість протягом першого періоду процесу КЗ;

- значення для

, необхідне для перевірки вимикачів по струму, що ними відключається;

-Діюче значення встановленого струму КЗ, за яким перевіряють електричні апарати, шини, прохідні ізолятори та кабелі на термічну стійкість;

- Потужність КЗ для часу

;визначається для перевірки вимикачів за гранично допустимою потужністю, що відключається. Для швидкодіючих вимикачів цей час може зменшуватись до 0,08 с.

Допущення та розрахункові умови. Для полегшення обчислень струмів КЗ приймають низку припущень:

1) ЕРС всіх джерел вважаються такими, що збігаються по фазі;

2) ЕРС джерел, значно віддалених від місця КЗ (

), вважають незмінними;

3) не враховують поперечні ємнісні ланцюги КЗ (крім повітряних ліній 330 кВі вище та кабельних ліній 110 кВі вище) та струми намагнічування трансформаторів;

4) активний опір ланцюга КЗ враховують лише за співвідношенням

, де і - еквівалентні активні та реактивні опори короткозамкнутого ланцюга;

5) у ряді випадків не враховують вплив навантажень (або враховують приблизно), зокрема вплив дрібних асинхронних та синхронних двигунів.

Відповідно до метою визначення струмів КЗ встановлюють розрахункові умови, які включають складання розрахункової схеми, визначення режиму КЗ, виду КЗ, місць розташування точок КЗ і розрахункового часу КЗ.

При визначенні режиму КЗ залежно від мети розрахунку визначають можливі максимальні та мінімальні рівні струмів КЗ. Так, наприклад, перевірку електротехнічного обладнання на електродинамічний і термічну дію струмів КЗ здійснюють за найбільш важким режимом -максимальному, коли через елемент, що перевіряється, протікає найбільший струм КЗ. Навпаки, за мінімальним режимом, що відповідає найменшому струму КЗ , здійснюють розрахунок та перевірку працездатності пристроїв релейного захистута автоматики.

Вибір виду КЗвизначається метою розрахунку струмів КЗ. Для визначення електродинамічної стійкості апаратів і жорстких шин як розрахунковий приймають трифазне КЗ; для визначення термічної стійкості апаратів, провідників трифазне або двофазне КЗ залежно від струму. Перевірку відключає і включає здібностей апаратів проводять по трифазному або по однофазного струмуКЗ на землю (в мережах з великими струмами замикання на землю) в залежності від його значення.

Вибір виду КЗ в розрахунках релейного захисту визначається її функціональним призначенням і може бути три-, дво-, однофазним та двофазним КЗ на землю.

Місця розташування точок КЗвибирають таким чином, щоб при КЗ електрообладнання, що перевіряється, провідники знаходилися в найбільш несприятливих умовах. Наприклад, для вибору комутаційної апаратури необхідно вибирати місце КЗ безпосередньо на їх вихідних затискачах, вибір перерізу кабельної лініївиробляють струмом КЗ на початку лінії. Місця розташування точок КЗ при розрахунках релейного захисту визначають за її призначенням -на початку або кінці ділянки, що захищається.

Розрахунковий час КЗ. Дійсний час, протягом якого відбувається КЗ, визначається тривалістю дії захисту та відключаючої апаратури,

. (3.8)

У розрахунках використовують наведений (фіктивний) час -проміжок часу, протягом якого струм КЗ, що встановився, виділяє ту ж кількість тепла, яке повинен виділити фактично проходить струм КЗ за дійсний час КЗ.

Наведений час, що відповідає повному струму КЗ,

. (3.9)

де - наведений час для періодичної складової струму КЗ;

- наведений час для аперіодичної складової струму КЗ.

За дійсного часу

з наведений час для періодичної складової струму КЗ визначають за номограм.

За дійсного часу

з

, де - значення наведеного часу для

с.

Визначення наведеного часу для аперіодичної складової , а виробляється при

за формулою:

, (3.10)

де - Відношення початкового сверпереходного струму до КЗ, що встановився в місці (

).

При

- за формулою:

. (3.11)

За дійсного часу більше 1 сік. або

наведеним часом аперіодичної складової струму КЗ ( ) можна знехтувати.

Здрастуйте, шановні читачі та відвідувачі сайту «Нотатки електрика».

У мене на сайті є стаття про . Я в ній наводив випадки зі своєї практики.

Так щоб мінімізувати наслідки від подібних аварій і інцидентів, необхідно правильно вибирати електрообладнання. Але щоб його правильно вибрати, потрібно вміти розраховувати струми короткого замикання.

У сьогоднішній статті я покажу Вам якомога самостійно розрахувати струм короткого замикання, або скорочено струм к.з., на реальному прикладі.

Я розумію, що багатьом із Вас не потрібно проводити розрахунки, т.к. зазвичай цим займаються або проектанти в організаціях (фірмах), що мають ліцензію, або студенти, які пишуть черговий курсовий або дипломний проект. Особливо розумію останніх, т.к. сам будучи студентом (у далекому двох тисячному році), дуже шкодував, що у мережі не було подібних сайтів. Також дана публікація буде корисна енергетикам і для підвищення рівня саморозвитку, або щоб освіжити в пам'яті матеріал, що колись пройшов.

До речі, я вже наводив. Кому цікаво, переходьте по посиланню і читайте.

Отже, перейдемо до діла. Кілька днів тому у нас на підприємстві сталася пожежа кабельної трасибіля цехового складання №10. Вигорів практично повністю кабельний лотокз усіма, що там ідуть силовими і контрольними кабелями. Ось фото з місця події.

Сильно вдаватися в «розбір польотів» я не буду, але у мого керівництва постало питання про спрацювання вступного автоматичного вимикачаі відповідність його для лінії, що захищається. Простими словамискажу, що їх цікавила величина струму короткого замикання наприкінці вступної силової кабельної лінії, тобто. там, де сталася пожежа.

Природно, що жодної проектної документаціїу цехових електриків за розрахунками струмів к.з. на цю лінію не знайшлося, і мені довелося самому робити весь розрахунок, який я викладаю у загальний доступ.

Збір даних для розрахунку струмів короткого замикання

Силова збірка №10, біля якої сталася пожежа, живиться через автоматичний вимикач А3144 600 (А) мідним кабелем СБГ (3х150) від понижуючого трансформатора №1 10/0,5 (кВ) потужністю 1000 (кВА).

Не дивуйтеся, у нас на підприємстві ще багато підстанцій, що діють, із ізольованою нейтраллю на 500 (В) і навіть на 220 (В).

Незабаром писатиму статтю про те, як у мережу 220 (В) і 500 (В) з ізольованою нейтраллю . Не пропустіть вихід нової статті – підпишіться на отримання новин.

Знижувальний трансформатор 10/0,5 (кВ) живиться силовим кабелем ААШв (3х35) з високовольтною розподільчою підстанцією №20.

Деякі уточнення для розрахунку струму короткого замикання

Декілька слів хотілося б сказати про сам процес короткого замикання. Під час короткого замикання ланцюга виникають перехідні процеси, пов'язані з наявністю в ній індуктивностей, що перешкоджають різкій зміні струму. У зв'язку з цим струм к.з. під час перехідного процесу можна поділити на 2 складові:

• періодична (з'являється в початковий момент і не знижується, поки електроустановка не відключиться від захисту)
• аперіодична (з'являється в початковий момент і швидко знижується до нуля після завершення перехідного процесу)

Струм к.з. я буду розраховувати за РД 153-34.0-20.527-98.

В цьому нормативному документісказано, що розрахунок струму короткого замикання допускається проводити приблизно, але за умови, що похибка розрахунків не становитиме більше 10%.

Розрахунок струмів короткого замикання проводитиму у відносних одиницях. Значення елементів схеми приблизно приведу до базисних умов з урахуванням коефіцієнта трансформації силового трансформатора.

Ціль - це А3144 з номінальним струмом 600 (А) на комутаційну здатність. Для цього мені потрібно визначити струм трифазного та двофазного короткого замикання наприкінці силової кабельної лінії.

Приклад розрахунку струмів короткого замикання

Приймаємо за основний ступінь напругу 10,5 (кВ) і задаємося базовою потужністю енергосистеми:

базисна потужність енергосистеми Sб = 100 (МВА)

базисна напруга Uб1 = 10,5 (кВ)

Струм короткого замикання на збірних шинах підстанції №20 (за проектом) Iкз = 9,037 (кА)

Складаємо розрахункову схему електропостачання.

На цій схемі вказуємо всі елементи електричного ланцюга та їх. Також не забуваємо вказати точку, в якій нам потрібно знайти струм короткого замикання. На малюнку вище я її забув вказати, тож поясню словами. Вона знаходиться відразу після низьковольтного кабелю СБГ (3х150) перед складання №10.

Потім складемо схему заміщення, замінивши всі елементи наведеної вище схеми на активні і реактивні опору.

При розрахунку періодичної складової струму короткого замикання допускається активний опір кабельних та повітряних ліній не враховувати. Для більш точного розрахунку активний опір на кабельних лініях я врахую.

Знаючи, базисні потужності та напруги, знайдемо базисні струми для кожного ступеня трансформації:

Тепер нам потрібно знайти реактивний та активний опір кожного елемента ланцюга у відносних одиницях та обчислити загальний еквівалентний опір схеми заміщення від джерела живлення (енергосистеми) до точки к.з. (Виділена червоною стрілкою).

Визначимо реактивний опіреквівалентного джерела (системи):

Визначимо реактивний опір кабельної лінії 10 (кВ):

• Хо - питомий індуктивний опір для кабелю ААШв (3х35) беремо з довідника з електропостачання та електрообладнання А.А. Федорова, тому 2, табл. 61.11 (вимірюється в Ом/км)

Визначимо активний опір кабельної лінії 10 (кВ):

• Rо - питомий активний опір для кабелю ААШв (3х35) беремо з довідника з електропостачання та електрообладнання А.А. Федорова, тому 2, табл. 61.11 (вимірюється в Ом/км)
• l - Довжина кабельної лінії (в кілометрах)

Визначимо реактивний опір двообмотувального трансформатора 10/0,5 (кВ):

• uк% - напруга короткого замикання трансформатора 10/0,5 (кВ) потужністю 1000 (кВА), беремо з довідника з електропостачання та електрообладнання А.А. Федорова, табл. 27.6

Активним опором трансформатора нехтую, т.к. воно незрівнянно мало по відношенню до реактивного.

Визначимо реактивний опір кабельної лінії 0,5 (кВ):

• Хо - питомий опір для кабелю СБГ (3х150) беремо з довідника з електропостачання та електрообладнання А.А. Федорова, табл. 61.11 (вимірюється в Ом/км)
• l - Довжина кабельної лінії (в кілометрах)

Визначимо активний опір кабельної лінії 0,5 (кВ):

• Rо - питомий опір для кабелю СБГ (3х150) беремо з довідника з електропостачання та електрообладнання А.А. Федорова, табл. 61.11 (вимірюється в Ом/км)
• l - Довжина кабельної лінії (в кілометрах)

Визначимо загальний еквівалентний опір джерела живлення (енергосистеми) до точки к.з.:

Знайдемо періодичну складову струму трифазного короткого замикання:

Знайдемо періодичну складову струму двофазного короткого замикання:

Результати розрахунку струмів короткого замикання

Отже, розрахували струм двофазного короткого замикання в кінці силової кабельної лінії напругою 500 (В). Він становить 10,766 (кА).

Вступний автоматичний вимикач А3144 має номінальний струм 600 (А). Уставка електромагнітного розчіплювача у нього виставлена ​​на 6000 (А) або 6 (кА). Тому можна зробити висновок, що при короткому замиканні наприкінці вступної кабельної лінії (у моєму прикладі через пожежу) і відключив пошкоджену ділянку ланцюга.

Ще отримані значення трифазного та двофазного струмів можна застосувати для вибору уставок релейного захисту та автоматики.

У цій статті я не виконав розрахунків на ударний струм при к.з.

P.S. Наведений вище розрахунок був відправлений моєму керівництву. Для наближеного розрахунку він цілком згодиться. Звичайно ж низьку сторону можна було розрахувати докладніше, враховуючи опір контактів автоматичного вимикача, контактних з'єднань кабельних наконечників до шин, опір дуги у місці замикання тощо. Про це я якось напишу в інший раз.

Якщо Вам потрібен точніший розрахунок, то можете скористатися спеціальними програмами на ПК. Їх в інтернеті безліч.

Потрібно виконати розрахунок трифазного струмукороткого замикання (ТКЗ)на шинах проектованого ЗРУ-6 кВ ПС 110/6 кВ "ГПП-3". Ця підстанція живиться за двома ПЛ-110 кВ від ПС 110 кВ «ГПП-2». Живлення ЗРУ-6 кВ «П4СР» отримує від двох силових трансформаторівТДН-16000/110-У1, які працюю окремо. При відключенні одного з введень передбачена можливість подачі живлення на знеструмлену секцію шин за допомогою секційного вимикача в автоматичному режимі (АВР).

На малюнку 1 наведено розрахункову схему мережі

Оскільки ланцюг від І пн.ш. "ГПП-2" до I пн.ш. «ГПП-3» ідентична ланцюгу II пн.ш. від "ГПП-2" до II пн.ш. «ГПП-3» розрахунок ведеться лише першої ланцюга.

Схема заміщення до розрахунку струмів короткого замикання наведено малюнку 2.

Розрахунок проводитиметься в іменованих одиницях.

2. Вихідні дані до розрахунку

• 1. Дані системи: Iкз = 22 кА;
• 2. Дані ПЛ - 2хАС-240/32 (Дані дані для одного ланцюга АС-240/32, РД 153-34.0-20.527-98, додаток 9):
• 2.1 Індуктивний опір прямої послідовності - Х1уд = 0,405 (Ом/км);
• 2.2 Ємнісна провідність - bуд = 2,81 х10-6 (Див/км);
• 2.3 Активний опірпри +20°С на 100 км лінії - R=R20C=0,12 (Ом/км).
• 3. Дані трансформатора (взяті з ГОСТ 12965-85):
• 3.1 ТДН-16000/110-У1, Uвн=115 кВ, Uнн=6,3 кВ, РПН ±9*1,78, Uк.вн-нн=10,5 %;
• 4. Дані гнучкого струмопроводу: 3хАС-240/32, l=20 м. (Для спрощення розрахунку, опір гнучкого струмопроводу не враховується.)
• 5. Дані струмообмежувального реатора - РБСДГ-10-2х2500-0,2 (взяті з ГОСТ 14794-79):
• 5.1 Номінальний струмреактора – Iном. = 2500 А;
• 5.2 Номінальні втрати потужності на фазу реактора - ∆P = 32,1 кВт;
• 5.3 Індуктивний опір - Х4 = 0,2 Ом.

3. Розрахунок опорів елементів

3.1 Опір системи (на напругу 115 кВ):

3.2 Опір повітряної лінії (на напругу 115 кВ):

Де:
n - кількість проводів в одній повітряній лінії ПЛ-110 кВ;

3.3 Сумарний опір до трансформатора (на напругу 115 кВ):

Х1,2 = Х1 + Х2 = 3,018 +0,02025 = 3,038 (Ом)

R1,2 = R2 = 0,006 (Ом)

3.4 Опір трансформатора:

3.4.1 Активний опір трансформатора (РПН знаходиться в середньому):

3.4.2 Активний опір трансформатора (РПН знаходиться у крайньому «мінусовому» положенні):

3.4.3 Активний опір трансформатора (РПН знаходиться у крайньому «плюсовому» положенні):

Мінімальний індуктивний опір трансформатора (РПН знаходиться у крайньому «мінусовому» положенні)

Максимальний індуктивний опір трансформатора (РПН знаходиться у крайньому «плюсовому» положенні)

Величина, що входить у формулу, наведену вище – напруга, що відповідає крайньому позитивному положенню РПН, і вона дорівнює Uмакс.ВН=115*(1+0,1602)=133,423 кВ, що перевищує найбільшу робочу напругу електроустаткування рівне 176 к1 Системи електропостачання, мережі, джерела, перетворювачі та приймачі електричної енергії. Номінальна напругапонад 1000»). Напрузі UмахВН відповідає Uк%max=10,81 (ГОСТ 12965-85).

Якщо Uмах.ВН, виходить більше максимально допустимого для цієї мережі (табл.5.1), то Uмах.ВН слід приймати за цією таблицею. Значення Uк%, що відповідає цьому новому максимальному значенню Uмах.ВН, визначають або досвідченим шляхом, або знаходять із додатків ГОСТ 12965-85.

3.4.5 Опір струмообмежувального реактора (на напрузі 6,3 кВ):

4. Розрахунок струмів трифазного короткого замикання у точці К1

4.1 Сумарний індуктивний опір:

Х∑=Х1,2=Х1+Х2=3,018+0,02025=3,038 (Ом)

4.2 Сумарний активний опір:

R∑=R1,2=0,006 (Ом)

4.3 Сумарний повний опір:

4.4 Струм трифазного короткого замикання:

4.5 Ударний струм короткого замикання:

5. Розрахунок струмів трифазного короткого замикання у точці К2

6.1 Опір на шинах ЗРУ 6 кВ при РПН трансформатора Т3, встановленому в середнє положення

6.1.1 Значення сумарного опору в точці К2, наводимо до напруги мережі 6,3 кВ:

6.1.2 Струм у місці короткого замикання, наведений до діючої напруги 6,3 кВ, дорівнює:

6.1.3 Ударний струм короткого замикання:

6.2 Опір на шинах ЗРУ 6 кВ при РПН трансформатора Т3, встановленому в мінусове положення

6.2.1 Значення сумарного опору в точці К2 призводить до напруги мережі 6,3 кВ:

6.2.2 Струм у місці короткого замикання, наведений до діючої напруги 6,3 кВ, дорівнює:

6.2.3 Ударний струм короткого замикання:

6.3 Опір на шинах ЗРУ 6 кВ при РПН трансформатора Т3, встановленому в плюсове положення

6.3.1 Значення сумарного опору в точці К2, наводимо до напруги мережі 6,3 кВ:

6.3.2 Струм у місці короткого замикання, наведений до діючої напруги 6,3 кВ, дорівнює:

6.3.3 Ударний струм короткого замикання:

Результати розрахунків заносимо до таблиці РР1.3

Таблиця РР1.3 - Дані розрахунку струмів трифазного короткого замикання

Положення РПН трансформатора	Струми КЗ	Крапка короткого замикання
		К1	К2	К3
РНН у середньому становищі	Струм КЗ, кА	21,855	13,471	7,739
	Ударний струм КЗ, кА	35,549	35,549	20,849
	Струм КЗ, кА	-	13,95	7,924
	Ударний струм КЗ, кА	-	36,6	21,325
РПН у плюсовому положенні	Струм КЗ, кА	-	13,12	7,625
	Ударний струм КЗ, кА	-	34,59	20,553

7. Розрахунок струму короткого замикання виконаний в Excel

Якщо виконувати цей розрахунок за допомогою аркуша паперу та калькулятора, витрачає багато часу, до того ж Ви можете помилитися і весь розрахунок піде нанівець, а якщо ще й вихідні дані постійно змінюються – це все призводить до збільшення часу на проектування та непотрібну витрату нервів.

Тому я прийняв рішення виконати даний розрахунок за допомогою електронної таблиці Excel, щоб більше не витрачати порожній свій час на перерахунки ТКЗ і убезпечити себе від зайвих помилок, з її допомогою можна швидко перерахувати струми КЗ, змінюючи тільки вихідні дані.

Сподіваюся, що дана програма Вам допоможе і Ви витратите менше часу на проектування Вашого об'єкта.

8. Список літератури

• 1. Керівні вказівки щодо розрахунку струмів короткого замикання та вибору електрообладнання.
  РД 153-34.0-20.527-98. 1998 р.
• 2. Як розрахувати струм короткого замикання. Є. Н. Бєляєв. 1983р.
• 3. Розрахунок струмів короткого замикання в електромережах 0,4-35 кВ, Голубєв М.Л. 1980 р.
• 4. Розрахунок струмів короткого замикання для релейного захисту. І.Л.Небрат. 1998 р.
• 5. Правила влаштування електроустановок (ПУЕ). Сьоме видання. 2008р.

Вітаю, дорогі друзі! У цій статті ви дізнаєтеся, що таке струм короткого замикання, його причини та як його розрахувати. Коротке замикання відбувається, коли струмопровідні частини різних потенціалів або фаз з'єднуються між собою. Замикання може утворитися і корпусі устаткування, що має зв'язок із землею. Це явищехарактерно також для електричних мережта електричних приймачів.

Причини та дія струму короткого замикання

Причини виникнення короткого замикання можуть бути різними. Цьому сприяє вологе або агресивне середовище, в якому значно погіршується опір ізоляції. Замикання може стати результатом механічних впливів чи помилок персоналу під час ремонту та обслуговування. Суть явища полягає в його назві і є укорочення шляху, яким проходить струм. В результаті, струм протікає повз навантаження, що має опір. Одночасно відбувається його збільшення до неприпустимих меж, якщо не спрацює захисне відключення.

Струми короткого замикання надають на апаратуру та електроустановки електродинамічний і термічний вплив, що в кінцевому підсумку призводить до їх значної деформації та перегріву. У зв'язку з цим необхідно заздалегідь проводити розрахунки струмів короткого замикання.

Як розрахувати струм короткого замикання в домашніх умовах

Знання величини струму короткого замикання вкрай необхідне забезпечення пожежної безпеки. Очевидно, що якщо виміряний струм короткого замикання менший за струм уставки максимального захисту автомата або 4-х кратного значення номіналу струму запобіжника, то час спрацьовування (перегоряння плавкою вставки) буде більшим, а це, у свою чергу, може призвести до надмірного нагрівання проводів та їх спалаху.

Як цей струм визначити? Існують спеціальні методики та спеціальні прилади для цього. Тут розглянемо питання як це зробити, маючи лише чи навіть вольтметр. Очевидно, що цей спосіб має не дуже високу точність, але все ж таки достатню для виявлення невідповідності максимально-струмового захисту до величини цього струму.

Як це зробити в домашніх умовах? Необхідно взяти досить потужний приймач, наприклад електричний чайник або праска. Ще непогано б мати трійник. До трійника підключаємо наш споживач та вольтметр чи мультиметр у режимі вимірювання напруги. Записуємо встановлену величину напруги (U1). Відключаємо споживач і записуємо величину напруги без навантаження (U2). Далі робимо розрахунок. Потрібно розділити потужність вашого споживача (P) на різницю вимірюваної напруги.

Iк.з.(1) = Р/(U2 – U1)

Порахуємо з прикладу. Чайник 2кВт. Перший замір – 215 В, другий замір – 230 В. За розрахунком виходить 133,3 А. Якщо стоїть, наприклад, автомат ВА 47-29 з характеристикою С, його уставка буде від 80 до 160 Ампер. Отже, можливо, що цей автомат спрацює із затримкою. За характеристикою автомата можна визначити, що спрацьовування може бути при цьому до 5 секунд. Що, в принципі, небезпечно.

Що робити? Потрібно збільшити величину струму короткого замикання. Збільшити цей струм можна замінивши проводу лінії живлення на більший переріз.

Корисне КЗ

Здавалося б, очевидний факт полягає в тому, що коротке замикання – явище вкрай погане, неприємне та небажане. Воно може призвести у кращому випадку до знеструмлення об'єкта, відключення аварійної захисної апаратури, а в гіршому – до вигоряння проводки та навіть пожежі. Отже, всі сили потрібно зосередити на тому, щоб уникнути цієї напасті. Однак розрахунок струмів короткого замикання має цілком реальний та практичний зміст. Винайдено чимало технічних засобів, що працюють у режимі високих струмових значень. Прикладом може бути звичайний зварювальний апарат, особливо дуговий, що замикає в момент експлуатації практично коротко електрод із заземленням. Інше питання полягає в тому, що ці режими носять короткочасний характер, а потужність трансформатора дозволяє витримувати ці навантаження. При зварюванні в точці торкання закінчення електрода проходять величезні струми (вони вимірюються в десятках ампер), внаслідок чого виділяється достатньо тепла для місцевого розплавлення металу та створення міцного шва.