Proračun struja kratkog spoja za početnike električara

Prilikom dizajniranja bilo kojeg energetskog sustava, posebno osposobljeni inženjeri elektrotehnike koji koriste tehničke priručnike, tablice, grafikone i računalne programe obavljaju svoju analizu rada kruga u različitim načinima, uključujući:

1. praznog hoda;

2. nazivno opterećenje;

3. izvanredne situacije.

Posebna opasnost predstavlja treći slučaj kada dođe do kvara na mreži koji mogu oštetiti opremu. Najčešće su povezane s „metalnim“ kratkim spojem dovodnog kruga, kada su električni otpori dimenzije djelića Ohma nasumično povezani između različitih potencijala ulaznog napona.

Takvi se načini nazivaju strujama kratkog spoja ili skraćeno kao "kratki spoj". Javljaju se kada:

• kvarovi u radu automatizacije i zaštite;

• pogreške osoblja;

• oštećenja opreme uslijed tehničkog starenja;

• prirodni utjecaji prirodnih pojava;

• sabotaže ili akcije vandala.

Struje kratkog spoja značajno su veće od nazivnih opterećenja pod kojima se stvara električni krug. Stoga jednostavno spaljuju slaba mjesta u opremi, uništavaju je, izazivaju požare.

Osim toplinskog uništavanja, oni imaju i dinamički učinak. Njegova manifestacija dobro pokazuje video:

Kako bi se isključio razvoj takvih nesreća tijekom rada, oni se s njima počinju boriti već u fazi kreiranja projekta električne opreme. Da biste to učinili, teoretski izračunajte mogućnost pojave struja kratkog spoja i njihovu veličinu.

Ti se podaci koriste za daljnje stvaranje projekta i odabir elemenata napajanja i zaštitnih uređaja kruga. Oni s njima i dalje rade stalno tijekom rada opreme.

Struje mogućih kratkih spojeva izračunavaju se teorijskim metodama s različitim stupnjevima točnosti prihvatljivim za pouzdano stvaranje zaštite.

Koji su električni procesi osnova za izračunavanje struja kratkog spoja

U početku ćemo se usredotočiti na činjenicu da bilo koja vrsta primijenjenog napona, uključujući izravni, izmjenični sinusoidni, impulsni ili bilo koji drugi slučajni, stvara struje nesreće koje ponavljaju sliku ovog oblika ili ga mijenjaju ovisno o primijenjenom otporu i djelovanju bočnih čimbenika. Sve to moraju predvidjeti dizajneri i uzeti u obzir u njihovim proračunima.

Procjena pojave m djelovanja struja kratkog spoja omogućava vam:

• Ohmov zakon;

• veličina snage karakteristične za snagu koja se primjenjuje iz izvora napona;

• struktura korištenog električnog kruga;

• vrijednost ukupnog primijenjenog otpora na izvor.

Ohmov zakon

Osnova za izračun kratkog spoja je princip koji određuje da se jačina struje može izračunati prema vrijednosti primijenjenog napona, ako je podijelite s vrijednošću spojenog otpora.

Djeluje i u izračunavanju nazivnih opterećenja. Jedina je razlika što:

• tijekom optimalnog rada električnog kruga napon i otpor se praktično stabiliziraju i malo variraju u granicama radnih tehničkih standarda;

• u slučaju nesreće, proces se događa nasumično. Ali to se može predvidjeti, izračunati razvijenim metodama.

Napon napajanja

Uz njegovu pomoć procjenjuje se energetska mogućnost izvođenja destruktivnih radova strujama kratkog spoja, analizira se trajanje njihovog tijeka, vrijednost.

Pogledajmo primjer kada su jedan te isti komad bakrene žice s presjekom od jednog i pol kvadratnog mm i duljinom od pola metra prvo spojili izravno na stezaljke akumulatora Krona, a nakon nekog vremena umetnuli su utičnicu za kućanstvo u fazu i nula kontakta.

U prvom slučaju struja kratkog spoja strujat će kroz žicu i naponski izvor, što će zagrijati bateriju do stanja koje će narušiti njezine performanse. Snaga izvora nije dovoljna da se spali spojeni skakač i prekine krug.

U drugom slučaju, automatska zaštita će raditi. Pretpostavimo da su svi neispravni i zaglavljeni. Tada će struja kratkog spoja proći kroz kućno ožičenje, stići će do ulaznog štita u stan, ulaz, zgradu i doći će do trafostanice transformatora snage putem kablova ili nadzemnih vodova napajanja.

Kao rezultat toga, prilično dugačak krug s velikim brojem žica, kabela i mjesta njihova spajanja spojen je na namot transformatora. Oni će značajno povećati električni otpor našeg kratkog spoja. Ali čak je i u ovom slučaju velika vjerojatnost da neće izdržati primijenjenu snagu i jednostavno izgorjeti.

Konfiguracija kruga

Kad se potrošači napajaju, napon im se napaja na različite načine, na primjer:

• kroz potencijale pozitivnih i negativnih terminala izvora istosmjernog napona;

• faza i nula jednofazne kućanske mreže 220 volti;

• trofazni krug od 0,4 kV.

U svakom od ovih slučajeva na različitim mjestima mogu se pojaviti kvarovi izolacije, što će dovesti do protoka struje kratkog spoja kroz njih. Samo za trofazni izmjenični krug kratki spojevi između:

• sve tri faze istovremeno - naziva se trofazna;

• bilo koje dvije faze među sobom - interfaza;

• bilo koja faza i nula - jednofazna;

• faza i zemlja - jednofazna do zemlje;

• dvije faze i tlo - dvije faze do zemlje;

• tri faze i tlo - tri faze na zemlju.

Prilikom izrade projekta napajanja opreme svi se ti načini moraju izračunati i uzeti u obzir.

Učinak električne otpornosti kruga

Dužina linije od izvora napona do mjesta kratkog spoja ima određeni električni otpor. Njegova vrijednost ograničava struju kratkog spoja. Prisutnost namota transformatora, prigušnica, zavojnica, kondenzatorskih ploča dodaje induktivne i kapacitivne otpornosti, tvoreći aperiodne komponente koje iskrivljavaju simetrični oblik osnovnih harmonika.

Postojeće metode izračunavanja struja kratkog spoja omogućuju im izračun s dovoljnom točnošću u praksi prema prethodno pripremljenim informacijama. Stvarni električni otpor već sklopljenog kruga može se izmjeriti metodom faza nula petlje, Omogućuje vam da razjasnite izračun, prilagodite izbor obrane.

Osnovni dokumenti za proračun struje kratkog spoja

1. Način izračunavanja struja kratkog spoja

To je dobro navedeno u knjizi A. V. Belyaeva "Izbor opreme, zaštite i kablova u 0,4 kV mrežama", koju je objavio Energoatomizdat 1988. godine. Podaci zauzimaju 171 stranicu.

Knjiga pruža:

• redoslijed izračunavanja struja kratkog spoja;

• uzimajući u obzir učinak električnog luka na mjestu oštećenja koji ograničava struju;

• načela za izbor zaštitne opreme prema vrijednostima izračunatih struja.

Knjiga objavljuje referentne podatke o:

• prekidači i osigurači s analizom karakteristika njihovih zaštitnih svojstava;

• odabir kablova i opreme, uključujući instalacije za zaštitu elektromotora, sklopova snage, ulaznih uređaja generatora i transformatora;

• nedostaci zaštite određenih vrsta prekidača;

• značajke korištenja daljinske zaštite releja;

• primjeri rješavanja problema dizajna.

Tu knjigu možete preuzeti ovdje: Odabir opreme, oklopa i kablova u 0,4 kV mreže

2. smjernice RD 153—34.0—20.527—98

Ovaj dokument definira:

• metode za računanje struja kratkog spoja simetričnih i asimetričnih modova u električnim instalacijama s naponima do 1 kV;

• metode za provjeru električnih uređaja i vodiča na toplinsku i elektrodinamičku otpornost;

• metode ispitivanja sposobnosti uključivanja električnih uređaja.

Upute ne pokrivaju proračun struje kratkog spoja s obzirom na uređaje za zaštitu releja sa specifičnim radnim uvjetima.

Možete ih preuzeti ovdje: Smjernice za proračun struje kratkog spoja

3. GOST 28249-93

Dokument opisuje kratke spojeve koji se javljaju u električnim instalacijama naizmjenične struje i postupak njihovog izračuna za sustave s naponima do 1 kV. Na snazi ​​je od 1. siječnja 1995. na područjima Bjelorusije i Kirgizije. Moldavija, Rusija, Tadžikistan, Turkmenistan i Ukrajina.

Državni standard definira opće metode izračunavanja struja kratkog spoja u početnom i bilo kojem proizvoljnom vremenskom trenutku za električne instalacije sa sinkronim i asinkronim strojevima, reaktorima i transformatorima, nadzemnim i kablovskim vodovima, sabirnicama, čvorovima složenog složenog opterećenja.

Tehnički standardi za projektiranje električnih instalacija utvrđeni su trenutnim državnim standardima, a dogovara ih Međudržavno vijeće za standardizaciju, mjeriteljstvo i certificiranje.

Preuzmite GOST 28249-93 (2003). Kratki spojevi u električnim instalacijama. Metode izračuna u izmjeničnim električnim instalacijama napona do 1 kV mogu biti ovdje: GOST za proračun struje kratkog spoja

Slijed postupaka dizajnera za proračun struje kratkog spoja

U početku se trebaju pripremiti podaci potrebni za analizu, a potom provesti iz izračuna. Nakon ugradnje opreme za postupak njenog stavljanja u pogon i tijekom rada provjerava se ispravan odabir i upotrebljivost zaštite.

Prikupljanje podataka o izvorima

Svaka shema može se svesti na pojednostavljeni oblik ako se sastoji od dva dijela:

1. izvor napona. Za mrežu od 0,4 kV njegovu ulogu igra sekundarno navijanje energetskog transformatora;

2. Linija napajanja.

Pod njima se prikupljaju potrebne karakteristike.

Podaci transformatora za proračun struje kratkog spoja

Saznaj:

• vrijednost napona kratkog spoja (%) - Ukz;

• gubitak kratkog spoja (kW) - Rk;

• nazivni naponi na visokim i niskim bočnim namotima (kV. V) - Uvn, Unn;

• fazni napon na namotu s bočnim naponom (V) - Ef;

• nazivna snaga (kVA) - Snt;

• ukupni strujni otpor jednofaznog kratkog spoja (mOhm) - Zt.

Podaci opskrbne mreže za proračun struje kratkog spoja

To uključuje:

• oznake i količina kabela s naznakom materijala i presjeka vena;

• ukupna dužina rute (m) - L;

• induktivni otpor (mOhm / m) - X0;

• impedancija za petlju faza-nula (mOhm / m) - Zpt.

Ti podaci za transformator i vod koncentrirani su u imenicima. Tamo se uzima i koeficijent utjecaja.

Slijed izračuna

Prema utvrđenim karakteristikama, oni se izračunavaju za:

• transformator - aktivni i induktivni otpor (mOhm) - Rt, Xt;

• linije - aktivne, induktivne i impedancije (mOhm).

Ovi podaci omogućuju vam izračun ukupnog aktivnog i induktivnog otpora (mOhm). I na temelju njih možete odrediti ukupni otpor kruga (mOhm) i struje:

• trofazni krug i šok (kA);

• jednofazni kratki spoj (kA).

Prema vrijednostima zadnjih izračunatih struja, oni odabiru prekidače i druge zaštitne uređaje za potrošače.

Dizajneri mogu izračunati struju kratkog spoja ručno prema formulama, preglednim tablicama i grafikonima ili koristeći posebne računalne programe.

Na opremi stvarne snage koja je puštena u rad, sve struje, uključujući nazivne i kratke spojeve, bilježe se automatskim osciloskopima.

Takvi oscilogrami omogućuju vam analizu tijeka izvanrednih stanja, ispravnog rada energetske opreme i zaštitnih uređaja.Oni poduzimaju učinkovite mjere za poboljšanje pouzdanosti potrošača električnog kruga.