Beregning af kortslutningsstrømme for begynderelektrikere

Ved design af ethvert energisystem udfører specialuddannede elektriske ingeniører, der bruger tekniske manualer, tabeller, grafer og computerprogrammer, sin analyse af kredsløbets drift i forskellige tilstande, herunder:

1. tomgang;

2. nominel belastning

3. nødsituationer.

En særlig fare er det tredje tilfælde, når der opstår en netværksfejl, der kan beskadige udstyret. Oftest er de forbundet med "metallisk" kortslutning af forsyningskredsløbet, når elektriske modstande med en dimension på en brøkdel af Ohm tilfældigt er forbundet mellem forskellige potentialer i indgangsspændingen.

Sådanne tilstande kaldes kortslutningsstrømme eller forkortes som "kortslutning". De forekommer, når:

• fejl i driften af ​​automatisering og beskyttelse;

• personalefejl;

• skade på udstyr på grund af teknisk aldring;

• naturlige virkninger af naturfænomener;

• sabotage eller vandale handlinger.

Kortslutningsstrømme er væsentligt større i størrelse end de nominelle belastninger, under hvilke der oprettes et elektrisk kredsløb. Derfor brænder de blot svage steder i udstyret, ødelægger det, forårsager brande.

Ud over termisk ødelæggelse har de stadig en dynamisk effekt. Dens manifestation viser videoen godt:

For at udelukke udviklingen af ​​sådanne ulykker under driften begynder de at kæmpe med dem selv på stadiet med oprettelsen af ​​projektet med elektrisk udstyr. For at gøre dette beregner teoretisk muligheden for forekomst af kortslutningsstrømme og deres størrelse.

Disse data bruges til yderligere at oprette projektet og vælge strømelementer og beskyttelsesanordninger i kredsløbet. De arbejder konstant med dem under driften af ​​udstyr.

Strømmene i mulige kortslutninger beregnes ved hjælp af teoretiske metoder med forskellige grader af nøjagtighed, der er acceptabel for pålidelig oprettelse af beskyttelse.

Hvilke elektriske processer er grundlaget for beregning af kortslutningsstrømme

Oprindeligt vil vi fokusere på det faktum, at enhver form for påført spænding, inklusive direkte, skiftevis sinusformet, pulseret eller enhver anden tilfældig enhed, skaber uheldige strømme, der gentager billedet af denne form eller ændrer den afhængigt af den anvendte modstand og virkningen af ​​sidefaktorer. Alt dette skal leveres til designere og tages i betragtning i deres beregninger.

Vurdering af forekomsten af ​​m-handling af kortslutningsstrømme giver dig mulighed for at udføre:

• Ohms lov;

• størrelsen af ​​den effekt, der er karakteristisk for den effekt, der påføres fra spændingskilden;

• struktur af det anvendte elektriske kredsløb;

• værdien af ​​den samlede anvendte modstand mod kilden.

Ohms lov

Grundlaget for beregning af kortslutninger er det princip, der bestemmer, at strømstyrken kan beregnes ved værdien af ​​den påførte spænding, hvis du deler den med værdien af ​​den tilsluttede modstand.

Det fungerer også i beregningen af ​​nominelle belastninger. Den eneste forskel er, at:

• under den optimale drift af det elektriske kredsløb er spændingen og modstanden praktisk taget stabiliseret og varierer lidt inden for grænserne af de arbejdende tekniske standarder;

• i tilfælde af ulykker sker processen spontant tilfældigt. Men det kan forventes, beregnet ved hjælp af de udviklede metoder.

Strømforsyningsspænding

Med sin hjælp vurderes muligheden for energi til at udføre destruktivt arbejde ved kortslutningsstrømme, varigheden af ​​deres kursus, værdien analyseres.

Lad os se på et eksempel, når et og samme stykke kobbertråd med et tværsnit på halvanden kvadrat mm og en længde på en halv meter først blev tilsluttet direkte til Krona-batteripolerne, og efter et stykke tid indsatte de en husstikkontakt i fase- og nulkontakterne.

I det første tilfælde strømmer en kortslutningsstrøm gennem ledningen og spændingskilden, som opvarmer batteriet til en tilstand, der vil skade dets ydeevne. Kilden er ikke nok til at brænde den tilsluttede jumper og bryde kredsløbet.

I det andet tilfælde fungerer automatisk beskyttelse. Antag, at de alle er defekte og fastklemte. Derefter vil kortslutningsstrømmen passere gennem ledningerne i hjemmet, nå indgangsskærmen til lejligheden, indgangen, bygningen og nå frem til transformatorstationen via kabel eller luftledninger.

Som et resultat er et forholdsvis langt kredsløb med et stort antal ledninger, kabler og steder for deres forbindelse forbundet til transformatorviklingen. De vil øge den elektriske modstand i vores kortslutning markant. Men selv i dette tilfælde er det meget sandsynligt, at den ikke tåler den anvendte strøm og blot brænder ud.

Kredsløbskonfiguration

Når forbrugere fodres, tilføres spænding til dem på forskellige måder, for eksempel:

• gennem potentialerne i de positive og negative terminaler i DC-spændingskilden;

• fase og nul i et enfaset husholdningsnetværk 220 volt;

• et trefasekredsløb på 0,4 kV.

I hvert af disse tilfælde kan isolationsfejl forekomme forskellige steder, hvilket vil føre til strømmen af ​​kortslutningsstrømme gennem dem. For kun et trefaset vekselstrømskredsløb skal kortslutninger mellem:

• alle tre faser samtidigt - kaldes trefase;

• to faser mellem hinanden - interfase;

• enhver fase og nul - enfase;

• fase og jord - enkeltfase til jord;

• to faser og jord - to fase til jord;

• tre faser og jord - trefase til jord.

Når man opretter et projekt til strømforsyning af udstyr, skal alle disse tilstande beregnes og tages i betragtning.

Effekten af ​​et kredsløbs elektriske modstand

Længden på linjen fra spændingskilden til kortslutningens placering har en vis elektrisk modstand. Dets værdi begrænser kortslutningsstrømme. Tilstedeværelsen af ​​transformatorviklinger, choker, spoler, kondensatorplader tilføjer induktive og kapacitive modstande, hvilket danner aperiodiske komponenter, der forvrænger den symmetriske form af de grundlæggende harmonikker.

Eksisterende metoder til beregning af kortslutningsstrømme gør det muligt at beregne dem med tilstrækkelig nøjagtighed til praksis i henhold til tidligere forberedte oplysninger. Den faktiske elektriske modstand i et allerede samlet kredsløb kan måles ved hjælp af metoden fase nul løkker. Det giver dig mulighed for at afklare beregningen, foretage justeringer af valget af forsvar.

Grundlæggende dokumenter til beregning af kortslutningsstrømme

1. Metoden til beregning af kortslutningsstrømme

Det er godt anført i bogen af ​​A. V. Belyaev “Valget af udstyr, beskyttelse og kabler i 0,4 kV netværk”, frigivet af Energoatomizdat i 1988. Oplysninger indeholder 171 sider.

Bogen indeholder:

• sekvens af beregning af kortslutningsstrømme;

• under hensyntagen til den strømbegrænsende effekt af den elektriske bue på skadestedet;

• principper for valg af beskyttelsesudstyr i henhold til værdierne for de beregnede strømme.

Bogen udgiver referenceoplysninger om:

• afbrydere og sikringer med analyse af egenskaberne ved deres beskyttelsesegenskaber;

• valg af kabler og udstyr, herunder installationer til beskyttelse af elektriske motorer, strømforsyninger, indgangsenheder til generatorer og transformere;

• ulemper ved beskyttelse af visse typer afbrydere;

• funktioner ved brug af fjernrelæbeskyttelse;

• eksempler på løsning af designproblemer.

Du kan downloade denne bog her: Valg af udstyr, afskærmninger og kabler i 0,4 kV netværk

2. Retningslinjer RD 153—34.0—20.527—98

Dette dokument definerer:

• metoder til beregning af kortslutningsstrømme af symmetriske og asymmetriske tilstande i elektriske installationer med spændinger op til og over 1 kV;

• metoder til kontrol af elektriske apparater og ledere for termisk og elektrodynamisk modstand;

• testmetoder til skifteevne for elektriske apparater.

Instruktionerne dækker ikke beregning af kortslutningsstrømme med hensyn til relæbeskyttelsesanordninger med specifikke driftsbetingelser.

Du kan downloade dem her: Retningslinjer for beregning af kortslutningsstrømme

3. GOST 28249-93

Dokumentet beskriver kortslutninger, der forekommer i elektriske installationer med vekselstrøm, og proceduren for beregning heraf for systemer med spændinger op til 1 kV. Det har været effektivt siden 1. januar 1995 på Hvideruslands og Kirgisistan-områder. Moldova, Rusland, Tadsjikistan, Turkmenistan og Ukraine.

Tilstandsstandarden definerer generelle metoder til beregning af kortslutningsstrømme på det indledende og ethvert vilkårligt tidspunkt for elektriske installationer med synkrone og asynkrone maskiner, reaktorer og transformere, luftledninger og kabelforbindelser, samleskinner, knudepunkter med kompleks kompleks belastning.

Tekniske standarder for design af elektriske installationer bestemmes af de nuværende tilstandsstandarder og aftales af Interstate Council for Standardization, Metrology and Certification.

Download GOST 28249-93 (2003). Kortslutninger i elektriske installationer. Beregningsmetoder i AC-elektriske installationer med spænding op til 1 kV kan være her: GOST til beregning af kortslutningsstrømme

Designerens rækkefølge til beregning af kortslutningsstrømme

Oprindeligt skal de nødvendige oplysninger til analyse udarbejdes og derefter udføres fra beregningen. Efter installation af udstyret i processen med at sætte det i drift og under drift kontrolleres den korrekte valg og betjenelighed af beskyttelserne.

Indsamling af kildedata

Enhver ordning kan reduceres til en forenklet form, når den består af to dele:

1. spændingskilde. For et 0,4 kV netværk spilles dets rolle ved den sekundære vikling af krafttransformatoren;

2. Elledningen.

Under dem samles de nødvendige egenskaber.

Transformatordata til beregning af kortslutningsstrømme

Find ud af det:

• værdi af kortslutningsspænding (%) - Uкз;

• kortslutningstab (kW) - Rk;

• nominel spænding på høje og lave sideviklinger (kV. V) - Uvn, Unn;

• fasespænding på den lave sidesvikling (V) - Ef;

• nominel effekt (kVA) - Snt;

• samlet strømmodstand for enfaset kortslutning (mOhm) - Zt.

Lever linjedata til beregning af kortslutningsstrømme

Disse inkluderer:

• mærker og mængde kabler med angivelse af materiale og venesektion;

• ruteens samlede længde (m) - L;

• induktiv modstand (mOhm / m) - X0;

• impedans for fase-nul-sløjfen (mOhm / m) - Zpt.

Denne information til transformeren og linjen er koncentreret i bibliotekerne. Kud-påvirkningskoefficient tages også der.

Beregningssekvens

I henhold til de fundne egenskaber beregnes de for:

• transformer - aktiv og induktiv modstand (mOhm) - Rt, Xt;

• linjer - aktiv, induktiv og impedans (mOhm).

Disse data giver dig mulighed for at beregne den totale aktive og induktive modstand (mOhm). Og baseret på dem kan du bestemme den totale modstand for kredsløbet (mOhm) og strømme:

• trefasekredsløb og chok (kA);

• enfaset kortslutning (kA).

I henhold til værdierne for de sidst beregnede strømme vælger de strømafbrydere og andre beskyttelsesanordninger til forbrugerne.

Designere kan udføre beregningen af ​​kortslutningsstrømme manuelt i henhold til formler, opslagstabeller og grafer eller ved hjælp af specielle computerprogrammer.

På ægte kraftudstyr, der er sat i drift, registreres alle strømme, inklusive nominelle og kortslutninger, af automatiske oscilloskoper.

Sådanne oscillogrammer giver dig mulighed for at analysere forløbet af nødsituationer, korrekt betjening af el-udstyr og beskyttelsesanordninger.De træffer effektive foranstaltninger for at forbedre pålideligheden for forbrugere af det elektriske kredsløb.

Comments

[#1]

Grafen for vekselstrømsenergi er forkert - med et faseskift på 90 grader, reaktiv effekt, er områdene med positiv og negativ halvbølgning lige.

[#2 Mikhail Anatolyevich]

Transformatormodstand "impedans af en enfaset kortslutningsstrøm (mOhm) - Zt." forkert markeret. Zt fra bibliotekerne skal divideres med 3. Det ligner Zt / 3. Da Zt er transformatorens totale modstand mod strømme i 3-fase kortslutning.

[#3 Andrew]

En artikel fra kategorien "bla bla bla"!
Hvor er formlerne, beskrivelserne af deres variabler og koefficienter, typiske eksempler på beregninger?

[#4 Vladimir]

Andrew, se i søgningen på emnet: kortslutningsberegningsprogram rz04
Måske vil noget fungere. Og der er mange materialer om dette emne på Internettet. Det vigtigste her er at tegne for dig det mest nødvendige og vælge det mest nødvendige. På hver viste side kan du finde nyttige for dig selv.