Výpočet skratových prúdov pre elektrikárov začiatočníkov

Pri navrhovaní akéhokoľvek energetického systému vykonávajú špeciálne školení elektrotechnici s použitím technických príručiek, tabuliek, grafov a počítačových programov analýzu činnosti obvodu v rôznych režimoch vrátane:

1. voľnobeh;

2. menovité zaťaženie;

3. núdzové situácie.

Osobitné nebezpečenstvo predstavuje tretí prípad, keď dôjde k poruche siete, ktorá môže zariadenie poškodiť. Najčastejšie sa spájajú s „kovovým“ skratom napájacieho obvodu, keď sú elektrické odpory s rozmerom zlomku Ohmu náhodne spojené medzi rôznymi potenciálmi vstupného napätia.

Takéto režimy sa nazývajú skratové prúdy alebo sú skratkami „skrat“. Vyskytujú sa, keď:

• poruchy v prevádzke automatizácie a ochrany;

• chyby personálu;

• poškodenie zariadenia v dôsledku technického starnutia;

• prírodné vplyvy prírodných javov;

• sabotážne alebo vandálne akcie.

Skratové prúdy sú podstatne väčšie ako menovité zaťaženia, pri ktorých sa vytvára elektrický obvod. Preto jednoducho spália slabé miesta v zariadení, zničia ho, spôsobia požiare.

Okrem tepelného ničenia majú stále dynamický účinok. Jeho prejav dobre ukazuje video:

S cieľom vylúčiť vývoj takýchto nehôd počas prevádzky sa s nimi začínajú stretávať už vo fáze vytvárania projektu elektrických zariadení. Teoreticky vypočítajte možnosť výskytu skratových prúdov a ich veľkosť.

Tieto údaje sa používajú na ďalšie vytvorenie projektu a výber výkonových prvkov a ochranných zariadení obvodu. Neustále s nimi pracujú počas prevádzky zariadenia.

Prúdy možných skratov sa počítajú teoretickými metódami s rôznymi stupňami presnosti prijateľnými pre spoľahlivé vytvorenie ochrany.

Aké elektrické procesy sú základom pre výpočet skratových prúdov

Spočiatku sa zameriame na skutočnosť, že akýkoľvek typ aplikovaného napätia, vrátane priameho, striedavého sínusového, impulzného alebo iného náhodného napätia, vytvára náhodné prúdy, ktoré opakujú obraz tejto formy alebo ho menia v závislosti od použitého odporu a pôsobenia vedľajších faktorov. Toto všetko sa musí poskytnúť projektantom a zohľadniť ich pri výpočtoch.

Posúdenie výskytu m skratového prúdu vám umožňuje vykonávať:

• Ohmov zákon;

• veľkosť výkonovej charakteristiky výkonu privádzaného zo zdroja napätia;

• štruktúra použitého elektrického obvodu;

• hodnota celkového aplikovaného odporu na zdroj.

Ohmov zákon

Základom pre výpočet skratov je zásada, ktorá určuje, že prúdová sila sa môže vypočítať hodnotou privedeného napätia, ak ju vydelíte hodnotou pripojeného odporu.

Pôsobí tiež pri výpočte menovitého zaťaženia. Jediným rozdielom je, že:

• počas optimálnej prevádzky elektrického obvodu je napätie a odpor prakticky stabilizované a mierne sa menia v medziach pracovných technických noriem;

• v prípade nehôd sa proces vyskytuje spontánne náhodne. Ale dá sa to predvídať, vypočítané pomocou vyvinutých metód.

Napájacie napätie

Jej pomocou sa vyhodnocuje energetická možnosť vykonania deštruktívnej práce skratovými prúdmi, analyzuje sa trvanie ich priebehu, hodnota.

Pozrime sa na príklad, keď jeden a ten istý kus medeného drôtu s prierezom jeden a pol štvorca mm a dĺžkou pol metra bol prvýkrát pripojený priamo k batériovým terminálom Krona a po chvíli vložili do fázových a nulových kontaktov domácu zásuvku.

V prvom prípade preteká vodič a zdroj napätia skratový prúd, ktorý zahreje batériu do stavu, ktorý poškodí jej výkon. Výkon zdroja nie je dostatočný na to, aby sa spálil pripojený jumper a prerušil sa obvod.

V druhom prípade bude fungovať automatická ochrana. Predpokladajme, že sú všetky chybné a zaseknuté. Potom skratový prúd prejde domácim vedením, dosiahne vstupný štít do bytu, vchodu, budovy a do káblovej alebo nadzemného elektrického vedenia sa dostane k napájaciemu transformátoru.

Výsledkom je, že na vinutie transformátora je pripojený pomerne dlhý obvod s veľkým počtom vodičov, káblov a miest ich pripojenia. Výrazne zvýšia elektrický odpor nášho skratu. Ale aj v tomto prípade je vysoko pravdepodobné, že nevydrží aplikovanú silu a jednoducho vyhorí.

Konfigurácia obvodu

Ak sú spotrebitelia napájaní, dodáva sa im napätie rôznymi spôsobmi, napríklad:

• prostredníctvom potenciálu kladných a záporných svoriek zdroja jednosmerného napätia;

• fáza a nula jednofázovej domácej siete 220 voltov;

• trojfázový obvod 0,4 kV.

V každom z týchto prípadov sa môžu izolačné poruchy vyskytnúť na rôznych miestach, čo vedie k ich pretekaniu skratovými prúdmi. Iba pre trojfázový obvod striedavého prúdu skratuje medzi:

• všetky tri fázy súčasne - nazýva sa trojfázová;

• akékoľvek dve fázy medzi sebou - medzifázové;

• ľubovoľná fáza a nula - jednofázová;

• fáza a zem - jedna fáza k zemi;

• dve fázy a zem - dve fázy na zem;

• tri fázy a zem - tri fázy na zem.

Pri vytváraní projektu na napájanie zariadení sa musia všetky tieto režimy vypočítať a zohľadniť.

Účinok elektrického odporu obvodu

Dĺžka vedenia od zdroja napätia po miesto skratu má určitý elektrický odpor. Jeho hodnota obmedzuje skratové prúdy. Prítomnosť vinutí transformátorov, tlmiviek, cievok, kondenzátorových dosiek dodáva induktívne a kapacitné odpory a vytvára aperiodické komponenty, ktoré deformujú symetrický tvar základných harmonických.

Existujúce metódy výpočtu skratových prúdov umožňujú ich výpočet s dostatočnou presnosťou pre prax podľa predtým pripravených informácií. Skutočný elektrický odpor už zostaveného obvodu sa môže merať metódou fázové nulové slučky, To vám umožní objasniť výpočet, vykonať úpravy výberu obrany.

Základné dokumenty na výpočet skratových prúdov

1. Metóda výpočtu skratových prúdov

Je to dobre uvedené v knihe A. V. Belyaeva „Výber zariadení, ochranných prvkov a káblov v sieťach 0,4 kV“, ktorú vydal Energoatomizdat v roku 1988. Informácie zaberajú 171 strán.

Kniha poskytuje:

• postupnosť výpočtu skratových prúdov;

• berúc do úvahy účinok elektrického oblúka obmedzujúci prúd v mieste poškodenia;

• zásady výberu ochranného vybavenia podľa hodnôt vypočítaných prúdov.

Kniha publikuje referenčné informácie o:

• ističe a poistky s analýzou charakteristík ich ochranných vlastností;

• výber káblov a zariadení vrátane zariadení na ochranu elektrických motorov, energetických zostáv, vstupných zariadení generátorov a transformátorov;

• nevýhody ochrany určitých typov ističov;

• vlastnosti použitia ochrany na diaľkové relé;

• príklady riešenia problémov s dizajnom.

Túto knihu si môžete stiahnuť tu: Výber zariadenia, tienenia a káblov v sieťach 0,4 kV

2. Pokyny RD 153—34,0—20,527—98

Tento dokument definuje:

• metódy na výpočet skratových prúdov symetrických a asymetrických režimov v elektrických inštaláciách s napätiami do 1 kV a viac;

• metódy na kontrolu tepelných a elektrodynamických odporov elektrických prístrojov a vodičov;

• skúšobné metódy na schopnosť prepínania elektrických zariadení.

Pokyny sa nevzťahujú na výpočet skratových prúdov vzhľadom na ochranné reléové zariadenia so špecifickými prevádzkovými podmienkami.

Môžete si ich stiahnuť tu: Pokyny na výpočet skratových prúdov

3. GOST 28249-93

Dokument popisuje skraty, ktoré sa vyskytujú v elektrických inštaláciách striedavého prúdu, a postup ich výpočtu pre systémy s napätím do 1 kV. Na území Bieloruska a Kirgizska je účinný od 1. januára 1995. Moldavsko, Rusko, Tadžikistan, Turkménsko a Ukrajina.

Štátna norma definuje všeobecné metódy na výpočet skratových prúdov v počiatočnom a ľubovoľnom časovom okamihu pre elektrické inštalácie so synchrónnymi a asynchrónnymi strojmi, reaktormi a transformátormi, nadzemným a káblovým vedením, prípojnicami, uzlami komplexného komplexného zaťaženia.

Technické normy pre projektovanie elektrických zariadení sú určené súčasnými štátnymi normami a odsúhlasené medzištátnou radou pre normalizáciu, metrológiu a certifikáciu.

Stiahnuť GOST 28249-93 (2003). Skraty v elektrických inštaláciách. Metódy výpočtu v AC inštaláciách s napätím do 1 kV sú tu: GOST na výpočet skratových prúdov

Postupnosť činností projektanta na výpočet skratových prúdov

Spočiatku by sa mali pripraviť informácie potrebné na analýzu a potom by sa mali vykonať z výpočtu. Po inštalácii zariadenia na účely jeho uvedenia do prevádzky a počas prevádzky sa kontroluje správny výber a funkčnosť ochranných prvkov.

Zber zdrojových údajov

Akákoľvek schéma sa môže zredukovať na zjednodušenú formu, ak pozostáva z dvoch častí:

1. zdroj napätia. V prípade 0,4 kV siete zohráva svoju úlohu sekundárne vinutie výkonového transformátora;

2. Elektrické vedenie.

Pod nimi sa zhromažďujú potrebné charakteristiky.

Dáta transformátora na výpočet skratových prúdov

Zistite:

• hodnota skratového napätia (%) - Uкз;

• skratová strata (kW) - Rk;

• menovité napätie na vysokých a nízkych bočných vinutiach (kV. V) - Uvn, Unn;

• fázové napätie na nízkom bočnom vinutí (V) - Ef;

• menovitý výkon (kVA) - Snt;

• celkový prúdový odpor jednofázového skratu (mOhm) - Zt.

Dáta napájacieho vedenia na výpočet skratových prúdov

Tieto zahŕňajú:

• značky a množstvo káblov s uvedením materiálu a časti žíl;

• celková dĺžka trasy (m) - L;

• indukčný odpor (mOhm / m) - X0;

• impedancia pre fázovo nulovú slučku (mOhm / m) - Zpt.

Tieto informácie o transformátore a vedení sú sústredené v adresároch. Zaznamená sa tu aj koeficient nárazu Kud.

Postupnosť výpočtu

Podľa zistených charakteristík sa počítajú pre:

• transformátor - aktívny a indukčný odpor (mOhm) - Rt, Xt;

• vedenia - aktívne, indukčné a impedančné (mOhm).

Tieto údaje umožňujú vypočítať celkový aktívny a indukčný odpor (mOhm). A na ich základe môžete určiť celkový odpor obvodu (mOhm) a prúdy:

• trojfázový obvod a šok (kA);

• jednofázový skrat (kA).

Podľa hodnôt posledných vypočítaných prúdov vyberajú pre spotrebiteľov ističe a iné ochranné zariadenia.

Návrhári môžu vykonávať výpočty skratových prúdov manuálne podľa vzorcov, vyhľadávacích tabuliek a grafov, alebo pomocou špeciálnych počítačových programov.

Na skutočných energetických zariadeniach uvedených do prevádzky sa všetky prúdy vrátane menovitých a skratových prúdov zaznamenávajú pomocou automatických osciloskopov.

Takéto oscilogramy vám umožňujú analyzovať priebeh núdzových stavov, správnu činnosť energetických zariadení a ochranných zariadení.Prijímajú účinné opatrenia na zvýšenie spoľahlivosti spotrebiteľov elektrického obvodu.

Comments

[#1]

Graf elektrickej energie striedavého prúdu je nesprávny - s fázovým posunom 90 stupňov, jalový výkon, sú oblasti pozitívneho a negatívneho polovičného výkonu rovnaké.

[#2 Michail Anatolyevič]

Odpor transformátora "impedancia prúdom jednofázového skratu (mOhm) - Zt." nesprávne označené. Zt z adresárov sa musí vydeliť 3. Vyzerá to, že Zt / 3. Pretože Zt je celkový odpor transformátora voči prúdom 3-fázového skratu.

[#3 Andrew]

Článok z kategórie „bla bla bla“!
Kde sú vzorce, opisy ich premenných a koeficientov, typické príklady výpočtov?

[#4 vladimir]

Andrew, pozrite sa na hľadanie v téme: program na výpočet skratu rz04
Možno niečo bude fungovať. A na internete je k tejto téme veľa materiálov. Hlavnou vecou je načrtnúť pre seba to najnutnejšie a vybrať to najnutnejšie. Na každej zobrazenej stránke nájdete užitočné informácie pre seba.