Расчет токов короткого замыкания в сетях освещения

Короткое замыкание сети или других источников питания

Под коротким замыканием (КЗ) понимают особый случай, когда соединены 2 проводника электрического тока разных потенциалов или фаз электрического прибора между собой или землей. В месте соединения проводников происходит резкое увеличение значения силы электрического тока с превышением максимально допустимого параметра. Это приводит к остановке нормального функционирование прибора и смежных элементов.

По упрощенной формулировке представленный тип замыкания является любым нештатным и незапланированным соединением проводников электричества, имеющих разное значение потенциала. Это могут быть, к примеру, фаза и ноль, что приводит к образованию токов разрушительного действия.

Явление опасно для здоровья человека и его имущества. КЗ вызывает не только сбой оборудования, остановку работы электроприборов. Если пренебрегать правилами безопасности, то это потенциально может обернуться полным выходом из строя аппаратов или их отдельных частей с невозможностью восстановления. Также может возникнуть возгорание, приводящее к пагубным последствиям для жизни людей, их имущества и окружающей среды.

Для чего рассчитываются токи КЗ

Проектируя энергетическую систему, инженеры пользуются различными компьютерными программами, справочниками, графиками и таблицами. С помощью этих средств анализируется работа схемы в режиме холостого хода, рассчитываются токи при номинальной нагрузке и в аварийных ситуациях.

Особенно опасными считаются возможные аварии, при которых возникают неисправности, наносящие оборудованию непоправимый вред. Наиболее часто возникают ситуации, когда проводники с разными потенциалами начинают контактировать между собой, вызывая режим короткого замыкания трансформатора. При этом, токопроводящие детали и предметы, послужившие причиной замыкания, обладают минимальным электрическим сопротивлением.

Основным параметром такого режима является ток короткого замыкания. Его появление связано с несколькими причинами:

• Нарушения работы защитных автоматических устройств.
• Техническое старение оборудования, вызывающее повреждения изоляции и короткое замыкание.
• Удары молний, вызывающие высокое напряжение и другие воздействия природной стихии.
• Ошибки, допущенные обслуживающим персоналом, неспособным определить ток.

Каждая электрическая схема создается под определенную номинальную нагрузку. Ток КЗ многократно превышает ее, создает высокую температуру, выжигающую наиболее слабые места в сети и оборудовании. Все заканчивается возгоранием и полным разрушением. Одновременно элементы схемы подвергаются механическим воздействиям.

Во избежание подобных ситуаций в процессе эксплуатации, еще во время проектирования принимаются меры специального характера. В первую очередь выполняются теоретический расчет токов короткого замыкания, определяющие вероятность их появления и величину. Полученные данные применяются в дальнейшем проектировании, а также при подборе силового оборудования и элементов защиты. Степень точности расчетов может быть разной, в зависимости от уровня надежности создаваемой защиты.

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.

Если возможностей калькулятора вам недостаточно (нужно несколько участков кабелей разного сечения, у вас другие трансформаторы или просто расчет должен быть оформлен в Word), то смело нажимайте кнопку и заказывайте.

Получите оформленный расчёт в Word (файл docx без автоматизации) в соответствии с вашими исходными данными.

Схема

Еще один способ изучения принципа токового действия это построение схемы. На данный момент для этого можно применить специальную программу. Благодаря ей можно не только понять, в какой ситуации случится короткое замыкание, но и попробовать его предотвратить, построив правильную электросхему и используя затем качественные материалы.

Обратите внимание! Стоит указать, что кроме дистанционного способа, есть возможность сделать схему самостоятельно, используя соответствующие учебные пособия. В результате такого действия можно сделать проверку вводного автоматического выключателя, имеющего средний номинальный ток на коммутационную способность в силовой кабельной линии. Благодаря схеме будет несложно определяться в токовых значениях.

Схема электротока

В целом, электроток короткого замыкания — разрушительная энергия, которая зависит от числа фотонов, спектра излучения, оптического свойства и прочего. Измерение его мощности можно произвести через специальную формулу. Имеет свой график и схему, которые представлены выше.

Расчет токов короткого замыкания в сети до 1кВ.

Автор : БНТУ ЭФ (Расчет токов короткого замыкания в сети до 1кВ)
Жанр : Электротехника, программа и инструкция по применению программы ТKZdo1kV
Год : 2007
Язык : Русский
Формат : rar
Качество : Сканированные страницы (хорошее)
Количество страниц : 24

Расчет токов короткого замыкания

Краткое описание:

Программа TKZdo1kV предназначена для расчета токов короткого замыкания (КЗ) в схемах собственных нужд электрических станций и подстанций напряжением до 1 кВ. Программа применяется в операционной среде Windows XP с SP2 и выше и с Microsoft Office 2002 и выше.

Формирование расчетной схемы энергосистемы в графической форме и задание параметров ее элементов выполняется оператором на экране дисплея. Одновременно программой производится формирование схемы замещения, расчет ее параметров и формирование файла исходных данных для расчета. Автоматическое формирование схемы замещения позволяет избежать ошибок, возникающих при ручном составлении схемы замещения.

Схема замещения хранится в памяти компьютера в виде списков. Для этого программой выполняется автоматическая нумерация всех узлов расчетной схемы. Такие же номера имеют узлы в схеме замещения. Нумерация узлов выполняется целыми числами в возрастающем порядке по мере создания расчетной схемы на экране. Каждый элемент расчетной схемы (система, трансформатор, шины и т.д.) замещается одной ветвью. Для каждой ветви в списках хранятся номера двух узлов, к которым присоединена ветвь, активное и реактивное сопротивления ветви и электродвижущая сила (ЭДС) ветви.

Источниками тока КЗ является система и асинхронные электродвигатели (АД), которые в начале аварийного режима подпитывают место КЗ.

Для расчета несимметричных КЗ формируются две схемы замещения: схема замещения прямой последовательности (СПП) и схема замещения нулевой последовательности (СНП). Конфигурация и сопротивления ветвей схемы замещения обратной последовательности (СОП) совпадают со СПП. Конфигурация, а также сопротивления ветвей СНП отличаются от СПП. Токи нулевой последовательности могут протекать только по цепи между заземленной нейтральной точкой обмотки низшего напряжения трансформатора собственных нужд и местом однофазного КЗ на землю. Нейтральные точки обмоток статоров АД и нагрузок изолированы от земли, поэтому токи нулевой последовательности в них не протекают.

Программа предназначена для проектировщиков и других специалистов, занимающихся расчетами параметров электрических сетей.

Содержание:

1. Назначение программы

2. Алгоритм расчета токов короткого замыкания

2.1. Исходная информация для расчетного алгоритма

2.2. Алгоритм расчета тока КЗ в месте повреждения и токов КЗ в ветвях схемы

2.3. Расчет токов несимметричных КЗ

2.4. Расчет токов дуговых КЗ

2.5. Расчет периодической составляющей тока КЗ от АД

2.6. Расчет термического действия тока КЗ

3. Графический интерфейс программы

4. Порядок подготовки исходных данных

4.1. Формирование расчетной схемы

4.2. Работа с базой данных

4.3. Расчет параметров элементов схемы замещения

5. Выполнение расчетов и документирование результатов

Что происходит в цепи при коротком замыкании

Рассчитать количество выделяемого тепла можно с помощью математического выражения закона Джоуля-Ленца:

Как рассчитать амперы

Расшифровка отдельных обозначений:

• Q – тепло в калориях (кал);
• k – поправочный коэффициент (0,239);
• t – время в секундах.

К сведению. Для достаточно точных расчетов k принимают равным 0,24. Такое количество тепла выделяется при нагревании на 1°C одного грамма воды.

Эта зависимость в совокупности с рассмотренными выше формулами закона Ома объясняет критически быстрый (ударный) рост температуры при возникновении КЗ. В аварийной ситуации снижение сопротивления в цепи провоцирует увеличение тока. В соответствии с законом Джоуля-Ленца выделяется большое количество тепла (прямая квадратичная зависимость от I).

Экстремально быстрое повышение температуры объясняет потенциальную опасность возникновения открытого пламени

Литература для выполнения расчетов токов КЗ

В РФ для определения токов КЗ в электроустановках напряжением свыше 1 кВ следует руководствоваться ГОСТ Р 52735-2007 «Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением свыше 1 кВ».

В Украине действует ДСТУ IEC 60909-0:2007 «Токи короткого замыкания в системах трехфазного переменного тока. Часть 0. Расчет силы тока (IEC 60909-0:2001, IDT).

Приведу ещё некоторую литературу, которая может быть полезной при выполнении расчетов токов КЗ:

1. Беляева Е.Н. Как рассчитать ток короткого замыкания. -2-е изд. перераб. и доп., 1983 год (Библиотечка электромонтера, выпуск 544)
2. ГОСТ 27514-87 Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением свыше 1 кВ
3. РД 153-34.0-20.527-98 Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору электрооборудования
4. СТО ДИВГ-058-2017 Расчет токов коротких замыканий и замыканий на землю в распределительных сетях. Методические указания. Механотроника

Для расчетов токов короткого замыкания в электроустановках напряжением до 1 кВ следует руководствоваться ГОСТ 28249-93 Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ.

Расчеты токов КЗ в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ имеют свои особенности, в частности обязательно следует учитывать активные сопротивления элементов, а также сопротивления контактов, переходные сопротивления и т.д., так они оказывают значительное влияние на результат расчета.

Автор статьи, инженер-проектировщик систем релейной защиты станций и подстанций