Прорачун струје кратког споја за почетнике електричара

Приликом пројектовања било ког енергетског система, посебно обучени инжењери електротехнике који користе техничке приручнике, табеле, графиконе и рачунарске програме врше анализу о раду кола у различитим режимима, укључујући:

1. рад у празном ходу;

2. номинално оптерећење;

3. ванредне ситуације.

Посебна опасност представља трећи случај када дође до квара на мрежи који могу оштетити опрему. Најчешће су повезане са „металним“ кратким спојем доводног круга, када су електрични отпори димензије дела Охма насумично повезани између различитих потенцијала улазног напона.

Такви модови се називају струјама кратког споја или скраћено "кратки спој". Јављају се када:

• кварови у раду аутоматизације и заштите;

• грешке особља;

• оштећења опреме услед техничког старења;

• природни утицаји природних појава;

• саботаже или вандалске акције.

Струје кратког споја значајно су веће од називних оптерећења под којима се ствара електрични круг. Стога једноставно спаљују слабе тачке у опреми, уништавају је, изазивају пожар.

Поред термичког уништавања, они имају и динамички ефекат. Његова манифестација добро показује видео:

Да би се искључио развој таквих несрећа током рада, они се с њима почињу борити већ у фази креирања пројекта електричне опреме. Да бисте то учинили, теоретски израчунајте могућност појаве струја кратког споја и њихову величину.

Ови подаци се користе за даље креирање пројекта и одабир елемената напајања и заштитних уређаја круга. Они и даље раде са њима током рада опреме.

Струје могућих кратких спојева израчунавају се теоријским методама са различитим степеном тачности прихватљивим за поуздано стварање заштите.

Који су електрични процеси основа за израчунавање струја кратког споја

У почетку ћемо се фокусирати на чињеницу да било која врста примењеног напона, укључујући директни, наизменични синусоидни, импулсни или било који други случајни, ствара струје несреће које понављају слику овог облика или га мењају у зависности од примењеног отпора и деловања споредних фактора. Све ово мора бити дато пројектантима и узети у обзир у њиховим прорачунима.

Процјена појаве м дјеловања струја кратког споја омогућава вам да извршите:

• Охмов закон;

• величина снаге карактеристичне за снагу која се примењује из извора напона;

• структура електричног круга који се користи;

• вредност укупног примењеног отпора на извору.

Охмов закон

Основа за прорачун кратких спојева је принцип који одређује да се јачина струје може израчунати према вредности примењеног напона, ако је поделите на вредност прикљученог отпора.

Такође делује у прорачуну називних оптерећења. Једина разлика је у томе што:

• током оптималног рада електричног круга напон и отпор се практично стабилишу и мало варирају у границама радних техничких стандарда;

• у случају незгода, процес се одвија насумично. Али то се може предвидети, израчунати развијеним методама.

Напон напајања

Уз његову помоћ процјењује се могућност енергетске моћи обављања деструктивних радова струјама кратког споја, анализира се трајање њиховог тијека и вриједност.

Погледајмо пример када су један и исти комад бакрене жице са пресеком од једног и по квадратног мм и дужином од пола метра прво спојени директно на терминале акумулатора Крона, а након неког времена уградили утичницу за домаћинство у фазу и нула контакта.

У првом случају струја кратког споја ће тећи кроз жицу и извор напона, што ће загрејати батерију до стања које ће нарушити њене перформансе. Снага извора није довољна да се спали спојени скакач и прекине круг.

У другом случају, аутоматска заштита ће радити. Претпоставимо да су сви неисправни и заглављени. Тада ће струја кратког споја проћи кроз кућну ожичење, стићи ће до улазног штитног стана, улаза, зграде и доћи ће до трафостанице трансформатора напајања кабловима или надземним далеководима.

Као резултат тога, намотавање трансформатора спојено је прилично дугим кругом с великим бројем жица, каблова и мјестима њиховог спајања. Они ће значајно повећати електрични отпор нашег кратког споја. Али чак је иу овом случају велика вероватноћа да неће издржати примену снаге и једноставно изгорети.

Конфигурација круга

Када се потрошачи напајају, напон им се напаја на различите начине, на пример:

• кроз потенцијале позитивних и негативних терминала извора истосмјерног напона;

• фаза и нула једнофазне кућне мреже 220 волти;

• трофазни круг од 0,4 кВ.

У сваком од ових случајева могу се појавити кварови изолације на разним местима, што ће довести до протицања струје кратког споја кроз њих. Само за трофазни измјенични круг кратки спојеви између:

• све три фазе истовремено - назива се трофазним;

• било које две фазе међу собом - интерфаза;

• било која фаза и нула - једнофазна;

• фаза и земља - једнофазна на земљу;

• двије фазе и тло - двије фазе на земљу;

• три фазе и земља - три фазе на земљу.

Приликом креирања пројекта напајања опреме сви ови модуси морају се израчунати и узети у обзир.

Утицај електричне отпорности круга

Дужина линије од извора напона до места кратког споја има одређени електрични отпор. Његова вредност ограничава струју кратког споја. Присуство намотаја трансформатора, пригушница, намотаја, кондензаторских плоча додаје индуктивне и капацитивне отпорности, формирајући апериодичне компоненте које искривљавају симетрични облик основних хармоника.

Постојеће методе израчунавања струја кратког споја омогућују им да се израчунају с довољном тачношћу у пракси према претходно припремљеним информацијама. Стварни електрични отпор већ склопљеног круга може се мерити методом фазе нула петље. Омогућава вам да разјасните израчун, прилагодите избор одбране.

Основни документи за прорачун струје кратког споја

1. Начин израчунавања струја кратког споја

То је добро наведено у књизи А. В. Белиаева "Избор опреме, заштите и каблова у 0,4 кВ мрежама", коју је објавио Енергоатомиздат 1988. године. Подаци заузимају 171 страницу.

Књига пружа:

• редослед прорачуна струје кратког споја;

• узимајући у обзир утицај електричног лука на месту оштећења који ограничава струју;

• принципи за избор заштитне опреме према вриједностима израчунатих струја.

У књизи су објављене референтне информације о:

• прекидачи и осигурачи са анализом карактеристика њихових заштитних својстава;

• избор каблова и опреме, укључујући инсталације за заштиту електромотора, склопове напајања, улазне уређаје за генераторе и трансформаторе;

• недостаци заштите одређених врста прекидача;

• карактеристике употребе заштите даљинског релеја;

• примери решавања дизајнерских проблема.

Ту књигу можете преузети овде: Избор опреме, оклопа и каблова у 0,4 кВ мреже

2. Смернице РД 153—34.0—20.527—98

Овај документ дефинише:

• методе за рачунање струја кратког споја симетричних и асиметричних режима у електричним инсталацијама са напонима до и изнад 1 кВ;

• методе за проверу електричних уређаја и проводника на термичку и електродинамичку отпорност;

• методе испитивања способности пребацивања електричних уређаја.

Упута не покрива прорачун струје кратког споја у односу на уређаје за заштиту релеја са специфичним радним условима.

Можете их преузети овде: Смернице за прорачун струје кратког споја

3. ГОСТ 28249-93

Документ описује кратке спојеве који се јављају у електричним инсталацијама наизменичне струје и поступак њиховог израчунавања за системе са напонима до 1 кВ. На снази је од 1. јануара 1995. на територијама Белорусије и Киргизије. Молдавија, Русија, Таџикистан, Туркменистан и Украјина.

Државни стандард дефинише опште методе израчунавања струја кратког споја у почетном и било којем произвољном временском тренутку за електричне инсталације са синхроним и асинхроним машинама, реакторима и трансформаторима, надземним и кабловским водовима, сабирницама, чворовима сложеног сложеног оптерећења.

Технички стандарди за пројектовање електричних инсталација утврђени су важећим државним стандардима, а сагласно је од стране Међудржавног савета за стандардизацију, метрологију и сертификацију.

Преузмите ГОСТ 28249-93 (2003). Кратки спојеви у електричним инсталацијама. Методе прорачуна у електричним инсталацијама наизменичне струје са напоном до 1 кВ могу бити овде: ГОСТ за прорачун струје кратког споја

Слијед поступака дизајнера за прорачун струје кратког споја

У почетку бисте требали припремити информације потребне за анализу, а затим извршити прорачун. Након уградње опреме за поступак њеног стављања у рад и током рада, проверава се исправан избор и употребљивост заштите.

Прикупљање изворних података

Било која шема може се свести на поједностављени облик када се састоји од два дела:

1. извор напона. За мрежу од 0,4 кВ његову улогу игра секундарно навијање енергетског трансформатора;

2. далековод.

Под њима се прикупљају потребне карактеристике.

Подаци трансформатора за прорачун струје кратког споја

Сазнајте:

• вредност напона кратког споја (%) - Укз;

• губитак кратког споја (кВ) - Рк;

• називни напони на високим и ниским бочним намотима (кВ. В) - Увн, Унн;

• фазни напон на страни бочног намота (В) - Еф;

• називна снага (кВА) - Снт;

• укупни струјни отпор једнофазног кратког споја (мОхм) - Зт.

Подаци о линији напајања за израчунавање струја кратког споја

Они укључују:

• ознаке и количина каблова са назнаком материјала и пресека вена;

• укупна дужина руте (м) - Л;

• индуктивни отпор (мОхм / м) - Кс0;

• импеданција за петљу фаза-нула (мОхм / м) - Зпт.

Ове информације за трансформатор и вод концентриране су у директоријима. Куд коефицијент утицаја такође се узима тамо.

Секвенција израчуна

Према утврђеним карактеристикама, они се израчунавају за:

• трансформатор - активни и индуктивни отпор (мОхм) - Рт, Кст;

• линије - активне, индуктивне и импеданције (мОхм).

Ови подаци вам омогућавају да израчунате укупни активни и индуктивни отпор (мОхм). И на основу њих можете одредити укупни отпор круга (мОхм) и струје:

• трофазни круг и шок (кА);

• једнофазни кратки спој (кА).

Према вриједностима посљедњих израчунатих струја, они одабиру прекидаче и друге заштитне уређаје за потрошаче.

Дизајнери могу да ручно извршавају прорачун струје кратког споја према формулама, табелама и графиконима прегледавања или користећи посебне рачунарске програме.

На стварној опреми за напајање која је пуштена у рад, све струје, укључујући називне и кратке спојеве, бележе се аутоматским осцилоскопима.

Такви осцилограми омогућавају вам да анализирате ток ванредних стања, правилан рад електроенергетске опреме и заштитних уређаја.Они предузимају ефикасне мере за побољшање поузданости потрошача електричног круга.