Измерение сопротивления и тока короткого замыкания цепи фаза нуль
Сопротивления цепи фаза нуль это полное сопротивление проводников тока от места измерения до трансформаторной подстанции. Для измерения сопротивления петли использовали прибор ИФН-300 с заводской поверкой. Чем меньше сопротивление тем лучше, тем больший ток может протекать от подстанции до потребителя. На сопротивление фаза нуль влияет качество затяжки проводов в клемниках, сечение проводов, сопротивление на автоматах, длина проводов, сопротивление обмотки трансформатора на подстанции. Сравнивая сопротивление в розетках, можем определить, где проводка и соединение качественное, а где нужно проверить проводку.
Второе главное назначение измерения сопротивления цепи фаза нуль это вычисление предполагаемого тока короткого замыкания. Ток короткого замыкания вычисляется по формуле: напряжение делить на полное сопротивления цепи, в современных приборах вычисляется автоматически. Знать ток нужно, чтобы понять правильно ли выбран автоматический выключатель. Например в частном доме далеко от подстанции сопротивление линии большое, ток короткого замыкания будет около 100 А. Если установлен автомат на 25 А типа С, то мгновенный (электромагнитный) расцепитель сработает только при пяти кратном превышении тока равным 125 А. А максимальный ток при коротком замыкании только 100 А, тогда при замыкании проводка будет греться, может загореться пока в автомате не сработает биметаллический размыкатель. Автомат в данном случае должен стоять на 16 А типа B и C.
Буквы в названии модульных автоматов которые крепятся на din рейку время-токовая характеристика автоматического выключателя означает, что мгновенный электромагнитный расцепитель сработает:
- B при 3…5 кратном превышении номинального тока;
- С при 5…10 кратном превышении номинального тока;
- D при 10…20 кратном превышении номинального тока.
В электрических сетях до 1000 В с глухозаземленной нейтралью ток короткого замыкания должен быть больше тока отключения мгновенного расцепителя автоматического выключателя в 3 раза согласно ПТЭЭП пункт 3.6. Время отключения автоматического выключателя в сетях 220 В должно быть не более 0,4 с.
Измерив предполагаемый ток короткого замыкания в удлинителе получили, что ток короткого замыкания через удлинитель меньше, чем в розетке на 100 А. Это говорит о низкой мощности удлинителя из-за малого сечении проводов и некачественных контактов.
РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»
Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Гуденов В.П., Мятников И.С., Айдарбек Уулу М.
В данной статье рассматривается для чего нужен расчет токов короткого замыкания при проектировании ТЭЦ.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Гуденов В.П., Мятников И.С., Айдарбек Уулу М.
Особенности расчетов токов короткого замыкания с учетом сопротивления электрической дуги в судовых электроэнергетических системах
Учет асинхронной нагрузки при моделировании аварийных режимов в системах электроснабжения
Использование моделей измерительных трансформаторов для анализа работы устройств релейной защиты
Использование моделей измерительных трансформаторов для анализа работы устройств релейной защиты
Цифровая трехфазная динамическая модель электрической системы с тепловыми энергоблоками
i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Текст научной работы на тему «РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ»
бакалавр кафедры Электромеханики ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский университет «МЭИ»
(Россия, г. Москва)
бакалавр кафедры Электрических станций ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский университет «МЭИ»
(Россия, г. Москва)
Айдарбек уулу М. бакалавр кафедры Гидроэнергетики и возобновляемых источников энергии ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский университет «МЭИ»
(Россия, г. Москва)
РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ
Аннотация: в данной статье рассматривается для чего нужен расчет токов короткого замыкания при проектировании ТЭЦ.
Ключевые слова: ток короткого замыкания, аварийный режим работы, электроэнергетическая система.
Режимами работы характерными для электроэнергетической системы (ЭЭС) являются следующие режимы работы:
Нормальный режим характеризуется показателями, близкими к номинальным. В таком режиме обеспечивается плавное регулирование работы электростанций, минимизируются потери электрической энергии в сети, удобно осуществляются оперативные переключения. Нормальный режим электрической сети обеспечивает снабжение электроэнергией потребителей без перебоев и с достаточным уровнем напряжения.
Режим становится аварийным в том случае, если система, при переходе из одного состояния нормы в другое, отмечается резкое изменение параметров частоты тока и напряжения. К аварийным вариантам работы электрических сетей относятся такие отклонения в работе. [1, с.73]
Аварийный режим является кратковременным, в отличие от всех остальных режимов. Причин перехода энергосистемы из нормального (ремонтного) состояния в аварийное несколько (короткое замыкание, аварийное ослабление сети, аварийный сброс генераторной мощности), но главной причиной является короткое замыкание (КЗ).
Различают четыре вида КЗ в ЭЭС работающих с заземленной нейтралью:
— двухфазное на землю;
Наиболее часто возникает однофазное КЗ, вероятность которого возрастает с увеличением напряжения сети. Данный факт связан с увеличением расстояния между фазами. [2, с.58]
При эксплуатации электрических сетей в них часто возникают КЗ. Последствиями КЗ могут быть:
системные аварии, вызванные нарушением устойчивости системы, приводящая к значительному технико — экономическому ущербу;
возгорания в электроустановках, связанные с недопустимым нагревом токами КЗ;
механические и термические повреждения оборудования, вызываемые воздействием больших электромагнитных сил между токоведущими частями;
ухудшение условий работы потребителей, связанные с нарушением технологического процесса и т.д.
В практике эксплуатации и проектирования электроэнергетических систем расчет токов КЗ необходим для следующих целей:
— выбор электрических аппаратов и их проверка по критериям износостойкости, термической и электродинамической стойкости;
— разработка мер по ограничению токов КЗ;
— сопоставления, оценка и выбор схемы электрических соединений;
— расчет токов короткого замыкания для использования в расчетах электромеханических переходных процессах;
— анализа устойчивости работы энергосистем;
— определения влияния токов КЗ на линии связи;
— проектирования и настройки устройств релейной защиты и автоматики.
Балаков Ю.Н., Мисриханов М.Ш., Шунтов А.В. Проектирование схем электроустановок: Учебное пособие для вузов.— 2-е изд. — М.: Издательство МЭИ, 2004. — 288 с., ил.
Крючков И.П., Пираторов М.В., Старшинов В.А. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные и методические материалы для выполнения квалификационных работ: учебно-справочное пособие для вузов.— М.: Издательский дом МЭИ, 2015. — 138 с., ил.
Ток короткого замыкания, от чего зависит величина тока КЗ
В данной статье речь пойдет о коротком замыкании в электрических сетях. Мы рассмотрим типичные примеры коротких замыканий, способы расчетов токов короткого замыкания, обратим внимание на связь индуктивного сопротивления и номинальной мощности трансформаторов при расчете токов короткого замыкания, а также приведем конкретные несложные формулы для этих вычислений.
При проектировании электроустановок необходимо знать значения симметричных токов короткого замыкания для различных точек трехфазной цепи. Величины этих критических симметричных токов позволяют проводить расчеты параметров кабелей, распределительных устройств, устройств селективной защиты и т. п.
Что такое короткое замыкание
Короткое замыкание (КЗ) — внезапное уменьшение сопротивления электрической цепи до очень малого значения, чаще всего возникающее в результате соединения проводов электрической цепи или повреждения электрической изоляции в результате её пробоя. Ток короткого замыкания во много раз превышает рабочий ток и может привести к повреждению электрических кабелей и электротехнических устройств или стать причиной пожара.
Короткое замыкание – это непредвиденное при данных условиях эксплуатации прямое или относительно низкоомное соединение точек энергосистемы с разными потенциалами или одной или нескольких таких точек с землей.
Причины коротких замыканий в электроустановках можно разделить на:
- электрические (например, атмосферные перенапряжения, коммутационные перенапряжения, длительные перегрузки по току),
- неэлектрические (например, сырая изоляция машин, кабелей, обрыв и падение проводов ВЛ, механические повреждения проводов, изоляторов или кабелей, неосторожность и недомыслие человека).
С учетом значений токов КЗ, протекающих по отдельным фазам трехфазной сети электроснабжения, КЗ можно разделить на:
- симметричный – при котором все фазы симметрично нагружены одинаковым током короткого замыкания. Это трехфазные замыкания с землей и без нее,
- несимметричный – в котором фазы несимметрично нагружены током короткого замыкания.
К этим типам неисправностей относятся различные типы двух- и однофазных неисправностей, возникающих в различных системах сетей низкого напряжения.
Для чего нужны расчеты КЗ
Расчеты тока короткого замыкания проводятся для того, чтобы:
- выбрать электрические устройства, исходя из требуемой прочности на короткое замыкание и коммутационной способности,
- провести правильный выбор или проверку существующих элементов токовых цепей по термическому сопротивлению (силовые кабели, монтажные провода и т. д.) и динамическому сопротивлению (шины, трансформаторы тока и т. д.),
- провести правильный выбор или определение уставок защиты и автоматики,
- получить селективное срабатывание токовых защит,
- провести проверку наличия или внедрения эффективной защиты от поражения электрическим током.
Пример расчета тока короткого замыкания
Далее рассмотрим ток трехфазного короткого замыкания при нулевом сопротивлении, который подается через типичный распределительный понижающий трансформатор.
В обычных условиях данный тип повреждений (короткое замыкание болтового соединения) оказывается наиболее опасным, при этом расчет очень прост. Простые расчеты позволяют, придерживаясь определенных правил, получить достаточно точные результаты, приемлемые для проектирования электроустановок.
Ток короткого замыкания во вторичной обмотке одного понижающего распределительного трансформатора. В первом приближении сопротивление высоковольтной цепи принимается очень малым, и им можно пренебречь, поэтому:
Здесь P – номинальная мощность в вольт-амперах, U2 – напряжение между фазами вторичной обмотки на холостом ходу, Iн — номинальный ток в амперах, Iкз — ток короткого замыкания в амперах, Uкз — напряжение при коротком замыкании в процентах.
В таблице ниже приведены типичные значения напряжений короткого замыкания для трехфазных трансформаторов на напряжение высоковольтной обмотки в 20 кВ.
Если для примера рассмотреть случай, когда несколько трансформаторов питают параллельно шину, то величину тока короткого замыкания в начале линии, присоединенной к шине, можно принять равной сумме токов короткого замыкания, которые предварительно вычисляются по отдельности для каждого из трансформаторов.
Когда все трансформаторы получают питание от одной и той же сети высокого напряжения, значения токов короткого замыкания при суммировании дадут несколько большее значение, чем окажется в реальности. Сопротивлением шин и выключателей принебрегают.
Пусть трансформатор обладает номинальной мощностью 400 кВА, напряжение вторичной обмотки 420 В, тогда если принять Uкз = 4%, то:
На рисунке ниже приведено пояснение для данного примера.
Точности полученного значения будет достаточно для расчета электроустановки.
Ток короткого трехфазного замыкания в произвольной точке установки на стороне низкого напряжения:
Здесь: U2 — напряжение на холостом ходу между фазами на вторичных обмотках трансформатора. Zт — полное сопротивление цепи, расположенной выше точки повреждения. Далее рассмотрим, как найти Zт.
Каждая часть установки, будь то сеть, силовой кабель, непосредственно трансформатор, автоматический выключатель или шина, — имеют свое полное сопротивление Z, состоящее их активного R и реактивного X.
Емкостное сопротивление здесь роли не играет. Z, R и X выражаются в омах, и при расчетах представляются как стороны прямоугольного треугольника, что показано на рисунке ниже. По правилу прямоугольного треугольника вычисляется полное сопротивление.
Сеть разделяют на отдельные участки для нахождения X и R для каждого из них, чтобы вычисление было удобным. Для последовательной цепи значения сопротивлений просто складываются, и получаются в итоге Xт и Rт. Полное сопротивление Zт определяется из теоремы Пифагора для прямоугольного треугольника по формуле:
При параллельном соединении участков расчет ведется как для параллельно соединенных резисторов, если объединенные параллельные участки обладают реактивным или активным сопротивлениями, получится эквивалентное общее сопротивление:
Xт не учитывает влияние индуктивностей, и если расположенные рядом индуктивности влияют друг на друга, то реальное индуктивное сопротивление окажется выше. Необходимо отметить, что вычисление Xз связано только к отдельной независимой цепью, то есть так же без влияния взаимной индуктивности. Если же параллельные цепи расположены близко к друг другу, то сопротивление Хз окажется заметно выше.
Рассмотрим теперь сеть, присоединенную к входу понижающего трансформатора. Трехфазный ток короткого замыкания Iкз или мощность короткого замыкания Pкз определяет поставщик электроэнергии, однако можно исходя из этих данных найти полное эквивалентное сопротивление. Полное эквивалентное сопротивление, одновременно приводящее к эквиваленту для низковольтной стороны:
Pкз — мощность трехфазного короткого замыкания, U2 – напряжение на холостом ходу низковольтной цепи.
Как правило, активная составляющая сопротивления высоковольтной сети — Rа — очень мала, и сравнительно с индуктивным сопротивлением — ничтожно мало. Традиционно принимают Xa равным 99,5% от Zа, и Ra равным 10% от Xа. В таблице ниже приведены приблизительные данные относительно этих величин для трансформаторов на 500 МВА и 250 МВА.
Полное Zтр — сопротивление трансформатора на стороне низкого напряжения:
Pн — номинальная мощность трансформатора в киловольт-ампреах.
Активное сопротивление обмоток находится исходя из мощности потерь.
Когда ведут приблизительные расчеты, то пренебрегают Rтр, и принимают Zтр = Xтр.
Если требуется принять в расчет выключатель низковольтной цепи, то берется полное сопротивление выключателя, расположенного выше точки короткого замыкания. Индуктивное сопротивление принимают равным 0,00015 Ом на выключатель, а активной составляющей пренебрегают.
Что касается сборных шин, то их активное сопротивление ничтожно мало, реактивная же составляющая распределяется примерно по 0,00015 Ом на метр их длины, причем при увеличении расстояния между шинами вдвое, их реактивное сопротивление возрастает лишь на 10%. Параметры кабелей указывают их производители.
Что касается трехфазного двигателя, то в момент короткого замыкания он переходит в режим генератора, и ток короткого замыкания в обмотках оценивается как Iкз = 3,5*Iн. Для однофазных двигателей увеличением тока в момент короткого замыкания можно пренебречь.
Дуга, сопровождающая обычно короткое замыкание, обладает сопротивлением, которое отнюдь не постоянно, но среднее его значение крайне низко, однако и падение напряжения на дуге невелико, поэтому практически ток снижается примерно на 20%, что облегчает режим срабатывания автоматического выключателя, не нарушая его работу, не влияя особо на ток отключения.
Ток короткого замыкания на приемном конце линии связан с током короткого замыкания на подающем ее конце, но учитывается еще сечение и материал передающих проводов, а также их длина. Имея представление об удельном сопротивлении, каждый сможет произвести этот несложный расчет. Надеемся, что наша статья была для вас полезной.
Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
для чего нужен при расчете ток кз. и как его значение отражается на выборе сечения кабеля
Сечения кабеля выбирается по длительному (расчетному) току и проверяется по падению напряжения и экономической плотности тока. Токи к. з. не отражаются на выборе сечения кабеля. Знание расчетных токов КЗ необходимо для выбора устройств защит, автоматических выключателей, предохранителей выключателей выше 1000 В и других коммутационных устройств. Любое коммутационное устройство характеризуется предельной отключающей способностью, которая приводится в паспорте изделия ( ток в кА). На автоматических выключателях — это ток Icu, кА. Предельно отключающая способность коммутирующего устройства должна быть больше (максимального) трехфахзного тока КЗ на отходящих зажимах устройства. Второй показатель это минимальный ток КЗ в конце защищаемой линии ( двухфазный ток КЗ для сети с изолированной нейтралью и однофазный ток КЗ с глухо заземленной нейтралью) . Ток уставки устройства защиты должен быть меньше минимального тока КЗ а их отношение характеризует чувствительность защиты. Величина чувствительности нормируется. Так, например, минимальный ток КЗ должен в три раза превышать ток уставки предохранителя, в 1,4 раза уставку электромагнитного расцепителя автомата. Для увеличения тока КЗ в конце линии можно увеличить сечение проводов. Это не всегда оправдывает затраты. Сопротивление короткозамкнутой петли зависит не только от сечения кабеля. Сюда входит сопротивление трансформатора, реактора, шин.
Остальные ответы
Что бы при возникновения КЗ провода не горели, а сработал автомат, или продохранитель.
для пожаробезопасности. Сечение кабеля увеличивается.
Согласно ПУЭ ВСЕ эл. сети до 1 кВ должны быть защищены от режимов КЗ. . Для этого ток КЗ, зависящий и от сечения кабеля в том числе, должен соответствующим образом соотноситься с параметрами защиты.
Сечение кабеля должно удоволетворять нескольким требованиям.И одно из них заключается в том,Что ток КЗ в конце кабеля должен в три раза превосходить ток уставки защиты на вводе (это может быть номинал предохранителя ,уставка автомата или защиты).Делается это для гарантированного срабатывания защиты при возникновении КЗ в конце кабеля.
Правила для расчета токов короткого замыкания в электрических установках представлены в стандарте 60909 МЭК.
Расчет токов короткого замыкания в различных точках системы питания может быстро перерасти в
http://forca.ru/knigi/oborudovanie/proektirovanie-elektroustanovok-4.html
затруднительную задачу в случае, если установка является сложной.
Использование специализированного программного обеспечения ускоряет расчеты.
Этот общий стандарт, применимый ко всем радиальным и многоконтурным системам питания
50 или 60 Гц и до 550 кВ, является очень точным и надежным.
Он может быть использован для различных типов коротких замыканий (симметричных или
несимметричных), которые могут возникнуть в электрической установке:
трехфазное короткое замыкание (всех трех фаз); как правило, этот тип КЗ сопровождается наибольшими токами;
двухфазное короткое замыкание (между двумя фазами), токи ниже, чем при трехфазном коротком замыкании;
двухфазное короткое замыкание на землю (между двумя фазами и землей);
однофазное короткое замыкание на землю (между фазой и землей), наиболее частый тип КЗ (80% всех случаев).
При возникновении короткого замыкания переходный ток короткого замыкания изменяется по времени и включает в себя две составляющие (см. рис. B5):
периодическую составляющую, начальная величина которой определяется величиной напряжения источника (генераторов, питающих короткозамкнутую сеть) величиной ее импеданса (полного сопротивления). Эта величина уменьшается до своего установившегося значения за время, зависящее от общей (эквивалентной) постоянной времени группы вращающихся машин (генераторов);
апериодическую составляющую, которая с течением времени уменьшается до нуля («затухает»). Ее начальная величина зависит от момента ее возникновения, а время «затухания» — от постоянной времени цепи короткого замыкания.
Таким образом, необходимо определить значения параметров короткого замыкания, которые полезны в выборе оборудования сети и системы защиты:
I»k: среднеквадратичное значение начального тока симметричного короткого замыкания;
Ib: среднеквадратичное значение тока симметричного короткого замыкания, отключаемого выключателем, когда размыкается первый полюс при t^. (при минимальном запаздывании);
Ik: среднеквадратичное значение установившегося тока симметричного короткого замыкания;
Ip: максимальное мгновенное значение (амплитуда тока при первом максимуме — ударный ток короткого замыкания);
Рис. B: Графическое представление величин короткого замыкания согласно МЭК 60909
IDC: величина апериодической составляющей тока.
Эти токи обозначаются нижними индексами 3, 2, 2E, 1, в зависимости от типа короткого замыкания: трехфазное, двухфазное без земли, двухфазное на землю, однофазное на землю. Метод, основанный на принципе суперпозиции Тевенина и разложении на симметричные составляющие, заключается в приложении к точке короткого замыкания эквивалентного источника напряжения с целью определения тока. Расчет проводится в три этапа:
Определяется эквивалентный источник напряжения, приложенный к точке КЗ. Он представляет собой напряжение, существовавшее непосредственно перед КЗ, и равен номинальному напряжению, умноженному на коэффициент, учитывающий нестабильность источника (наличие переключателя у трансформатора и поведения машин в сверхпереходном режиме).
Рассчитываются полные сопротивления каждой ветви относительно точки КЗ. Для систем прямой и обратной последовательности, в расчете не учитываются емкости линий и проводимости параллельных невращающихся нагрузок.