Berekening van kortsluitstromen voor beginnende elektriciens

Bij het ontwerpen van een energiesysteem voeren speciaal opgeleide elektriciens met behulp van technische handleidingen, tabellen, grafieken en computerprogramma's de analyse van de werking van het circuit in verschillende modi uit, waaronder:

1. stationair draaien;

2. nominale belasting;

3. noodsituaties.

Een speciaal gevaar is het derde geval wanneer er netwerkstoringen optreden die de apparatuur kunnen beschadigen. Meestal worden ze geassocieerd met "metalen" kortsluiting van het voedingscircuit, wanneer elektrische weerstanden met een afmeting van een fractie van Ohm willekeurig worden verbonden tussen verschillende potentialen van de ingangsspanning.

Dergelijke modi worden kortsluitstromen genoemd of afgekort als "kortsluiting". Ze komen voor wanneer:

• storingen in de werking van automatisering en bescherming;

• personeel fouten;

• schade aan apparatuur door technische veroudering;

• natuurlijke effecten van natuurlijke fenomenen;

• sabotage of vandalistische acties.

Kortsluitstromen zijn aanzienlijk groter in omvang dan de nominale belastingen waaronder een elektrisch circuit wordt gecreëerd. Daarom branden ze eenvoudig zwakke plekken in de apparatuur uit, vernietigen deze, veroorzaken brand.

Naast thermische vernietiging hebben ze nog steeds een dynamisch effect. De manifestatie laat de video goed zien:

Om de ontwikkeling van dergelijke ongevallen tijdens het gebruik uit te sluiten, beginnen ze ermee te worstelen, zelfs in het stadium van het creëren van het project van elektrische apparatuur. Bereken hiervoor theoretisch de mogelijkheid van het optreden van kortsluitstromen en hun grootte.

Deze gegevens worden gebruikt om het project verder te creëren en de voedingselementen en beveiligingsapparatuur van het circuit te selecteren. Ze blijven constant met hen werken tijdens de bediening van apparatuur.

De stromen van mogelijke kortsluitingen worden berekend door theoretische methoden met verschillende nauwkeurigheidsniveaus die aanvaardbaar zijn voor het betrouwbaar maken van beveiligingen.

Welke elektrische processen vormen de basis voor het berekenen van kortsluitstromen

In eerste instantie zullen we ons concentreren op het feit dat elk type aangelegde spanning, inclusief directe, afwisselende sinusoïdale, gepulseerde of elke andere willekeurige, ongevalsstromen creëert die het beeld van deze vorm herhalen of veranderen afhankelijk van de toegepaste weerstand en de werking van nevenfactoren. Dit alles moet aan ontwerpers worden verstrekt en bij hun berekeningen in aanmerking worden genomen.

Beoordeling van het optreden van m actie van kortsluitstromen stelt u in staat om:

• Wet van Ohm;

• de grootte van de vermogenskarakteristiek van het vermogen dat wordt aangelegd vanuit de spanningsbron;

• structuur van het gebruikte elektrische circuit;

• waarde van de totale toegepaste weerstand tegen de bron.

Wet van Ohm

De basis voor het berekenen van kortsluiting is het principe dat bepaalt dat de stroomsterkte kan worden berekend door de waarde van de aangelegde spanning, als u deze deelt door de waarde van de aangesloten weerstand.

Het werkt ook bij de berekening van nominale belastingen. Het enige verschil is dat:

• tijdens de optimale werking van het elektrische circuit, zijn de spanning en weerstand praktisch gestabiliseerd en variëren enigszins binnen de grenzen van de werkende technische normen;

• in geval van ongevallen gebeurt het proces spontaan willekeurig. Maar het kan worden voorzien, berekend met de ontwikkelde methoden.

Voedingsspanning

Met zijn hulp wordt de mogelijkheid van energie-energie om destructief werk uit te voeren door kortsluitstromen geëvalueerd, de duur van hun loop, de waarde geanalyseerd.

Laten we eens kijken naar een voorbeeld toen een en hetzelfde stuk koperdraad met een doorsnede van anderhalve vierkante mm en een lengte van een halve meter voor het eerst rechtstreeks op de Krona-batterijterminals werd aangesloten en na een tijdje een huishoudelijk stopcontact in de fase- en nulcontacten plaatste.

In het eerste geval zal een kortsluitstroom door de draad en de spanningsbron vloeien, waardoor de batterij wordt opgewarmd tot een toestand die de prestaties ervan schaadt. De kracht van de bron is niet voldoende om de aangesloten jumper te verbranden en het circuit te onderbreken.

In het tweede geval werkt automatische bescherming. Stel dat ze allemaal defect zijn en vastzitten. Vervolgens zal de kortsluitstroom door de bedrading van het huis gaan, het ingangsscherm naar het appartement, de ingang, het gebouw bereiken en het transformatorstation bereiken via kabel of bovengrondse hoogspanningsleidingen.

Dientengevolge is een vrij lang circuit met een groot aantal draden, kabels en plaatsen van hun verbinding verbonden met de transformatorwikkeling. Ze zullen de elektrische weerstand van onze kortsluiting aanzienlijk verhogen. Maar zelfs in dit geval is het zeer waarschijnlijk dat het de toegepaste kracht niet zal weerstaan ​​en eenvoudigweg doorbrandt.

Circuit configuratie

Wanneer consumenten worden gevoed, wordt er op verschillende manieren spanning aan hen geleverd, bijvoorbeeld:

• door de potentialen van de positieve en negatieve klemmen van de DC-spanningsbron;

• fase en nul van een eenfase huishoudelijk netwerk 220 volt;

• een driefasig circuit van 0,4 kV.

In elk van deze gevallen kunnen isolatiefouten op verschillende plaatsen optreden, wat zal leiden tot de stroom van kortsluitstromen erdoorheen. Alleen voor een driefasig AC-circuit, kortsluiting tussen:

• alle drie fasen tegelijkertijd - wordt driefase genoemd;

• elke twee fasen onderling - interfase;

• elke fase en nul - eenfase;

• fase en aarde - enkele fase naar aarde;

• twee fasen en aarde - twee fasen naar aarde;

• drie fasen en aarde - drie fasen naar aarde.

Bij het maken van een project voor de stroomvoorziening van apparatuur moeten al deze modi worden berekend en in aanmerking worden genomen.

Het effect van elektrische weerstand van een circuit

De lengte van de lijn vanaf de spanningsbron tot de locatie van de kortsluiting heeft een bepaalde elektrische weerstand. De waarde ervan beperkt kortsluitstromen. De aanwezigheid van transformatorwikkelingen, smoorspoelen, spoelen, condensatorplaten voegen inductieve en capacitieve weerstanden toe en vormen aperiodische componenten die de symmetrische vorm van de fundamentele harmonischen vervormen.

Met bestaande methoden voor het berekenen van kortsluitstromen kunnen ze met voldoende nauwkeurigheid worden berekend om te oefenen volgens eerder voorbereide informatie. De werkelijke elektrische weerstand van een al geassembleerd circuit kan worden gemeten met de methode fase nul lussen. Hiermee kunt u de berekening verduidelijken, de verdedigingskeuze aanpassen.

Basisdocumenten voor de berekening van kortsluitstromen

1. De methode voor het berekenen van de kortsluitstromen

Het staat goed vermeld in het boek van A. V. Belyaev "De keuze van apparatuur, beveiligingen en kabels in 0,4 kV-netwerken", uitgebracht door Energoatomizdat in 1988. Informatie beslaat 171 pagina's.

Het boek biedt:

• opeenvolging van berekening van kortsluitstromen;

• rekening houdend met het stroombeperkende effect van de elektrische boog op de plaats van schade;

• principes voor de selectie van beschermingsmiddelen volgens de waarden van de berekende stromen.

Het boek publiceert referentie-informatie over:

• stroomonderbrekers en zekeringen met analyse van de eigenschappen van hun beschermende eigenschappen;

• selectie van kabels en apparatuur, inclusief installaties voor het beschermen van elektromotoren, krachtsamenstellen, invoerapparatuur van generatoren en transformatoren;

• nadelen van bescherming van bepaalde typen stroomonderbrekers;

• kenmerken van het gebruik van externe relaisbescherming;

• voorbeelden van het oplossen van ontwerpproblemen.

Je kunt dit boek hier downloaden: Selectie van apparatuur, afschermingen en kabels in 0,4 kV-netwerken

2. Richtlijnen RD 153—34.0—20.527—98

Dit document definieert:

• methoden voor het berekenen van kortsluitstromen van symmetrische en asymmetrische modi in elektrische installaties met spanningen tot en boven 1 kV;

• methoden voor het controleren van elektrische apparaten en geleiders op thermische en elektrodynamische weerstand;

• testmethoden voor het schakelvermogen van elektrische apparaten.

De instructies hebben geen betrekking op de berekening van kortsluitstromen met betrekking tot relaisbeveiligingsinrichtingen met specifieke bedrijfsomstandigheden.

Je kunt ze hier downloaden: Richtlijnen voor het berekenen van kortsluitstromen

3. GOST 28249-93

Het document beschrijft de kortsluitingen die optreden in elektrische installaties van wisselstroom en de procedure voor hun berekening voor systemen met spanningen tot 1 kV. Het is sinds 1 januari 1995 van kracht op het grondgebied van Wit-Rusland en Kirgizië. Moldavië, Rusland, Tadzjikistan, Turkmenistan en Oekraïne.

De staatsstandaard definieert algemene methoden voor het berekenen van kortsluitstromen op het initiële en elk willekeurig tijdmoment voor elektrische installaties met synchrone en asynchrone machines, reactoren en transformatoren, bovengrondse en kabelstroomkabels, busbars, knooppunten met complexe complexe belasting.

Technische normen voor het ontwerp van elektrische installaties worden bepaald door de huidige staatsnormen en goedgekeurd door de Interstate Council for Standardization, Metrology and Certification.

Download GOST 28249-93 (2003). Kortsluiting in elektrische installaties. Berekeningsmethoden in elektrische AC-installaties met een spanning tot 1 kV kunnen hier zijn: GOST voor het berekenen van kortsluitstromen

De opeenvolging van acties van de ontwerper voor het berekenen van kortsluitstromen

In eerste instantie moet de informatie die nodig is voor de analyse worden opgesteld en vervolgens worden uitgevoerd op basis van de berekening. Na installatie van de apparatuur voor het in gebruik nemen en tijdens bedrijf wordt de juiste selectie en bruikbaarheid van de beveiliging gecontroleerd.

Brongegevensverzameling

Elk schema kan worden teruggebracht tot een vereenvoudigde vorm als het uit twee delen bestaat:

1. spanningsbron. Voor een netwerk van 0,4 kV wordt de rol gespeeld door de secundaire wikkeling van de transformator;

2. De stroomlijn.

Onder hen worden de nodige kenmerken verzameld.

Transformatorgegevens voor de berekening van kortsluitstromen

Ontdek:

• waarde van kortsluitspanning (%) - Uкз;

• kortsluitverlies (kW) - Rk;

• nominale spanningen op de hoge en lage zijwindingen (kV. V) - Uvn, Unn;

• fasespanning aan de lage kantwikkeling (V) - Ef;

• nominaal vermogen (kVA) - Snt;

• totale stroomweerstand van eenfase kortsluiting (mOhm) - Zt.

Aanvoerleidinggegevens voor het berekenen van kortsluitstromen

Deze omvatten:

• merktekens en aantal kabels met aanduiding van materiaal en aderdoorsnede;

• totale lengte van de route (m) - L;

• inductieve weerstand (mOhm / m) - X0;

• impedantie voor de fase-nullus (mOhm / m) - Zpt.

Deze informatie voor de transformator en de lijn is geconcentreerd in de mappen. Kud impactcoëfficiënt wordt daar ook genomen.

Berekeningsvolgorde

Volgens de gevonden kenmerken worden ze berekend voor:

• transformator - actieve en inductieve weerstand (mOhm) - Rt, Xt;

• lijnen - actief, inductief en impedantie (mOhm).

Met deze gegevens kunt u de totale actieve en inductieve weerstand (mOhm) berekenen. En op basis daarvan kunt u de totale weerstand van het circuit (mOhm) en stromen bepalen:

• driefasig circuit en schok (kA);

• eenfase kortsluiting (kA).

Volgens de waarden van de laatst berekende stromen, selecteren ze stroomonderbrekers en andere beschermende apparaten voor consumenten.

Ontwerpers kunnen de kortsluitstromen handmatig berekenen volgens formules, opzoektabellen en grafieken, of met behulp van speciale computerprogramma's.

Op echte krachtapparatuur die in gebruik wordt genomen, worden alle stromen, inclusief nominale en kortsluiting, geregistreerd door automatische oscilloscopen.

Met dergelijke oscillogrammen kunt u het verloop van de noodomstandigheden, de juiste werking van stroomapparatuur en beveiligingsapparatuur analyseren.Ze nemen effectieve maatregelen om de betrouwbaarheid van de verbruikers van het elektrische circuit te verbeteren.