Tpo-gefest.ru

ТПО Гефест
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Пример расчета тока трехфазного к. з. в сети 0,4 кВ

Пример расчета тока трехфазного к.з. в сети 0,4 кВ

В данном примере будет рассматриваться расчет тока трехфазного короткого замыкания в сети 0,4 кВ для схемы представленной на рис.1.

Рис.1 - Однолинейная схема питания и расчетная схема замещения

1. Ток короткого замыкания на зажимах ВН трансформатора 6/0,4 кВ составляет — 11 кА.

2. Питающий трансформатор типа ТМ — 400, основные технические характеристики принимаются по тех. информации на трансформатор:

  • номинальная мощностью Sн.т — 400 кВА;
  • номинальное напряжение обмотки ВН Uн.т.ВН – 6 кВ;
  • номинальное напряжение обмотки НН Uн.т.НН – 0,4 кВ;
  • напряжение КЗ тр-ра Uк – 4,5%;
  • мощность потерь КЗ в трансформаторе Рк – 5,5 кВт;
  • группа соединений обмоток по ГОСТ 11677-75 – Y/Yн-0;

3. Трансформатор соединен со сборкой 400 В, алюминиевыми шинами типа АД31Т по ГОСТ 15176-89 сечением 50х5 мм. Шины расположены в одной плоскости — вертикально, расстояние между ними 200 мм. Общая длина шин от выводов трансформатора до вводного автомата QF1 составляет 15 м.

4. На стороне 0,4 кВ установлен вводной автомат типа XS1250CE1000 на 1000 А (фирмы SOCOMEC), на отходящих линиях установлены автоматические выключатели типа E250SCF200 на 200 А (фирмы SOCOMEC) и трансформаторы тока типа ТСА 22 200/5 с классом точности 1 (фирмы SOCOMEC).

5. Кабельная линия выполнена алюминиевым кабелем марки АВВГнг сечением 3х70+1х35.

Для того, чтобы рассчитать токи КЗ, мы сначала должны составить схему замещения, которая состоит из всех сопротивлений цепи КЗ, после этого, определяем все сопротивления входящие в цепь КЗ. Активные и индуктивные сопротивления всех элементов схемы замещения выражаются в миллиомах (мОм).

Виды коротких замыканий

Понятие короткого замыкания подразумевает электрическое соединение, которое не предусмотрено условиями эксплуатации оборудования между точками различных фаз, либо нейтрального проводника с фазой или земли с фазой (при наличии контура заземления нейтрали источника питания).

При эксплуатации потребителей напряжение питания может подключаться различными способами:

  • По схеме трехфазной сети 0,4 киловольта.
  • Однофазной сетью (фазой и нолем) 220 В.
  • Источником постоянного напряжения выводами положительного и отрицательного потенциала.

В каждом отдельном случае может возникнуть нарушение изоляции в некоторых точках, вследствие чего возникает ток короткого замыкания.

Для 3-фазной сети переменного тока существуют разновидности короткого замыкания:

  1. Трехфазное замыкание.
  2. Двухфазное замыкание.
  3. Однофазное замыкание на землю.
  4. Однофазное замыкание на землю (Изолированная нейтраль).
  5. Двухфазное замыкание на землю.
  6. Трехфазное замыкание на землю.

Tok korotkogo zamykaniia vidy

При выполнении проекта снабжения электрической энергией предприятия или оборудования подобные режимы требуют определенных расчетов.

Причины повреждения изоляции
  • Воздействие на изоляцию механическим путем.
  • Электрический пробой токоведущих частей вследствие чрезмерных нагрузок или перенапряжения.
  • Подобно нарушению изоляции можно считать причиной повреждения схлестывание неизолированных проводов воздушных линий от сильного ветра.
  • Наброс металлических предметов на линию.
  • Воздействие животных на проводники, находящиеся под напряжением.
  • Ошибки в работе обслуживающего персонала в электроустановках.
  • Сбой в функционировании защит и автоматики.
  • Техническое старение оборудования.
  • Умышленное действие, направленное на повреждение изоляции.
Последствия короткого замыкания

Ток короткого замыкания во много раз превышает ток при нормальной работе оборудования. Возможными последствиями такого замыкания могут быть:

  • Перегрев токоведущих частей.
  • Чрезмерные динамические нагрузки.
  • Прекращение подачи электрической энергии потребителям.
  • Нарушение нормального функционирования других взаимосвязанных приемников, которые подключены к исправным участкам цепи, из-за резкого снижения напряжения.
  • Расстройство системы электроснабжения.
Читайте так же:
Диоды освещение с выключателем

Принцип действия короткого замыкания

До начала возникновения короткого замыкания величина тока в электрической цепи имела установившееся значение iп. При резком коротком замыкании в этой цепи из-за сильного уменьшения общего сопротивления цепи электрический ток значительно повышается до значения iк. Вначале, когда время t равно нулю, электрический ток не может резко измениться до другого установившегося значения, так как в замкнутой цепи кроме активного сопротивления R, есть еще и индуктивное сопротивление L. Это увеличивает во времени процесс возрастания тока при переходе на новый режим.

В результате в начальный период короткого замыкания электрический ток сохраняет первоначальное значение iK = iно. Чтобы ток изменился, необходимо некоторое время. В первые мгновения этого времени ток повышается до максимального значения, далее немного снижается, а затем через определенный период времени принимает установившийся режим.

Период времени от начала замыкания до установившегося режима считается переходным процессом. Ток короткого замыкания можно рассчитать для любого момента в течение переходного процесса.

Ток КЗ при режиме перехода лучше рассматривать в виде суммы составляющих: периодического тока i пt с наибольшей периодической составляющей I пт и апериодического тока i аt (его наибольшее значение – I am).

Апериодическая составляющая тока КЗ во время замыкания постепенно затухает до нулевого значения. При этом ее изменение происходит по экспоненциальной зависимости.

Возможный максимальный ток КЗ считают ударным током iу. Когда нет затухания в начальный момент замыкания, ударный ток определяется:

I у i пm + i аt=0’, где i пm является амплитудой периодической токовой составляющей.

Полезное короткое замыкание

Считается, что короткое замыкание является отрицательным и нежелательным явлением, от которого происходят разрушительные последствия в электроустановках. Оно может создать условия для пожара, отключения защитной аппаратуры, обесточиванию объектов и другим последствиям.

Tok korotkogo zamykaniia skhema

Однако ток короткого замыкания может принести реальную пользу на практике. Есть немало устройств, функционирующих в режиме повышенных значений тока. Для примера можно рассмотреть сварочный аппарат. Наиболее ярким примером для этого послужит электродуговая сварка, при работе которой накоротко замыкается сварочный электрод с заземляющим контуром.

Такие режимы короткого замыкания действуют кратковременно. Мощность сварочного трансформатора обеспечивает работу при таких значительных перегрузках. Во время сварки в точке соприкосновения электрода возникает очень большой ток. В итоге выделяется значительное количество теплоты, достаточное для расплавления металла в месте касания, и образования сварочного шва достаточной прочности.

Tok korotkogo zamykaniia foto

Способы защиты

Еще в начале развития электротехники появилась проблема защиты электрических устройств от чрезмерных токовых нагрузок, в том числе и короткого замыкания. Наиболее простым решением стала установка плавких предохранителей, которые перегорали от их нагревания вследствие превышения тока определенной величины.

Такие плавкие вставки функционируют и в настоящее время. Их основным достоинством является надежность, простота и невысокая стоимость. Однако имеются и недостатки. Простая конструкция предохранителя побуждает человека после сгорания плавкого элемента заменить его самостоятельно подручными материалами в виде скрепок, проволочек и даже гвоздей.

Такая защита не способна обеспечить необходимой защиты от короткого замыкания, так как она не рассчитана на определенную нагрузку. На производстве для отключения цепей, в которых возникло замыкание, используют электрические автоматы. Они намного удобнее обычных плавких предохранителей, не требуют замены сгоревшего элемента. После устранения причины замыкания и остывания тепловых элементов, автомат можно просто включить, тем самым подав напряжение в цепь.

Читайте так же:
Как подключить переходной выключатель света

Существуют также более сложные системы защиты в виде дифференциальных автоматов. Они имеют высокую стоимость. Такие устройства отключают напряжение цепи в случае наименьшей утечки тока. Такая утечка может возникнуть при поражении работника током.

Другим способом защиты от короткого замыкания является токоограничивающий реактор. Он служит для защиты цепей в сетях высокого напряжения, где величина тока КЗ способна достичь такого размера, при котором невозможно подобрать защитные устройства, выдерживающие большие электродинамические силы.

Реактор представляет собой катушку с индуктивным сопротивлением. Он подключен в цепь по последовательной схеме. При нормальной работе на реакторе имеется падение напряжения около 4%. В случае возникновения КЗ основная часть напряжения приходится на реактор. Существует несколько видов реакторов: бетонные, масляные. Каждый из них имеет свои особенности.

Закон Ома при КЗ

В основе расчета замыканий цепи лежит принцип, который определяет вычисление силы тока по напряжению, путем его деления на подключенное сопротивление. Такой же принцип работает и при определении номинальных нагрузок. Отличие в следующем:

  • При возникновении аварийного режима процесс протекает случайным образом, стихийно. Однако он поддается некоторым расчетам по разработанным специалистами методикам.
  • В процессе нормальной работы электрической цепи сопротивление и напряжение находятся в уравновешенном режиме и могут незначительно изменяться в рабочих диапазонах в пределах нормы.
Мощность источника питания

По этой мощности выполняют оценку энергетической силовой возможности разрушительного действия, которое может осуществить ток короткого замыкания, проводят анализ времени протекания, размер.

Для примера рассмотрим, что отрезок медного проводника с площадью сечения 1,5 мм 2 длиной 50 см сначала подсоединили непосредственно к батарее «Крона». А в другом случае этот же кусок провода вставили в бытовую розетку.

В случае с «Кроной» по проводнику будет протекать ток КЗ, который нагреет эту батарею до выхода ее из строя, так как мощности батареи не достаточно для того, чтобы нагреть и расплавить подключенный проводник для разрыва цепи.

В случае с бытовой розеткой сработают защитные устройства. Представим, что эти защиты вышли из строя, и не сработали. В этом случае ток короткого замыкания будет протекать по бытовой проводке, затем по проводке всего подъезда, дома, и далее по воздушной линии или кабеля. Так он дойдет до трансформатора питания на подстанции.

В результате к трансформатору подсоединяется длинная цепь с множеством кабелей, проводов, различных соединений. Они намного повысят электрическое сопротивление нашего опытного отрезка провода. Однако даже в таком случае остается большая вероятность того, что этот кусок провода расплавится и сгорит.

Сопротивление цепи

Участок линии электропередач от источника питания до места короткого замыкания обладает некоторым электрическим сопротивлением. Его значение влияет на величину тока короткого замыкания. Обмотки трансформаторов, катушек, дросселей, пластин конденсаторов вносят свой вклад в суммарное сопротивление цепи в виде емкостных и индуктивных сопротивлений. При этом создаются апериодические составляющие, которые искажают симметричность основных форм гармонических колебаний.

Читайте так же:
Допустимый длительный ток для кабеля авббшв 4х185

Существует множество различных методик, с помощью которых производится расчет ток короткого замыкания. Они позволяют рассчитать с необходимой точностью ток короткого замыкания по имеющейся информации. Практически можно измерить сопротивление имеющейся схемы по методике «фаза-ноль». Это сопротивление делает расчет более точным, вносит соответствующие коррективы при подборе защиты от короткого замыкания.

Методы поиска

Заранее определить, где может возникнуть ток КЗ очень сложно, да и никому нет дела до такого мероприятия. Чаще всего приходят к поиску после того, как выбьет автоматический выключатель.

Найти короткое замыкание в проводке дома можно следующим образом:

Старая электропроводка в доме

Визуальный осмотр. Если изоляция в определенном месте повреждена и две оголенных жилы соприкасаются, причина находится именно здесь. Чаще всего повреждения обнаруживаются в распределительных коробках, розетках и выключателях в местах соединения проводов. Увидели подгорелую оболочку – вероятнее всего это и есть место неисправности.

Использование мультиметра для проверки электропроводки

Используя мегаомметр (либо мультиметр) необходимо проверить сопротивление цепи. Подключаетесь одним проводом тестера к фазе, другим к нулю (потом к заземлению). Если на табло ноль, значит проводка в норме, если есть какое либо значение, контакты соприкасаются. О том, как правильно пользоваться мультиметром, мы рассказали в соответствующей статье!

Обращаем Ваше внимание на то, что найти короткое замыкание мультиметром не всегда возможно, что связано с его малым напряжением. Как правило, данный вид тестера используется на участке цепи не более 3 метров.

Подключение электрической вилки в розетку

Если виновником ситуации является сам электроприбор, а не сеть, его можно быстро вычислить. При возникновении короткого замыкания в скрытой проводке автоматический выключатель сразу же выбивает. Сначала выключаете всю технику с розеток, потом включаете автомат и поочередно подсоединяете каждый прибор. Методом исключения нужно найти вышедший из строя участок проводки и отремонтировать его.

Замыкание внутри розетки

Кстати, существует народный метод поиска короткого замыкания на линии – по звуку. Суть заключается в том, что в месте, где контакты коротят будет слышно потрескивание. Схожий способ – определить по запаху горелой пластмассы проблемную зону в квартире либо доме.

Опираться на дедовские способы мы не рекомендуем и советуем отдавать предпочтение тестерам, которые помогут точно найти место неисправности даже в стене.

Также рекомендуем просмотреть видео инструкцию, на которой продемонстрирован метод поиска с помощью радиоприемника:

Какие индикаторы короткого замыкания купить?

индикаторы короткого замыкания купить

На рынке специального оборудования для электросетей средней мощности особое место занимает германская компания Horstmann GmbH. Основанная в 1946 году, она накопила богатейший опыт в данной области. Традиционное немецкое качество и разработки лучших мировых специалистов вывели продукцию фирмы Horstmann в первый ряд среди устройств такого рода.

Как найти короткое замыкание в скрытой проводке?

Ищем участки замыкания

Прежде чем осуществлять поиск обрыва скрытой проводки, стоит удостоверится в том, что имеется напряжение на входе, а автоматы исправны. Если при осмотре автоматов определилось, что пробки находятся во взведенном состоянии, то ЧП произошло в самом доме, если же автомат находится в выключенном положении, то это свидетельствует о произошедшем коротком замыкании. Далее можно приступать к непосредственному поиску участка, на котором произошел сбой.

Как правило, разводка в доме устанавливается по лучевому принципу. Другими словами, от дозовой коробки расходятся лучи (проводка) к розеткам, а на каждый выключатель подводится отдельный кабель. Мы рекомендуем ознакомиться со схемой проводки, которая установлена у вас дома — это значительно упростит поиск места разрыва или замыкания на цепи.

Читайте так же:
Мерцает свет при выключенном выключателе

Найдите дозовую коробку и вскройте её — внутри находится несколько скруток. На каждой линии рекомендуется измерить сопротивление и напряжение. Если показатели везде положительные, необходимо искать причину в другой дозовой коробке. Как только вы найдете скрутку, на которой нет напряжения и сопротивления — это означает, что на данной линии произошел обрыв, который необходимо устранить.

Фото: Ищем участки замыкания в скрытой проводке

Ищем участки замыкания в скрытой проводке

Итак, мы определили общий участок, на котором произошел разрыв. Теперь же необходимо узнать, в каком конкретном месте произошел разрыв, а затем устранить его. Рассмотрим, как найти обрыв в скрытой проводке.

Находим место обрыва

Первый, и наиболее простой метод дальнейших действий — это вскрытие штукатурки и обнаружение провода, на котором нет напряжения. Вскрытие производится с распределительной коробки и далее к месту повреждения. Большой вскрытый участок штробы на стене, пыль и шум — все это для того, чтобы найти и устранить участок величиной в несколько сантиметров.

Отметим, что в некоторых случаях сложность представляет даже определения трассы кабеля, который проходит в стене. Хорошо, если электрики при укладке кабеля пользовались ГОСТами и правилами монтажа проводки, но часты случаи, когда кабели прокладываются самым кратким путем для сокращения расходов. В таком случае может понадобиться снять всю штукатурку со стены для того, чтобы определить трассу и устранить дефект. Для того, чтобы избежать столь разрушительного ремонта, электрики используют специальный прибор для обнаружений обрыва скрытой проводки.

Профессионалы чаще всего используют прибор MS-58M — специальный бесконтактный пробник для определения напряжения на трассе сквозь различные материалы, в т.ч. бетон, кирпич, дерево и т.д.

Фото: Прибор MS-58M

Для повседневных целей используются и простые вариации комбинированного типа наподобие MS-48NS. С помощью данного прибора можно определить напряжение на определенном участке проводника, прозвонить провод, а также определить участок трассы, на котором пропадает напряжение.

Фото: Прибор MS-48NS

Как правило, такие приборы точно определяют место обрыва — до 8-12 см. Таким образом существенно сокращаются объемы работ и отремонтировать кабель можно без существенных разрушений.

После определения места разрыва, необходимо вскрыть штукатурку, достать кабель и починить его с помощью минимального набора инструментов (пассатижей, ножа, изоленты), после чего — поместить кабель обратно в трассу и привести место в начальный вид.

Посмотрите видео об использовании детектора для нахождения источника короткого замыкания в скрытой проводке:

Общее понятие короткого замыкания и его связь с силой тока

Любое подключение устройства потребления электроэнергии можно считать коротким замыканием. При этом само изделие является сопротивлением и всю нагрузку принимает на себя. Таким образом осуществляется штатная работа электроприбора. Но если сопротивление по какой-либо причине будет уменьшаться (стремиться к нулю), то сила тока будет возрастать. Из школьной программы всем известен закон Ома, который определяет взаимосвязь ЭДС (электродвижущей силы или напряжения), величиной тока и сопротивлением.

Сила тока при коротком замыкании участка цепи

Формула, по которой можно вычислить силу тока при коротком замыкании имеет следующий вид:

Читайте так же:
Выключатель для освещения трехполюсный

I=U/R,

  • -I – величина тока (его сила);
  • U – разность потенциалов (напряжение сети);
  • R – электрическое сопротивление.

Это упрощенная формула и она верна для участка цепи. При этом подразумевается, что проводники однородные, а в цепи присутствует резистор (сопротивление), но не принимается во внимание сам источник тока.

Формула для измерения силы тока короткого замыкания:

Iкз = E/r.

найти силу тока короткого замыкания

Для полной сети формула будет иметь несколько усложненный вид, но в нашем случае для понимания сущности короткого замыкания в электрической цепи и его влияния на нее, это не принципиально.

Возвращаясь к формуле можно заметить, что при уменьшении сопротивления, сила тока будет возрастать. Казалось бы, что в этом нет ни чего страшного, если б в свое время Джоуль и Ленц не вывели закон, названный их именем. На основе своих опытов они пришли к заключению что при протекании электрического тока по проводнику выделяется тепло. Причем эта связь имеет не только количественную, но и временную характеристику. Кратко суть закона состоит в следующем – чем выше сила тока, тем большее количество тепла будет выделяться за единицу времени.

Сила тока при коротком замыкании источника питания

Любой источник тока, такой как батарея или аккумулятор состоит из отрицательного (анода) и положительного (катода) контакта разделенных жидким или твердым электролитом. Под действием химической реакции происходит формирование электрического заряда, который при замыкании на устройство потребления обеспечивает его функционирование. В упрощенном варианте батарею можно рассматривать как участок цепи для которого будут действовать вышеприведенные правила.

сила тока короткого замыкания

Причиной замыкания электродов по короткому пути, как правило, является нарушение изоляционного слоя. При этом сила тока многократно возрастает с выделением тепла, что приводит к перегреву и разрушению источника электроэнергии. При использовании жидкого электролита, как например, в большинстве автомобильных аккумуляторов. Это может привести к закипанию жидкости и разрушению корпуса.

Причины короткого замыкания

Причины короткого замыкания

Чаще всего в бытовых условиях квартиры или частного дома, короткое замыкание возникает по нескольким причинам, основные из которых:

– в следствии нарушения изоляции электрических проводов или мест их соединений. Факторов приводящих к этому достаточно много, здесь и банальное старение материалов, и механическое повреждение, и даже загрязнения изоляторов.

– из-за случайного или преднамеренного соединения проводников с различным потенциалом, чаще всего фазного и нулевого. Это может быть вызвано ошибками при работе с электропроводкой под напряжением, неисправностью электроприборов, случайным попаданием проводников на контактные группы и т.д.

Поэтому, очень важно ответственно относится как к монтажу электроустановки, так и к её эксплуатации и обслуживанию.

Будьте аккуратны и осмотрительны при обращении с электрическими приборами и оборудованием, не включайте их в сеть если они повреждены или открыты. Не хватайтесь за электрические провода, если точно не знаете, что они не под напряжением.

Ну и как всегда, если у вас есть что добавить, вы нашли неточности или ошибки – обязательно пишите в комментариях к статье, кроме того задавайте свои вопросы, делитесь полезным опытом.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector