Как рассчитать ток короткого замыкания

Аварии в электрических сетях способны причинить серьезный вред не только оборудованию, но и обслуживающему персоналу. Наибольшие неприятности доставляют короткие замыкания, периодически возникающие в домашних сетях, в сложных схемах трансформаторных подстанций и электроустановок, питающих цепях, подключенных к мощному производственному оборудованию. В связи с этим, на стадии проектирования выполняется расчет токов короткого замыкания, позволяющий предотвратить возникновение аварийного режима, и не допустить серьезных негативных последствий.

  1. Для чего рассчитываются токи КЗ
  2. Исходные данные и критерии для расчетов
  3. Проведение расчетов
  4. Как вычислить ток при трехфазном замыкании
  5. Расчеты токов КЗ в однофазных сетях

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:

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.

Исходные данные и критерии для расчетов

Напряжение, используемое в сети, бывает постоянным, переменным, с импульсной, синусоидальной и другой конфигурацией. Аварийные токи, случайно созданные любым из этих напряжений, полностью повторяют начальную форму, которая может изменяться под действием сопротивления или других факторов.

В первую очередь учитывается закон Ома, определяемый формулой I = U/R. Его принципы совершенно одинаковы как для номинальных нагрузок, так и для аварийных ситуаций, с небольшими отличиями. В первом случае показатели напряжения и сопротивления находятся в стабильном состоянии, а их изменения не выходят за пределы нормативных данных. В аварийном режиме эти процессы проходят стихийно, под влиянием случайных факторов. Поэтому и требуется расчет тока по специальным методикам.

Не менее важны показатели мощности источника напряжения. Данный критерий позволяет сделать оценку и вычислить энергетические возможности для разрушений, причиняемых токами коротких замыканий. Одновременно определяется величина этих токов и продолжительность действия. Кроме того, учитывается протяженность электрической цепи, количество линий и подключенных потребителей, существенно повышающих сопротивление. Однако, при слишком большой мощности, даже самая надежная схема не выдержит нагрузки и сгорит.

Методы расчетов зависит от конфигурации конкретной электрической схемы. В первую очередь, это подводка питания, выполняемая разными способами. В бытовых сетях на 220 В обычно используется фаза и ноль, постоянное напряжение подается от плюсовой и минусовой клеммы источника, а трехфазный ток подается по отдельной схеме. Изоляция проводников и токоведущих частей может быть нарушена в любом из этих вариантов, и в поврежденных местах начнут протекать токи короткого замыкания.

Замыкание случается одновременно между тремя или двумя фазами, между фазой и нулем или землей, между двумя или тремя фазами и землей. Каждый из этих режимов учитывается при составлении проекта.

Большое значение имеет электрическое сопротивление цепи. Оно зависит от протяженности линии от источника питания, особенно постоянного, до точки КЗ, отсюда и его возможности по ограничению тока. К основному добавляются индуктивные и емкостные сопротивления, присутствующие в обмотках катушек, трансформаторов и в обкладках конденсаторов. Они участвуют в формировании апериодических составляющих, вносят изменения в основные параметры.

Проведение расчетов

Для выполнения расчетов трёхфазного и однофазного тока привлекаются квалифицированные специалисты. Они отвечают не только за математическую часть, но и за дальнейшее поведение рассчитанной схемы в условиях эксплуатации. Вычисления, сделанные в домашних условиях, требуют дополнительной проверки, чтобы исключить вероятность ошибок. До начала расчетов начинающие электрики должны изучить основные понятия электричества, свойства проводников и диэлектриков, роль и значение надежной изоляции.

Расчет токов короткого замыкания для начинающих электриков

При проектировании любой энергетической системы специально подготовленные инженеры электрики с помощью технических справочников, таблиц, графиков и компьютерных программ выполняют ее анализ на работу схемы в различных режимах, включая:

2. номинальную нагрузку;

3. аварийные ситуации.

Особую опасность представляет третий случай, когда в сети возникают неисправности, способные повредить оборудование. Чаще всего они связаны с «металлическим» закорачиванием питающей цепи, когда между разными потенциалами подводимого напряжения подключаются случайным образом электрические сопротивления размерностью в доли Ома.

Такие режимы называют токами коротких замыканий или сокращенно «КЗ». Они возникают при:

сбоях в работе автоматики и защит;

ошибках обслуживающего персонала;

повреждениях оборудования из-за технического старения;

стихийных воздействиях природных явлений;

диверсиях или действиях вандалов.

Токи коротких замыканий по своей величине значительно превышают номинальные нагрузки, под которые создается электрическая схема. Поэтому они просто выжигают слабые места в оборудовании, разрушают его, вызывают пожары.

Кроме термического разрушения они еще обладают динамическим действием. Его проявление хорошо показывает видеоролик:

Чтобы при эксплуатации исключить развитие подобных аварий с ними начинают бороться еще на стадии создания проекта электрического оборудования. Для этого теоретически вычисляют возможности возникновения токов коротких замыканий и их величины.

Эти данные используются для дальнейшего создания проекта и выбора силовых элементов и защитных устройств схемы. С ними же продолжают постоянно работать и при эксплуатации оборудования.

Токи возможных коротких замыканий рассчитывают теоретическими методами с разной степенью точности, допустимой для надежного создания защит.

Какие электрические процессы заложены в основу расчета токов короткого замыкания

Первоначально заострим внимание на том, что любой вид приложенного напряжения, включая постоянное, переменное синусоидальное, импульсное или любое другое случайное создает токи аварий, которые повторяют образ этой формы или изменяют ее в зависимости от приложенного сопротивления и действия побочных факторов. Все это приходится предусматривать проектировщикам и учитывать в своих расчетах.

Оценку возникновения м действия токов коротких замыканий позволяют выполнить:

величина силовой характеристики мощности, приложенной от источника напряжения;

структура используемой электрической схемы электроустановки;

значение полного приложенного сопротивления к источнику.

Действие закона Ома

За основу расчета коротких замыканий взят принцип, определяющий, что силу тока можно вычислить по величине приложенного напряжения, если поделить ее на значение подключенного сопротивления.

Он же действует и при расчете номинальных нагрузок. Разница лишь в том, что:

во время оптимальной работы электрической схемы напряжение и сопротивление практически стабилизированы и изменяются незначительно в пределах рабочих технических нормативов;

при авариях процесс происходит стихийно случайным образом. Но его можно предусмотреть, просчитать разработанными методиками.

Мощность источника напряжения

С ее помощью оценивают силовую энергетическую возможность совершения разрушительной работы токами коротких замыканий, анализируют длительность их протекания, величину.

Рассмотрим пример, когда один и тот же кусок медного провода сечением полтора квадратных мм и длиной в полметра вначале подключили напрямую на клеммы батарейки «Крона», а через некоторое время вставили в контакты фазы и нуля бытовой розетки.

В первом случае через провод и источник напряжения потечет ток короткого замыкания, который разогреет батарейку до такого состояния, что повредит ее работоспособность. Мощности источника не хватит на то, чтобы сжечь подключенную перемычку и разорвать цепь.

Во втором случае сработают автоматические защиты. Допустим, что они все неисправны и заклинили. Тогда ток короткого замыкания пройдет через домашнюю проводку, достигнет вводного щитка в квартиру, подъезд, здание и по кабельной или воздушной линии электропередач дойдет до питающей трансформаторной подстанции.

В итоге к обмотке трансформатора подключается довольно протяженная цепь с большим количеством проводов, кабелей и мест их соединения. Они значительно увеличат электрическое сопротивление нашей закоротки. Но даже в этом случае высока вероятность того, что она не выдержит приложенной мощности и просто сгорит.

Конфигурация электрической схемы

При питании потребителей к ним подводится напряжение разными способами, например:

через потенциалы плюсового и минусового выводов источника постоянного напряжения;

фазой и нулем однофазной бытовой сети 220 вольт;

трехфазной схемой 0,4 кВ.

В каждом из этих случаев могут произойти нарушения изоляции в различных местах, что приведет к протеканию через них токов короткого замыкания. Только для трехфазной цепи переменного тока возможны короткие замыкания между:

всеми тремя фазами одновременно — называется трехфазным;

двумя любыми фазами между собой — междуфазное;

любой фазой и нулем — однофазное;

фазой и землей — однофазное на землю;

двумя фазами и землей — двухфазное на землю;

тремя фазами и землей — трехфазное на землю.

При создании проекта электроснабжения оборудования все эти режимы требуется просчитать и учесть.

Влияние электрического сопротивления цепи

Протяженность магистрали от источника напряжения до места образования короткого замыкания имеет определенное электрическое сопротивление. Его величина ограничивает токи короткого замыкания. Наличие обмоток трансформаторов, дросселей, катушек, обкладок конденсаторов добавляют индуктивные и емкостные сопротивления, формирующие апериодические составляющие, искажающие симметричную форму основных гармоник.

Существующие методики расчета токов короткого замыкания позволяют их вычислить с достаточной для практики точностью по заранее подготовленной информации. Реальное электрическое сопротивление уже собранной схемы можно измерить по методике петли «фаза-ноль». Оно позволяет уточнить расчет, внести коррективы в выбор защит.

Основные документы по расчету токов коротких замыканий

1. Методика выполнения расчета токов КЗ

Она хорошо изложена в книге А. В. Беляева “Выбор аппаратуры, защит и кабелей в сетях 0,4 кВ”, выпущенной Энергоатомиздат в 1988 году. Информация занимает 171 страницу.

последовательность расчета токов КЗ;

учет токоограничивающего действия электрической дуги на месте образования повреждения;

принципы выбора защитной аппаратуры по значениям рассчитанных токов.

В книге публикуется справочная информация по:

автоматическим выключателям и предохранителям с анализом характеристик их защитных свойств;

выбору кабелей и аппаратуры, включая установки защиты электродвигателей, силовых сборок, вводных устройств генераторов и трансформаторов;

недостаткам защит отдельных видов автоматических выключателей;

особенностям применения выносных релейных защит;

примерам решения проектных задач.

2. Руководящие указания РД 153—34.0—20.527—98

Этот документ определяет:

методики расчетов токов КЗ симметричных и несимметричных режимов в электроустановках с напряжением до и выше 1 кВ;

способы проверок электрических аппаратов и проводников на термическую и электродинамическую стойкость;

методы испытания коммутационной способности электрических аппаратов.

Указания не охватывают вопросы расчета токов КЗ применительно к устройствам РЗА со специфическими условиями эксплуатации.

3. ГОСТ 28249-93

Документ описывает короткие замыкания, возникающие в электроустановках переменного тока и методику их расчета для систем с напряжением до 1 кВ. Он действует с 1 января 1995 года на территориях Беларуси, Кыргызстана. Молдовы, России, Таджикистана, Туркменистана и Украины.

Государственный стандарт определяет общие методы расчетов токов КЗ в начальный и любой произвольный временной момент для электроустановок с синхронными и асинхронными машинами, реакторами и трансформаторами, воздушными и кабельными ЛЭП, шинопроводами, узлами сложной комплексной нагрузки.

Технические нормативы проектирования электроустановок определены действующими государственными стандартами и согласованы Межгосударственным Советом по вопросам стандартизации, метрологии, сертификации.

Скачать ГОСТ 28249-93 (2003). Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ можно здесь: ГОСТ по расчету токов КЗ

Очередность действий проектировщика для расчета токов короткого замыкания

Первоначально следует подготовить необходимые для анализа сведения, а затем провести из расчет. После монтажа оборудования к процессе ввода его в работу и при эксплуатации проверяется правильность выбора и работоспособность защит.

Сбор исходных данных

Любую схему можно привести к упрощенному виду, когда она состоит из двух частей:

1. источника напряжения. Для сети 0,4 кВ его роль исполняет вторичная обмотка силового трансформатора;

2. питающей линии электропередачи.

Под них собираются необходимые характеристики.

Данные трансформатора для расчета токов КЗ

величину напряжения короткого замыкания (%) — Uкз;

потери короткого замыкания (кВт) — Рк;

номинальные напряжения на обмотках высокой и низкой стороны (кВ. В) — Uвн, Uнн;

фазное напряжение на обмотке низкой стороны (В) — Еф;

номинальную мощность (кВА) — Sнт;

полное сопротивление током однофазного КЗ (мОм) — Zт.

Данные питающей линии для расчета токов КЗ

К ним относятся:

марки и количество кабелей с указанием материала и сечения жил;

общая протяженность трассы (м) — L;

индуктивное сопротивление (мОм/м) — X0;

полное сопротивление для петли фаза-ноль (мОм/м) — Zпт.

Эти сведения для трансформатора и линии сосредоточены в справочниках. Там же берут ударный коэффициент Куд.

Последовательность расчета

По найденным характеристикам вычисляют для:

трансформатора — активное и индуктивное сопротивление (мОм) — Rт, Хт;

линии — активное, индуктивное и полное сопротивление (мОм).

Эти данные позволяют рассчитать общее активное и индуктивное сопротивление (мОм). А на их основе можно определить полное сопротивление схемы (мОм) и токи:

трехфазного замыкания и ударный (кА);

однофазного КЗ (кА).

По величинам последних вычисленных токов и подбирают автоматические выключатели и другие защитные устройства для потребителей.

Расчет токов короткого замыкания проектировщики могут выполнять вручную по формулам, справочным таблицам и графикам или с помощью специальных компьютерных программ.

На реальном энергетическом оборудовании, введенном в эксплуатацию, все токи, включая номинальные и коротких замыканий, записываются автоматическими осциллографами.

Такие осциллограммы позволяют анализировать ход протекания аварийных режимов, правильность работы силового оборудования и защитных устройств. По ним принимают действенные меры для повышения надежности работы потребителей электрической схемы.

Расчет токов короткого замыкания

Сегодня хочу вашему вниманию представить методику расчета токов короткого замыкания. Самое главное без всякой воды и каждый из вас сможет ей воспользоваться, приложив минимум усилий, а некоторые из вас получат и мою очередную программу, с которой считать будет еще проще.

Это уже вторая статья, посвященная токам короткого замыкания. В первой статье я обратил ваше внимание на защиту протяженных электрических сетей и то, что в таких сетях, порой, не так просто подобрать защиту от токов короткого замыкания. Для того и проектировщик, чтобы решать подобные вопросы.

Теорию по расчету токов короткого замыкания можно найти в следующих документах:

Читайте также:  Самодельная деревянная авторучка

2 РД 153-34.0-20.527-98 (Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору элетрооборудования).

3 А.В. Беляев (Выбор аппаратуры, защит и кабелей в сетях 0,4кВ).

В интернете я не нашел, где все четко было бы расписано от «А» до «Я».

Думаю вы со мной согласитесь, что токи короткого замыкания не так просто рассчитать, поскольку проектировщик не всегда досконально владеет всей необходимой информацией. Данный метод расчета является упрощенным, т.к. в нем не учитываются сопротивления контактов автоматических выключателей, предохранителей, шин, трансформаторов тока.

Возможно, позже все эти сопротивления я учту, но, на мой взгляд, эти значения на конечный результат влияют незначительно.

Последовательность расчета токов короткого замыкания.

1 Сбор исходных данных по трансформатору:

Uкз — напряжение короткого замыкания трансформатора, %;

Рк — потери короткого замыкания трансформатора, кВт;

Uвн – номинальное напряжение обмоток ВН понижающего трансформатора; кВ;

Uнн (Ел) – номинальное напряжение обмоток НН понижающего трансформатора; В;

Еф – фазное напряжение обмоток НН понижающего трансформатора; В;

Sнт – номинальная мощность трансформатора, кВА;

– полное сопротивление понижающего трансформатора током однофазного к.з., мОм;

Активные и индуктивные сопротивления трансформаторов 6 (10)/0,4кВ, мОм

2 Сбор исходных данных по питающей линии:

Тип, сечение кабеля, количество кабелей;

L – длина линии, м;

Хо – индуктивное сопротивление линии, мОм/м;

Zпт – полное сопротивление петли фаза-ноль от трансформатора до точки к.з., измеренное при испытаниях или найденное из расчета, мОм/м;

Полное удельное сопротивление петли фаза-ноль для кабелей или пучка проводов

3 Другие данные.

Куд – ударный коэффициент.

После сбора исходных можно приступить непосредственно к вычислениям.

Активное сопротивление понижающего трансформатора, мОм:

Активное сопротивление трансформатора

Индуктивное сопротивление понижающего трансформатора, мОм:

Индуктивное сопротивление трансформатора

Активное сопротивление питающей линии, мОм:

Индуктивное сопротивление питающей линии, мОм:

Полное активное сопротивление, мОм:

Полное индуктивное сопротивление, мОм:

Полное сопротивление, мОм:

Ток трехфазного короткого замыкания, кА:

Ток трехфазного короткого замыкания

Ударный ток трехфазного к.з., кА:

Ударный ток трехфазного к.з.

Ток однофазного короткого замыкания, кА:

Ток однофазного короткого замыкания

Рассчитав токи короткого замыкания, можно приступать к выбору защитных аппаратов.

По такому принципу я сделал свою новую программу для расчета токов короткого замыкания. При помощи программы все расчеты можно выполнить значительно быстрее и с минимальным риском допущения ошибки, которые могут возникнуть при ручном расчете. Пока это все-таки beta-версия, но тем не менее думаю вполне рабочий вариант программы.

Внешний вид программы:

Программа для расчета токов к.з.

Ниже в программе идут все необходимые таблицы для выбора нужных параметров трансформатора и питающей линии.

Также в месте с программой я прилагаю образец своего расчета, чтобы быстро можно было оформить расчет и предоставить всем заинтересованным органам.

Стоит заметить, что у меня появилась еще одна мелкая программа – интерполяция. Удобно, например, находить удельную нагрузку квартир при заданных значениях.

Жду ваших отзывов, пожеланий, предложений, уточнений.
Продолжение следует. будет еще видеообзор измененной версии.
Нужно ли учитывать сопротивления коммутационных аппаратов при расчете к.з.?

Расчет тока короткого замыкания в сети 0,4 кВ

Введение

В соответствии с пунктом 3.1.8. ПУЭ электрические сети должны иметь защиту от токов короткого замыкания, обеспечивающую по возможности наименьшее время отключения при этом указано что защита должна проверяться по отношению наименьшего расчетного тока короткого замыкания (далее — тока КЗ) к номинальному току плавкой вставки предохранителя или расцепителя автоматического выключателя. (Подробнее о выборе защиты от токов короткого замыкания читайте статью: Расчет электрической сети и выбор аппаратов защиты)

В сетях 0,4 кВ с глухозаземленной нейтралью наименьшим током КЗ является ток однофазного короткого замыкания методика расчета которого и приведена в данной статье.

Основные понятия и принцип расчета

Сама формула расчета тока короткого замыкания проста, она выходит из закона ома для полной цепи и имеет следующий вид:

Что такое петля фаза-нуль (фаза-ноль)? Это электрическая цепь состоящая из фазного и нулевого проводников, а так же обмотки трансформатора к которым они подключены.

В свою очередь сопротивление данной электрической цепи и называется сопротивлением петли фаза нуль.

Как известно есть три типа сопротивлений: активное (R), реактивное (X) и полное (Z). Для расчета тока короткого замыкания необходимо использовать полное сопротивление определить которое можно из треугольника сопротивлений:

Примечание: Сумма полных сопротивлений нулевого и фазного проводников называется полным сопротивлением питающей линии.

Рассчитать точное сопротивление петли фаза-нуль довольно сложно, т.к. на ее сопротивление влияет множество различных факторов, начиная с переходных сопротивлений контактных соединений и сопротивлений внутренних элементов аппаратов защиты, заканчивая температурой окружающей среды. Поэтому для практических расчетов используются упрощенные методики расчета токов КЗ одна из которых и приведена ниже.

Справочно: Расчетным путем ток короткого замыкания определяется, как правило, только для новых и реконструируемых электроустановок на этапе проектирования электрической сети и выбора аппаратов ее защиты. В действующих электроустановках наиболее целесообразно определять ток короткого замыкания путем проведения соответствующих измерений (путем непосредственного измерения тока КЗ, либо путем косвенного измерения, т.е. измерения сопротивления петли-фаза-нуль и последующего расчета тока КЗ).

Методика расчета тока кз

1) Определяем полное сопротивление питающей линии до точки короткого замыкания:

Примечание: Расчет производится для каждого участка линии с различным сечением и/или материалом проводника, с последующим суммированием сопротивлений всех участков (Zпл=Zл1+Zл2+…+Zлn).

Активное сопротивление линии определяется по формуле:

Примечание: формула приведена с учетом, что сечения и материал фазного и нулевого проводников линии одинаковы, в противном случае расчет необходимо выполнять по данной формуле для каждого из проводников индивидуально с последующим суммированием их сопротивлений.

Реактивное сопротивление линии определяется по формуле:

2) Определяем сопротивление питающего трансформатора

Сопротивление трансформатора зависит от множества факторов, таких как мощность, конструкция трансформатора и главным образом схема соединения его обмоток. Для упрощенного расчета сопротивление трансформатора при однофазном кз (Zтр(1)) можно принять из следующей таблицы:

3) Рассчитываем ток короткого замыкания

Ток однофазного короткого замыкания определяем по следующей формуле:

    Пример расчета тока кз

    Для примера возьмем следующую упрощенную однолинейную схему:

    1. Определяем полное сопротивление питающей линии до точки короткого замыкания

    Как видно из схемы всего имеется три участка сети, расчет сопротивления необходимо производить для каждого в отдельности, после чего сложить рассчитанные сопротивления всех участков.

    Таким образом полное сопротивление питающей линии (цепи фаза-ноль) от питающего трансформатора до точки кз составит:

    1. Определяем сопротивление трансформатора

    Как видно из схемы источником питания является трансформатор на 160 кВА, со схемой соединения обмоток «звезда — звезда с выведенной нейтралью». Определяем сопротивление трансформатора по таблице выше:

    1. Рассчитываем ток короткого замыкания

    Была ли Вам полезна данная статья? Или может быть у Вас остались вопросы? Пишите в комментариях!

    Не нашли на сайте статьи на интересующую Вас тему касающуюся электрики? Напишите нам здесь. Мы обязательно Вам ответим.

    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.

    Расчет тока короткого замыкания

    Чтобы понимать, почему возникает этот процесс, необходимо провести расчет значений токов короткого замыкания. Для этого надо знать закон Ома: «Значение силы тока в некотором промежутке электрической цепи является прямо пропорциональным значению напряжения и обратно пропорциональным сопротивлению тока на этом промежутке». Это основополагающий закон электрики, который изучается даже в школьной программе. Для большей наглядности, следует обозначить его формулой: I=U/R, где:

    • I — сила тока;
    • U — напряжение на участке цепи;
    • R — сопротивление.

    Любое электрооборудование, подключенное к бытовой или промышленной электрической цепи, является активным сопротивлением. Параметр напряжения сети бытового назначения — 220 В (в некоторых случаях 230 В). Представленное значение неизменно. Чем выше значение сопротивления прибора (проводника или некоторого материала), подключенного к электропитанию, тем меньшей будет величина электрического тока.

    Для расчёта тока короткого замыкания лучше воспользоваться более «продвинутой» формой закона Ома, называемой законом Ома для полной цепи.

    Эта форма закона Ома также изучается в школьной программе, однако мало кто о ней помнит. А ведь именно она применяется для расчёта тока КЗ. Дело в том, что если сопротивление внешних элементов цепи равно 0, то странного деления на ноль не появится, а вместо этого ток будет вполне конкретно и точно вычисляем как результат деления ЭДС источника на внутреннее сопротивление источника напряжения:

    Iкз=ε / r

    Конечно в случае, если КЗ возникает в доме или квартире — от места замыкания до точки возникновения ЭДС ток проходит через проводку. И неважно, медные это провода или изготовленные из алюминия — они обладают сопротивлением. И в таком случае R не равно нулю. Чему же оно равно — читаем дальше.

    Пример 1. Сеть с напряжением 220–230В

    Давайте возьмем для конкретного примера: длину проводки 100 м и площадь сечения проводов 2,5 мм² и затем посмотрим каково же будет их сопротивление в случае, если они сделаны из меди.

    Формула, также известная из учебника физики любой самой средней школы, гласит:

    R=ρ·L/S,

    ρ — удельное сопротивление меди, равное приблизительно 0,017–0,018 Ом·мм²/м;

    L — длина проводника, выраженная в метрах;

    S — площадь проводника, выраженная в мм².

    Учтем, что подводящих электроэнергию провода не один, а два (ток приходит по одному проводу и уходит по второму), поэтому длина провода L при расчёте удваивается:

    R=0.018·2·100/2,5=1,44 Ом

    Итак, теперь видно, что провода имеют достаточно большое сопротивление. Чтобы теперь прикинуть ток КЗ можно воспользоваться законом Ома. Внутреннее сопротивление источника питания нам не известно, но как видно из формулы закона Ома для полной цепи, что чем оно больше, тем меньше будет ток КЗ. Следовательно, приняв r=0 мы найдем максимально возможный ток КЗ при вычисленном R=1,44 Ом.

    Также примем, что напряжение питания в сети также максимально возможное, и составляет 230+10%=253 В. В таком случае ток короткого замыкания будет равен:

    Iкз=253/1,44 = 175,7 А

    Итак, мы провели расчет для конкретного питающего проводника. Для проводки с другими параметрами вычисление может быть произведено аналогичным образом.

    Пример 2. Аккумуляторная батарея

    Если КЗ возникает непосредственно у источника ЭДС (с таким явлением мы можем встретиться в случае «коротыша» бытового или автомобильного аккумулятора или батареи питания), то в таком случае внешнее сопротивление R≈0. Следовательно, для расчета понадобится знать внутреннее сопротивление r максимально точно (иначе опять возникнет деление на ноль и ничего стоящего мы не насчитаем). Вычислить его не составит труда, если у вас имеется сопротивление (резистор) и мультиметр.

    Теперь давайте рассмотрим конкретный пример. Допустим, имеется автомобильный аккумулятор на 12В. Как необходимо действовать, чтобы определить его ток КЗ.

    Нам понадобится резистор номиналом 10 Ом на 15Вт, который поможет выполнить необходимый эксперимент:

    1. Измеряем напряжение питания аккумулятора в режиме холостого хода (без нагрузки) мультиметром, допустим мы получили значение 11,85 В.
    2. Далее подключаем в качестве нагрузки резистор 10 Ом 15Вт и замеряем мультиметром ток. Получили 1,07 А.
    3. Не отключая резистор на 100 Ом измеряем падение напряжения на клеммах аккумулятора. Пусть будет 10,8 В.
    4. Теперь можно вычислить внутреннее сопротивление: r=11,85–1,07·10,8=0,3 Ом.
    5. Теперь можно определить ток КЗ: Iкз=11,85/0,3 = 39,5 А

    Если вы ещё не догадались что за формулы были применены, то вот подсказки:

    r=Uхх–Iн·Uн,

    Iкз=Uхх/r,

    Uхх — напряжение холостого хода источника питания;

    — ток, отдаваемый источником питания под нагрузкой;

    — напряжение источника питания под нагрузкой.

    Как видно из формул, само значение нагрузки знать не нужно, тем не менее оно подбирается таким образом, чтобы погрешность измерения прибора не давала слишком большой разброс результата (если нагрузка будет незначительно «просаживать» напряжение источника питания, то есть Uхх, то точность результата будет крайне низкой).

    Причины возникновения КЗ

    Теперь кратко пробежимся по возможным причинам возникновения КЗ.

    Распространенные причины появления КЗ следующие:

    • устаревшая проводка;
    • механические повреждения внутри цепи;
    • неправильная организация электрических проводов;
    • нарушение правил эксплуатации электроприбора;
    • бесконтрольное увеличение показателя мощности приборов;
    • несоблюдение норм строительства.

    Отрицательное воздействие КЗ для человека и его имущества

    КЗ, в зависимости от места возникновения, приводит к пагубным последствиям для имущества и безопасности жизни человека. К таковым относят:

    • обгорание и выход из строя электрических приборов;
    • воспламенение электрической проводки;
    • снижение напряжения электросети (в промышленных условиях приводит к остановке работы предприятий);
    • падение эффективности работы систем электроснабжения;
    • возникновение электромагнитного воздействия приводит к нарушению функционирования коммуникаций, расположенных под землей.

    Виды КЗ

    Электричество используется повсеместно и бытовой и промышленной сфере. Чтобы свести риск появления короткого замыкания к минимуму, разработан ряд мероприятий и устройств по обеспечению защиты от КЗ. Однако, чтобы точно понимать в каком случае и какой прибор использовать, нужно знать виды замыкания. Основными из них являются:

    • в цепях постоянного тока;
    • в цепях переменного тока (между: фазой и землей, двумя разными фазами, тремя фазами, двумя разными фазами и землей, тремя фазами и землей).

    Доля однофазных КЗ составляет 65% повреждений, 2 фазы с землей — 20%, двухфазных — 10%, трехфазных — 5%. Часто случаются сложные виды повреждений, сопровождающиеся многократной несимметрией. Это означает тип замыкания различных фаз, происходящего в нескольких точках единовременно.

    Методы поиска короткого замыкания

    Заранее найти место возникновения этого явления довольно сложно. В большинстве случаев до него нет дела ни специалистам, ни обычным пользователям. Однако это поможет вовремя нейтрализовать его, что приведет к невозможности появления пагубных последствий. Благодаря своевременному реагированию, экономятся финансовые средства и время. Методов как определить короткое замыкание существует несколько:

    • визуальный осмотр проводки (на не должно быть разрывов и оголенных проводов);
    • использование мультиметра или мегаомметра;
    • по звуку;
    • исключение.

    Провода, являющиеся составной частью токоведущего кабеля, могут соприкасаться между собой. Если они оголены, то именно это и является явной причиной КЗ. Подобные повреждения, как правило, находятся в распределительных коробках и других узлах электроснабжения (розетки, выключателях и так далее). Подгорелая изоляция кабеля — явное место, где потенциально может образоваться КЗ.

    Применение специальных приборов помогает измерить значение сопротивления цепи. В их составе имеется 2 провода: один из них подключается к фазе, а другой — к нолю (далее к заземлению). Если на дисплее прибора отображается 0, значит целостность проводки в норме, если какое-либо другое значение — контакты соприкасаются. Обратите внимание, что напряжение мультиметра довольно маленькое. Им можно измерять цепи, протяженностью не более 3 метров.

    Поиск места возникновения короткого замыкания по звуку — народный метод определения этого явления. Для этого необходимо тщательно прислушиваться у всех соединений. В месте контакта будет слышно характерное потрескивание. Иногда возникает запах горелой пластмассы и изоляции. Пользоваться таким способом нахождения КЗ следует пользоваться только в крайнем случае при недоступности других методов.

    Очень часто бывает, что виновником является подключенный электроприбор. Его включение сразу приведет к срабатыванию предохранителя. Это приведет к моментальному отключению электроснабжения участка. Найти такой прибор можно методом исключения, поочередно включая все устройства.

    Специалисты настоятельно рекомендуют не применять устаревшие способы поиска КЗ. В большинстве случаев они не показывают должной точности и эффективности. Если возникла необходимость найти место КЗ, необходимо пригласить профессионалов, которые будут использовать качественное и точное оборудование.

    Защита от КЗ

    Для защиты от КЗ существуют различные устройства:

    • автоматические выключатели;
    • автоматические выключатели с автоматическим возвратом во включенное состояние;
    • УЗО;
    • плавкие предохранители;
    • «пробки»;
    • самовосстанавливающиеся предохранители.

    В представленной схеме участвуют стабилитрон и диоды, защищающие светодиоды от воздействия обратных токов. За ограничение тока в системе защиты отвечают 2 резистора. Предохранитель должен быть самовосстанавливающегося типа, номиналы элементов должны подбираться индивидуально в зависимости от условий.

    Эффективный способ защиты от представленного явления — применение реактора, ограничивающего ток. Он применяется в системе защиты электрических цепей, где величина КЗ может быть такой силы, с которой обычное оборудование не справится.

    Ректор имеет вид катушки с сопротивлением индуктивного типа, подключенной к сети по последовательной схеме. Приемлемое функционирование цепи позволяет соблюдать уровень падения напряжения реактора около 4%. При образовании КЗ основная часть напряжения поступает на это устройство. Такое оборудование бывает масляного и бетонного типов. Каждый из них применяется в зависимости от типа электропроводки и питаемого ею оборудования.

    Полезное КЗ

    Ток, возникающий по причине подобного явления, может принести не только разрушение, но и пользу. Существует ряд оборудования, функционирующего в условиях повышенного значения тока. Классическим примером таких устройств является электродуговая сварка. Ее работа обусловлена соединением сварочного электрода и контура заземления.

    При существенных перегрузках функционирование таких аппаратов кратковременно. Его обеспечивает сварочный трансформатор большой мощности. В месте, где происходит соприкосновение 2 электродов происходит выработка тока довольно значительной силы. Это приводит к выделению большого количества тепловой энергии, которой достаточно для плавления металла в области соприкосновения. Таким процессом обеспечена работа сварки. Шов получается аккуратным, долговечным и прочным.

    Видео по теме

    Расчет токов короткого замыкания (КЗ), пример, методические пособия

    В этой статье мы ниже рассмотривает пример расчет из курсового проекта тока КЗ. Скажем сразу, расчетов токов КЗ целое исскуство, и если Вам необходимо рассчитать токи КЗ для реальных электроустановок, то лучше скачать следующие методические пособия разработанные Петербурским энергетическим университетом повышения квалификации и всё сделать по ним.

    1. И.Л. Небрат. Расчеты токов короткого замыкания в сетях 0,4 кв — скачать;

    2.И.Л.Небрат, Полесицкая Т.П. Расчет ТКЗ для РЗ, часть 1 — скачать;

    3.И.Л.Небрат, Полесицкая Т.П. Расчет ТКЗ для РЗ, часть 2 — скачать.

    Так же полезно будет иметь под рукой программы, которые помогут Вам точно расчитать токи КЗ. Данных программ в настоящее время много и Вы можете найти большое количество различного софта в интернете, на который Вы можете потратить от часа до нескольких дней, чтобы разобраться как в нём работать. Ниже я выложу перечень программ в файле ворд, в котором указаны производители программ и как и где их можно получить (ссылок на скачивание в файле нет). А также выложу одну программу для расчета токов КЗ в сетях 0.4кВ. Данная программа очень древняя, но и такая же надежная как весь совеский аэрофлот. Работает из под DOSa. Эмулятор в файле скачивания. И так:

    1. Переченьпрограмм расчетов ТКЗ и уставок РЗ (если Вы знаете какие-то другие программы, то пишите на pue8(г а в)mail.ru). Мы их включим в перечень.;

    2. Программа для расчета токов КЗ в сетях 0.4 кВ.

    Если Вам необходим расчет для курсового проекта или учебного задания, то ниже приведен не большой расчет, который в этом Вам поможет.

    В задании к курсовому проекту приводятся данные об эквивалентных параметрах сети со стороны высшего напряжения рабочих трансформаторов СН (ТСН) и со стороны высшего напряжения резервных трансформаторов СН (РТСН). В соответствии с рис.2.1, приводятся: ток КЗ на ответвлении к ТСН (3) по I , кА при номинальном напряжении генератора Uгн, кВ или эквивалентное сопротивление сети со стороны ВН ТСН ТСН э X , Ом. Имеет место следующая зависимость:

    Рис.2.1. Расчетная схема для определения токов КЗ при расположении точек КЗ на секциях СН 6(10) кВ и 0,4(0,69) кВ.
    Для резервных трансформаторов СН задается ток к.з. на шинах ОРУ в точке включения РТСН (3) по I , кА при среднеэксплуатационном напряжении ОРУ ср U , кВ или эквивалентное сопротивление системы в точке включения РТСН РТСН э Х , Ом:

    Учитывается возможность секционирования с помощью токоограничивающих реакторов секций РУСН-6 кВ. Это дает возможность применить на секциях за реактором более дешевые ячейки КРУ с меньшими токами термической и электродинамической стойкости и меньшим номинальным током отключения, чем на секциях до реактора, и кабели с меньшим сечением токопроводящих жил.

    Расчет ведется по среднеэксплуатационным напряжениям, равным в зависимости от номинального напряжения 1150; 750; 515; 340; 230; 154; 115; 37; 24; 20; 18; 15,75; 13,8; 10,5; 6,3; 3,15; 0,66; 0,525; 0,4; 0,23, и среднеэксплуатационным коэффициентам трансформации. В учебном пособии расчеты по определению токов КЗ в относительных (базисных) единицах применительно к схеме Ленинградской АЭС с тремя системами напряжения (750, 330, 110 кВ) и напряжением 6,3 кВ проводились с учетом как действительных, так и среднеэксплуатационных коэффициентов трансформации трансформаторов и автотрансформаторов.

    Показано, что расчет по среднеэксплуатационным напряжениям не вносит существенных корректировок в уровни токов КЗ. В то же время требуется серьезная вычислительная работа методом последовательных приближений, чтобы связать уровни напряжения генераторов, значения их реактивных мощностей с учетом коэффициента трансформации АТ связи, рабочих и резервных ТСН и напряжений на приёмных концах линий. При сокращении числа переключений трансформаторов и АТ связи с РПН из соображений надежности работы блоков задача выбора отпаек РПН становится менее актуальной.


    Схемы замещения для точек КЗ на напряжениях 6,3 и 0,4 кВ приведены на рис.2.2.
    Все сопротивления приводятся к базисным условиям и выражаются либо в относительных единицах (о.е.) либо в именованных (Ом). В начале расчета необходимо определиться, в каких единицах будут производиться вычисления, и сохранять данную систему единиц до конца расчетов. Методики определения токов КЗ с использованием относительных и именованных единиц равноправны.

    В работе приводятся методики расчетов в относительных и в именованных единицах, как с учетом действительных коэффициентов трансформации, так и по среднеэксплуатационным напряжениям.

    В работе приводятся расчеты как в относительных, так и в именованных единицах для простейших схем 0,4 кВ, где нужно учесть не только индуктивное, но и активное сопротивления.

    Рис.2.2. Схема замещения в случае наличия реактора при питании секций 6(10) кВ СН: а – от рабочего ТСН; б – от резервного ТСН Для расчета в относительных единицах задают базисную мощность Sбаз, базисное напряжение Uбаз и вычисляют базисные токи Iбаз. В качестве базисной целесообразно принять номинальную мощность трансформатора СН: Sбаз = SТСН, МВА. Базисное напряжение принимают, как правило, равным для точек К1, К2 Uбаз1,2 = 6,3 кВ; для точек К3, К4 Uбаз3,4 = 0,4 кВ. Заметим, что при расчете в относительных единицах можно выбрать любые другие значения Sбаз, Uбаз.

    Базисные токи в точках короткого замыкания К1 – К4, кА:

    При расчетах в именованных единицах задают только базисное напряжение Uбаз – напряжение той точки, для которой рассчитываются токи КЗ: для точек К1, К2 Uбаз1,2 = 6,3 кВ; для точек К3, К4 Uбаз3,4 = 0,4 кВ.
    Сопротивления сети в точках включения рабочего хсист1 и резервного хсист2 трансформаторов СН приводятся к базисным условиям по формулам:
    в относительных единицах:
    где uкв-н – напряжение короткого замыкания ТСН между обмоткой ВН и обмотками НН, включенными параллельно, о.е.;
    uкн-н – напряжение короткого замыкания ТСН между обмотками НН, приведенное к половинной мощности ТСН, о.е.;
    SТСН – номинальная мощность ТСН, МВА.

    При использовании справочников для определения напряжения короткого замыкания uкн-н следует обращать внимание на указанный в примечаниях смысл каталожных обозначений. Если напряжение короткого замыкания uк НН1-НН2 отнесено в каталоге к номинальной мощности трансформатора, то данное uк НН1-НН2 необходимо пересчитать для половинной мощности, разделив на 2. В случае неверной подстановки в формулы (2.5), (2.5′) зачастую сопротивление хв получается отрицательным. Например, для ТСН марки ТРДНС-63000/35 в табл.3.5 справочника uкв-н = 12,7% и uкн-н = 40% отнесены к полной мощности трансформатора – см. примечание к таблице.

    В этом случае в скобках формул (2.5), (2.5′) должно стоять выражение (0,127 – 20,2 ). Например, для РТСН марки ТРДН-32000/150 в табл.3.7 справочника uкв-н = 10,5% и uкн-н = 16,5% отнесены к половинной мощности трансформатора. При этом в скобках формул (2.5), (2.5′) должно быть (0,105 – 20,165 ). На блоках мощностью до 120 МВт используются двухобмоточные трансформаторы собственных нужд без расщепления. В этом случае сопротивление ТСН или РТСН вычисляется по формулам:

    в относительных единицах:
    где uкв-н – напряжение короткого замыкания трансформатора между обмотками высшего и низшего напряжений, о.е.;
    Sбаз, SТСН, SРТСН имеют тот же смысл, что и в формулах (2.5), (2.5′), (2.6),(2.6′).

    Сопротивление участка магистрали резервного питания:

    в относительных единицах:

    где Худ – удельное сопротивление МРП, Ом/км;
    МРП – длина МРП, км;
    Uср – среднеэксплуатационное напряжение на первой ступени трансформации, кВ.

    Сопротивление трансформатора собственных нужд 6/0,4 кВ:

    в относительных единицах:
    где SТ 6/0,4 – номинальная мощность трансформатора, МВА.
    Аналогично рассчитывается сопротивление трансформатора 10,5/0,69 кВ.

    Сопротивление одинарных токоограничивающих реакторов Хр задается в Омах и для приведения к базисным условиям используют формулы:

    в относительных единицах:
    В некоторых каталогах сопротивление токоограничивающих реакторов Хр приводится в процентах и для приведения к базисным условиям используют формулы:

    в относительных единицах:

    где Iрн – номинальный ток реактора, кА, определяемый по мощности тех электродвигателей, которые предполагается включить за реактором.

    Индуктивное сопротивление реактора Хр определяют по допустимому току КЗ за реактором Iп0доп. Значение Iп0доп связано с номинальным током отключения предполагаемых к установке за реактором выключателей (Iп0доп — Iоткл.н).

    Одновременно происходит и снижение теплового импульса тока КЗ за реактором Вдоп, что благоприятно для выбора сечения кабелей по условиям термической стойкости и невозгорания. При определении Iп0доп и Вдоп следует учитывать, что реактор не в состоянии ограничить подпитку точки КЗ от двигателей за реактором Iпд0 и ухудшает условия их пуска и самозапуска, т.е.

    где Iпс – периодическая составляющая тока подпитки точки КЗ от ветви, в которую предполагается включить реактор;

    Iпд0 – ток подпитки от двигателей за реактором.
    Потеря напряжения U в одинарном реакторе при протекании токов рабочего режима I:


    Сопротивление эквивалентного двигателя на каждой секции определяется через его мощность или через коэффициент загрузки Кзгр и номинальную мощность трансформатора СН. При отсутствии токоограничивающего секционного реактора и использовании на первой ступени трансформатора с расщепленными обмотками имеем:

    В случае различия расчетных мощностей двигательной нагрузки Sд1, Sд2, в дальнейшем расчете сопротивления эквивалентного двигателя будет участвовать максимальная из них, вне зависимости от способа питания секций 6,3 кВ (от рабочего и резервного ТСН).

    При использовании секционного токоограничивающего реактора определяется его проходная мощность Sр по формуле (2.12) и далее – мощности двигателей:

    при использовании РТСН для замены рабочего ТСН энергоблока, работающего на мощности. Наличие предварительной нагрузки РТСН характерно для блоков генератор-трансформатор без генераторных выключателей. При наличии выключателя в цепи генераторного токопровода, что предусмотрено действующими нормами технологического проектирования, пуск и останов энергоблока обычно осуществляется от рабочего ТСН и надобности в использовании РТСН в этих режимах не возникает. Поэтому для схем с генераторными выключателями можно принимать ТСН згр к = РТСН згр к = 0,7. При отсутствии выключателей в цепи генераторного токопровода РТСН згр к возрастает.

    Наличие секционного токоограничивающего реактора приводит к изменению распределения двигателей по сравнению с вариантом без реактора и к изменению доли подпитки ими точек КЗ до и после реактора. При КЗ в точке К2 не следует учитывать подпитку от двигателей, включенных до реактора, а при КЗ в точке К1 не следует учитывать подпитку от двигателей, включенных за реактором.

    По вычисленным мощностям двигателей Sд определяют приведенные сопротивления двигательной нагрузки в вариантах при отсутствии реактора и при его наличии:

    Расчет токов короткого замыкания в сетях 0,4кВ

    Ни один проект по электрике не обходится без расчетов. Одним из них является расчет токов короткого замыкания. В статье рассмотрим пример расчета в сетях 0,4кВ. Файл с примером расчета в Word вы сможете скачать ближе к концу статьи, а также выполнить расчет самостоятельно не покидая сайта (в конце статьи есть онлайн-калькулятор).

    Исходные данные: ГРЩ здания запитан от трансформаторной подстанции с двумя трансформаторами по 630кВА.
    где:
    ЕC – ЭДС сети;
    Rт, Xт, Zт – активное, реактивное и полное сопротивления трансформатора;
    Rк, Xк, Zк – активное, реактивное и полное сопротивления кабеля;
    Zц – сопротивление петли фаза-нуль для кабеля;
    Zш – сопротивление присоединения шин;
    K1 – точка короткого замыкания на шинах ГРЩ.

    Параметры трансформатора:
    Номинальная мощность трансформатора Sн = 630 кВА,
    Напряжение короткого замыкания трансформатора Uк% = 5,5%,
    Потери короткого замыкания трансформатора Pк = 7,6 кВт.

    Параметры питающей линии:
    Тип, число (Nк) и сечение (S) кабелей АВВГнг 2x (4×185),
    Длина линии L = 208 м

    Реактивное сопротивление трансформатора:

    Xт = 13,628 мОм

    Активное сопротивление трансформатора:

    Rт = 3,064 мОм

    Активное сопротивление кабеля:

    Rк = 20,80 мОм

    Реактивное сопротивление кабеля:

    Xк = 5,82 мОм

    Сопротивление энергосистемы:
    Xc = 1,00 мОм

    Суммарное реактивное сопротивление участка:
    XΣ=Xc+Xт+Xк=20,448 мОм

    Суммарное активное сопротивление участка:
    RΣ=Rт+Rк=23,864 мОм

    Полное суммарное сопротивление:

    RΣ=31,426 мОм

    Ток трехфазного короткого замыкания:

    IK3=7,35 кА (Icn)

    Ударный ток трехфазного короткого замыкания:

    Ток однофазного короткого замыкания:

    IK1=4,09 кА

    Чтобы не считать каждый раз вручную на калькуляторе и переносить цифры в Microsoft Word, я реализовал эти расчет прямо в Word. Теперь надо только ответить на вопросы, которые он задаёт. Вот так это выглядит:

    Весь расчет занял меньше минуты.

    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.

    Читайте также:

    • Проверка времени срабатывания автомата в сетях 0,4кВ
    • Расчет падения напряжения при питании потребителей шлейфом
    • Как рассчитать коэффициент спроса для щитов с разными типами нагрузок
    • Как правильно учесть запас мощности в электрических щитах
    Опубликовано в рубрике: Расчеты
    Комментариев к статье: 57

    Здравствуйте. подскажите как все это можно реализовать в Wordе?

    Есть несколько способов. Можно написать макрос. Можно при помощи полей, что я и сделал.

    Позже я покажу как это сделать.

    Доброго времени! Подскажите, почему Хс=1?? Очень надо. Или, где можно прочитать?

    Алексей, эквивалентное сопротивление энергосистемы рассчитывается двумя способами:

    1. На основе известных параметров энергосистемы: напряжения на стороне ВН, тока КЗ на стороне ВН;

    2. Если данные неизвестны, то вместо тока КЗ на стороне ВН принимают номинальный ток отключения выключателя, установленного на стороне ВН.

    Величины токов КЗ в точке подключения вы можете получить в энергоснабжающей организации.

    Обычно в сети 10кВ величина тока трехфазного КЗ не превышает 10кА. Например, на одном из последних объектов ток КЗ был равен 6,805кА.

    Если подставить в формулу 10кА, то получим Xс около 1мОм. Вот оттуда 1мОм и появился.

    Спасибо вам большое, Вячеслав! Это лучшее объяснение, что я встретил со времен университета! Прошу вас дать ссылку на книгу или пособие, откуда вы вставили скриншот. Я очень хочу изучить этот вопрос от начала и до конца. Я думаю вам также известно, где можно взять данные (удельные сопротивления) по кабелям 10 кВ, 0,66-0,38 кВ. В ГОСТЕ на кабели только омическое сопротивление постоянному току. Про индуктивное сопротивление ни слова.

    Алексей, токи короткого замыкания в электроустановках до 1 кВ рассчитываются по ГОСТ 28249-93. В нём же есть справочные данные по сопротивлениям кабелей.

    Ссылка на ГОСТ: yadi.sk/i/15-yzU9d3U3Vfq

    Токи КЗ в электроустановках выше 1 кВ рассчитываются по ГОСТ Р 52735-2007. Ссылка на ГОСТ: yadi.sk/i/7YxQHNBe3U3VjP

    Вячеслав, благодарен вам! Если появятся вопросы могу вам продолжить их задавать? Хотелось бы, чтобы вы передавали опыт.

    Продолжайте

    Вячеслав, не могу найти удельное активное, а главное, индуктивное сопротивление кабеля ВВГнг(А) -LS 1×500. Подскажите, как быть? Может, у вас есть источник, где можно подглядеть. В ГОСТ таких сечений нет, плюс там нет кабелей с медной жилой в непроводящей оболочке.

    Активное сопротивление можно рассчитать по удельному сопротивлению меди.

    Индуктивное сопротивление зависит от геометрии проводников.

    Все данные и формулы можно взять из Приложения 3 к ГОСТ 28249-93.

    Спасибо! Про активное сопротивление — согласен. А вот по индуктивному остается вопрос: в Приложении 3 ГОСТ 28249-93 расчет индуктивного сопротивления дан для проводов. Это же принципиально важно. А у нас кабельная линия. Геометрию кабеля никто не дает (расстояние между проводниками и т.п.). Как быть в таком случае, посоветуйте?

    Алексей, не настолько принципиальная, чтобы оказать значительное влияние.

    Пренебречь индуктивным сопротивлением. Для кабеля r>>x

    Рассчитать по формуле для проводов. Больших различий в результатах расчета не будет

    Взять формулу для проводов, подставить имеющиеся данные для кабелей, проверив коэффициент перед логарифмом. Определить данный коэффициент для кабеля

    Построить на основе имеющихся данных для меньших сечений кривую зависимости реактивного сопротивления от сечения кабеля. Аппроксимировать на нужное сечение

    Было бы интересно, если бы вы поделились результатами изысканий.

    Спасибо за наводку. В свободное время постараюсь заняться этим делом. Поделюсь результатом, если получится закончить) По поводу 1 пункта: для кабелей больших сечений нельзя пренебрегать индуктивностью. Да и в целом для расчета токов КЗ согласно ГОСТ до 1 кВ написано, что необходимо учитывать индуктивное сопротивление всей короткозамкунтой цепи.

    Алексей, если рассматривать вопрос в общем, то для больших сечений да, соотношение индуктивного и активного сопротивления иное, чем для мелких сечений.

    А если рассматривать предметно, каждый конкретный случай, то, при небольшой длине (относительно всей длины цепи) кабеля большого сечения, вклад его индуктивного сопротивления в общее сопротивление цепи может быть ничтожно мал. И тогда, если неизвестны его точные данные, им можно пренебречь.

    Хотел попросить совета по расчёту КЗ для данной схемы:

    Можно надеяться на ответ «на пальцах», чтобы разобраться?

    Андрей, здесь придётся считать два раза. Первый расчет — для питающей линии от ТП-18. Второй расчет — для питающей линии от РП-5.

    Как в ТП-18 трансформаторы работают, параллельно?

    Добрый день! Спасибо, что откликнулись, ч так и сделал, ток ОКЗ у меня наименьшим получился при питании от ТП-18 от ТМ-160кВА.

    Схема не до конца правильная, но тр-ры, скорее всего, не работают в параллель

    Доброго времени суток! Подскажите пожалуйста, в формуле расчета активного сопротивления трансформатора Хт, S берется какое? 185 (мм.кв.)? Подставляю в формулу значения, а получить Хт=13,628 мОм не получается(

    Дмитрий, в формулу подставляется номинальная мощность трансформатора SН=630кВА.

    Ddecad, нет, я имел ввиду не мощность трансформатора, Sн, а сечение S, которое находится под корнем, в знаменателе под Pк)

    Дмитрий, там должно быть SН. Надо картинку с формулой исправить.

    Здравствуйте! помогите пожалуйста, что то не получается, руки кривые. но посчитать нужно. вообщем у меня провод ВВГнг-LS 5×50 L=250м, как посчитать сопротивление его? смотрел в таблице, сечение 50, значит активное сопротивление кабеля 0,37, подставляю в формулу (Rк = 0,37*0,25/50=1,85 мОм) но в ответе другое число (0,164 Ом). Считалось полное сопротивление петли фаза нуль до точки КЗ. может что то не учитываю. Вопрос вообщем такой. так ли я считаю хотя бы сопротивление провода, нужно ли на количество жил умножать или еще что то? Спасибо за внимание

    В справочных таблицах обычно указывают сопротивление при 20 градусах Цельсия. А расчет рекомендуют вести при максимальной температуре кабеля. В моём примере расчет ведется исходя из температуры кабеля в 70⁰С.

    Нужно удельное сопротивление кабеля умножить на длину кабеля и поделить на количество кабелей в питающей линии. На число жил в кабеле умножать не надо.

    При расчете однофазного КЗ нужно учесть сопротивление обратной последовательности. Для кабеля получается, что это двойное сопротивление, если сечение фазного и нулевого проводника одинаковые.

    Вышлите мне ваши исходные данные на почту, я помогу с расчетом.

    А вы не подскажите вашу почту?

    Почта указана на странице Контакты

    Добрый день! Не могли бы Вы поподробнее расписать формулы «Активное сопротивление кабеля» и «Реактивное сопротивление кабеля». В частности как вычисляется значение «Rуд.к.» и «Xуд.к.»? Если можно поподробнее. Заранее благодарю.

    Иван, Rуд.к. и Xуд.к. — табличные значения.

    Для определения активного сопротивления кабеля вы можете воспользоваться формулой R=ρxl/S

    ρ — удельное сопротивление меди (алюминия)

    l — длина кабеля

    S — сечение кабеля

    С индуктивным сопротивлением сложнее, оно определяется геометрией проводника.

    Спасибо, с активным сопротивлением кабеля более-менее разобрался. Для приведенного примера развернутая формула выглядит следующим образом:

    Rк = (ρ*L)/(S*Nк)*1000, где

    ρ — удельное сопротивление алюминия;

    L — длина кабельной линии;

    S — сечение кабеля;

    Nк — количество кабелей;

    Rк = (0,027*208)/(185*2)*1000= 15,18мОм

    Правильно ли я расписал?

    Да, правильно. Только удельное сопротивление меди и алюминия надо брать не при 20⁰C, а при 70⁰C.

    1) Сопротивление для 70 градусов, насколько я понимаю берется из формулы: rt = r0 [1 + α (t – t0)]?

    2) А как быть с активным и индуктивным сопротивлением нулевой последовательности для кабеля? Она такая же как и для прямой последовательности?

    1) Да, эта формула

    2) Да, если сечение нулевой жилы равно фазной.

    Что такое S в первой и второй формуле (сопротивления трансформатора)? Судя по размерности это должна быть некая МОЩНОСТЬ. А у вас S — сечение кабеля. Если так, то сопротивление (ОМ) не получается на выходе.

    Обновил картинки. В формуле для расчета сопротивлений трансформатора указаны номинальные мощности трансформаторов.

    Вячеслав, спасибо вам большое за подробный расчет! Я хотел бы вас попросить как можно подробнее расписать формулу расчета индуктивного сопротивления. Заранее спасибо!

    Индуктивного сопротивления чего? Трансформатор есть, кабель есть. Формула расчета сопротивления энергосистемы есть в комментариях.

    Вячеслав, я имел ввиду формулу: Хк=Худ.к*l/Nк для нахождения индуктивного сопротивления кабеля. Пожалуйста объясните каким образом в примере получилось данное значение:

    Хк=Худ.к*l/Nк = 5,72 мОм.

    Худ.к — удельное сопротивление кабеля. Зависит от взаимного расположения проводников в кабеле. Табличная величина.

    l — длина питающей линии

    Nк — количество параллельных кабелей в питающей линии

    Здравствуйте, можете расписать решение «реактивного сопротивление трансформатора»? первая формула

    Так а что там расписывать?

    U — линейной напряжение — 380В

    Uk% — паспортные данные трансформатора 5,5%-6%. Зависит от модели и мощности. Для ТМГ-630кВА 5,5%.

    Pk — паспортные данные трансформатора, кВт. Для ТМГ-630кВА 7,6кВт

    Sн — номинальная мощность трансформатора.

    Осталось не ошибиться с количеством нулей.

    Неполучается ответ 13,628

    Uк% = 5,5% возводим в квадрат

    Pk делим на Sh и это число возводим в квадрат, далее

    Uк% вычитаем число в которое получилось в скобках, извлекаем корень и делим на 630 так?

    получается 12,606 ом. расчет выполнял по формуле ХТ=Uk*Uном2 и делить на 100*Sном

    Другая формула — другие результаты.

    Я считал и по той, и по другой формуле. Результаты (хоть и незначительно) отличаются. Формула из примера приведена в ГОСТ и РД. Ваша формула из какого-то справочника. Она для упрощенного расчета.

    Вячеслав, а не могли бы Вы скинуть расчет подробный с цифрами для понимания?

    Пример расчета можно скачать. Там кнопка в конце статьи есть.

    Я скачал, но там как говорится только формула и сразу ответ. Я имею в виду полностью расписать, с нулями и т.д.

    Такого готового нет. Никто никогда не требовал при проверке в согласующих органах. «Нули» появляются от исходных данных, в чём, например, параметры удельных сопротивлений кабелей есть. Формулы просты, подставляем вместе с размерностями, учитываем все мили- и кило- . Меня как 7-м классе школы на уроках физики научили, так и как-то нет с этим проблем.

    Здравствуйте, очень помог ваш расчет, но хотелось узнать как вы получили однофазный ток КЗ 4,09 кА, какое значение Zт/3 (табличное или расчетное) вы подставляли? Нашел такую инфу, что ТМГ 630 кВА — Zт/3 = 0,014 Ом, а вот как получить полное сопротивление петли фаза-ноль я не понял, можно поподробнее объяснить

    Евгений, расчетное Zт/3 полностью совпадает с табличным. Расчет активного и индуктивного сопротивления представлен, а полное (Zт/3) определяется как корень из суммы квадратов активного и индуктивного сопротивлений.

    Более подробно про петлю фаза-нуль можно в ГОСТ 28249-93 почитать.

    спасибо за быстрый ответ! Хотел еще уточнить, по формуле расчет однофазного тока КЗ в знаменателе вы используете только индуктивные и активные сопротивления прямой и нулевой последовательности трансформатора и кабельной линии, тоесть как упрощенный вариант, без использования сопротивления эл. дуги, клем, ТТ, автомата, шин?

    спасибо за быстрый ответ! Хотел еще уточнить, по формуле расчет однофазного тока КЗ в знаменателе вы используете только индуктивные и активные сопротивления прямой и нулевой последовательности трансформатора и кабельной линии, тоесть как упрощенный вариант, без использования сопротивления эл. дуги, клем, ТТ, автомата, шин?

    Если эксперт попадётся буквоед, то может заставить это учитывать. Но по факту, учет этих сопротивлений в реальной жизни ничего не даёт. Вы можете на 100% гарантировать, что смонтированный кабель будет именной той длины, что у вас в расчете и будет иметь один-в-один такие же удельные сопротивления? Можете поручиться, что каждое контактное соединение будет иметь расчетное сопротивление и что монтажник одинаково затянет все гайки? Не можете. Поэтому нет смысла с ними заморачиваться. К тому же, в РД 153-34.0-20.527-98 указан ряд допущений, которые можно пользоваться при расчетах.

    Вообще, нужно смотреть, окажет ли неучтенное сопротивление серьёзное влияние на результат расчета. Если нет — его можно не учитывать. Если сопротивление кабеля и трансформатора в сотни или тысячи раз раз больше сопротивления контактов, то в итоге это скажется на каком-то знаке после запятой, который всё равно будет округлён.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *