Prąd zwarciowy, który określa wielkość prądu zwarciowego

W tym artykule skupimy się na zwarciach w sieciach elektrycznych. Rozważymy typowe przykłady zwarć, metody obliczania prądów zwarciowych, zwrócimy uwagę na związek między rezystancją indukcyjną a mocą znamionową transformatorów przy obliczaniu prądów zwarciowych, a także podamy konkretne proste wzory do tych obliczeń.

Przy projektowaniu instalacji elektrycznych konieczna jest znajomość wartości symetrycznych prądów zwarciowych dla różnych punktów obwodu trójfazowego. Wartości tych krytycznych prądów symetrycznych umożliwiają obliczenie parametrów kabli, rozdzielnic, selektywne urządzenia zabezpieczające itp.

Następnie rozważ trójfazowy prąd zwarciowy o zerowej rezystancji podawany przez typowy transformator obniżający napięcie. W normalnych warunkach tego typu uszkodzenie (zwarcie połączenia śrubowego) jest najbardziej niebezpieczne, a obliczenie jest bardzo proste.Proste obliczenia pozwalają, z zastrzeżeniem pewnych zasad, uzyskać wystarczająco dokładne wyniki, które są akceptowalne przy projektowaniu instalacji elektrycznych.

Prąd zwarciowy w uzwojeniu wtórnym transformatora rozdzielczego obniżającego napięcie. W pierwszym przybliżeniu przyjmuje się, że rezystancja obwodu wysokiego napięcia jest bardzo mała i dlatego można ją pominąć:

Tutaj P to moc znamionowa w woltoamperach, U2 to napięcie międzyfazowe uzwojenia wtórnego bez obciążenia, In to prąd znamionowy w amperach, Isc to prąd zwarciowy w amperach, Usc to prąd zwarciowy napięcie obwodu w procentach.

Poniższa tabela przedstawia typowe napięcia zwarciowe dla transformatorów trójfazowych dla uzwojenia WN 20 kV.

Jeśli np. rozpatrzymy przypadek, gdy kilka transformatorów jest zasilanych równolegle do szyny, to wartość prądu zwarciowego na początku linii podłączonej do szyny można przyjąć jako sumę prądów zwarciowych prądy, które są wcześniej obliczane osobno dla każdego z transformatorów.

Gdy wszystkie transformatory są zasilane z tej samej sieci wysokiego napięcia, wartości prądów zwarciowych po zsumowaniu dadzą nieco wyższą wartość niż się wydaje. Rezystancja szyn zbiorczych i przełączników jest pomijana.

Niech transformator ma moc znamionową 400 kVA, napięcie uzwojenia wtórnego wynosi 420 V, to jeśli przyjmiemy Usc = 4%, to:

Poniższy rysunek zawiera wyjaśnienie tego przykładu.

Dokładność uzyskanej wartości będzie wystarczająca do obliczenia instalacji elektrycznej.

Prąd zwarciowy trójfazowy w dowolnym punkcie instalacji po stronie niskiego napięcia:

Tutaj: U2 jest napięciem jałowym między fazami uzwojeń wtórnych transformatora. Zt — impedancja obwodu znajdującego się powyżej miejsca uszkodzenia. Następnie zastanów się, jak znaleźć Zt.

Każda część instalacji, czy to sieć, kabel zasilający, sam transformator, wyłącznik czy szynoprzewód, ma swoją własną impedancję Z składającą się z aktywnego R i biernego X.

Rezystancja pojemnościowa nie odgrywa tutaj roli. Z, R i X są wyrażone w omach i obliczone jako boki trójkąta prostokątnego, jak pokazano na poniższym rysunku. Impedancja jest obliczana zgodnie z regułą trójkąta prostokątnego.

Siatka jest podzielona na oddzielne sekcje, aby znaleźć X i R dla każdej sekcji, aby obliczenia były wygodne. W przypadku obwodu szeregowego wartości rezystancji są po prostu dodawane, a wynikiem są Xt i RT. Całkowity opór Zt jest określony z twierdzenia Pitagorasa dla trójkąta prostokątnego według wzoru:

Gdy sekcje są połączone równolegle, obliczenia przeprowadza się jak dla rezystorów połączonych równolegle, jeśli połączone sekcje równoległe mają reaktancję lub rezystancję czynną, otrzymamy równoważną rezystancję całkowitą:

Xt nie uwzględnia wpływu indukcyjności, a jeśli sąsiednie indukcyjności wpływają na siebie nawzajem, wówczas rzeczywista indukcyjność będzie wyższa. Należy zauważyć, że obliczenie Xz dotyczy tylko osobnego niezależnego obwodu, czyli również bez wpływu wzajemnej indukcyjności. Jeśli obwody równoległe znajdują się blisko siebie, wówczas rezystancja Xs będzie zauważalnie wyższa.

Rozważmy teraz sieć podłączoną do wejścia transformatora obniżającego napięcie. Prąd zwarciowy trójfazowy Isc lub moc zwarciową Psc określa dostawca energii elektrycznej, ale na podstawie tych danych można określić całkowitą rezystancję równoważną. Impedancja zastępcza, z której jednocześnie wynika ekwiwalent dla strony niskiego napięcia:

Psc-zasilanie zwarciowe trójfazowe, U2-napięcie biegu jałowego obwodu niskiego napięcia.

Z reguły składowa czynna rezystancji sieci wysokiego napięcia — Ra — jest bardzo mała iw porównaniu z rezystancją indukcyjną znikoma. Konwencjonalnie przyjmuje się, że Xa jest równe 99,5% Za, a Ra jest równe 10% Xa. Poniższa tabela przedstawia przybliżone wartości tych wartości dla transformatorów 500 MVA i 250 MVA.

Full Ztr — rezystancja transformatora po stronie niskiego napięcia:

Pn — moc znamionowa transformatora w kilowoltoamperach.

Opiera się na czynnej rezystancji uzwojeń straty mocy.

Podczas wykonywania przybliżonych obliczeń Rtr jest pomijane, a Ztr = Xtr.

Jeśli rozważany ma być wyłącznik niskiego napięcia, należy wziąć pod uwagę impedancję wyłącznika powyżej punktu zwarcia. Przyjmuje się, że rezystancja indukcyjna jest równa 0,00015 oma na przełącznik, a składnik aktywny jest pomijany.

Jeśli chodzi o szynoprzewody, to ich rezystancja czynna jest pomijalnie mała, podczas gdy składowa reaktywna rozkłada się na poziomie około 0,00015 Ohm na metr ich długości, a przy dwukrotnym zwiększeniu odległości między szynami ich reaktancja wzrasta tylko o 10%. Parametry kabli określają ich producenci.

Jeśli chodzi o silnik trójfazowy, w momencie zwarcia przechodzi on w tryb generatorowy, a prąd zwarciowy w uzwojeniach szacuje się na Isc = 3,5 * In. W silnikach jednofazowych wzrost prądu w momencie zwarcia jest pomijalny.

Łuk, który zwykle towarzyszy zwarciu, ma rezystancję, która bynajmniej nie jest stała, ale jego średnia wartość jest bardzo niska, ale spadek napięcia na łuku jest niewielki, więc prąd praktycznie spada o około 20%, co ułatwia pracę wyłącznika bez zakłócania jego pracy bez szczególnego wpływu na prąd wyzwalający.

Prąd zwarciowy na odbiorczym końcu linii jest powiązany z prądem zwarciowym na zasilającym końcu linii, ale przekrój i materiał przewodów nadawczych oraz ich długość są również brane pod uwagę konto. Mając pojęcie o oporze, każdy może wykonać to proste obliczenie. Mamy nadzieję, że nasz artykuł był dla Ciebie przydatny.