Страница 7 – Пример расчета тока короткого замыкания в сети
Когда речь идет о работе электрических установок и систем, знание особенностей и показателей тока короткого замыкания является необходимым. Это вопрос безопасности. Ток КЗ представляет собой максимальное значение, которое способно возникнуть при коротком замыкании в сети. Сделав его расчеты, легко определить способность системы справиться с нагрузкой, выбрать соответствующую защиту. Для этого используются разные механизмы и устройства, включая автоматический выключатель 630А или любой другой, соответствующий параметрам электрической цепи. Их применение предусмотрено Правилами устройства электроустановок (ПУЭ), которые регламентируют выбор защиты от токов КЗ. Без наличия таких автоматических выключателей не дается разрешение на пуск системы.
Как рассчитать ток короткого замыкания
Для расчета тока короткого замыкания в 1-фазной и 3-фазной сетях применяются во многом схожие, но и отличающиеся по характеру методы. В основном это делается с помощью специальных программ. Однако при выборе автоматических выключателей, работе с электросетью важно ориентироваться в общих принципах подсчетов.
Для 1-фазной сети определить значение позволяет использование формулы, основанной на соотношении номинального напряжения и полного сопротивления. Данная методика определяет относительные показатели тока КЗ, хотя и помогает сориентироваться в обеспечении безопасности электроустановки.
В случае однофазной сети тока допускаются вычисления по более упрощенной формуле:
-
определяется номинальное напряжение;
-
устанавливается активное и реактивное сопротивление;
-
вычисляется общее сопротивление системы;
-
рассчитывается ток короткого замыкания (I, единица измерения - Ампер) по формуле I = U/Z, где U – номинальное напряжение, а Z - полное сопротивление.
В случае 3-фазной сети применяется более сложный расчет, учитывающий фазные углы, активное и реактивное сопротивление, а также величину фазного напряжения в системе, наличие подпитки.
Алгоритм примерно такой же, как и в случае с однофазной сетью, но с более сложными расчетами:
-
выявляются номинальные значения тока на основе мощности оборудования и напряжения в сети, которое обычно указано на трансформаторе или генераторе;
-
устанавливаются параметры активного и реактивного сопротивления КЗ сети по техническим описаниям или путем измерений;
-
производится подсчет полного сопротивления системы как суммы всех элементов сети, включая трансформаторы, линии передачи, генераторы и прочее;
-
рассчитывается ток КЗ.
Часто определяется также время короткого замыкания – параметр, который позволяет выяснить его длительность и влияние на оборудование, предусмотреть резервное питание.
Приведенные алгоритмы – базовые шаги для установления показателей тока КЗ для однофазной и трехфазной сети. Во время расчетов часто используется среднеэксплуатационное напряжение и такие же коэффициенты трансформации. В реальных условиях присутствуют многие существенные факторы, способные повлиять на результат. Поэтому при проведении расчетов следует обращаться к специалистам в области электротехники для консультирования, получения точных данных и рекомендаций.
Пример расчета тока КЗ
Разобраться с тем, как производится расчет тока короткого замыкания на практике, помогают примеры.
Однофазная сеть
При более детальных подсчетах определяется полное сопротивление трансформатора и питающей линии до точки КЗ, производится суммирование показателей для отдельных ее участков. Упрощенный вариант предполагает несложные подсчеты.
Имеются параметры:
-
номинальное напряжение (U) составляет 220 В;
-
полное сопротивление (Z) – 2,75 Ом;
Рассчитывается ток короткого замыкания (I) по формуле I = U/Z. Это дает следующий результат – I = 220/2,75 = 80 А.
Для однофазной сети с указанными параметрами ток КЗ составляет 80 Ампер.
Трехфазная сеть
Имеется 3-фазная сеть с напряжением 220 В, сопротивлением 10 Ом для активного и 5 Ом для реактивного компонента, угол между которыми составляет 30 градусов. Для определения тока короткого замыкания применяется формула I = U/(Z*√3), где I - ток короткого замыкания, U - фазное напряжение, Z - общее сопротивление (Z = √(R² + X²)), R - активное сопротивление, X - реактивное сопротивление.
Проставление значений в формулы дает:
Z = √(10² + 5²) = √(100 + 25) = √125 ≈ 11,18 Ом.
I = 220/(11,18*√3) ≈ 220/(11,18*1,732) ≈ 220/19,33 ≈ 11,36 А.
Таким образом, в данной сети значение тока КЗ составляет примерно 11,36 А.
Другой пример. Номинальное напряжение равно 400 В, а активное и реактивное сопротивление каждой фазы короткого замыкания составляют 0,2 Ом и 0,3 Ом соответственно. Получается следующий результат:
I = 400/√(0,2² + 0,3²)*√3 = 400/√0,13*√3 ≈ 400/0,36*1,732 ≈ 641,02 А.
Эти примеры демонстрирует простой расчет тока короткого замыкания в 3-фазной сети. Однако при проектировании и эксплуатации электроустановок необходимо проводить более детальный и точный анализ, учитывая все параметры системы и особенности подключенного оборудования.
Заключение
Расчет тока короткого замыкания является важным этапом проектирования электрической сети, создания базиса. Он позволяет выбрать необходимые защитные устройства. Это может быть отличающийся надежностью автоматический выключатель 800А либо иной агрегат, подобранный под параметры электрической системы.
В реальных условиях значение тока короткого замыкания способно колебаться в зависимости от ряда факторов – длины линий передач, подключенных потребителей, используемого сетевого оборудования, кабеля. Поэтому проведение расчетов и учет всех возможных влияний является составляющей не только проектирования, но и мониторинга эксплуатации электрических сетей.
Использование правильных методов расчета тока короткого замыкания позволяет обеспечить безопасность и надежность работы электрической сети, предотвратить возможные аварийные ситуации, исключить возгорания.
