Calcolo delle correnti di corto circuito per elettricisti principianti

Durante la progettazione di qualsiasi sistema energetico, ingegneri elettrici appositamente addestrati che utilizzano manuali tecnici, tabelle, grafici e programmi per computer eseguono la sua analisi sul funzionamento del circuito in varie modalità, tra cui:

1. al minimo;

2. carico nominale;

3. situazioni di emergenza.

Un terzo pericolo è il terzo caso in cui si verificano malfunzionamenti della rete che possono danneggiare l'apparecchiatura. Molto spesso, sono associati a cortocircuiti "metallici" del circuito di alimentazione, quando resistenze elettriche con una dimensione di una frazione di Ohm sono collegate casualmente tra diversi potenziali della tensione di ingresso.

Tali modalità sono chiamate correnti di corto circuito o abbreviate come "cortocircuito". Si verificano quando:

• guasti nel funzionamento dell'automazione e della protezione;

• errori del personale;

• danni alle apparecchiature a causa dell'invecchiamento tecnico;

• impatti naturali di fenomeni naturali;

• sabotaggio o atti vandalici.

Le correnti di cortocircuito hanno dimensioni significativamente maggiori rispetto ai carichi nominali in base ai quali viene creato un circuito elettrico. Pertanto, bruciano semplicemente i punti deboli dell'attrezzatura, la distruggono e causano incendi.

Oltre alla distruzione termica, hanno ancora un effetto dinamico. La sua manifestazione mostra bene il video:

Al fine di escludere lo sviluppo di tali incidenti durante il funzionamento, iniziano a lottare con loro anche nella fase di creazione del progetto di apparecchiature elettriche. Per fare ciò, calcola teoricamente la possibilità che si verifichino correnti di corto circuito e la loro entità.

Questi dati vengono utilizzati per creare ulteriormente il progetto e selezionare gli elementi di potenza e i dispositivi di protezione del circuito. Continuano a lavorare con loro costantemente durante il funzionamento delle attrezzature.

Le correnti di possibili cortocircuiti sono calcolate con metodi teorici con vari gradi di precisione accettabili per la creazione affidabile di protezioni.

Quali processi elettrici sono la base per il calcolo delle correnti di corto circuito

Inizialmente, ci concentreremo sul fatto che qualsiasi tipo di tensione applicata, inclusa la sinusoidale diretta, alternata, pulsata o qualsiasi altra casuale, crea correnti di incidente che ripetono l'immagine di questa forma o la cambiano a seconda della resistenza applicata e dell'azione dei fattori collaterali. Tutto ciò deve essere fornito ai progettisti e preso in considerazione nei loro calcoli.

La valutazione del verificarsi di m azione di correnti di corto circuito consente di eseguire:

• Legge di Ohm;

• l'entità della potenza caratteristica della potenza applicata dalla sorgente di tensione;

• struttura del circuito elettrico utilizzato;

• valore della resistenza totale applicata alla sorgente.

Legge di Ohm

La base per il calcolo dei cortocircuiti è il principio che determina che la forza corrente può essere calcolata per il valore della tensione applicata, se la si divide per il valore della resistenza collegata.

Agisce anche nel calcolo dei carichi nominali. L'unica differenza è che:

• durante il funzionamento ottimale del circuito elettrico, la tensione e la resistenza sono praticamente stabilizzate e variano leggermente entro i limiti delle norme tecniche di lavoro;

• in caso di incidenti, il processo avviene spontaneamente a caso. Ma può essere previsto, calcolato con i metodi sviluppati.

Tensione di alimentazione

Con il suo aiuto, viene valutata la possibilità di energia di potenza di eseguire lavori distruttivi da correnti di cortocircuito, la durata del loro corso, il valore viene analizzato.

Vediamo un esempio quando uno e lo stesso pezzo di filo di rame con una sezione trasversale di uno e mezzo mm quadrati e una lunghezza di mezzo metro è stato collegato per la prima volta direttamente ai terminali della batteria Krona, e dopo un po 'hanno inserito una presa domestica nella fase e zero contatti.

Nel primo caso, una corrente di cortocircuito scorrerà attraverso il filo e la sorgente di tensione, il che riscalderà la batteria a uno stato che ne danneggerà le prestazioni. La potenza della sorgente non è sufficiente per bruciare il ponticello collegato e interrompere il circuito.

Nel secondo caso, la protezione automatica funzionerà. Supponiamo che siano tutti difettosi e inceppati. Quindi la corrente di corto circuito passerà attraverso il cablaggio domestico, raggiungerà lo schermo di ingresso all'appartamento, l'ingresso, l'edificio e raggiungerà la sottostazione del trasformatore di potenza tramite cavo o linee elettriche aeree.

Di conseguenza, un circuito abbastanza lungo con un gran numero di fili, cavi e punti della loro connessione è collegato all'avvolgimento del trasformatore. Aumenteranno in modo significativo la resistenza elettrica del nostro corto circuito. Ma anche in questo caso, è molto probabile che non resista alla potenza applicata e si esaurisca semplicemente.

Configurazione del circuito

Quando i consumatori vengono alimentati, la tensione viene fornita loro in diversi modi, ad esempio:

• attraverso i potenziali dei terminali positivo e negativo della sorgente di tensione CC;

• fase e zero di una rete domestica monofase 220 volt;

• un circuito trifase di 0,4 kV.

In ciascuno di questi casi, possono verificarsi guasti di isolamento in vari punti, che porteranno al flusso di correnti di corto circuito attraverso di essi. Solo per un circuito trifase CA, cortocircuiti tra:

• tutte e tre le fasi contemporaneamente - si chiama trifase;

• due fasi tra di loro - interfase;

• qualsiasi fase e zero - monofase;

• fase e terra - monofase a terra;

• due fasi e terra - due fasi a terra;

• tre fasi e terra - tre fasi a terra.

Quando si crea un progetto per l'alimentazione delle apparecchiature, tutte queste modalità devono essere calcolate e prese in considerazione.

L'effetto della resistenza elettrica di un circuito

La lunghezza della linea dalla sorgente di tensione alla posizione del corto circuito ha una certa resistenza elettrica. Il suo valore limita le correnti di corto circuito. La presenza di avvolgimenti del trasformatore, strozzatori, bobine, piastre di condensatori aggiunge resistenze induttive e capacitive, formando componenti aperiodiche che distorcono la forma simmetrica delle armoniche fondamentali.

I metodi esistenti per il calcolo delle correnti di cortocircuito consentono loro di essere calcolati con sufficiente precisione per la pratica in base alle informazioni precedentemente preparate. La resistenza elettrica effettiva di un circuito già assemblato può essere misurata con il metodo loop di fase zero. Ti consente di chiarire il calcolo, apportare modifiche alla scelta delle difese.

Documenti di base per il calcolo delle correnti di corto circuito

1. Il metodo di calcolo delle correnti di corto circuito

È ben affermato nel libro di A. V. Belyaev "La scelta di apparecchiature, protezioni e cavi in ​​reti da 0,4 kV", pubblicato da Energoatomizdat nel 1988. Le informazioni occupano 171 pagine.

Il libro fornisce:

• sequenza di calcolo delle correnti di corto circuito;

• tenendo conto dell'effetto di limitazione della corrente dell'arco elettrico nel sito del danno;

• principi per la selezione dei dispositivi di protezione in base ai valori delle correnti calcolate.

Il libro pubblica informazioni di riferimento su:

• interruttori e fusibili con analisi delle caratteristiche delle loro proprietà protettive;

• selezione di cavi e apparecchiature, comprese le installazioni per la protezione di motori elettrici, gruppi di potenza, dispositivi di input per generatori e trasformatori;

• svantaggi della protezione di alcuni tipi di interruttori;

• caratteristiche dell'uso della protezione del relè remoto;

• esempi di risoluzione di problemi di progettazione.

Puoi scaricare questo libro qui: Selezione di apparecchiature, schermi e cavi in ​​reti da 0,4 kV

2. Linee guida RD 153—34.0—20.527—98

Questo documento definisce:

• metodi per il calcolo delle correnti di corto circuito delle modalità simmetriche e asimmetriche in impianti elettrici con tensioni fino a 1 kV e superiori;

• metodi di controllo degli apparecchi elettrici e dei conduttori per la resistenza termica ed elettrodinamica;

• metodi di prova per la capacità di commutazione dei dispositivi elettrici.

Le istruzioni non coprono il calcolo delle correnti di corto circuito rispetto ai dispositivi di protezione dei relè con condizioni operative specifiche.

Puoi scaricarli qui: Linee guida per il calcolo delle correnti di corto circuito

3. GOST 28249-93

Il documento descrive i cortocircuiti che si verificano negli impianti elettrici di corrente alternata e la procedura per il loro calcolo per sistemi con tensioni fino a 1 kV. È attivo dal 1 ° gennaio 1995 nei territori della Bielorussia e del Kirghizistan. Moldavia, Russia, Tagikistan, Turkmenistan e Ucraina.

Lo standard statale definisce metodi generali per il calcolo delle correnti di corto circuito al momento iniziale e qualsiasi momento temporale arbitrario per installazioni elettriche con macchine sincrone e asincrone, reattori e trasformatori, linee elettriche aeree e via cavo, sbarre collettrici, nodi di carico complesso complesso.

Gli standard tecnici per la progettazione di impianti elettrici sono determinati dagli attuali standard statali e concordati dal Consiglio interstatale per la standardizzazione, la metrologia e la certificazione.

Scarica GOST 28249-93 (2003). Cortocircuiti negli impianti elettrici. I metodi di calcolo negli impianti elettrici CA con tensione fino a 1 kV possono essere qui: GOST per il calcolo delle correnti di corto circuito

La sequenza di azioni del progettista per il calcolo delle correnti di corto circuito

Inizialmente, è necessario preparare le informazioni necessarie per l'analisi e quindi eseguire il calcolo. Dopo l'installazione dell'apparecchiatura per il processo di messa in funzione e durante il funzionamento, viene verificata la corretta selezione e operabilità delle protezioni.

Raccolta dei dati di origine

Qualsiasi schema può essere ridotto a una forma semplificata quando è costituito da due parti:

1. fonte di tensione. Per una rete da 0,4 kV, il suo ruolo è svolto dall'avvolgimento secondario del trasformatore di potenza;

2. La linea elettrica.

Sotto di loro, vengono raccolte le caratteristiche necessarie.

Dati del trasformatore per il calcolo delle correnti di corto circuito

Scopri:

• valore della tensione di corto circuito (%) - Uкз;

• perdita di corto circuito (kW) - Rk;

• tensioni nominali sugli avvolgimenti lato alto e basso (kV. V) - Uvn, Unn;

• tensione di fase sull'avvolgimento laterale inferiore (V) - Ef;

• potenza nominale (kVA) - Snt;

• resistenza di corrente totale del cortocircuito monofase (mOhm) - Zt.

Dati della linea di alimentazione per il calcolo delle correnti di corto circuito

Questi includono:

• segni e quantità di cavi con indicazione del materiale e sezione delle vene;

• lunghezza totale del percorso (m) - L;

• resistenza induttiva (mOhm / m) - X0;

• impedenza per il ciclo fase zero (mOhm / m) - Zpt.

Questa informazione per il trasformatore e la linea è concentrata nelle directory. Il coefficiente di impatto Kud è anche preso lì.

Sequenza di calcolo

In base alle caratteristiche trovate, sono calcolate per:

• trasformatore - resistenza attiva e induttiva (mOhm) - Rt, Xt;

• linee - attive, induttive e impedenza (mOhm).

Questi dati consentono di calcolare la resistenza attiva e induttiva totale (mOhm). E sulla base di questi, è possibile determinare la resistenza totale del circuito (mOhm) e delle correnti:

• circuito trifase e shock (kA);

• corto circuito monofase (kA).

In base ai valori delle ultime correnti calcolate, selezionano interruttori automatici e altri dispositivi di protezione per i consumatori.

I progettisti possono eseguire manualmente il calcolo delle correnti di corto circuito in base a formule, tabelle e grafici di riferimento o utilizzando programmi speciali per computer.

Sulle reali apparecchiature di potenza messe in funzione, tutte le correnti, compresi i cortocircuiti e nominali, sono registrate da oscilloscopi automatici.

Tali oscillogrammi consentono di analizzare l'andamento delle condizioni di emergenza, il corretto funzionamento delle apparecchiature elettriche e dei dispositivi di protezione.Adottano misure efficaci per migliorare l'affidabilità dei consumatori del circuito elettrico.

Comments

[#1]

Il grafico della potenza elettrica in CA non è corretto: con uno sfasamento di 90 gradi, la potenza reattiva, le aree delle semionde di potenza positive e negative sono uguali.

[#2 Mikhail Anatolyevich]

Resistenza del trasformatore "impedenza da una corrente di cortocircuito monofase (mOhm) - Zt." contrassegnato in modo errato. Zt dalle directory deve essere diviso per 3. Sembra Zt / 3. Poiché Zt è la resistenza totale del trasformatore alle correnti di un corto circuito trifase.

[#3 Andrew]

Un articolo dalla categoria di "blah blah blah"!
Dove sono le formule, le descrizioni delle loro variabili e coefficienti, esempi tipici di calcoli?

[#4 Vladimir]

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