Càlcul de corrents de curtcircuit per a electricistes principiants

A l’hora de dissenyar qualsevol sistema energètic, enginyers elèctrics especialment formats amb manuals tècnics, taules, gràfics i programes informàtics realitzen la seva anàlisi sobre el funcionament del circuit en diversos modes, inclosos:

1. ralentí;

2. càrrega nominal;

3. situacions d’emergència.

Un perill especial és el tercer cas quan es produeixen un mal funcionament de la xarxa que pot danyar l'equip. Molt sovint s’associen a escurçament “metàl·lic” del circuit d’alimentació, quan les resistències elèctriques amb una dimensió d’una fracció d’Om es connecten aleatòriament entre diferents potencials de la tensió d’entrada.

Aquests modes s’anomenen corrents de curtcircuit o s’abreguen com a “curtcircuit”. Es produeixen quan:

• fallades en l’operació d’automatització i protecció;

• errors de personal;

• danys en equips per envelliment tècnic;

• impactes naturals dels fenòmens naturals;

• sabotatge o accions vandàliques.

Els corrents de curtcircuit són de magnitud significativament més gran que les càrregues nominals sota les quals es crea un circuit elèctric. Per tant, simplement cremen punts febles a l’equip, el destrueixen, provoquen incendis.

A més de la destrucció tèrmica, encara tenen un efecte dinàmic. La seva manifestació mostra bé el vídeo:

Per tal d’excloure el desenvolupament d’aquests accidents durant l’operació, comencen a lluitar amb ells fins i tot en l’etapa de creació del projecte d’equip elèctric. Per fer-ho, calculeu teòricament la possibilitat que es produeixin corrents de curtcircuit i la seva magnitud.

Aquestes dades s’utilitzen per a crear més el projecte i seleccionar els elements d’alimentació i dispositius de protecció del circuit. Continuen treballant amb ells constantment durant l’operació d’equips.

Els corrents de possibles curtcircuits es calculen mitjançant mètodes teòrics amb diferents graus de precisió acceptables per a la creació fiable de proteccions.

Quins processos elèctrics són la base per calcular els corrents de curtcircuit

Inicialment, ens centrarem en que qualsevol tipus de tensió aplicada, inclosa la sinusoïdal directa, alterna, pulsada o qualsevol altra aleatòria, crea corrents d'accident que repeteixen la imatge d'aquesta forma o la canvien depenent de la resistència aplicada i de l'acció de factors laterals. Tot això s’ha de proporcionar als dissenyadors i tenir en compte en els seus càlculs.

L'avaluació de l'ocurrència de l'acció m dels corrents de curtcircuit us permet:

• Llei d’Ohm;

• la magnitud de la potència característica de la potència aplicada des de la font de tensió;

• estructura del circuit elèctric utilitzat;

• valor de la resistència total aplicada a la font.

Llei d'Ohm

La base per calcular els curtcircuits és el principi que determina que la força de corrent es pot calcular pel valor de la tensió aplicada, si es divideix pel valor de la resistència connectada.

També actua en el càlcul de les càrregues nominals. L’única diferència és que:

• durant el funcionament òptim del circuit elèctric, la tensió i la resistència estan pràcticament estabilitzades i varien lleugerament dins dels límits de les normes tècniques de treball;

• en cas d’accidents, el procés es produeix de manera espontània a l’atzar. Però es pot preveure, calculat segons els mètodes desenvolupats.

Tensió d'alimentació

Amb la seva ajuda, s’avalua la possibilitat d’energia energètica de realitzar treballs destructius per corrents de curtcircuit, s’analitza la durada del curs i el valor.

Vegem un exemple quan es va connectar un i el mateix tros de fil de coure amb una secció d’un mm i mig quadrat i una longitud de mig metre directament als terminals de la bateria Krona i, al cap d’un temps, van inserir una presa de casa a la fase i als contactes zero.

En el primer cas, passarà un corrent de curtcircuit pel filferro i la font de tensió, cosa que escalfarà la bateria fins a un estat que danyarà el seu rendiment. La potència de la font no és suficient per cremar el pont connectat i trencar el circuit.

En el segon cas, la protecció automàtica funcionarà. Suposeu que tots estan defectuosos i embussats. A continuació, el corrent de curtcircuit passarà a través del cablejat de casa, arribarà a l'escut d'entrada a l'apartament, l'entrada, l'edifici i a través del cable o la línia elèctrica de sobrecàrrega arribarà a la subestació del transformador de potència.

Com a resultat, es connecta un circuit força llarg amb un gran nombre de cables, cables i llocs de la seva connexió amb l’enrotllament del transformador. Augmentaran significativament la resistència elèctrica del nostre curtcircuit. Però fins i tot en aquest cas, és molt probable que no resisteixi la potència aplicada i simplement es cremi.

Configuració del circuit

Quan els consumidors s’alimenten, se’ls subministra tensió de diferents maneres, per exemple:

• a través dels potencials dels terminals positius i negatius de la font de tensió continu;

• fase i zero d’una xarxa domèstica monofàsica de 220 volts;

• un circuit trifàsic de 0,4 kV.

En cadascun d’aquests casos, es poden produir fallades d’aïllament en diversos llocs, cosa que comportarà el flux de corrents de curtcircuit a través d’ells. Només per a un circuit trifàsic de CA, cal fer un circuit entre:

• les tres fases simultàniament - s’anomena trifàsica;

• dues fases entre si: interfase;

• qualsevol fase i zero: monofàsica;

• fase i terra - fase única a terra;

• dues fases i terra - dues fases a terra;

• tres fases i terra - tres fases a terra.

Quan es crea un projecte per a l’alimentació d’equips, s’han de calcular i tenir en compte tots aquests modes.

L’efecte de la resistència elèctrica d’un circuit

La longitud de la línia des de la font de tensió fins a la ubicació del curtcircuit té una certa resistència elèctrica. El seu valor limita els corrents de curtcircuit. La presència de bobinats de transformador, inductores, bobines, plaques de condensadors aporten resistència inductiva i capacitiva, formant components aperídics que distorsionen la forma simètrica dels harmònics fonamentals.

Els mètodes existents per calcular els corrents de curtcircuit permeten que es calculin amb prou precisió per a la pràctica segons informació prèviament preparada. El mètode pot mesurar la resistència elèctrica real d’un circuit ja muntat bucles de fase zero. Permet aclarir el càlcul, ajustar l’elecció de les defenses.

Documents bàsics per al càlcul de corrents de curtcircuit

1. El mètode de càlcul dels corrents de curtcircuit

Es recull en el llibre d’A. V. Belyaev “L’elecció dels equips, les proteccions i els cables en xarxes de 0,4 kV”, publicat per Energoatomizdat el 1988. La informació ocupa 171 pàgines.

El llibre ofereix:

• seqüència de càlcul de corrents de curtcircuit;

• tenint en compte l'efecte limitant de l'arc elèctric en el lloc dels danys;

• principis per a la selecció d'equips de protecció segons els valors dels corrents calculats.

El llibre publica informació de referència sobre:

• disjuntors i fusibles amb anàlisi de les característiques de les seves propietats protectores;

• selecció de cables i equipaments, incloses instal·lacions per a la protecció de motors elèctrics, conjunts de potència, dispositius d’entrada per a generadors i transformadors;

• desavantatges de la protecció de certs tipus d’interruptors de circuit;

• característiques de l’ús de la protecció a relleus remots;

• exemples de resolució de problemes de disseny.

Podeu descarregar-vos aquest llibre aquí: Selecció d'equips, escuts i cables en xarxes de 0,4 kV

2. Directrius RD 153—34.0—20.527—98

Aquest document defineix:

• mètodes per calcular corrents de curtcircuit de modes simètriques i asimètriques en instal·lacions elèctriques amb tensions de fins a 1 kV i superiors;

• mètodes per comprovar la resistència tèrmica i electrodinàmica d’aparells i conductors elèctrics;

• mètodes de prova de la capacitat de commutació dels dispositius elèctrics.

Les instruccions no cobreixen el càlcul de corrents de curtcircuit respecte dels dispositius de protecció del relé amb condicions específiques de funcionament.

Podeu descarregar-les aquí: Directrius per al càlcul de corrents de curtcircuit

3. GOST 28249-93

El document descriu els curts circuits que es produeixen en instal·lacions elèctriques de corrent altern i el procediment per al seu càlcul per a sistemes amb tensió de fins a 1 kV. És vigent des de l’1 de gener de 1995 als territoris de Bielorússia i Kirguizistan. Moldàvia, Rússia, Tadjikistan, Turkmenistan i Ucraïna.

L’estàndard d’estat defineix mètodes generals per calcular corrents de curtcircuit en el moment inicial i qualsevol moment arbitrari per a instal·lacions elèctriques amb màquines, reactors i transformadors sincrònics i sincrònics, línies elèctriques aèries i per cable, barres de bus, nodes de càrrega complexa complexa.

Les normes tècniques per al disseny d’instal·lacions elèctriques estan determinades per les normes estatals actuals i acordades pel Consell Interstal de Normalització, Metrologia i Certificació.

Descarrega GOST 28249-93 (2003). Circuits curts en instal·lacions elèctriques. Aquí es poden trobar mètodes de càlcul en instal·lacions elèctriques de corrent alterna amb tensió de fins a 1 kV: GOST per al càlcul de corrents de curtcircuit

La seqüència d’accions del dissenyador per al càlcul de corrents de curtcircuit

Inicialment, s’hauria d’elaborar la informació necessària per a l’anàlisi i després dur-la a terme des del càlcul. Després de la instal·lació de l'equip per al procés de posada en funcionament i durant el funcionament, es comprova la correcta selecció i operativitat de les proteccions.

Recopilació de dades d'origen

Qualsevol esquema es pot reduir a una forma simplificada quan consta de dues parts:

1. font de tensió. Per a una xarxa de 0,4 kV, el seu paper el juga el bobinat secundari del transformador de potència;

2. La línia elèctrica.

Sota ells es recullen les característiques necessàries.

Dades del transformador per al càlcul de corrents de curtcircuit

Esbrineu:

• valor de la tensió de curtcircuit (%) - Uкз;

• pèrdua de curtcircuit (kW) - Rk;

• tensions nominals dels bobinats laterals alts i baixos (kV. V) - Uvn, Unn;

• tensió de fase del bobinat lateral (V) - Ef;

• potència nominal (kVA) - Snt;

• resistència de corrent total de curtcircuit monofàsic (mOhm) - Zt.

Subministreu dades de línia per calcular corrents de curtcircuit

Aquests inclouen:

• marques i quantitat de cables amb indicació de material i secció de venes;

• longitud total del recorregut (m) - L;

• resistència inductiva (mOhm / m) - X0;

• impedància per al bucle de fase zero (mOhm / m) - Zpt.

Aquesta informació del transformador i de la línia es concentra als directoris. El coeficient d’impacte de Kud també es porta aquí.

Seqüència de càlcul

Segons les característiques trobades, es calculen per a:

• transformador: resistència activa i inductiva (mOhm) - Rt, Xt;

• línies: actiu, inductiu i impedància (mOhm).

Aquestes dades permeten calcular la resistència activa i inductiva total (mOhm). I en base a ells, podeu determinar la resistència total del circuit (mOhm) i els corrents:

• circuit trifàsic i xoc (kA);

• Circuit curt monofàsic (kA).

Segons els valors dels darrers corrents calculats, seleccionen els interruptors de circuit i altres dispositius de protecció per als consumidors.

Els dissenyadors poden realitzar el càlcul de corrents de curtcircuit de forma manual segons fórmules, taules i gràfics de cerca o utilitzant programes informàtics especials.

En els equips de potència real posats en funcionament, tots els corrents, inclosos els circuits i els circuits de curta durada, es registren mitjançant osciloscopis automàtics.

Aquests oscilogrames permeten analitzar el curs de les condicions d’emergència, el funcionament correcte dels equips d’energia i dispositius de protecció.Prenen mesures efectives per millorar la fiabilitat dels consumidors del circuit elèctric.

Comments

[#1]

El gràfic de l’energia elèctrica de CA és incorrecte: amb un desplaçament de fase de 90 graus, la potència reactiva, les àrees de mitja ona positiva i negativa són iguals.

[#2 Mikhaïl Anatòievic]

Resistència del transformador "impedància per un corrent de curtcircuit monofàsic (mOhm) - Zt." marcat incorrectament. Zt dels directoris s’ha de dividir per 3. Sembla que Zt / 3. Ja que Zt és la resistència total del transformador a corrents de curtcircuit de tres fases.

[#3 Andrey]

Un article de la categoria de "bla bla bla"!
On són les fórmules, les descripcions de les seves variables i coeficients, exemples típics de càlculs?

[#4 Vladimir]

Andrey, busqueu el tema sobre el tema: programa de càlcul de curtcircuit rz04
Potser alguna cosa funcionarà. I hi ha un munt de materials sobre aquest tema a Internet. El principal aquí és dibuixar per si mateix el més necessari i triar el més necessari. A cada pàgina vista, podeu trobar-la útil.