Sanitaryhygiene.ru

Санитары Гигиены
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Калькулятор для расчета токов короткого замыкания

Калькулятор для расчета токов короткого замыкания

Данный онлайн калькулятор позволяет произвести расчет тока по мощности электросети с любыми параметрами. Присутствует возможность задать такие параметры как тип сети (однофазная или трехфазная) напряжение, мощность, а так же коэффициент мощности (cosφ).
Полученное, в результате расчета, значение тока сети можно использовать для выбора автоматического выключателя, дифавтомата, УЗО, реле напряжения, магнитного пускателя и т.д. либо для определения требуемого сечения кабеля.

Ряд стандартных значений номинальных токов различных аппаратов защиты, а так же длительно допустимых токов алюминиевых и медных кабелей приведены в таблицах ниже.

длительно допустимые значения тока для алюминиевых и медных кабелей

Не нашли на сайте статьи на интересующую Вас тему касающуюся электрики? Напишите нам здесь. Мы обязательно Вам ответим. Оказался ли полезен для Вас данный онлайн калькулятор? Или может быть у Вас остались вопросы? Напишите нам в комментариях!

Расчет токов короткого замыкания в сетях 0,4кВ

Схема электроснабжения

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:

Активное сопротивление трансформатора:

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.

Расчет токов короткого замыкания

Расчет токов короткого замыкания производится согласно ГОСТ 14794-79 (п.2.12.2-2.12.3), а именно:

Допустимое действующее значение периодической составляющей тока короткого замыкания Iк, доп кА, определяется по формуле:

(при расчете Iк, доп для сдвоенного реактора в формул>’ (1) вместо X подставляется Xo,s, а в случаях использования сдвоенного реактора с последовательно соединенными ветвями подставляется Хс),

где U — класс напряжения реактора, кВ;

X — номинальное индуктивное сопротивление одинарного реактора, Ом;

Х0,5 — номинальное индуктивное сопротивление сдвоенного реактора (сопротивление ветви сдвоенного реактора). Ом;

Хс — индуктивное сопротивление сдвоенного реактора, Ом;

Iн — номинальный ток реактора, кА;

Iс — установившийся условный ток короткого замыкания в сети без реактора в том месте, где реактор должен устанавливаться, при номинальном напряжении сети, соответствующем классу напряжения реактора, кА. Значение Iс должно быть принято следующее: 125 кА — для всех реакторов с горизонтальным расположением фаз и для всех реакторов с номинальным током, равным или больше 1000 А, при номинальном индуктивном сопротивлении, равном или превышающем 0,25 Ом.

90 кА — для реакторов с вертикальным и ступенчатым расположением фаз с номинальным током меньше 1000 А, при номинальном индуктивном сопротивлении, равном или превышающем 0,40 Ом.

70 кА — для всех остальных реакторов.

Максимальное мгновенное значение тока электродинамической стойкости, применительно к которому выполняются расчеты и проводятся испытания на электродинамическую стойкость, определяется по формуле:

где Iдин— максимальное мгновенное значение тока электродинамической стойкости для одинарных реакторов, а также для сдвоенных реакторов при протекании тока в одной ветви или в обоих ветвях в согласном направлении, кА.

Например:

Определение токов короткого замыкания для реактора РТСТ-10-1600-0,4 У3.

Подставим значения в формулу расчета тока термической стойкости:

Полученное значения тока подставим в формулу расчета тока динамической стойкости (ударн. ток.кз):

Расчет силы тока по мощности, напряжению, сопротивлению

Бесплатный калькулятор расчета силы тока по мощности и напряжению/сопротивлению – рассчитайте силу тока в однофазной или трехфазной сети в ОДИН КЛИК!

Если вы хотите узнать как рассчитать силу тока в цепи по мощности, напряжению или сопротивлению, то предлагаем воспользоваться данным онлайн-калькулятором. Программа выполняет расчет для сетей постоянного и переменного тока (однофазные 220 В, трехфазные 380 В) по закону Ома. Рекомендуем без необходимости не изменять значение коэффициента мощности (cos φ) и оставлять равным 0.95. Знание величины силы тока позволяет подобрать оптимальный материал и диаметр кабеля, установить надежные предохранители и автоматические выключатели, которые способны защитить квартиру от возможных перегрузок. Нажмите на кнопку, чтобы получить результат.

Смежные нормативные документы:

  • СП 256.1325800.2016 «Электроустановки жилых и общественных зданий. Правила проектирования и монтажа»
  • СП 31-110-2003 «Проектирование и монтаж электроустановок жилых и общественных зданий»
  • СП 76.13330.2016 «Электротехнические устройства»
  • ГОСТ 31565-2012 «Кабельные изделия. Требования пожарной безопасности»
  • ГОСТ 10434-82 «Соединения контактные электрические. Классификация»
  • ГОСТ Р 50571.1-93 «Электроустановки зданий»

Калькулятор электротехнических величин

Калькулятор электротехнических величин

Хотите быстро рассчитать силу тока, напряжение, мощность или другие электрические величины. Воспользуйтесь калькулятором электрических величин. С его помощью Вы сможете без особых трудов посчитать:

  1. Силу тока, напряжение, мощность, используя Закон Ома.
  2. Рассчитать напряжение, при котором может работать резистор.
  3. Напряжение однородного поля (плоский конденсатор).
  4. Сопротивление цепи при параллельном соединении.
  5. Определение емкости при параллельном соединении.
  6. Определение емкостного сопротивления конденсатора переменному току.
  7. Индуктивность катушек соединенных параллельно, без взаимоиндукции.
  8. Реактивное сопротивление индуктивности.
  9. Мощность в цепи.
  10. Мощность, выделяющаяся в нагрузочном резисторе.
Читайте так же:
Схема электропроводки для освещения с выключателями

В архиве находятся две версии программы: 1. Grand 1.2 и Grand 1.3.

В версию Grand 1.3 добавлены, краткие справочные материалы по основным электрическим величинам. Когда будете запускать программу Grand 1.3, возможно, будет ругаться антивирусник, не волнуйтесь, программа проверена и не содержит вредоносного ПО.

Поделиться в социальных сетях

Если вы нашли ответ на свой вопрос и у вас есть желание отблагодарить автора статьи за его труд, можете воспользоваться платформой для перевода средств «WebMoney Funding» .

Данный проект поддерживается и развивается исключительно на средства от добровольных пожертвований.

Проявив лояльность к сайту, Вы можете перечислить любую сумму денег, тем самым вы поможете улучшить данный сайт, повысить регулярность появления новых интересных статей и оплатить регулярные расходы, такие как: оплата хостинга, доменного имени, SSL-сертификата, зарплата нашим авторам.

Программа выбора емкости конденсатора для электродвигателя, позволяет рассчитать рабочую емкость С, при.

Данный калькулятор расчета основных измеряемых величин в электротехнике, выполненный в программе Microsoft.

Представляю вашему вниманию программу проверки трансформаторов тока (ТТ) на 10%-ю погрешность по.

В данной статье я хотел бы Вас познакомить с программой SICHR версии 16 от (Чехия).

Доброго времени суток! Представляю Вашему вниманию последнею версию программы по расчету уставок.

Формулы расчета силы тока

Электрический ток — это направленное упорядоченное движение заряженных частиц. Сила тока (I) — это, количество тока, прошедшего за единицу времени сквозь поперечное сечение проводника. Международная единица измерения — Ампер (А / A).

— Сила тока через мощность и напряжение (постоянный ток): I = P / U — Сила тока через мощность и напряжение (переменный ток однофазный): I = P / (U × cosφ) — Сила тока через мощность и напряжение (переменный ток трехфазный): I = P / (U × cosφ × √3) — Сила тока через мощность и сопротивление: I = √(P / R) — Сила тока через напряжение и сопротивление: I = U / R

  • P – мощность, Вт;
  • U – напряжение, В;
  • R – сопротивление, Ом;
  • cos φ – коэффициент мощности.

Пример приближенного расчета токов короткого замыкания в сети 0,4 кв

Часто инженерам для проверки отключающей способности защитных аппаратов (автоматические выключатели, предохранители и т.д.), нужно знать значения токов короткого замыкания (ТКЗ). Но на практике не всегда есть возможность быстро выполнить расчет ТКЗ по ГОСТ 28249-93, из-за отсутствия данных по различным сопротивлениям, особенно это актуально при расчете однофазного тока короткого замыкания на землю.

Для решения этой задачи, можно использовать приближенный метод расчета токов короткого замыкания на напряжение до 1000 В, представленный в книге: «Е.Н. Зимин. Защита асинхронных двигателей до 500 В. 1967 г.».

Рассмотрим на примере расчет ТКЗ в сети 0,4 кВ для небольшого распределительного пункта, чтобы проверить отключающую способность предохранителей, используя приближенный метод расчета ТКЗ представленный в книге Е.Н. Зимина.

Обращаю Ваше внимание, что в данном примере будет рассматриваться, только расчет ТКЗ для предохранителей FU1-FU6 из условия обеспечения необходимой кратности тока короткого замыкания.

Известно, что двигатели получают питание от трансформатора мощность 320 кВА. Кабель от трансформатора до РЩ1 проложен в земле, марки АСБГ 3х120+1х70, длина линии составляет 250 м. На участке от распределительного щита ЩР1 до распределительного пункта РП, проложен кабель марки АВВГ 3х25+1х16, длина линии составляет 50 м. Однолинейная электрическая схема представлена на рис.1.

Рис.1 – Однолинейная электрическая схема 380 В

Рис.1 – Однолинейная электрическая схема 380 В

Расчет токов к.з. для точки К1

Для проверки на отключающую способность предохранителя FU1, нужно определить в месте его установки ток трехфазного короткого замыкания.

1. Определяем активное и индуктивное сопротивление фазы трансформатора:

  • Sт – мощность трансформатора, кВА;
  • с – коэффициент, равный: 4 – для трансформаторов до 60 кВА; 3,5 – до 180 кВА; 2,5 – до 1000 кВА; 2,2 – до 1800 кВА;
  • d – коэффициент, равный: 2 – для трансформаторов до 180 кВА; 3 – до 1000 кВА; 4 – до 1800 кВА;
  • k = Uн/380, Uн — номинальное напряжение на шинах распределительного пункта.

2. Определяем активное и индуктивное сопротивление кабеля марки АСБГ 3х120+1х70:

  • L – длина участка, км;
  • Sф и S0 – сечение проводника фазы и соответственно нулевого провода, мм2;
  • а – коэффициент, равный: 0,07 – для кабелей; 0,09 – для проводов, проложенных в трубе; 0,25 – для изолированных проводов, проложенных открыто;
  • b – коэффициент, равный: 19 – для медных проводов и кабелей; 32 – для алюминиевых проводов и кабелей;

3. Определяем полное сопротивление фазы:

4. Определяем ток трехфазного короткого замыкания:

Для проверки на отключающую способность предохранителей FU2 – FU6, нужно определить однофазный ток короткого замыкания на землю в конце защищаемой линии.

Расчет токов к.з. для точки К2

5. Определяем суммарные активные и индуктивные сопротивления кабелей цепи короткого замыкания:

5. Определяем суммарные активные и индуктивные сопротивления кабелей

6. Определяем полное сопротивление петли фаза-нуль:

где: Zт(1) = 22/Sт*k2 – расчетное полное сопротивление трансформатора току короткого замыкания на землю, k=Uн/380.

7. Определяем ток однофазного короткого замыкания на землю:

Аналогично выполняем расчет ТКЗ для точек К3-К6, результаты расчетов заносим в таблицу 1. Зная токи к.з., можно теперь выбрать плавкие вставки для предохранителей FU1 – FU6, исходя из условия обеспечения необходимой кратности тока короткого замыкания.

Расчет токов короткого замыкания

Токи короткого замыкания определяются для выбора по ним пусковой аппаратуры, проверки кабелей и максимальной защиты.

Для выбора пусковой аппаратуры по отключающей способности (по предельному допустимому отключаемому току) используется максимальный ток трехфазного к.з. I (3) к.з.max в точке установки выбираемого аппарата [1] (с.296). По этому же току проверяются кабели на термическую устойчивость к току к.з.

Читайте так же:
Светодиодная рамка для выключателя

Для проверки максимальной защиты используется минимальный ток двухфазного к.з. I (2) к.з.min в наиболее удаленной точке защищаемой сети [1], (с.290-296).

Есть несколько методов определения токов к.з.;

1. Метод приведенных длин с использованием таблицы.

2. Метод приведенных длин с использованием номограмм.

3. Аналитический метод.

12.1. Метод приведенных длин с использованием таблицы имеет наибольшее распространение. Он подробно расписан в [18], (с.34-69), (120-131) и в [6], (с.208-221).

Таблицы составлены для кабелей с сечением рабочей жилы 50мм 2 для сетей напряжением 380-660В и 4мм 2 для сетей 127В.

д ля 660в –стр.65

для 1140в –стр.67

для 127 в –стр.68

Для того, чтобы можно было пользоваться таблицами токов к.з., необходимо реальные длины кабелей привести к расчетным /приведенным/. Это выполняется с помощью коэффициентов приведения [1], (с.292) или с помощью таблицы [6], (с.209-211). Затем по суммарной приведенной длине до расчетной точки к.з. и по трансформатору, который питает данную точку, по таблицам [6], (с.212-221) или [18], (табл.2-7) определяется I (2) к.з.min.

При расчете токов к.з. в сетях, питающих горных машин с многомоторным приводом, необходимо учитывать токоограничивающее влияние проводов и кабелей внутреннего монтажа [1], (с.292-283).

Для этого в суммарную приведенную длину вводится приведенная длина кабеля LМ, токоограничивающее влияние которого эквивалентно влиянию внутреннего монтажа машины или комбайна.

Величина LМ указывается в заводской инструкции по монтажу и эксплуатации машины. Значение для некоторых машин приведено в [18], (с.88).

Для определения I (3) к.з.max. в точке установки аппарата вначале рассчитывается I (2) к.з.min для этой же точки, а затем по нему вычисляется трехфазный ток:

Перед выполнением вычислений токов к.з. составляется расчетная схема (рис.8).

Результаты расчетов заносятся в таблицу 5. Содержание приведенной таблицы 5 соответствует расчетной схеме рис.8.

1. Перемычки между пускателями принимаются длиной Lпер, сечением жилы Sпер+50мм 2 .

2. При расчете I (2) к.з. в сетях 127В длина фидерного кабеля и перемычек в суммарную приведенную длину ΣIПР не включается.

3. I (2) к.з. в точке К12 (рис.8) определяется для проверки максимальной защиты фидерного автомата.

4. При расчете токов к.з. в сетях напряжением 1140В в суммарную приведенную длину кабеля необходимо включать приведенную длину низковольтных и высоковольтных кабелей:

где kПР1…kПРn – коэффициенты приведения соответствующих участков кабеля;

k – количество коммутационных аппаратов до расчетной точки, включая автоматический выключатель на подстанции;

где LПР.НН – приведенная длина фидерного и гибкого кабелей на напряжение 1140В до расчетной точки;

LПР.ВН – приведенная длина кабелей на напряжение 6кВ ЦПП-ПУПП или РПП-6-ПУПП.

Коэффициенты приведения, значения токов I (2) к.з. и I (3) к.з. даны в приложениях к данным методическим указаниям.

12.2. Метод приведенных длин с использованием номограмм менее точен и применяется только в тех случаях, когда нет таблиц для расчета токов к.з. Этим методом рассчитывали, например, токи к.з. в сетях напряжением 1140В до разработки таблиц.

12.3. Аналитический метод используется в том случае, если расчет токов к.з. ведется для сетей, питаемых от трансформаторов, для которых нет таблиц или номограмм.

По этому методу

,А; ,А;

где , Ом;

RК, XК – активное и индуктивное сопротивления кабелей до расчетной точки;

RД – сопротивление дуги в точке к.з. Принимается равным 0,01Ом.

Последовательность выполнения расчетов:

1. Определяется сопротивление элементов схемы электроснабжения (трансформатора, фидерного кабеля, гибких кабелей);

2. Выбираются элементы, определяющие ток к.з. в каждой расчетной точке.

3. Определяется Z для каждой точки.

4. Определяются значения I (2) к.з. и I (3) к.з. .

Результаты расчетов сводятся в таблицы 6 и 7. Содержание приведенных таблиц соответствует расчетной схеме рис.8.

Таблица 5 Результаты расчетов токов к.з. методом приведенных длин.I (2) К.З. в наиболее удаленных точках—- —- —-Примечание: при определении токов к.з. на РПП-2 и у его токоприемников в варианте Б рис.5 в ΣLПР входит сумма приведенных длин кабелей. В таблице данные по этим кабелям записываются дробью: АВ РПП-2 LК.Ф.-1SК.Ф.-1LК.Ф.ПР-1 LК.Ф.-2 SК.Ф.-2 LК.Ф.ПР-2
I (3) К.З. в точках установки аппаратов, А—- —- —-
I (2) К.З. в точках установки аппаратов, А—- —- —-
ΣLПР, мДля наиболее удаленных точек— — —
Для точек установки аппаратов— — —
Приведенные длины, мLМ— — — — — —
LК.Г.ПР.— — — —
LПЕР.ПР.— — —
LК.Ф.ПР.
Фактические данныеSК.Г., м— — — —
LК.Г., м— — — —
SПЕР, м— — —
LПЕР, м— — —
SК.Ф., мм 2— —
LК.Ф., м
расчетные токиК К1 К2 К3 К12 К14
Токоприемники, аппаратыТСШВП-400 АВ РПП Пускатель (1ГШ-68) Комбайн 1ГШ-68 Агрегат АП-4 Эл. сверло СЭР-19м

Результаты расчета сопротивлений элементов схемы электроснабжения.

Расчет тока кз проверка кабеля

Александр Лапидус, к.т.н., Санкт-Петербургский государственный политехнический университет

Задача обеспечения термической стойкости и невозгораемости кабельных линий при коротких замыканиях – одна из основных проблем построения защиты сетей 0,4 кВ. При этом в расчетной практике на первое место выходит расчет нагрева кабелей. Кроме того, расчет нагрева токоведущих частей остается актуальным при проверке чувствительности защиты при коротких замыканиях за отрезком кабеля с учетом теплового спада тока.
Александр Анатольевич Лапидус в своем материале приводит различные методики расчетов тепловых импульсов при КЗ и дает некоторые рекомендации.

Тема термической стойкости кабелей и их невозгорания при коротких замыканиях в сети весьма актуальна для энергетически значимых объектов [1–3]. Защита сетей 0,4 кВ зачастую осуществляется встроенными расцепителями автоматических выключателей. Современные автоматические выключатели обладают весьма малыми значениями времени отключения в зоне больших токов КЗ. По времятоковым характеристикам расцепителей, представленным ведущими заводами-изготовителями коммутационной аппаратуры, минимальное время отключения может достигать порядка 0,01 с [4, 5].
Возникает задача уточнения методики расчета токов КЗ и нагрева проводников при малых расчетных временах. Указанный вопрос актуален также и при бо.льших временах срабатывания, что объясняется следующим.
Очевидно, что обоснованный расчет теплового воздействия на проводник в сети напряжением до 1 кВ при КЗ возможен только с помощью вычислительной техники. Для численного интегрирования температуры нагрева проводника при расчете на ЭВМ необходимо на каждом шаге по времени dt рассчитывать приращение количества теплоты dQ. Для высокой точности расчетов требуется брать достаточно малые приращения dt. При малых временах отключения tоткл приращения dt могут становиться меньше периода рабочей частоты T = 0,02 с. При таких временах усреднение тока за период теряет физический смысл.
Во многих литературных источниках, посвященных нагреву проводников [6–9], расчет количества теплоты осуществляется через действующее значение периодической составляющей тока КЗ Iпt:

Читайте так же:
Расчетное сечение кабеля по допустимому току

Как будет показано далее, такой подход при малых dt неверен. При малых dt следует переходить от Iпt к мгновенному значению полного тока КЗ i(t) с учетом периодической и апериодической составляющих.

ФОРМУЛЫ, СВЯЗЫВАЮЩИЕ ТОКИ, НАПРЯЖЕНИЯ, КОЛИЧЕСТВО ТЕПЛОТЫ И ВРЕМЯ ПРИ КЗ
Действующие и мгновенные значения электрических величин

Ток и напряжение

По закону Ома для мгновенных величин напряжения, тока и сопротивления:

Аналогичное выражение, связывающее действующие величины U(t), I(t), в общем случае не справедливо.
Действительно, по свойству интеграла при изменяющемся во времени сопротивлении z(t), что характерно для сетей 0,4 кВ, имеем:

То есть для действующих значений получаем неравенство: U(t) I(t) · z(t) .

Мгновенные значения тока, напряжения и времени Для выяснения зависимости i(t) при КЗ необходимо решить задачу переходного процесса (рис. 1) и соответствующее этому процессу дифференциальное уравнение (ДУ).
Начальная фаза напряжения φ при КЗ является случайной величиной. Во всех источниках, посвященных расчету токов КЗ, предполагается, что φ = – π/2. Это значение соответствует максимальному току КЗ. Но с точки зрения максимального нагрева указанным правилом руководствоваться нельзя. При малых временах отключения нагрев зависит не столько от амплитудного (или действующего) значения тока, сколько от зависимости мгновенного значения i(t) в течение времени отключения, которое определяется начальной фазой φ.

В связи с этим необходимо рассчитать процесс в сети на рис. 1 при различных φ. Решение проводится в операторной форме. Изображается схема замещения (рис. 2) левой части схемы рис. 1. Переходные процессы в правой и левой частях схемы рис. 1 протекают независимо друг от друга, поэтому правая часть в схему замещения не включается.

Решение данного уравнения дает следующую зависимость мгновенного тока от времени:

Нагрев проводника и ток КЗ

По закону Джоуля-Ленца dQ = i2Rdt. Для малого отрезка времени dt ток i можно считать неизменным. Но при переходе к действующим значениям усреднение производится по периоду 0,02 с, в течение которого амплитуда тока успевает измениться. По свойству интеграла:

что влечет за собой в общем случае следующие неравенства:
I2 i2(t = t 0 ); I 2Rdt i2Rdt; I2Rdt dQ.

Следовательно, в общем случае формула (1) не верна, а интегрирование следует вести через мгновенное значение i(t).

АНАЛИЗ ЗАВИСИМОСТЕЙ, СВЯЗЫВАЮЩИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ В ПРОВОДНИКЕ ПРИ КЗ

Тепловой импульс В от начальной фазы тока КЗ .

В конкретной цепи при фиксированной точке КЗ и длительности КЗ tоткл тепловой импульс зависит только от начальной фазы φ. Для получения максимального расчетного импульса следует выяснить характер зависимости В(φ). Математические выкладки доказывают, что В(φ) имеет форму смещенной синусоиды с периодом π. (рис. 3):

В(φ) = А1 + А2·cos(2φ + А3) . (11)

Из (11) следует: несмотря на то, что начальная фаза φ может случайным образом меняться от нуля до 2π, с точки зрения нагрева проводника необходимо рассмотреть диапазон [0; π]. В этом диапазоне В(φ) достигает своего первого максимума.
При вычислении теплового импульса с помощью ЭВМ следует, зафиксировав точку КЗ и tоткл, варьировать расчеты В(φ), увеличивая φ от нуля с шагом dφ = 0,001 рад. Фаза φ = = φmax, соответствующая максимальному тепловому импульсу Вmax, определяется по изменению характера зависимости В(φ): в точке φmax возрастание функции В(φ) сменяется убыванием.
Далее φ = φmax подставляется в (8), после чего начинается численное интегрирование квадрата тока i(t) по ранее созданному алгоритму.

Тепловой импульс В от времени t.
Определение граничного времени tгр

Расчетный модуль программы должен автоматически выбирать методику расчета температуры нагрева проводника: через мгновенное значение тока КЗ i(t) либо через действующее значение периодической составляющей тока КЗ Iп(t).
Наиболее точным является первый метод, но он требует большого количества малых интервалов времени dt = 0,0005 с. При больших tоткл это становится невозможным по условию переполнения оперативной памяти. Следовательно, необходимо найти граничное расчетное время tгр, соответствующее переходу от первой методики ко второй. Для уменьшения числа вариаций расчетов время можно задавать в кратностях по отношению к Та – см. формулу (10).
Выясним, насколько изменяется величина Та для типовой схемы с питающим трансформатором 6/0,4 кВ с параметрами: Sном = 1000 кВА; uк = 5,5 %; Рк = 12 кВт; Xт = 12,65 мОм;
Rт = 1,92 мОм (для стороны 0,4 кВ).
1. При КЗ на основной сборке или в начале кабеля, отходящего от основной сборки:
X = Xт = 12,65 мОм;
R = Rт = 1,92 мОм;

2. При КЗ за отрезком кабеля или на вторичной сборке, Та будет уменьшаться, т.к. кроме трансформатора в цепь КЗ будет входить кабель, R которого больше, чем X. Так, например, для кабеля АВВГ с параметрами:
s = 35 мм 2 ; l = 20 м; Rуд = 1,1 мОм/м; Xуд = 0,061 мОм/м, суммарные сопротивления будут равны: X = Xт + Xк = 12,65 + + 20 · 0,061 = 13,87 мОм; R = Rт + Rк = 1,92 + 20 · 1,1 = = 23,92 мОм;

В расчетных примерах Та может понижаться до Та = 10–5 с.
Теоретически величина Та не ограничена снизу: Та = 0 – 0,021 с. В табл. 2 показаны пределы изменения слагаемых в формуле (10) в зависимости от t / Та для Та = 0,02 с.
По приведенным данным можно сделать вывод: при КЗ вблизи трансформатора 6/0,4 кВ граничное время составляет tгр = 1 с.
При таком времени основной вклад в В дает слагаемое t / Ta – более 97%. При КЗ за отрезком кабеля или на вторичной сборке, в связи с малостью Ta граничное время tгр может быть уменьшено до величины tгр = 50Ta, но не ниже tгр = 0,5 с: tгр = 0,5…1 с.

Читайте так же:
Потребляемая мощность светодиодных выключателей

Сравнение результатов расчета, полученных через i(t) и Iп(t) (температур)

С учетом i(t), а также традиционной методики расчета по Iп(t) произведены расчеты для конкретных схем 0,4 кВ (рис. 4).
На рис. 4 представлены следующие характерные точки КЗ:
К1 – в начале КЛ, отходящей от щита 0,4 кВ;
К2 – на расстоянии 20 м от начала КЛ, отходящей от щита 0,4 кВ (согласно [9] данное расстояние является расчетным при проверке кабеля на невозгораемость);
К3 – на вторичной сборке;
К4 – в начале КЛ, отходящей от вторичной сборки;
К5 – на расстоянии 20 м от начала КЛ, отходящей от вторичной сборки;
К6 – на зажимах конечного потребителя.

Сравнение результатов расчета, выполненных по различным методикам, дают следующие общие выводы:
1. Сильно отличаются результаты по точкам КЗ вблизи трансформатора при проверке кабеля на невозгораемость при действии основной защиты. Уточненная методика i(t) дает бо.льшие значения температур (максимальное расхождение – в 1,8 раза) – точки К1, К2.
2. В меньшей степени, но тоже значительно отличаются результаты по точкам КЗ вблизи вторичных (удаленных) сборок при проверке кабелей на невозгораемость при действии основной защиты (максимальное расхождение – в 1,3 раза) – точки К3, К4.
3. Практически не отличаются результаты по удаленным точкам К5, К6 при проверке на термическую стойкость и на невозгораемость при действии резервной защиты. Объясняется это большими Rк, следовательно, малым Та; большим временем отключения t (при проверке невозгораемости расчетным является случай дальнего резервирования, когда при отказе «мгновенного» расцепителя основной защиты срабатывает «тепловой» расцепитель вышестоящего автоматического выключателя).

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Общепринятые соотношения между электрическими (действующими) и тепловыми величинами не выполняются в случае малых длительностей КЗ.
2. При расчете нагрева кабелей, особенно при малых tоткл и при КЗ вблизи трансформатора 6/0,4 кВ, следует от Iп(t) переходить к i(t). Иначе погрешность по температуре может достигать 100%.
3. В полном значении i(t) учтены апериодическая составляющая и начальная фаза тока КЗ, что важно для расчета нагрева.
4. Начальная фаза, соответствующая максимальному нагреву, в общем случае не совпадает с φ. для максимального тока, равной (–π/2). При расчете КЗ в каждой точке схемы следует выявлять наиболее опасную (с точки зрения нагрева) начальную фазу, а все последующие расчеты вести по ней.
5. В процессе КЗ с течением времени меняется сопротивление цепи. Это не позволяет применить закон Ома для действующих значений I, U и сильно усложняет аналитические формулы для тока i(t) и теплового импульса В(t). Однако численное интегрирование позволяет учесть эффект теплового спада тока.
6. Граничное время, соответствующее обязательному переходу на методику мгновенных значений тока i(t), зависит от расчетной точки и не превышает 1 с. При этом интервал времен 0…tоткл должен разбиваться на шаги интегрирования dt = 0,0005 с.
7. В некоторых расчетных случаях (большое время отключения, удаленная точка КЗ, отсутствие двигателей, отсутствие теплового спада тока, дуговое КЗ), расчет нагрева можно вести по Iп(t), увеличивая шаг dt.
ЛИТЕРАТУРА

1. Фишман В.С. Короткое замыкание в электропроводке. Возможные причины пожара // Новости ЭлектроТехники. 2007. № 1.
2. Фишман В.С. Короткое замыкание: пожара можно избежать. Результаты выполненных расчетов процессов КЗ // Новости ЭлектроТехники. 2005. № 3.
3. Зильберман В. А. Учет теплового спада тока короткого замыкания при выполнении дальнего резервирования // Электрические станции. 1989. № 12.
4. Автоматические выключатели от 0,5 до 125 А серии MULTI9. Технические условия TYME-009-SE-99. 1999.
5. Автоматические выключатели типа COMPACT NS. Технические условия. 1996.
6. Ульянов С. А. Электромагнитные переходные процессы в электрических системах: учебник для вузов. М.: Энергия, 1970. 520 с.
7. Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору электрооборудования. РД 153-34.0-20.527-98 / под ред. Б. Н. Неклепаева. М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2002. 152 с
8. ГОСТ 28249-93. Токи короткого замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ.
9. Циркуляр № Ц-02-98(э) «О проверке кабелей на невозгорание при воздействии тока короткого замыкания» Департамента стратегии развития и научно-технической политики РАО «ЕЭС России».

© ЗАО «Новости Электротехники»
Использование материалов сайта возможно только с письменного разрешения редакции
При цитировании материалов гиперссылка на сайт с указанием автора обязательна

Статьи (Расчеты)

В данной статье рассматриваются вопросы выбора сечения кабелей напряжением 10кВ, предусмотренные в ПУЭ изд.6 и другой технической литературе.

Если сечение кабелей, определенное по вышеперечисленным условиям, получается меньше сечения, требуемого по другим условиям, то должно приниматься наибольшее сечение, требуемое этими условиями.

I. 1). Кабели должны удовлетворять требованиям в отношении предельно допустимого нагрева с учетом нормальных, а также послеаварийных режимов.

Для кабелей с бумажной пропитанной изоляцией (ААБлУ; АСБл и т.п.), несущих нагрузки меньше номинальных, и проложенных в земле, может допускаться кратковременная перегрузка (КВП), где тогда КВП = 1,10 в течение 3,0 часов), а на период ликвидации послеаварийного режима допускаются перегрузки (ПГ) не более 1,20 в течение 5 сут. при длительности максимума 6 часов в сутки.

На период ликвидации послеаварийного режима для кабелей с полиэтиленовой изоляцией допускается перегрузка до 10%, а для кабелей с ПВХ изоляцией – до 15% на время не более 6 часов в сутки в течение 5 суток. Допустимая температура жилы кабеля: 10кВ (+60°С).

Читайте так же:
Схема подключения светодиода двухклавишного выключателя

Для кабелей с резиновой или пластмассовой изоляцией (АВВГ; АВБбШв и т.п.) допустимая температура жилы кабеля ( 65°С) и земли (+15°С).

Для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена допустимая температура жилы кабеля: 90°С.

2). Сечение кабелей должно быть проверено по экономической плотности тока для нормального режима работы (ток в послеаварийном режиме не учитывается).

3). Кабели подлежат проверке на условия нагревания жил током короткого замыкания (КЗ), т.е. по термической устойчивости току короткого замыкания. Повышение температуры жил кабелей при КЗ ведет к химическому разложению изоляции и резкому снижению ее электрической и механической прочности и, в итоге, — к аварии.

4). Сечение кабелей проверяется по потере напряжения.

II. Для кабелей 10кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена, кроме того, проверяется медный экран на термическую устойчивость при 2-х фазном токе короткого замыкания (КЗ).

ТП с 2-мя силовыми трансформаторами по 2500 кВА питается от ПС, находящейся на расстоянии 4,0 км. Напряжение сети 10 кВ. Расчетная нагрузка супермаркета составляет Sр= 3250 кВА. Продолжительность часов использования максимума нагрузки – 8780ч. (работа полные сутки -24 часа). Принимаются кабели марки ААБлУ-10кВ, которые прокладываются в земле. По ТУ кабельной сети ток 3-х фазного короткого замыкания «КЗ» на шинах подстанции составляет 7,5 кА. Выдержка времени максимальной защиты на отходящей линии tв=1,4с, время отключения выключателя tо=0,3с.

1). Выбор сечения кабеля ААБлУ-10кВ по нагреву в послеаварийном режиме (работа одного кабеля)

Расчетный ток нагрузки на РУ-10кВ ТП:

Расчетный ток на один кабель:

Iр=182 / 2= 91А (нормальный режим).

Предварительно выбираем сечения кабеля 95мм 2 .

Допустимый длительный ток табличный (Iд.т.) для сечения 95мм 2 составляет 205 А (ПУЭ, изд. 6, табл. 1.3.16). С учетом следующих коэффициентов к Iд.т.:

К1=1,10 (ПУЭ, изд. 6, табл. 1.3.3, п. 1.3.13) на температуру земли зимой для Московской области для максимума нагрузки;

К2=0,87 (ПУЭ, изд. 6, табл. 1.3.23) на удельное сопротивление почвы (с учетом геологических изысканий);

К3=0,92 (ПУЭ, изд. 6, табл. 1.3.26) на количество работающих кабелей, лежащих рядом в земле.

Таким образом, фактически допустимый длительный ток Iф для кабеля, сечением 95мм 2 , составляет:

Iф= Iд.т. х К = 205 х 0,88 = 180А, Iр = 182А (см.выше).

Условие: Iф≥Iр, но 180А≤182А т.е. условие не выполняется. Необходимо принять сечения кабеля – 120мм 2 , для которого Iд.т.=240А, а Iф=240х0,88=211А, т.е. 211А≥182А, т.е условие выполняется.

2). Выбор кабеля ААБ2л-10кВ сечением 3х120мм 2 по экономической плотности тока.

Sэк – сечение по экономической плотности тока (мм 2 ) — по нормальному режиму.

Jэк – 1,2 А/мм 2 – экономическая плотность тока (ПУЭ, изд. 6, табл. 1.3.36).

Условие 120мм 2 ≥ 76мм 2 выполняется.

3). Проверка кабеля ААБ2л-10кВ сечением 3х120мм 2 по термической устойчивости.

Iк.з. (3ф) = 7,5кА, выдержка времени максимальной защиты на отходящей линии tв=1,4с, время отключения выключателя tо=0,3с ( по ТУ кабельной сети, см . выше).

Тогда действительное время отключения линии tл=1,4с + 0,3с = 1,7с.

Минимальное сечение кабеля по термической устойчивости:

где С=95 – постоянное значение для кабелей с алюминиевыми жилами 10кВ.

Smin = 7500А х √1,7 / 95= 103мм 2 .

Условие 120мм 2 ≥ 103мм 2 выполняется.

4). Выбор кабеля по потере напряжения.

ΔU = ΔUтабл. х М (МВт⋅км) = 0,3 х 1,63МВт х 4,0км = 1,95%,

где ΔUтабличная удельная величина потери напряжения (Пособие к ВСН 97-83).

Условие по потере напряжения выполняется (принимается нормальный режим, т.е работа 2-х кабелей при нагрузке Sр=3,25/2=1,63 МВт).

II. Для кабелей 10кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена проверяется медный экран на термическую устойчивость при 2-х фазном токе короткого замыкания (КЗ).

Кабельная сеть «Моэнерго» должна представить:

  • 3-х фазный ток «КЗ» на шинах ПС;
  • время срабатывания защиты на данной линии (в нашем примере tв=1,25с).

2-х фазный ток «КЗ» = 0,87 тока 3-х фазного «КЗ».

Условие: Iд.э. ≥ I2ф«кз», где Iд.э – допустимый ток медного экрана; I2ф«кз» — 2-х фазный ток «КЗ».

Номинальное сечение (Sэ) медного экрана; мм 2t=0,7с; кАt=1,0с; кАt=1,4с; кА
163,93,32,8
256,075,14,36
358,457,16,04
5012,1410,28,67
7017,0214,312,16
9523,0919,416,49

1. Допустимый ток (Iд.э) «КЗ» медных экранов можно определить по формуле:

где Sэ — заданное сечение для определения допустимого тока (Iд.э) «КЗ» медных экранов (для t=1,0с).

2. Для продолжительности «КЗ», отличающегося от 1сек. значение времени определяется:

где К= 1/√t, где t – продолжительность «КЗ» в секундах.

Кабельная сеть «Моэнерго» представила:

  • ток «КЗ» на шинах ПС равный 4,7 кА,
  • время срабатывания защиты на данной линии (в нашем примере tв=1,25с).

По расчетным данным принят кабель марки АПвП-10кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена сечением 150 мм 2 и с медным экраном 25 мм 2 : 3(1х150/25)мм 2 .

1. При заданном сечении экрана 25мм 2 и tв=1,0с допустимый ток (Iд.э) «КЗ» медных экранов по таблице № 1 составит 5,1 кА.

2. В примере tв=1,25с, тогда находим «К»:

К = 1 / √t = 1 / √1,25 = 0,83с

3. При tв=0,83с определяем допустимый ток (Iд.э) «КЗ» медного экрана:

Iд.э = 5,1кА х 0,83 =4,2кА

(это допустимый ток Iд.э «КЗ» медного экрана сечением 25мм 2 за время tв=1,25с).

6. Определяем 2-х фазный ток «КЗ»:

Iкз-2ф = 0,87 х 4,7кА = 4,1кА.

5. Условие выполнения: Iд.э ≥ Iкз-2ф, т.е. 4,2кА ≥ 4,1кА – условие выполняется, сечение экрана выбрано правильно.

И.В. ПАСТУХОВА,
начальник отдела экспертизы инженерного обеспечения ГУ МО «Мособлгосэкспертиза»

Л.Г. НАСАНОВСКИЙ,
глав. специалист отдела экспертизы инженерного обеспечения ГУ МО «Мособлгосэкспертиза»

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector