Как найти однофазное замыкание в кабеле: Повреждения вида «глухая земля» :: Ангстрем

Содержание

Повреждения вида «глухая земля» :: Ангстрем

«Глухая земля» – термин, родившийся в среде тех, кто занимается поиском мест повреждений (МП) подземных электрических силовых кабельных линий.

С одной стороны, этот термин метко определяет вид повреждения – стабильное однофазное замыкание, т. е. замыкание одной жилы кабеля на землю (Рис.1).

Рис. 1 — Однофазное замыкание

С другой стороны, эта идиоматическая конструкция несет этакий налет безнадежности. И это вполне справедливо. Повреждения такого рода относятся к самым сложным, требуют большого опыта и определенной изобретательности при поиске. Трудоемкость поиска таких повреждений, наверно, максимальная из всех известных видов повреждений. Вероятно по этой причине наибольшее число вопросов от наших читателей поступает про «глухую землю». Они интересуются методическими вопросами и новинками оборудования для поиска.

Топографические методы поиска мест повреждений вида «глухая земля»

Общий подход к поиску МП такого вида за долгие годы достаточно отработан и включает два возможных варианта действий.

Первый вариант применим для самых простых случаев, не требующих больших трудозатрат – поиск производят с помощью популярного индукционного метода. Успешное применение индукционного метода, возможно, как при замыкании одной жилы на землю, так и двух или трех.

Комбинированные повреждения, когда две или три жилы замкнуты на землю, а значит и между собой, как правило, затруднений в поиске не вызывают. Поскольку в такую комбинацию входит и межфазное повреждение, легко определяемое индукционным методом, то его ищут, подключая генератор между поврежденными жилами. Для успешного поиска необходимо наличие двух предпосылок:

  • отсутствие контакта с землей на всех участках кабеля кроме МП. Это обеспечит отсутствие одиночного тока растекания «забивающего» полезный сигнал. Понятно, что оболочка на обоих концах кабеля также должна быть отключена.
  • залегание кабеля на глубине обеспечивающей слышимость сигнала повива — главного информативного признака индукционного метода.

Наличие этих двух предпосылок гарантирует успех поиска в случае возникновения комбинированного повреждения. В случае чистого однофазного повреждения наличие этих предпосылок также позволит добиться успеха, но генератор при этом подключают между жилой и оболочкой.

Попутно следует заметить, что большое значение имеет правильное применение дистанционных, например рефлектометрических, методов определения расстояния до места повреждения. Если с их помощью удается обнаружить, что повреждение не единственное, то соответственно придется изменить и тактику поиска.

Отсутствие вышеуказанных предпосылок делает невозможным использование индукционного метода для поиска чистой однофазной «глухой земли».

Стабильное короткое замыкание в МП делает маловероятным успешное применение акустического метода.

Последний из топографических методов, который можно использовать для поиска однофазного повреждения – потенциальный. Возможности его применения в большой степени определяются внешними условиями, такими как: наличие глубокого снежного покрова зимой или твердого покрытия в городских условиях и др.

Что делать, если ни одним из абсолютных методов не удается локализовать «глухую землю»?

В случае, когда ни одним из абсолютных методов невозможно локализовать «глухую землю» остается второй вариант действий — перевод однофазного повреждения в другой вид, позволяющий использовать один из известных абсолютных методов.

Исходя из конкретных условий поиска, оснащенности специальным оборудованием, опыта и квалификации персонала может быть выбран один из трех подходов. Первые два являются наиболее популярными, третий — используется в практически безысходных случаях.

Первый подход: перевод короткого замыкания в МП в высокоомное повреждение, параметры которого позволяли бы применение акустического метода поиска.

Добиваются этого подключая между оболочкой и поврежденной жилой установку прожига (Рис.2). Для разрушения металлического «мостика» в МП часто могут потребоваться очень значительные токи в несколько сот ампер. Причем прожиг надо проводить достаточно аккуратно. Так чтобы зазор образовавшийся между жилой и оболочкой после выплавления металлической перемычки пробивался импульсным напряжением от ударного генератора. Достижение такого результата — это своего рода искусство, требующее хорошего опыта от исполнителя. Но даже использование на конечной стадии прожига дожигающих установок с токами до 300А не всегда позволяет добиться нужного результата. Последней надеждой для разбивания «глухой земли» в таких случаях остается использование ударного импульсного генератора. Учитывая, что выходной импульсный ток у современных ударных генераторов на повреждениях типа короткого замыкания может достигать килоампер, то это может быть решающим условием успеха.

Рис. 2 — Прожиг однофазного повреждения

Второй подход: в тех случаях, когда разбить «глухую землю» не удается можно попытаться перевести повреждение в межфазное.

Чтобы добиться этого одновременно с прожигом включают высоковольтную установку (ВУ) между целой и поврежденной жилами (Рис. 3). Ухудшение свойств изоляции и ее выгорание в процессе прожига приведет к пробою жила-жила. Снизив с помощью ВУ сопротивление между теперь уже двумя поврежденными жилами до уровня, позволяющего использовать прожиг, подключают установку прожига между этими жилами и доводят сопротивление в МП до величины, позволяющей применить индукционный метод. Применение индукционного метода возможно при выполнении двух вышеупомянутых предпосылок:

  • отсутствие токов растекания;
  • залегание кабеля на глубине, не превышающей возможность слышать сигнал повива.
Рис. 3 — Перевод однофазного повреждения в междуфазное

Практическая реализация второго подхода сложнее, но почитатели индукционного метода предпочитают именно ее. Энтузиасты акустического метода используют первый подход. Найти объективные аргументы для предпочтения какого-либо из двух методов довольно сложно. Это два наиболее часто используемых варианта решения проблемы «глухой земли».

В совсем безысходных случаях применяют поиск с помощью шурфов и накладной рамки. Так называемый метод «пяти шурфов». Или изобретают собственные решения проблемы.

Оборудование, с помощью которого можно решить проблему «глухой земли»

Вместе с вопросами о методах поиска стабильных однофазных повреждений наши читатели интересуются и новинками аппаратуры, позволяющей эффективно решить проблему «глухой земли». До сих пор нельзя было дать какой-либо обнадеживающий ответ. Однако похоже ситуация меняется.

Разработан и проходит полевые испытания Приемник для поиска однофазных повреждений ППО-1. Первые результаты его опытной эксплуатации достаточно обнадеживающие. Заложенные в принцип действия приемника идеи позволяют использовать его для поиска как стабильных, так нестабильных высокоомных повреждений. Первоначально предполагалось, что ППО-1 будет использоваться для поиска заплывающих повреждений. Однако уже первый опыт применения приемника дают основание предполагать, что с его помощью можно будет успешно определять место нахождения как высокоомных, в том числе и заплывающих повреждений, так и повреждений вида «глухая земля». Универсальность метода обещает интересные перспективы его применения.

Насколько эффективным станет применение Приемника ППО-1 в значительной мере будет зависеть от методического обеспечения. Пока нельзя сказать, что методическая база разработана в достаточной мере. Конечно, это недостаток. Но любое новое оборудование, в принцип работы которого заложены новые идеи или идеи, вышедшие на новый инструментальный уровень, на начальном этапе своего жизненного цикла не может быть обеспечено во всей полноте методической базой. Нужна практика, опыт. Начало в приобретении такого опыта и новых знаний положили несколько наших постоянных партнеров, получивших в опытную эксплуатацию Приемник ППО-1 и активно его применяющих в работе.

Поиск однофазных повреждений индукционным методом :: Ангстрем

Считается, что более половины всех повреждений подземных силовых кабелей составляют, так называемые, однофазные повреждения (ОП), т.е. замыкания «жила-оболочка». Если же отнести к таковым замыкания двух или трех фаз на оболочку, то их суммарная доля достигает 90%. Локализация таких повреждений возможна одним из трех основных топологических методов – акустическим, потенциальным, индукционным.

Выбор метода определяется характеристиками и условиями конкретного повреждения – глубиной залегания, переходным сопротивлением в месте дефекта, наличием и уровнем токов растекания и другими. Нам неизвестна статистика, определяющая долю из общего количества ОП локализованных индукционным методом (ИМ). Хотя есть основания считать, что эта доля значительна. И если локализация ИМ повреждений вида две жилы–оболочка или три жилы-оболочка не вызывает особых затруднений, то для случая жила-оболочка ситуация иная. Среди некоторой части специалистов профессионально занимающихся поиском мест повреждений подземных электрокабелей сложилось прочное убеждение, что ИМ поиска не очень приемлем для таких однофазных повреждений.

Если кабель очень длинный, очень старый, глубоко проложен, имеет множество муфт на своем протяжении — это и есть самый трудный случай для использования ИМ. В этом случае неизбежно возникают токи растекания через место повреждения и далее через оболочку, броню, или заземленные муфты. Эти токи создают сигнал, мешающий поиску, доминирующий над полезным (информативным) сигналом. Это в свою очередь объясняется тем, что полезный сигнал от тока, протекающего по цепи жила-оболочка уменьшается обратно пропорционально квадрату расстояния от кабеля, а сигнал помехи от токов растекания обратно пропорционален расстоянию от кабеля. Известные способы компенсации токов растекания, чтобы выделить полезный сигнал достаточно сложны в реализации. На практике намного проще использовать, например, акустический метод предварительно подготовив для этого объект, т.е. кабель.

Идеальный случай, в котором для поиска ОП может использоваться ИМ это кабель, уложенный на стандартной глубине, без соединительных муфт, его можно изолировать от земли и повреждение только одно. При поиске на таком кабеле будет присутствовать главный информативный признак, присущий поиску междуфазных повреждений — наличие сигнала повива до места повреждения и отсутствие его после этого места. Нужно отметить, что для описанного случая не обязательно иметь величину сопротивления в месте повреждения меньше одного Ома, что считается необходимым условием при использовании ИМ. Если повреждение носит устойчивый характер, то величина сопротивление в этом месте не имеет значения. Хватило бы тока для создания необходимого уровня сигнала. Приемник ПП-500А (ПП-500К) с его чувствительностью и избирательностью обеспечивает такую возможность.

Опытные специалисты пытаются найти свои специфические варианты использования ИМ для поиска ОП.

Специалисты «Московских кабельные сетей» в тех случаях, когда невозможно перевести однофазное повреждение в междуфазное уже много лет используют вариант поиска, названный методом «аномалии нуля». Предварительно, с помощью установки прожига, сопротивление в месте повреждения снижают до долей Ом. Генератор подключается между жилой и броней кабеля. Оператор, находясь в зоне повреждения над КЛ с вертикально установленной антенной МА-500, регулировкой чувствительности приемника устанавливает минимальные показания индикатора (не более 20% длины шкалы). При перемещении точно над трассой КЛ произойдет резкое увеличение показаний индикатора над местом повреждения. После прохождения места повреждения показания индикатора станут такими же, как и до него. При использовании данного метода следует точно знать места расположения муфт, т.к. они дают ложное увеличение сигнала. Увеличение может возникать и в неповрежденной части кабеля. В таких случаях место повреждения находится в последней точке увеличения сигнала. По данным МКС этим методом можно точно определить место повреждения примерно в 60% случаев. В остальных случаях определяется зона повреждения — 20…30 м.

В одном из подмосковных предприятий используют ИМ для поиска мест повреждений на кабелях СПЭ. Понятно, что на этих кабелях все повреждения априори будут однофазными.

Локализация ОП в кабеле с изоляцией СПЭ требует обязательного выполнения нескольких условий:

  • Поврежденный кабель должен быть отключен с обоих концов, как жила, так и оболочка.
  • Поисковый генератор должен иметь изолированный от земли выход. Сопротивление изоляции не менее 1МОм.
  • Сопротивление в месте повреждения, прожигом доводится до значения менее 1 Ом. Прожиг осуществляется током не более 10…20А, чтобы не проплавить тонкую оболочку. (Здесь очень удобно применение генераторов семейства ГП-100К — ГП-500К, позволяющих отслеживать динамику изменения сопротивления в процессе прожига).
  • Трасса кабеля должна быть достаточно точно размечена в зоне повреждения.
  • Генератор подключается между жилой и оболочкой. Антенна МА-500 параллельна КЛ и расположена точно над кабелем. Сигнал, принимаемый оператором, будет постоянен вдоль всей длины КЛ до места повреждения. В месте повреждения наблюдается т.н. «перелив» сигнала – резкое повышение уровня, резкое падение и столь же резкое повышение до первоначального значения с последующим плавным затуханием до нуля на протяжении 1,5…2м. Либо может наблюдаться резкое снижение до нуля, затем возврат на прежний уровень с последующим плавным затуханием.

Как вариант, поиск может осуществляться с вертикальным расположением антенны МА-500. В месте повреждения линия нулевого сигнала будет отклоняться от трассы КЛ, как изображено на рисунке:

Как видим оба описанных выше варианта похожи.

Здесь приведены два примера новых или малоизвестных применений индукционного метода. Микроэлектроника, цифровые технологии дают новые качества и возможности современному оборудованию для реализации данного метода. Не исключено, что существуют еще и другие пока не открытые возможности индукционного метода.

Методика поиска места повреждения силового кабеля


 

Методика поиска места повреждения силового кабеля

Типы повреждений и первоочередные мероприятия

При возникновении неисправности силового кабеля (обрыв, короткое замыкание, пробой изоляции), как правило, срабатывает защита, и ка­бель отключается от сети электроснабжения. Для выяснения причины неисправности необходимо провести анализ причины отключения и тип повреждения.

Типы повреждения:                                                                                      

• однофазное замыкание на «землю»;          

• межфазное КЗ;

• двухфазное КЗ на «землю»;

  • обрыв жилы кабеля.

 

Рассмотрим последовательность поиска места повреждения с использовани­ ем описанных выше приборов. Для поиска места повреждения кабеля необхо­ димо подготовить рабочее место: отключить и отсоединить кабель с двух сторон, а также проверить по схеме, что нет никаких транзитных ответвлений.

После выполнения организационно-технических мероприятий необходи­ мо провести измерение сопротивления изоляции ( RH3 ) между фазами и между фазами и «землей» и провести анализ состояния сопротивления изо­ ляции кабеля. По состоянию сопротивления изоляции кабеля можно сделать вывод о типе повреждения.

Подсоединив рефлектометр (Р-5-10, Р-5-13 или другой) к жилам кабеля, просмотреть эпюры по фазам и определить предварительное расстояние до места повреждения.

Если повреждение однофазное КЗ или переходное сопротивление боль­ шое, то кабель необходимо «дожечь». Для этого используются установки прожига (дожига) кабеля типа: УП-7, АПК-14, МПУ-3 «Феникс» и т.д.

После предварительного определения места повреждения кабеля прово­ дится поиск точного места повреждения. Для точной локализации места по­ вреждения используются поисковые комплекты «Успех АТГ-209».

Поиск места повреждения индукционным методом

Подключить генератор к жилам кабеля по принятой схеме (в зависимости от типа повреждения). Согласовать нагрузку. При помощи электромагнитно­го датчика (ЭМД), приемного блока (ПБ) и головных телефонов (ГТ) произ­ вести поиск места повреждения кабельной линии. В месте повреждения сигнал генератора резко возрастает, а затем затухает.

Поиск места повреждения акустическим методом

Включить генератор типа ГВИ-5000 (ГИ-20-2), подключенный к жилам кабеля, и при помощи акустического датчика (АД), ПБ и ГТ» прослушать кабельную линию в предполагаемом месте повреждения. В точке повреждения кабеля будут прослушиваться характерные «щелчки» с заданной частотой.

Зарубежные кабелеискатели

Индуктивный метод поиска подземных кабелей

В основе индуктивного метода поиска подземных коммуникаций лежит принцип электромагнитной индукции. При помощи задающего генератора, подключенного к отыскиваемой токопроводящей трассе, вокруг нее искусст­ венно создается переменное электромагнитное поле определенной частоты. Магнитная составляющая этого поля будет индуцировать во внесенном в поле замкнутом контуре переменный ток той же частоты. Так как напряжен ность магнитного поля изменяется в плоскости, перпендикулярной к на­ правлению токопроводящей коммуникации, то, перемещая в этой плоскости приемное устройство (антенну), наблюдатель по изменению индукционного тока может судить о местоположении коммуникации.

Определение положения трассы может проводиться двумя методами: ми­нимума/максимум и Supermax , реализованных, например, в трассоискателях Seba KMT FL 10, рассмотренных далее (подробнее см. www . agp . ru ). Отличием методов минимума и максимумума является ориентация антенны приемника относительно электромагнитного поля, т.е. ток, индуцирующийся в антенне, зависит от вертитальной или горизонтальной составляющей магнитного поля.

Как найти место повреждения кабеля ВБбШв — Статьи

В процессе эксплуатации кабельных магистралей могут возникать несколько типов неисправностей:

  • обрыв;
  • двухфазное замыкание на «землю»;
  • однофазное замыкание на «землю»;
  • межфазное замыкание.

 

В случае скрытой прокладки кабеля ВБбШв нет возможности произвести визуальный осмотр линии для определения места повреждения. Поэтому возникает необходимость использования специальных методов: акустического, емкостного, импульсного и метода колебательного заряда. На сегодняшний день самым универсальным и распространенным является акустический метод поиска места повреждения силового кабеля. Рассмотрим его подробнее.

 

Данный способ основан на подаче по аварийному участку высокого напряжения в виде импульсов заданной частоты. В месте повреждения образуется искровой разряд, который фиксируется аппаратурой в форме характерных щелчков.

Методика поиска включает в себя несколько этапов. Вначале при помощи мегомметра производится проверка сопротивления изоляции. Это дает возможность определить поврежденные жилы. Затем, используя рефлектометр, устанавливают приблизительное расстояние до места аварии. Следующим этапом идет прожиг кабеля. Эта операция необходима для снижения переходного сопротивления в точке повреждения.

После локализации аварийного участка к поврежденным жилам кабеля подключается генератор, который формирует импульсы определенной амплитуды и частоты. Сотрудник лаборатории, оснащенный антенной и головными телефонами, перемещается вдоль кабельной трассы. В месте повреждения будут отчетливо прослушиваться щелчки с частотой, установленной на генераторе.

После определения места аварии производится вскрытие кабельной трассы, разделка концов и проверка сопротивления изоляции в обе стороны от поврежденного участка, чтобы убедиться в отсутствии других неисправностей. Далее осуществляется монтаж муфты и контрольная проверка сопротивления изоляции.

Поиск повреждений и обрыва кабеля

Повреждение кабеля, кроме обрыва, часто проявляется в пробое изоляции и коротком замыкании. В любом случае понадобится поиск места повреждения кабеля, чтобы восстановить электроснабжение в сети. Явное место обрыва несложно найти даже человеку не имеющему специальных знаний. Но что делать, если кабель проложен в стене, полу или вообще под землей?

Определение обрыва кабеля стоит доверить профессионалам «ИНЖ Сервис». Мы владеем методиками, умеем устранять причину, а также располагаем всем необходимым для этого оборудованием. Многолетний опыт работы, регулярное совершенствование знаний позволяют специалистам выполнять работы качественно и в минимальные сроки.

Причины повреждения и обрыва кабеля

К сожалению, даже своевременная замена электрических сетей не гарантирует, что обрыв кабеля не произойдет и, уж тем более, не защищает от его повреждения. Причины, при этом, самые разнообразные: однофазное или двухфазное короткое замыкание, обрыв жилы или же короткое замыкание между фазами, механическая порча в ходе каких-либо строительно-монтажных работ и прочие негативные факторы.

Как производится поиск?

Для того чтобы найти обрыв или повреждение кабеля специалисты электролаборатории, занимающиеся решением таких вопросов, применяют различные приборы, например кабелеискатели, трассоискатели, металлоискатели, а также современные мультисканеры и прочие устройства. Это специальное оборудование выводит поиск обрыва или повреждения кабеля на качественно новый уровень.

Не стоит проводить поиск повреждения кабеля самостоятельно. Во-первых: это опасно. Во-вторых: даже если Вы и вычислите это место, все равно понадобиться специализированная помощь для устранения неполадки.

Специалисты проводят измерение сопротивления изоляции и выполняют анализ состояния изоляции. Затем можно будет сделать вывод о типе повреждения и при помощи прибора провести предварительное выявление расстояния до изъяна.  Обнаружение обрыва кабеля иногда требует дожига (прожига) с помощью специализированных установок.  После того, как повреждение найдено, Ваше присутствие необязательно — мы выполним оставшиеся работы под ключ, в том числе, оформим доступ в ТП. 

Методы поиска

Определение места повреждения кабеля – вопрос, который интересует всех: владельцев обесточенных квартир, строителей, которые хотят заменить поврежденный кабель в стене. Поиск кабеля необходим и для того, чтобы не повредить его во время ремонтных работ, а также для соблюдения безопасности. Повреждение кабеля чревато серьезными последствиями, поэтому понимание того где именно проходит силовой кабель – полезное знание необходимое всем пользователем сети, в том числе и владельцу жилья.

Существуют различные методы поиска точного местонахождения повреждения в силовом кабеле. Из них следует выделить индукционный и акустический метод. Для определения глубины залегания существует отдельная методика. В любом случае, проверка кабеля на обрыв происходит на основании навыков и знаний, которыми владеют специалисты компаний занимающихся электрокоммуникациями. Без богатого опыта и знаний любые приборы и методики будут бессильны.

Профессиональные услуги поиска места повреждения кабеля позволяют максимально оперативно устранить неисправность и пустить подачу тока по сетям. А это значит, что можно будет продолжить ремонтно-строительные работы, возвратиться к нормальному ритму жизни и снова пользоваться всеми благами цивилизации.

Типы повреждений силовых кабелей и поиск места повреждения

Повреждения силовых кабелей больше всего интересуют эксплуатационников. Проектировщики по данной теме, наверное, знают очень мало, поэтому сегодня хочу рассказать про повреждения кабелей и основные способы поиска мест повреждений.

К основным неисправностям  силовых кабелей относят обрыв, короткое замыкание и пробой изоляции. В таких случаях, в основном, срабатывают защитные аппараты и отключается поврежденный участок.

Основные типы повреждения кабелей:

  • однофазное замыкание на «землю»;
  • межфазное КЗ;
  • двухфазное КЗ на «землю»;
  • обрыв жилы кабеля.

А теперь рассмотрим последовательность поиска места повреждения силового кабеля.

Первым делом поврежденный кабель отключают от источника питания и нагрузки, а также проверяют нет ли транзитных ответвлений.

После этого выполняют измерение сопротивления изоляции между фазами и между фазами и «землей». Получив значения сопротивлений изоляции, производится анализ состояния изоляции кабеля и делается вывод о типе повреждения.

При помощи рефлектора (например Р-5-10 или Р-5-13) определяют примерное расстояние до места повреждения.

Если однофазное КЗ либо переходное сопротивление большое, то кабель следует «дожечь». Для этого используют приборы дожига кабелей типа УП-7, АПК-14, МПУ-3, «Феникс» и др.

Только после этих мероприятий производят поиск точного места повреждения при помощи поискового комплекта «Успех АТГ-209» либо любого другого аналога.

Поиск места повреждения силового кабеля

Поиск места повреждения индукционным методом.

В зависимости от типа повреждения кабельной линии подключают генератор к жилам кабеля и при помощи электромагнитного датчика, приемного блока и головных телефонов ведут поиск места повреждения в предполагаемом месте повреждения кабельной линии. В месте повреждения сигнал генератор резко возрастает, по мере удаления – затухает.

Поиск места повреждения акустическим методом.

В данном методе поиска используется акустический датчик. В целом он похож на предыдущий. В точке повреждения кабельной линии слышны «щелчки» с заданной частотой.

Однажды был в командировке, делал реконструкцию кабельной линии, т.к. заказчик устал чинить поврежденные участки и видел прибор поиска места повреждения. Мне тогда было стыдно, что я не знал, как он работает. Теперь будем иметь общее представление о том, как найти место повреждения силового кабеля.

Советую почитать:

Ликвидация повреждений «глухая земля» | «Комплексный Энерго Подряд»

Под повреждением «глухая земля» подразумевается стабильное однофазное замыкание, когда одна из жилы замыкается с землей. Чаще всего проблематика данного типа встречается на подземных силовых коммуникациях, и считается одним из самых сложных. Для его устранения требуется не только много времени, но также большой опыт ремонта электрических сетей, поэтому самый надежный способ – воспользоваться услугами электролаборатории.

Определение места повреждения

На основания накопившегося опыта для определения точки повреждения подземного кабеля определено 2 варианта возможных действий:

  1. Индукционный метод. Его используют в наиболее простых ситуациях, когда не нужны значительные трудозатраты. Таким способом можно определить замыкание на землю не только одной, но и большего числа жил. Даже если эти провода замкнулись между собой, препятствий в поиске это не добавляет. Дело в том, что в любом случае присутствует межфазное повреждение, которое достаточно просто найти индукционным способом. Для этого необходимо присоединить генератор между поврежденными жилами. Очень важно, чтобы жилы не контактировали с землей в других местах. Кроме того, сигнал повива должен быть слышен через толщу земли.
  2. Переформатирование однофазного повреждения. Этот подход применяют в тех случаях, когда индукционный метод поиска точки повреждения не принес результатов. Благодаря переформатированию однофазное повреждение может быть переведено в высокоомное или межфазное. Также можно применить шурфы и рамку. Самым простым в реализации считается первый вариант, для чего необходимо разделить оболочку и поврежденный провод специальным прожигающим модулем. Чтобы спровоцировать разрушение промежуточного элемента, потребуется ток с показателями в несколько сот ампер. По ходу прожигания необходимо соблюдать максимальную аккуратность.

Приборы для выявления «глухой земли»

Реализация любого из вышеназванных методов требует довольно высокой квалификации. Если работа проводится новичком, то в таком случае рекомендуется использовать специальный прибор для определения точки однофазного повреждения ППО-1. С помощью этого устройства есть возможность выявлять стабильные и нестабильных высокоомные дефекты. Изначальное предназначение ППО-1 сводилось к поиску только заплывающих нарушений кабельных линий.

Заказать испытания и ремонт кабельных линий

Вернуться назад

Консультации — инженер-специалист | Искусство защиты электрических систем, часть 14. Расчет однофазного короткого замыкания: пошаговое руководство

Джордж У. Фаррелл и Фрэнк Р. Валвода 20 ноября 2007 г.

Примечание редактора: С 1965 по 1970 год предшественник инженера-консультанта, фактический инженер-специалист, опубликовал серию статей о защите от перегрузки по току. Из-за огромной популярности 31 части сериала авторы Джордж Фаррелл и Фрэнк Вальвода, Фаррелл, скончались в начале 2006 года.Часть 14 этой продолжающейся серии содержит подробную информацию о том, как рассчитать четыре типа однофазных замыканий.

В предыдущих статьях этой серии было представлено несколько методов расчета доступного тока короткого замыкания в трехфазных системах с тремя короткозамкнутыми фазами. В то время как фундаментальные принципы одинаковы для однофазных коротких замыканий, независимо от того, происходит ли замыкание между фазами или между фазами и нейтралью, требуется несколько иной подход для компенсации различных напряжений и влияния однофазного импеданса. .

Таблица 14.1 является продолжением таблиц трансформаторов, представленных в предыдущей статье (C-SE, январь 1992 г.). В этих таблицах перечислены неисправности на вторичной обмотке трехфазных трансформаторов с «низким» и «стандартным» сопротивлением.

В таблице 14.1 приведены значения тока короткого замыкания на вторичных клеммах однофазных трансформаторов с низким или стандартным сопротивлением при напряжении 120 и 240 вольт. Вклад двигателя не учитывается, так как он редко бывает значительным в однофазных системах. Включены трансформаторы от 25 до 500 кВА.Диаграмма импеданса для этих таблиц показана на рисунке 14.5.

В этой и следующей статьях рассматриваются четыре типа однофазных замыканий, как показано на рисунках с 14.1 по 14.4. В каждом случае источником коммунальных услуг является трехфазная система. При расчете однофазных КЗ можно использовать ту же базовую кВА, что и при расчетах трехфазных.

Ко всем расчетам применяются следующие соглашения:

  • Полное сопротивление пути возврата на землю при замыканиях между фазой и нейтралью и между фазой и землей варьируется в широких пределах, и его практически невозможно точно предсказать.Например, нейтральный проводник может нести или не нести часть тока, или может быть заземляющий проводник, параллельный металлическим дорожкам качения. Таким образом, при расчете однофазного короткого замыкания, необходимого для выбора номиналов отключения и номинальных характеристик компонентов системы, полное сопротивление нейтрали, заземляющего проводника или обоих принимается равным линейному проводнику. Это приближается к наиболее тяжелым условиям замыкания фаза-нейтраль.

  • Значения сопротивления, реактивного сопротивления и импеданса, используемые в трехфазных расчетах, представляют собой значения между фазой и нейтралью для источников, устройств и проводников.В типичных трехфазных расчетах они объединяются векторно. В однофазных поврежденных цепях ток «вытекает» по одному пути и «возвращается» по другому (полные сопротивления включены последовательно), поэтому значения сопротивления, реактивного сопротивления и полного сопротивления должны быть удвоены.

Междуфазные, однофазные замыкания

Рассмотрим простую систему 4160 Y/2400 В, показанную на рисунках 14.1 и 14.2. Предположим, что мощность короткого замыкания в электросети составляет 500 000, а отношение X/R равно 15. См. Рисунок 14.1 для расчета однофазных, междуфазных КЗ в трехфазной системе:

Импеданс источника (энергосистемы) на единицу по отношению к базе 1000 кВА (кВА b ) составляет:

PUZ UT = кВА b /кВА SC = 1000/500000 = 0,002 и

Удельное сопротивление (PUR UT ) равно

PUR UT = PUZ UT /Ö(1 + (X/R)²) = 0,002/Ö (1 + 15²) = 0,000133

Реактивное сопротивление на единицу (PUX UT ) составляет:

PUX UT = (X/R) x PUR UT = 15 x 0.000133 = 0,001995

Предполагается, что значения сопротивления проводника и реактивного сопротивления для входной сети 4160/2400 вольт; они не имеют определенного размера, конфигурации или длины. Сопротивление кабеля (R C ) 0,00433 Ом. Реактивное сопротивление кабеля (X C ) составляет 0,00319 Ом.

Кабель PUR (PURc) = (Rc x кВА b )/(1000 x кВ

Кабель PUX (PUXc) = (Xc x кВА b )/(1000 x кВ

Общее количество от линии к нейтрали:

ПУР Т = 0.000133 + 0,000250 = 0,000383

PUX T = 0,001995 + 0,000184 = 0,002179

Полное полное сопротивление между фазой и нейтралью составляет:

ПУЗ Т =Ö(0,000383² + 0,002179²) = 0,002212

Как указано ранее, это значение импеданса должно быть удвоено при расчете тока однофазного замыкания. Ток короткого замыкания при 4160 вольт для междуфазного однофазного замыкания в трехфазной системе рассчитывается следующим образом:

I SC = (Е Л-Л х кВА б ) / (2 х ПУЗ Т х кВ

Другой подход:

кВАsc = (кВА b /2) T = 1000/0.004424= 226 040

Симметричный ток короткого замыкания =

(1000 x кВА SC ) / E L-L = (1000 x 226040) / 4160 = 54337 ампер

Линия-нейтраль, однофазные замыкания

На рис. 14.2 показан ток короткого замыкания при однофазных замыканиях между фазой и нейтралью в трехфазных системах. Если нейтральный провод имеет тот же размер, что и линейный провод, применяется следующая формула:

Симметричный ток короткого замыкания L-N = I SCLL /Ö3

В некоторых системах размеры нейтральных проводников отличаются от линейных.Их размер часто уменьшается, когда они проводят только несимметричный ток от однофазной нагрузки.

Однако, чтобы приспособиться к току гармоник, генерируемому полупроводниковыми устройствами и другими нелинейными источниками, во все большем числе систем нейтральные проводники должны иметь больший диаметр, чем линейные. (Увеличенные номиналы проводников для обработки гармонических токов будут подробно рассмотрены в следующей статье.)

Когда импеданс нейтрали отличается от импеданса линии, необходимо изменить расчет неисправности.Вместо удвоения импеданса линии, импедансы линии и нейтрали обрабатываются следующим образом:

Рассмотрим ту же систему, что и в предыдущем примере, за исключением того, что в этом примере для иллюстрации значения PUR и PUX нейтрального проводника составляют половину значений линейного проводника: PUR UT = 0,000133 и PUX UT = 0,001995.

Значения кабеля: Линейный провод PUR C = 0,000250 и PUX C = 0,000184. Нулевой провод PUR N = 0.000125 и PUX N = 0,000092.

Таким образом, сумма PUR и PUX равна:

PUR T = 2 x PUR UT + PUR C +PUR N = 2 x 0,000133 + 0,000250 + 0,000125 = 0,000641

PUX T = 2 x PUX UT + PUX C + PUX N = 2 x 0,001995 + 0,000184 + 0,000092 = 0,004266

Общее полное сопротивление на единицу для замыкания фаза-нейтраль:

ПУЗ Т =Ö(0.000641² + 0,004266²) = 0,004314

Ток короткого замыкания при однофазном замыкании фаза-нейтраль в трехфазной системе (4160Y/2400 В):

I SC = (E L-N x кВА база ) / T x кВ

Трансформаторы однофазные

Рисунок 14.3 иллюстрирует расчет тока короткого замыкания на клеммах однофазного трансформатора, обслуживаемого трехфазной системой. Однофазный трансформатор с 4160 на 120/240 вольт рассчитан на 100 кВА и имеет 1.Полное сопротивление 3% и отношение X/R равное 2. Он расположен в конце 75-футового однофазного отвода от трехфазной линии.

Система ПУР и ПУЗ до точки отвода от трехфазной линии такая же, как и в предыдущих примерах:

PUR SYS = 0,000383 и PUX SYS = 0,002179

Однофазные ответвительные проводники представляют собой 75-футовые медные провода №6, расположенные на расстоянии одного фута друг от друга на подвесных столбах. Сопротивление проводника (R C ) равно 0,033975 Ом.Реактивное сопротивление проводника (X C ) составляет 0,009075 Ом. Таким образом:

PUR C = (R C x кВА b ) / (1000 x кВ

PUX C = (X C x кВА b ) / (1000 x кВ

Значения трансформатора на единицу:

ПУЗ ТР = (кВА б х Z%) / (кВА ТР х 100) = (1000 х 1,3) / (100 х 100) = 0,130000

PUR TR = PUZ TR /Ö (1 + (X/R)²) = 0.130/Ö (1 + 2²) = 0,058138

PUX TR = PUZ TR x X/R = 0,116276

Суммарные значения PUR и PUX:

PUR T = PUR SYS + PUR C + PUR TR =

0,000383 + 0,001963 + 0,058138 = 0,060484

PUX T = PUX SYS + PUX C + PUX TR =

0,002179 + 0,000524 + 0,116276 = 0,118979

Эти значения необходимо удвоить:

ПУР ТФ = 0.120968
ПУКС ТФ = 0,237958

ПУЗ ТФ =Ö(ПУ ТФ ТФ

Ö(0,120968² + 0,237958²) = 0,266941

кВА SC = кВА b /PUZ TF = 1000 / 0,266941 = 3746,15 и

I SCLL = 1000 x кВА SC / E L-L = 1000 x 3746,15 / 240 = 15 610 ампер

Однако повреждения вторичной обмотки однофазных трансформаторов являются наиболее серьезными для замыканий фаза-нейтраль, так как полное сопротивление вторичной обмотки составляет только половину.

Если доступны фактические значения трансформатора, их следует использовать; национальных стандартов для значений сопротивления и реактивного сопротивления однофазных трансформаторов не существует. Если фактические значения недоступны, умножение PUR TR на 1,5 и PUX TR на 1,2 приблизительно соответствует фактическому импедансу. Эти приближения достаточно точны для расчетов неисправностей.

Рассчитайте замыкания фаза-нейтраль на клеммах вторичной обмотки однофазных трансформаторов следующим образом (все значения PUR и PUX такие же, как для рисунка 14.3) :

1,5 x полиуретан TR = 1,5 x 0,058138 = 0,087207

1,2 x PUX TR = 1,2 x 0,116276 = 0,139535

ПУР T = 0,000383 + 0,001963 + 0,087207 = 0,089553

PUX T = 0,002179 + 0,000524 + 0,139535 = 0,142238

Опять эти значения должны быть удвоены:

PUR TF = 0,179107
PUX TF = 0,284476

ПУЗ ТФ =Ö(ПУ ТФ ТФ

Таким образом:

кВА SC = кВА b /PUZ TF = 1000/0.336163 = 2974,75 и

I SCLN = (1000 x кВА SC ) / E L-N = (1000 x 2974,75) / 120 = 24 790 ампер

Неисправности на концах фидеров

Однофазные замыкания на концах фидеров, происходящие от однофазных трансформаторов, между фазами или между фазами, определяются добавлением PUR и PUX фидера к линии между фазами или между фазами и нейтралью PUR и PUX на клеммах вторичной обмотки трансформатора. Затем эти значения удваиваются, и вычисления продолжаются, как в предыдущих примерах.Рассмотрим неисправность, показанную на рис. 14.4.

Для расчета короткого замыкания фаза-нейтраль на конце 50-футового медного фидера 4/0 THHN в пластиковом кабелепроводе со значениями на клеммах трансформатора такими же, как в предыдущем примере (PUR = 0,089553 и PUX = 0,142238):

Сопротивление в Ом на 1000 футов для этого кабеля составляет 0,0511, а сопротивление — 0,0314. Для 50 футов R C = 0,002555 и X C = 0,001570. Таким образом:

PUR C = (R C x кВА b ) / (1000 x кВ

PUX C = (X C x кВА b ) / (1000 x кВ

Обратите внимание, что вторичный номинал кВ равен 0.В этих расчетах используется 120.

Добавлены значения системы и кабеля:

ПУР T = 0,089553 + 0,177431 = 0,266984

PUX T = 0,142238 + 0,109028 = 0,251266

Опять же, эти значения должны быть удвоены:

PUR TF = 0,533968 PUX TF = 0,502532

ПУЗ ТФ =Ö(ПУ ТФ ТФ

Таким образом:

кВА СК = кВА б /ПУЗ ТФ = 1000 / 0.733253 = 1363,79 и

I SCLN = (1000 x кВА SC ) / E L-N = (1000 x 1363,79) / 120 = 11 365 ампер

На этом исследование поблочных расчетов короткого замыкания завершено. В следующей статье будут представлены таблицы, в которых указаны токи короткого замыкания на концах различных фидеров, питаемых как от трехфазных, так и от однофазных трансформаторов. В следующей статье будет представлено введение в симметричные компоненты.

Похожие истории:

Искусство защиты электрических систем, часть 1: введение и область применения

Искусство защиты электрических систем, часть 2: системный анализ

Искусство защиты электрических систем, часть 3: системный анализ

Искусство защиты электрических систем, часть 4: системный анализ

Искусство защиты электрических систем, часть 5

Искусство защиты электрических систем, часть 6

Искусство защиты электрических систем, часть 7: характеристики короткого замыкания оборудования

Искусство защиты электрических систем, часть 8: расчеты короткого замыкания

Искусство защиты электрических систем, часть 9. Назначение значений импеданса

Искусство защиты электрических систем, часть 10. Назначение значений импеданса

Искусство защиты электрических систем, часть 11: импеданс в системах с вращающимися механизмами

Искусство защиты электрических систем, часть 12: приблизительные расчеты короткого замыкания для проводников

Искусство защиты электрических систем, часть 13:

Есть ли у вас опыт и знания по темам, упомянутым в этой статье? Вам следует подумать о том, чтобы поделиться контентом с нашей редакцией CFE Media и получить признание, которого заслуживаете вы и ваша компания.Нажмите здесь, чтобы начать этот процесс.

курсов PDH онлайн. PDH для профессиональных инженеров. ПДХ Инжиниринг.

«Мне нравится широта ваших курсов HVAC; не только экологичность или энергосбережение

курсы.»

 

 

Рассел Бейли, ЧП

Нью-Йорк

«Это укрепило мои текущие знания и научило меня дополнительно нескольким новым вещам

для раскрытия мне новых источников

информации.»

 

Стивен Дедак, ЧП

Нью-Джерси

«Материал был очень информативным и организованным. Я многому научился, и они были

очень быстро отвечают на вопросы.

Это было на высшем уровне. Буду использовать

снова. Спасибо.»

Блэр Хейворд, ЧП

Альберта, Канада

«Легкий в использовании веб-сайт.Хорошо организовано. Я действительно воспользуюсь вашими услугами снова.

Я передам вашу компанию

имя другим на работе.»

 

Рой Пфлейдерер, ЧП

Нью-Йорк

«Справочный материал был превосходным, и курс был очень информативным, тем более что я думал, что уже знаком

с реквизитами Канзас

Авария в городе Хаятт.»

Майкл Морган, ЧП

Техас

«Мне очень нравится ваша бизнес-модель. Мне нравится возможность просмотреть текст перед покупкой. Я нашел класс

информативный и полезный

на моей работе.»

Уильям Сенкевич, Ч.Е.

Флорида

«У вас отличный выбор курсов и очень информативные статьи.Вы

— лучшее, что я нашел.»

 

 

Рассел Смит, ЧП

Пенсильвания

«Я считаю, что такой подход позволяет работающему инженеру легко зарабатывать PDH, предоставляя время для проверки

материал.»

 

Хесус Сьерра, ЧП

Калифорния

«Спасибо, что разрешили мне просмотреть неправильные ответы.На самом деле

человек узнает больше

от сбоев.»

 

Джон Скондрас, ЧП

Пенсильвания

«Курс был хорошо составлен, и использование тематических исследований является эффективным

способ обучения.»

 

 

Джек Лундберг, ЧП

Висконсин

«Я очень впечатлен тем, как вы представляете курсы; т.э., что позволяет

студент для ознакомления с курсом

материал до оплаты и

получение викторины.»

Арвин Свангер, ЧП

Вирджиния

«Спасибо, что предлагаете все эти замечательные курсы. Я, конечно, выучил и

очень понравилось.»

 

 

Мехди Рахими, ЧП

Нью-Йорк

«Я очень доволен предлагаемыми курсами, качеством материалов и простотой поиска и

подключение к Интернету

курсы.»

Уильям Валериоти, ЧП

Техас

«Этот материал в значительной степени оправдал мои ожидания. Курс был легким для понимания. Фотографии в основном давали хорошее представление о

обсуждаемые темы.»

 

Майкл Райан, ЧП

Пенсильвания

«Именно то, что я искал. Нужен 1 балл по этике, и я нашел его здесь.»

 

 

 

Джеральд Нотт, ЧП

Нью-Джерси

«Это был мой первый онлайн-опыт получения необходимых кредитов PDH. Это был

информативно, выгодно и экономично.

Очень рекомендую

всем инженерам.»

Джеймс Шурелл, ЧП

Огайо

«Я ценю, что вопросы «реального мира» и имеют отношение к моей практике, и

не основано на какой-то непонятной секции

законов, которые не применяются

до «обычная» практика.»

Марк Каноник, ЧП

Нью-Йорк

«Отличный опыт! Я многому научился, чтобы использовать его в своем медицинском устройстве

организация.»

 

 

Иван Харлан, ЧП

Теннесси

«Материал курса имеет хорошее содержание, не слишком математический, с хорошим акцентом на практическое применение технологии.»

 

 

Юджин Бойл, П.Е.

Калифорния

«Это был очень приятный опыт. Тема была интересной и хорошо представлена,

а онлайн формат был очень

доступно и просто

использование. Большое спасибо.»

Патрисия Адамс, ЧП

Канзас

«Отличный способ добиться соответствия непрерывному обучению PE в рамках временных ограничений лицензиата.»

 

 

Джозеф Фриссора, ЧП

Нью-Джерси

«Должен признаться, я действительно многому научился. Распечатанная викторина помогает во время

просмотр текстового материала. я

также оценил просмотр

предоставленных фактических случаев.»

Жаклин Брукс, ЧП

Флорида

«Документ Общие ошибки ADA в проектировании помещений очень полезен.

тест действительно требовал исследований в

документ но ответы были

всегда доступен.»

Гарольд Катлер, ЧП

Массачусетс

«Это было эффективное использование моего времени. Спасибо за разнообразие выбора

в дорожной технике, который мне нужен

для выполнения требований

Сертификация PTOE.»

Джозеф Гилрой, ЧП

Иллинойс

«Очень удобный и доступный способ заработать CEU для выполнения моих требований в штате Делавэр.»

 

 

Ричард Роудс, ЧП

Мэриленд

«Узнал много нового о защитном заземлении. Пока что все курсы, которые я прошел, были отличными.

Надеюсь увидеть больше 40%

курсы со скидкой.»

 

Кристина Николас, ЧП

Нью-Йорк

«Только что сдал экзамен по радиологическим стандартам и с нетерпением жду дополнительных

курсы. Процесс прост, и

намного эффективнее, чем

необходимость путешествовать.»

Деннис Мейер, ЧП

Айдахо

«Услуги, предоставляемые CEDengineering, очень полезны для профессионалов

Инженеры для получения блоков PDH

в любое время.Очень удобно.»

 

Пол Абелла, ЧП

Аризона

«Пока все было отлично! Поскольку я постоянно работаю матерью двоих детей, у меня не так много

пора искать куда

получи мои кредиты от.»

 

Кристен Фаррелл, ЧП

Висконсин

«Это было очень информативно и поучительно.Легко понять с иллюстрациями

и графики; определенно получается

проще  впитать все

теорий.»

Виктор Окампо, инженер.

Альберта, Канада

«Хороший обзор принципов полупроводников. Мне понравилось проходить курс по номеру

.

мой собственный темп во время моего утра

метро

на работу.»

Клиффорд Гринблатт, ЧП

Мэриленд

«Просто найти интересные курсы, загрузить документы и получить

викторина. Я бы очень рекомендую

вы в любой ИП нуждающийся

Единицы CE.»

Марк Хардкасл, ЧП

Миссури

«Очень хороший выбор тем во многих областях техники.»

 

 

 

Рэндалл Дрейлинг, ЧП

Миссури

«Я заново узнал то, что забыл. Я также рад принести пользу в финансовом плане

по ваш рекламный адрес электронной почты который

сниженная цена

на 40%.»

Конрадо Касем, П.Е.

Теннесси

«Отличный курс по разумной цене. Буду пользоваться вашими услугами в будущем.»

 

 

 

Чарльз Флейшер, ЧП

Нью-Йорк

«Это был хороший тест, и я фактически проверил, что я прочитал профессиональную этику

Коды

и Нью-Мексико

правила.»

 

Брун Гильберт, П.Е.

Калифорния

«Мне очень понравились занятия. Они стоили времени и усилий.»

 

 

 

Дэвид Рейнольдс, ЧП

Канзас

«Очень доволен качеством тестовых документов. Будет использовать CEDengineerng

при необходимости

Сертификация

 

Томас Каппеллин, П.Е.

Иллинойс

«У меня истек срок действия курса, но вы все равно выполнили обязательство и дали

мне то, за что я заплатил — много

с благодарностью!»

 

Джефф Ханслик, ЧП

Оклахома

«CEDengineering предлагает удобные, экономичные и актуальные курсы

для инженера.»

 

 

Майк Зайдл, П.Е.

Небраска

«Курс был по разумной цене, а материал был кратким и

хорошо организовано.»

 

 

Глен Шварц, ЧП

Нью-Джерси

«Вопросы соответствовали урокам, а материал урока

хороший справочный материал

для дизайна под дерево.»

 

Брайан Адамс, П.Е.

Миннесота

«Отлично, я смог получить полезные советы с помощью простого телефонного звонка.»

 

 

 

Роберт Велнер, ЧП

Нью-Йорк

«У меня был большой опыт прохождения курса «Строительство прибрежных зон — Проектирование»

Корпус Курс и

очень рекомендую.»

 

Денис Солано, ЧП

Флорида

«Очень понятный, хорошо организованный веб-сайт. Материалы курса этики штата Нью-Джерси были очень

прекрасно приготовлено.»

 

 

Юджин Брекбилл, ЧП

Коннектикут

«Очень хороший опыт. Мне нравится возможность скачивать учебные материалы на

обзор где угодно и

когда угодно.»

 

Тим Чиддикс, ЧП

Колорадо

«Отлично! Поддерживайте широкий выбор тем на выбор.»

 

 

 

Уильям Бараттино, ЧП

Вирджиния

«Процесс прямой, никакой чепухи. Хороший опыт.»

 

 

 

Тайрон Бааш, П.Е.

Иллинойс

«Вопросы на экзамене были пробными и демонстрировали понимание

материала. Тщательный

и полный.»

 

Майкл Тобин, ЧП

Аризона

«Это мой второй курс, и мне понравилось то, что курс предложил мне, что

поможет в моей линии

работы.»

 

Рики Хефлин, ЧП

Оклахома

«Очень быстрая и простая навигация. Я определенно воспользуюсь этим сайтом снова.»

 

 

 

Анджела Уотсон, ЧП

Монтана

«Прост в исполнении. Нет путаницы при подходе к сдаче теста или записи сертификата.»

 

 

 

Кеннет Пейдж, П.Е.

Мэриленд

«Это был отличный источник информации о нагреве воды с помощью солнечной энергии. Информативный

и отличное освежение.»

 

 

Луан Мане, ЧП

Коннетикут

«Мне нравится подход к подписке и возможности читать материалы в автономном режиме, а затем

вернись, чтобы пройти тест.»

 

 

Алекс Млсна, П.Е.

Индиана

«Я оценил количество информации, предоставленной для класса. Я знаю

это вся информация, которую я могу

использование в реальных жизненных ситуациях.»

 

Натали Дерингер, ЧП

Южная Дакота

«Материалы обзора и образец теста были достаточно подробными, чтобы я мог

успешно завершено

курс.»

 

Ира Бродская, ЧП

Нью-Джерси

«Веб-сайт прост в использовании, вы можете скачать материал для изучения, а затем вернуться

и пройти тест. Очень

удобный а на моем

собственное расписание.»

Майкл Гладд, ЧП

Грузия

«Спасибо за хорошие курсы на протяжении многих лет.»

 

 

 

Деннис Фундзак, ЧП

Огайо

«Очень легко зарегистрироваться, получить доступ к курсу, пройти тест и распечатать PDH

Сертификат

. Спасибо за создание

процесс простой.»

 

Фред Шайбе, ЧП

Висконсин

«Положительный опыт.Быстро нашел подходящий мне курс и закончил

PDH за один час в

один час.»

 

Стив Торкилдсон, ЧП

Южная Каролина

«Мне понравилась возможность загрузки документов для ознакомления с содержанием

и пригодность до

имея платить за

материал

Ричард Ваймеленберг, ЧП

Мэриленд

«Это хорошее пособие по ЭЭ для инженеров, не являющихся электриками.»

 

 

 

Дуглас Стаффорд, ЧП

Техас

«Всегда есть место для улучшения, но я ничего не могу придумать в вашем

процесс, который требует

улучшение.»

 

Томас Сталкап, ЧП

Арканзас

«Мне очень нравится удобство прохождения викторины онлайн и получения немедленного

Сертификат

 

 

Марлен Делани, ЧП

Иллинойс

«Обучающие модули CEDengineering — очень удобный способ доступа к информации по

многие различные технические области внешние

по собственной специализации без

необходимость путешествовать.»

Гектор Герреро, ЧП

Грузия

Базовый расчет тока короткого замыкания | ЭЦиМ

Основная электрическая теорема гласит, что количество тока, которое будет протекать через короткое замыкание, зависит от двух переменных величин: напряжения системы и подключенного полного сопротивления пути прохождения тока от источника до места повреждения.

Типичные системные напряжения хорошо знакомы всем нам.Однако связанное полное сопротивление пути протекания тока короткого замыкания требует небольшого пояснения. Этот импеданс обычно включает в себя сопротивление и реактивное сопротивление фидерных проводников, импедансы любых трансформаторов (идущих от места повреждения обратно к источнику энергии) и любое другое оборудование, подключенное на пути протекания тока.

Рис. 1 представляет собой очень простую однолинейную схему со следующим: источник питания, трансформатор и устройство защиты от перегрузки по току (OCPD), имеющее определенный номинал отключения по току короткого замыкания.

Сначала поговорим об источнике питания. Во многих примерах расчета тока короткого замыкания вы увидите такие ссылки, как «Предположим, что источник питания имеет бесконечную мощность» или «Источник имеет бесконечную шину». Что это значит и почему важно проводить выборочный расчет? Все, что говорится, это то, что напряжение источника не имеет внутреннего импеданса. В результате расчет выборки становится очень консервативным. Поскольку предполагалось, что источник не имеет собственного импеданса, соответствующий ток короткого замыкания будет в наихудшем случае.

Теперь давайте посмотрим на трансформатор. Полное сопротивление, определяющее величину тока короткого замыкания на его вторичной обмотке, состоит из двух отдельных импедансов: собственного импеданса плюс импеданса вторичных проводников, проходящих до места повреждения. Собственное сопротивление трансформатора — это величина его сопротивления протекающему через него току короткого замыкания.

Теперь у всех трансформаторов есть импеданс, и обычно он выражается в процентах напряжения. Это процент нормального номинального первичного напряжения, который должен быть приложен к трансформатору, чтобы обеспечить протекание номинального тока полной нагрузки во вторичной обмотке с коротким замыканием.Например, если трансформатор 480 В/120 В имеет импеданс 5 %, это означает, что 5 % от 480 В или 24 В, приложенные к его первичной обмотке, вызовут протекание номинального тока нагрузки во вторичной обмотке. Если 5 % первичного напряжения вызовут такой ток, то 100 % первичного напряжения вызовут 20-кратный (100, разделенный на 5) вторичный ток полной нагрузки, протекающий через сплошное короткое замыкание на его вторичных клеммах. Очевидно, что чем ниже импеданс трансформатора данной номинальной мощности, тем больший ток короткого замыкания он может обеспечить.

Возьмем другой пример для пояснения. Предположим, у нас есть два трансформатора, каждый мощностью 500 кВА. Поскольку они имеют одинаковый номинал, каждый из них имеет одинаковый номинальный вторичный ток нагрузки. Предположим, что один из блоков имеет импеданс 10%. Таким образом, он может подавать 10-кратный (100, разделенный на 10) номинальный ток вторичной нагрузки при коротком замыкании на своих вторичных клеммах. Теперь предположим, что второе устройство имеет импеданс 2%. Это устройство может подавать на короткое замыкание на своих вторичных клеммах кратное своему номинальному току вторичной нагрузки: 50-кратное (100, разделенное на 2) это значение.Сравнивая оба блока, последний трансформатор может обеспечить в пять раз больший ток короткого замыкания, чем первый блок.

Пример расчета Теперь, когда мы понимаем основные переменные, определяющие токи короткого замыкания, давайте проведем пример расчета. Как показано на рис. 2, предположим, что у нас есть простая распределительная система с аварийным состоянием. Для ясности и упрощения предположим, что полное сопротивление линии между вторичной обмоткой трансформатора и местом повреждения незначительно.

Шаг 1. Определите вторичный ток полной нагрузки (IsubS). IsubS = 100 000 ВА/240 В = 417 А

Шаг 2. Определите ток короткого замыкания (IsubSC) на клеммах вторичной обмотки трансформатора по его импедансу. IsubSC * (100% / %ZsubT) x IsubS = (100/2,5) * 417 = 16 680 А

Следовательно, OCPD должен быть способен безопасно отключать этот ток вместе с асимметричным значением тока (обычно множитель, умноженный на симметричное значение).

Правда, это сильно упрощается. На самом деле при расчете учитывались бы все импедансы и расстояние от места повреждения до трансформатора. Тем не менее, это дает вам представление о том, что связано с анализом тока короткого замыкания.

%PDF-1.5 % 765 0 объект > эндообъект внешняя ссылка 765 74 0000000016 00000 н 0000002958 00000 н 0000003096 00000 н 0000001776 00000 н 0000003189 00000 н 0000003337 00000 н 0000003527 00000 н 0000003980 00000 н 0000004074 00000 н 0000004441 00000 н 0000004600 00000 н 0000005106 00000 н 0000005159 00000 н 0000005219 00000 н 0000005342 00000 н 0000005467 00000 н 0000007119 00000 н 0000008662 00000 н 0000010230 00000 н 0000011973 00000 н 0000012097 00000 н 0000013810 00000 н 0000015374 00000 н 0000015884 00000 н 0000017511 00000 н 0000019102 00000 н 0000019832 00000 н 0000019970 00000 н 0000021528 00000 н 0000021785 00000 н 0000022147 00000 н 0000022377 00000 н 0000023780 00000 н 0000024061 00000 н 0000026427 00000 н 0000026691 00000 н 0000027282 00000 н 0000027377 00000 н 0000027501 00000 н 0000027571 00000 н 0000027661 00000 н 0000027749 00000 н 0000027849 00000 н 0000027940 00000 н 0000028044 00000 н 0000028135 00000 н 0000028252 00000 н 0000028342 00000 н 0000028439 00000 н 0000028523 00000 н 0000028639 00000 н 0000028728 00000 н 0000028830 00000 н 0000028915 00000 н 0000029036 00000 н 0000029122 00000 н 0000029223 00000 н 0000029309 00000 н 0000029430 00000 н 0000029520 00000 н 0000029626 00000 н 0000029712 00000 н 0000029835 00000 н 0000029923 00000 н 0000030026 00000 н 0000030112 00000 н 0000030234 00000 н 0000031118 00000 н 0000031247 00000 н 0000032106 00000 н 0000032225 00000 н 0000033109 00000 н 0000033234 00000 н 0000042585 00000 н трейлер ]>> startxref 0 %%EOF 768 0 объект>поток :Tvm9E&VU{ӄUmf*lLsi(.9} ТиДжо ĕR+A[LZ:[email protected]`5ZlG!H%L}P+’

Расчет тока короткого замыкания в различных точках электрических цепей (Isc)

Доступный расчет тока короткого замыкания

Метод бесконечной шины

Расчет тока короткого замыкания в различных точках Точка электрических цепей (Isc)
1. Ток повреждения трансформатора
Входы:
  • Трансформатор кВА
  • Вторичное напряжение трансформатора (линия-линия)
  • Вторичное напряжение трансформатора (фаза-нейтраль)
  • (Импульс трансформатора Zt)
  • Вторичный ток полной нагрузки трансформатора I (линия-линия)
  • Вторичный ток полной нагрузки трансформатора I (линия-нейтраль)
  • КВА Короткое замыкание на первичной стороне
  • Полное сопротивление источника (Zu)
  • Общее полное сопротивление ( Z =Zu+Zt)
  • Среднеквадратичное значение тока короткого замыкания, симметричное
  • Ток короткого замыкания на вторичной обмотке трансформатора (Isc(L-L)=I (L-L)/общее сопротивление)
  • Ток короткого замыкания при преобразовании вторичный ( Isc(L-N)=I (L-N)/общий импеданс)
2.Ток неисправности на главной панели
Входы:
  • Длина кабеля от трансформатора до главной панели
  • Тип кабеля
  • Число проводников/фаз
  • Размер фазового проводника
  • Размер нейтрального проводника 2
  • 4
  • 4 9
  • Постоянная фазного проводника (C1)
  • Постоянная нейтрального проводника (C2)
  • F1(L-L) [F(L-L)=(1,732 X Длина X Isc)/(C1 X Число проводников X Вольт)]
  • F2 (L-N) [F(L-L)=(1.732 X длина X Isc)/(C2 X количество проводников X напряжение)]
  • M1(L-L) [M=(1/(1+F1)]
  • M2(L-N) [M=(1/(1+) F2)]
  • Ток неисправности при отключении главной панели (L-L) [Isc X M1]
  • Ток неисправности при отключении главной панели (L-N) [Isc X M2]
3. Ток неисправности на вспомогательной панели
Входы:
  • Длина кабеля от главной панели до вспомогательной панели
  • Тип кабеля
  • № проводника/фазы
  • Сечение фазового проводника
  • Размер нейтрального проводника
  • Тип кабельного канала
  • Постоянная фазового проводника 90 (C14)
    • Константа нейтрального проводника (C2)
    • F1(L-L) [F(L-L)=(1.732 X Длина X Isc)/(C1 X Число проводников X Вольт)]
    • F2(L-N) [F(L-L)=(1,732 X Длина X Isc)/(C2 X Число проводников X Вольт)]
    • M1 (L-L) [M=(1/(1+F1)]
    • M2(L-N) [M=(1/(1+F2)]
    • Ток неисправности при отключении подпанели (L-L) [Isc X M1]
    • Ток короткого замыкания при отключении подпанели (L-N) [Isc X M2]
    4. Ток короткого замыкания на распределительном щите
    Входы:
    • Длина кабеля от подпанели до распределительного щита
    • Тип кабеля
    • Число проводников /Phase
    • Сечение фазного проводника
    • Сечение нейтрального проводника
    • Тип кабелепровода
    • Постоянная фазного проводника (C1)
    • Постоянная нейтрального проводника (C2)
    • F1(L-L=F1) (1.732 X Длина X Isc)/(C1 X Число проводников X Вольт)]
    • F2(L-N) [F(L-L)=(1,732 X Длина X Isc)/(C2 X Число проводников X Вольт)]
    • M1 (L-L) [M=(1/(1+F1)]
    • M2(L-N) [M=(1/(1+F2)]
    • Ток неисправности при отключении распределительного щита (L-L) [Isc X M1]
    • Ток короткого замыкания при отключении распределительного щита (L-N) [Isc X M2]
    Расчет тока короткого замыкания в различных точках электрических цепей (Isc)

    Что нужно для расчетов короткого замыкания?Чем меньше предположений, тем лучше!

    Короткое замыкание в электрических системах

    Если вы спросите любого инженера-электрика, что является наиболее трудоемким и критически важным при анализе короткого замыкания, он/она ответит, что это получение доступных данных.Чем меньше данных предполагается, тем лучше и точнее результаты. Бывают условия, когда большую часть данных необходимо сначала оценить, например, при проектировании новой системы.

    Что нужно для расчета КЗ? Чем меньше вы предполагаете, тем лучше!

    По мере доработки системы могут быть доступны определенные данные об оборудовании, и результаты будут более актуальными.

    В существующих системах объем оценочных данных значительно уменьшен. Нужна актуальная однолинейная схема.Если такового нет, необходимо провести осмотр на месте для определения точек подключения распределительного устройства и центра нагрузки. Могут быть случаи, когда отсутствует информация о взаимном подключении нагрузок станции к коммунальному электроснабжению.

    Отсутствие информации обычно является результатом временного «быстрого исправления» , которое так и не было должным образом задокументировано и со временем стало постоянным. Требуется много времени, чтобы отследить проводник, чтобы определить его подключение к известной точке.

    Таким образом, одним из важных преимуществ исследования короткого замыкания является современная однолинейная схема.

    В обсуждении в первой части этой статьи (служебные источники) доступные данные, используемые для расчетов короткого замыкания, которые можно получить из паспортных табличек оборудования, отмечены *. Другие требуемые данные должны быть детализированы и запрошены или собраны отдельно. Затем данные преобразуются в омы или в омах на единицу, прежде чем их можно будет использовать в анализе.

    Содержание:

    Содержание:

    1. Утилиты
    2. Генераторы
    3. Синхронные моторы
    4. Индукционные двигатели
    5. Трансформаторы
    6. Трансформаторы
    7. Reactors
    8. Конденсаторы
    9. Статические регенераторы
    10. выключатели, контакторы и трансформаторы тока
    11. кабели
    12. Линии электропередачи

    1.Источники коммунальных услуг

    Данные об импедансе оборудования для источника коммунальных услуг должны быть получены от коммунальной компании . При запросе данных укажите, в какой точке требуется эквивалент вклада источника, желаемая форма (на единицу, МВА или ампер), базовое напряжение, используемое для расчета, отношение X/R в указанной точке, и если данные желательно для трехфазных или трехфазных расчетов и расчетов между линией и землей.

    Эскиз однолинейной диаграммы часто помогает определить точку эквивалента.Большинство коммунальных предприятий не включают промышленного потребителя в качестве источника тока короткого замыкания, за исключением случаев, когда имеется собственная генерация.

    Кроме того, эквивалентный импеданс источника будет получен из расчета комплексного R + jX . Как правило, импеданс источника из отдельных резисторов R и X (R только и X только ) или вычисления первого цикла и времени прерывания недоступны. Когда коммунальная служба предоставляет один набор импедансов, обычно предполагается, что это максимальное значение короткого замыкания или значение первого цикла .

    Если установка имеет более одной точки подключения, то требуется более сложный эквивалент, и, возможно, потребуется представить часть коммунального предприятия.

    Типовые формы данных, полученных от утилиты, приведены ниже:

    1. МВА с фазовым углом или отношением X/R.
      (Требуется уровень напряжения, при котором рассчитывается MVA)
    2. Ток короткого замыкания с фазовым углом или отношением X/R.
      (Требуется уровень напряжения, при котором рассчитывается ток)
    3. Сопротивление и реактивное сопротивление в омах.
      (Требуется уровень напряжения, при котором рассчитывается сопротивление)
    4. Сопротивление и реактивное сопротивление на единицу.
      (Требуется уровень напряжения и база МВА, обычно 100 МВА)
    5. Сопротивление и реактивное сопротивление в процентах.
      (Требуется уровень напряжения и база МВА, обычно 100 МВА)
    Рисунок 1 – Распределительный щит двойного питания среднего напряжения с переключением типа 2/3

    Вернуться к таблице содержания ↑


    2. Генераторы недостаточно полно для точного расчета короткого замыкания.

    Типовые данные на заводской табличке:

    1. Производитель и серийный номер
    2. Номинальные МВА* и напряжение*
    3. Номинальная частота и скорость машины для расчетов короткого замыкания отмечается * .

      Хотя некоторые из приведенных выше данных полезны, полное сопротивление машины, если оно предоставлено, предоставляется в отдельном листе данных .Если этот лист технических данных недоступен, производитель обычно может предоставить требуемые данные при наличии серийного номера. Эти данные, возможно, придется пересчитать или извлечь из исходных чертежей за счет пользователя.

      В машинах, построенных в начале 1900-х, сверхпереходное сопротивление определялось иначе, чем сегодня. Пересчет поставщиком может привести к другим значениям импеданса по сравнению с тем, что было изначально предоставлено.

      Для расчета короткого замыкания необходимы следующие данные:

      1. X” dv – номинальное напряжение (насыщенное) сверхпереходное реактивное сопротивление по прямой оси (расчет первого цикла и прерывания)
      2. X’ dv – реактивное сопротивление прямой оси при номинальном напряжении (насыщение) (расчет времени переключения)
      3. X 2 В – реактивное сопротивление обратной последовательности при номинальном напряжении (насыщение) (используется для расчета отношения X/R и при несимметричной неисправности расчеты)
      4. T A3 – постоянная времени якоря генератора номинального напряжения в секундах, или Ra – сопротивление якоря, (используется для расчета отношения X/R)
      5. Кривая снижения тока короткого замыкания (не требуется, но будет полезен при расчете времени переключения)
      6. X 0 – реактивное сопротивление нулевой последовательности (используется при расчете несимметричных замыканий для заземленных генераторов)

      Одним из элементов, не входящих в паспортную табличку генератора или лист технических данных, который может потребоваться для расчета времени переключения, является тип регулятора напряжения, используемого с генератором.

      Рисунок 2. Заводская табличка генератора

      Вернуться к таблице содержания ↑


      3. Синхронные двигатели

      Для синхронных двигателей требуются те же данные, что и для генераторов. Данные паспортной таблички машины могут быть недостаточно полными для точного анализа короткого замыкания.

      Типовые данные на заводской табличке:

      1. Производитель и серийный номер
      2. Номинальные МВА* и напряжение*
      3. Номинальная частота и скорость машины для расчетов короткого замыкания отмечается * .

        Хотя некоторые из приведенных выше данных полезны, импедансы машин, если таковые имеются, приведены в отдельном листе данных . Если техпаспорт недоступен, производитель обычно может предоставить требуемые данные, если доступен серийный номер. Эти данные, возможно, придется пересчитать или извлечь из исходных чертежей за счет пользователя.

        Некоторые изготовители могут предоставить только одно переходное или сверхпереходное полное сопротивление для двигателей, которым обычно является номинальное напряжение X” dv значение , необходимое для расчетов короткого замыкания.

        Для расчета короткого замыкания необходимы следующие данные:

          1. X” dv – номинальное напряжение (насыщенное) переходное реактивное сопротивление по прямой оси (расчет первого цикла и отключения)
          2. 4
          3. 4
          4. 4
          5. dv – реактивное сопротивление прямой оси при номинальном напряжении (насыщение) (расчеты времени реле) )
          6. T A3 – постоянная времени якоря генератора номинального напряжения в секундах или R a – сопротивление якоря, (используется для расчета отношения X/R) требуется, но может быть полезным при расчете времени переключения)
          7. X 0 – реактивное сопротивление нулевой последовательности (используется при расчете несимметричных КЗ для заземленных двигателей.Большинство двигателей, соединенных звездой, не подключены к нейтрали системы. Большинство современных регуляторов относятся к типу потенциального источника и не обеспечивают длительные токи короткого замыкания.

            Рисунок 3. Паспортная табличка синхронного двигателя

            Вернуться к таблице содержания ↑


            4. Асинхронные двигатели

            Некоторые данные, необходимые для исследований короткого замыкания, включающих асинхронные двигатели, указаны на паспортной табличке двигателя.Но паспортные данные недостаточно полны для точного расчета КЗ.

            Типичные данные на заводской табличке:

            1. Производитель и серийный номер
            2. Номинальная мощность, л.с. или МВА* и напряжение*
            3. Номинальная частота и скорость двигателя*
            4. Номинальный ток и буквенный код NEMA*
            5. Данные, необходимые для расчета короткого замыкания, отмечены * .

              Сопротивления машин редко указываются в отдельном листе технических данных.Однако, если доступен лист технических данных, производитель обычно указывает ток заторможенного ротора, который можно использовать для оценки сверхпереходного импеданса двигателя.

              Более подробные данные об импедансе доступны по цене , но обычно не оправданы . Для двигателя предоставляются разные данные об импедансе как в условиях останова, так и в рабочем состоянии, и предоставленные сопротивления могут не включать сопротивление, необходимое для расчета короткого замыкания.

              Пусковое сопротивление двигателя чаще всего используется для расчета короткого замыкания.Однако сопротивление, используемое для расчетов короткого замыкания, ниже, чем пусковое сопротивление, указанное в техпаспорте. Если не предусмотрено сопротивление короткому замыканию, можно использовать типичные кривые отношения X/R двигателя.

              Данные для двигателей меньшего размера обычно являются оценочными, поскольку затраты на получение этой информации не оправданы.

              Рисунок 4 – Заводская табличка промышленного двигателя

              Вернуться к таблице содержания ↑


              5. Трансформаторы

              Заводские таблички трансформаторов обычно содержат большую часть данных, необходимых для расчета короткого замыкания.

              Типичные данные на заводской табличке:

              1. Производитель и серийный номер
              2. Номинальные МВА* и частота
              3. Номинальные первичные и вторичные напряжения*
              4. Номинальный ток и доступные отводы*
              5. Количество обмоток, соединение обмоток и соотношение фаз* (необходимо для расчета несимметричных КЗ)
              6. Отчет об испытаниях производителя.

              Данные паспортной таблички, необходимые для расчета короткого замыкания, отмечены * .

              Обратите внимание, что данные на паспортной табличке трансформатора приведены в процентах импеданса, а не в процентах реактивного сопротивления, и, как правило, приводятся для характеристик самоохлаждения, если не указано иное.

              Реактивное сопротивление определяется, когда известен процент сопротивления. Отношение X/R трансформатора не указано на паспортной табличке, но может быть определено из таблицы испытаний трансформатора или потерь, если таковые имеются.

              В некоторых спецификациях сопротивление в % указано как часть данных; в противном случае % сопротивления определяется по формуле:

              или

              Стандартное соотношение фаз трансформатора треугольник-звезда или звезда-треугольник таково, что сторона высокого напряжения опережает сторону низкого напряжения на 30 градусов для положительного системы чередования фаз.

              При выполнении расчетов несбалансированных замыканий ток и напряжение прямой последовательности сдвигаются либо на +30 градусов, либо на –30 градусов , в то время как ток и напряжение обратной последовательности имеют такой же фазовый сдвиг, но в противоположном направлении.

              Обратите внимание, что в качестве эталона выбрана одна сторона трансформатора. При установленном эталоне фазовый сдвиг применяется в соответствии с общим правилом: «сторона ВН опережает сторону НН для прямой последовательности, а сторона ВН отстает от НН для обратной последовательности.


              Пример трансформатора с соединением по схеме «звезда»

              В качестве примера предположим, что в качестве эталонного трансформатора с соединением по схеме «звезда» выбрана обмотка высокого напряжения. На основе этого выбора эталона значения стороны НН прямой последовательности будут отставать от значений стороны ВН прямой последовательности, а значения стороны НН обратной последовательности опережают значения стороны ВН обратной последовательности.

              Знаки фазовых сдвигов были бы точно обратными, если бы сторона LV была выбрана в качестве опорной, а значения стороны HV должны быть сдвинуты относительно значений стороны LV.

              Не будет смещения тока нулевой последовательности, так как нет пути для протекания этой составляющей тока. Напряжение нулевой последовательности определяется импедансом нулевой последовательности, умноженным на ток нулевой последовательности, протекающий на каждой стороне трансформатора.

              Рисунок 5 – Заводская табличка трансформатора

              Вернуться к таблице содержания ↑


              6. Дроссели

              Заводская табличка реактора обычно содержит большую часть данных, необходимых для расчета короткого замыкания.

              Типичные данные на заводской табличке:

              1. Производитель и серийный номер
              2. Номинальное напряжение* и частота
              3. Номинальный ток* и доступные отводы*
              4. Реактор в процентах импеданс*
              5. React
              6. Падение напряжения в процентах* (не всегда указывается)
              7. Отчет производителя об испытаниях

              Данные паспортной таблички, необходимые для расчета короткого замыкания, отмечены * .

              Соотношение X/R реактора не указано на паспортной табличке, , но может быть определено из таблицы испытаний реактора или потерь, если они имеются . В некоторых спецификациях указаны реактивное сопротивление, сопротивление и добротность реактора в качестве части данных. Не все вышеперечисленные * элементы можно использовать непосредственно для расчета короткого замыкания.

              Например, полное сопротивление в процентах находится на «сквозных» кВА (вольт × ампер) реактора, а для трехфазного реактора сквозное кВА составляет:

              падение напряжения следующим образом:

              Полное сопротивление в омах = падение напряжения в вольтах/I Номинальное

              Основанием для падения напряжения в процентах (при использовании) является линейное номинальное напряжение.Для трехфазного реактора «собственный» кВА выглядит следующим образом:

              Вернуться к таблице содержания ↑


              7. Конденсаторы

              В большинстве случаев включение данных конденсатора обычно не требуется. Знание вклада конденсаторов в токи короткого замыкания важно для определения фактической степени, в которой конденсаторы будут влиять на расчеты первого цикла.

              При возникновении неисправности конденсатор…

              Конденсатор в системе переменного тока заряжается и разряжается контролируемым образом каждые полпериода в зависимости от синусоидального управляющего напряжения и полного сопротивления системы.Когда возникает неисправность, напряжение в системе внезапно изменяется, и конденсатор быстро разряжается с высоким разрядным током . Ток наибольший, если неисправность возникает, когда конденсатор заряжается до максимума при пике напряжения. Только импеданс между конденсатором и местом повреждения ограничивает разрядный ток.

              Ток будет «снижаться» в зависимости от сопротивления цепи и реактивного сопротивления. Сопротивление обеспечивает демпфирование, а взаимодействие между реактивным сопротивлением системы и конденсатором определяет частоту колебательного тока.

              Если требуется включение данных о конденсаторе, то паспортная табличка конденсатора заполнена для расчета короткого замыкания.

              Данные на заводской табличке будут следующими:

              1. Изготовитель и серийный номер
              2. Номинальное напряжение* и частота
              3. Номинальная кВАр*

              Данные на заводской табличке, необходимые для расчета короткого замыкания, отмечены цифрой 90. * .

              Отношение X/R конденсатора не указано на паспортной табличке, но обычно оно очень высокое и может быть определено по протоколу испытаний потерь конденсатора, если он имеется.Если принять отношение X/R, , значение от 200 до 300 должно быть приемлемым , потому что сопротивление последовательного кабеля быстро превосходит сопротивление конденсатора.

              Длина кабеля к конденсаторной батарее важна и должна быть указана.

              Рисунок 6. Паспортная табличка конденсатора

              Вернуться к таблице содержания ↑


              8. Статические рекуперативные приводы

              Включение данных статического рекуперативного привода будет необходимо в расчеты первого цикла. Обратите внимание, что нерекуперативные приводы не являются источниками тока короткого замыкания и не нуждаются в рассмотрении. Требуется размер выпрямительного трансформатора и приводного двигателя. Типовые данные на заводской табличке приводного трансформатора: импеданс*

            6. Количество обмоток, соединение обмоток и соотношение фаз

            Данные паспортной таблички, необходимые для расчета короткого замыкания, отмечены * .

            Отношение X/R приводного трансформатора не указано на паспортной табличке, но может быть определено из таблицы испытаний трансформатора или потерь, если таковые имеются. В некоторых таблицах данных процентное сопротивление указано как часть данных. В противном случае сопротивление в процентах определяется по формуле:

            или

            Обратите внимание, что данные паспортной таблички приводного трансформатора представлены в виде полного сопротивления процентов, а не реактивного сопротивления процентов. Реактивное сопротивление определяется, когда известен процент сопротивления.

            Величина нагрузки приводного двигателя также требуется для определения вклада тока короткого замыкания или эквивалентного импеданса источника. Размер двигателя может быть извлечен из чертежей.

            Требуемые данные двигателя такие же, как для синхронных и асинхронных двигателей выше. Для расчетов короткого замыкания, когда привод моделируется как асинхронный двигатель, эквивалентное полное сопротивление привода должно быть больше, чем типичное полное сопротивление асинхронного двигателя с таким же номиналом.

            Вернуться к оглавлению ↑


            9. Выключатели, контакторы и трансформаторы тока

            Полные сопротивления автоматических выключателей, контакторов или трансформаторов тока редко включаются в расчеты короткого замыкания . Эти импедансы более важны при анализе низковольтной системы, чем для высоковольтной.

            Полное сопротивление последовательно включенных устройств отключения или устройств защиты от тепловой перегрузки в силовой цепи в низковольтных системах может значительно снизить доступный ток короткого замыкания после таких устройств и поэтому должно быть включено при необходимости.

            Для нагрузок двигателей с дробной мощностью устройства защиты от тепловой перегрузки будут иметь величину импеданса в омах по сравнению с полным сопротивлением кабеля в миллиомах.

            Рис. 7 – Низковольтный автоматический выключатель, тип Compact NSX

            Вернуться к таблице содержания ↑


            10. Кабели

            На соединительных кабелях не должно быть каких-либо данных об импедансе. На кабеле обычно указываются следующие данные:

            1. Производитель
            2. Номинальное напряжение*
            3. Тип кабеля* и тип изоляции*
            4. Размер проводника*

            Кроме того, требуются следующие данные:

            1. Длина
            2. Тип конструкции кабеля (1/C или 3/C)
            3. Количество параллельных кабелей и физическое расстояние
            4. Тип используемого кабельного канала (сталь, волокно, кабельный лоток, прямое заглубление и т. д.)

            Данные, указанные на кабеле и необходимые для расчета короткого замыкания, отмечены * .

            Данные об импедансе на единицу длины должны быть получены из других источников , таких как литература производителя или общие импедансы кабелей в текстах. Предпочтительна литература производителей кабелей, поскольку толщина изоляции у разных производителей может различаться, а в большинстве ссылок приведены типичные значения импеданса.

            Источники обычно обеспечивают импеданс прямой последовательности, который используется при трехфазных замыканиях.Для несимметричных замыканий требуются данные кабеля нулевой последовательности, которые обычно не приводятся в справочных материалах.

            Полное сопротивление нулевой последовательности кабелей отличается от сопротивления прямой и обратной последовательности и зависит от физической конфигурации и полного сопротивления цепей заземления.

            Вернуться к таблице содержания ↑


            11. Линии передачи

            Данные об импедансе для соединения линий передачи должны основываться на конфигурации линии .Требуются чертежи или эскизы, показывающие размер провода, тип материала проводника и расстояние между проводниками.

            Кроме того, необходимо получить информацию о длине цепи, типе и размере заземляющего провода и сопротивлении заземления.

            Вернуться к таблице контента ↑

            Источники:

            • IEEE Рекомендуемая практика для расчета токов короткого замыкания в промышленных и коммерческих энергосистемах

            Вычисление тока короткого замыкания — IAEI Magazine

            Одним из наиболее фундаментальных расчетов системы распределения электроэнергии является расчет доступного тока короткого замыкания.В выпуске журнала IAEI за сентябрь–октябрь 2012 г. была опубликована статья под названием «Переход к основам, максимальный ток короткого замыкания», в которой затрагивалась эта тема, но не вдавались в математику. С тех пор я получил много просьб заняться математикой. Я надеюсь, что эта статья удовлетворит пытливые умы подробностями расчета доступного тока короткого замыкания и предоставит некоторые уравнения для изучения студентом.

            Доступный ток короткого замыкания

            Максимально доступный ток короткого замыкания является важным параметром для каждой системы распределения электроэнергии, поскольку он обеспечивает точку данных, необходимую для обеспечения того, чтобы оборудование применялось в пределах его номинальных характеристик, а система работала в соответствии с ожиданиями.Доступный ток короткого замыкания также используется во многих других приложениях.

            Национальный электротехнический кодекс требует эту точку данных для обеспечения соблюдения таких разделов, как 110.9, Номинальные параметры прерывания; 110.10 Полное сопротивление цепи, номинальные токи короткого замыкания и другие характеристики; и 110.24 Доступный ток отказа. Независимо от того, являетесь ли вы проектировщиком, установщиком или инспектором, в какой-то момент своей карьеры вы столкнетесь с расчетом доступного тока короткого замыкания. Понимание математики, лежащей в основе этого, и того, как используются расчетные токи короткого замыкания, может только расширить знания и понимание.Это также может помочь нам осознать, что эти расчеты должен производить квалифицированный специалист. Итак, ради понимания, я предлагаю эту статью, чтобы помочь вам.

            Основы расчета тока короткого замыкания

            Все, что вам нужно знать о расчете токов короткого замыкания, вы узнали из схем 101, тригонометрии и базовых математических занятий. На рис. 1 показана простая однолинейная схема, которая вполне может быть вашим основным служебным входом для коммерческой или промышленной установки.

            Рис. 1. Однолинейная схема

            На рис. 2 показана базовая принципиальная схема того, что представлено на Рис. 1, и ее можно использовать для расчета доступного тока короткого замыкания в любой точке приведенной выше простой однолинейной схемы. Инженеры назовут то, что вы видите на Рисунке 2, диаграммой импеданса, поскольку она в основном преобразует каждый компонент на Рисунке 1 выше в значения импеданса. Для тех из вас, кто знаком со схемой 101, то, что вы видите ниже, когда все импедансы сложены вместе, представляет собой схему «эквивалента Thevanin», которая включает в себя импеданс и источник напряжения.Эта базовая схема будет использоваться на протяжении всей этой статьи.

            Рисунок 2. Диаграмма импеданса (схема)

            Для расчетов и упрощения нашей работы над этим документом необходимо сделать допущения.

            Предположения для трансформатора, которые будут использоваться как часть примера для этой статьи, будут включать следующее. Эта информация должна быть доступна при чтении паспортной таблички трансформатора.

            Трансформатор кВА              1500
            Первичное напряжение                  4 160 В
            Вторичное напряжение              480 В
             В75%

            Предположение для доступного тока короткого замыкания. Для этого упражнения будет использовано 50 000 ампер. Перед проведением исследования с коммунальным предприятием связываются для получения этой информации. Они могут обеспечить доступный ток короткого замыкания одним из нескольких различных способов. Наиболее простыми и, вероятно, наиболее часто встречающимися данными от утилиты будет доступный ток короткого замыкания в кА. Некоторые утилиты вместо этого могут предоставлять данные в виде короткого замыкания MVA. В этой статье будут представлены уравнения для обеих форм входа, но с расчетом на допустимый ток короткого замыкания 50 кА.

            Что касается импеданса проводника, то в следующих расчетах сопротивление проводника не учитывается, а используется только реактивное сопротивление. Это сделает две вещи ради этой статьи. Во-первых, это приведет к более высокому току короткого замыкания, чем было бы рассчитано, если бы мы приняли во внимание как сопротивление, так и реактивное сопротивление. Во-вторых, это упростит математику. В заключительном разделе этой статьи будут представлены результаты анализа, включающие сопротивление и реактивное сопротивление проводников и электросети.Используемые методы повторяют методы, используемые такими программами, как SKM Systems Analysis A-Fault.

            В этой статье также не предполагается участие двигателя. Максимально доступный ток короткого замыкания должен включать все источники короткого замыкания. Мы не включаем этот вклад в эту работу для простоты.

            Основные расчеты трансформатора

            Самым первым шагом этого процесса является расчет тока полной нагрузки (FLA) для трансформатора. Еще один базовый расчет, который профессионалу-электрику придется выполнять в какой-то момент своей карьеры, а некоторые делают это много раз в день.Уравнения для расчета FLA приведены ниже:

            FLA Среднее  = кВА
            (√3)×(кВсек)
            FLA Вторичный = 1500
            [(√3)×(0,480)] = 1804 Ампер

            Этот трансформатор мощностью 1500 кВА имеет вторичную полную нагрузку 1804 ампер. Этот параметр необходим для выбора вторичных проводников для данного трансформатора.На основании этого FLA и использования Таблицы 310.15(B)(16) из NEC 2014, проводники, используемые на вторичной обмотке трансформатора, будут иметь количество проводников 5-500 MCM на фазу.

            Расчет тока короткого замыкания на вторичной обмотке главного трансформатора

            Существует два подхода к расчету доступного тока короткого замыкания на вторичной обмотке трансформатора. Мы можем рассчитать максимальное количество, которое пропускает трансформатор, как если бы установка по производству электроэнергии была подключена непосредственно к стороне линии трансформатора, или мы можем рассчитать доступный ток короткого замыкания, учитывая предоставленный доступный ток короткого замыкания от коммунальной службы.Первый подход, который приводит к максимальной величине тока короткого замыкания, который пропускает трансформатор, называется расчетом «бесконечной шины». Цепь на рис. 2 можно перерисовать, включив в нее нулевой импеданс для коммунальной сети, что снизит общий импеданс цепи и, таким образом, увеличит значение расчетного тока короткого замыкания. Рисунок 3 показывает максимально допустимый ток короткого замыкания, который может обеспечить трансформатор.

            Рис. 3. Эквивалентная принципиальная схема бесконечной шины

             

            Рисунок 3 включает только импеданс трансформатора.Уравнение для расчета максимального доступного тока короткого замыкания, который может обеспечить трансформатор, выглядит следующим образом:

            ИСК  =  ( Трансформатор кВА) × 100
            (√3)×(Вторичное кВ)×(%Z трансформатор)

            Используя приведенную выше информацию для трансформатора мощностью 1500 кВА, максимально допустимый ток короткого замыкания, который пропускает этот конкретный трансформатор, составляет 31 378 ампер и рассчитывается следующим образом:

            ИСК = 1500 × 100
            (√3)×(0.480)×(5,75)         = 31 378 ампер

            Это говорит нам о том, что вторичная обмотка трансформатора не может подвергаться большему току короткого замыкания, чем мы рассчитали. НИКАКИХ изменений на стороне электросети, которые могут повлиять на этот доступный ток короткого замыкания до точки, где он превысит 31 378 ампер. Единственный способ, которым эта услуга будет потреблять более 31 378 ампер, — это если мы заменим трансформатор, и новый трансформатор, который предположительно будет таким же по всем остальным характеристикам, будет иметь другой % импеданса.На рис. 4 представлена ​​таблица, включающая результаты изменения импеданса рассматриваемого трансформатора на +/- 20 % с шагом 5 % по сравнению со значением импеданса 5,75 %, используемым в этом примере. Это показывает, как изменение импеданса трансформатора повлияет на максимально допустимый ток короткого замыкания, который он может пропустить.

            Как показано на рис. 4, замена трансформатора и изменение его импеданса могут оказать существенное влияние на систему. Если бы я рискнул предположить, то сказал бы, что в большинстве случаев коммунальная служба, меняющая служебный трансформатор, будет распознаваться предприятием.Задача владельца объекта или местных сотрудников будет заключаться в том, чтобы понять, как это изменение может повлиять на их систему распределения электроэнергии. При внесении изменений метки, подобные включенным в раздел 110.24 стандарта NEC , должны быть обновлены.

            Рис. 4. Влияние изменения импеданса (+/– 20 %) трансформатора 1500 кВА

            . В этом расчете не учитывается импеданс источника электросети и не учитываются какие-либо проводники на стороне нагрузки. Теперь давайте рассмотрим влияние добавления в сеть доступного тока короткого замыкания.

            Расчет тока короткого замыкания, включая доступный для сети ток короткого замыкания

            Как и в большинстве ситуаций, мы идем консервативными кратчайшими путями, консервативными из соображений безопасности, пока не возникают ситуации, требующие копания в деталях. Приведенный выше способ расчета тока короткого замыкания является консервативным, поскольку в нем НЕ учитывался доступный ток короткого замыкания, который дает максимальное значение. При рассмотрении отключающих и других подобных номиналов устройства и оборудование, которые могут выдерживать это консервативное значение тока короткого замыкания, не требуют дальнейшего изучения.Когда новое или существующее оборудование не может справиться с этим консервативно высоким доступным током короткого замыкания, может быть проведен дальнейший подробный анализ или оборудование может быть заменено или подобрано соответствующим образом. Далее будет рассмотрено добавление утилиты при наличии доступного тока короткого замыкания. В частности, 50 кА доступны от утилиты. Это показывает, что таким образом можно уменьшить расчетные 31 378 ампер.

            Ниже приведены два уравнения, которые относятся к случаям, когда доступно значение kA и когда доступно короткое замыкание MVA.Для этого примера мы будем использовать приведенное ниже уравнение, которое предполагает, что коммунальная служба предоставила вам доступный ток короткого замыкания в кА.

            Теперь электрическая схема выглядит так, как показано на рис. 5.

            Рис. 5. Принципиальная схема, включающая импеданс трансформатора и источника питания.

             

            В первую очередь необходимо преобразовать предоставленную коммунальным предприятием доступную информацию о токе короткого замыкания (50 кА) в импеданс источника.
            Когда коммунальная служба обеспечивает кА:

            %Z Утилита = трансформатор кВА × 100
            (Isc Utility) × (√3) × (кВ Первичная)

            Когда MVA короткого замыкания предоставляется коммунальной службой:

            %Z Утилита = кВА Трансформатор
            Короткое замыкание кВА инженерной системы

            Для заданного допустимого тока утечки в сети 50 кА %Z сети вычисляется следующим образом

            %Z Утилита = 1500 × 100
            (50 000) × (√3) × (4.160) = 0,420

            На рис. 6 приведены значения импеданса источника электросети для различных доступных токов короткого замыкания сети для этого конкретного примера. Как отмечалось выше, ключевую роль в этих значениях будут играть кВА трансформатора и первичное напряжение.

            Рис. 6. Значения импеданса источника сети для различных уровней доступного тока неисправности сети

             

            Уравнение для расчета доступного тока короткого замыкания на вторичной обмотке трансформатора, которое включает импеданс сети, выглядит следующим образом:

            ИСК = (Трансформатор кВА) × 100)
            (√3) × (Вторичный KV) ×  [(%Zтрансформатор)+(%Z Утилита)]

            Вводя все известные переменные, новый доступный ток короткого замыкания рассчитывается следующим образом:

            ИСК = 1500 × 100
            (√3)×(0.480)× [(5,75)+(0,4164)] = 29 259 ампер

            Если мы сравним расчет бесконечной шины и расчет, который включал импеданс источника электросети (доступный ток короткого замыкания 50 000 ампер), мы увидим, что доступный ток короткого замыкания снизился с 31 378 ампер до 29 259 ампер, т. е. на 6,8 %. в доступном токе короткого замыкания (2119 ампер).

            Влияние переменного доступного тока короткого замыкания показано на рис. 7. В этой таблице показано, как расчетный доступный ток короткого замыкания изменяется при изменении значений тока короткого замыкания от сети.В качестве значения, с которым сравниваются изменения, используется доступный ток короткого замыкания 50 кА. Интересно отметить, что увеличение доступного тока короткого замыкания от сети, при начальной точке 50 кА, не имеет такого большого влияния, как можно было бы подумать. Например, удвоение допустимого тока короткого замыкания от сети с 50 кА до 100 кА увеличивает доступный вторичный ток короткого замыкания трансформатора только на 3%, или 1022 ампера. Для большинства применений устройств защиты от перегрузки по току это изменение не должно быть значительным.Я слышал, что некоторые говорят, что мы не должны маркировать оборудование служебного входа, потому что утилита может внести изменения в переключение на стороне линии, что повлияет на номер на этикетке. Рисунок 7 — хороший пример, показывающий, что даже если бесконечная шина не использовалась, изменения на стороне электросети не оказывают такого значительного влияния на ток короткого замыкания, как можно было бы подумать.

            Рис. 7. Влияние различных доступных токов короткого замыкания на систему распределения электроэнергии

            . Напомним, на каком этапе обсуждения мы находимся, допустимые токи короткого замыкания показаны на рисунке 7a.

            Следующее, что мы должны рассмотреть, это проводник на вторичной обмотке трансформатора. Это еще больше снизит доступный ток короткого замыкания.

            Расчет – После длины проводника

            Проводники могут оказывать значительное влияние на доступный ток короткого замыкания. Давайте продолжим анализ этого примера трансформатора мощностью 1500 кВА, добавив параллельные проводники 500MCM на стороне нагрузки.

            Эквивалентная схема уже представлена ​​на рисунке 1.Теперь давайте рассмотрим влияние длины проводника на доступный ток короткого замыкания. Нам нужно следующее уравнение:

            Данные, необходимые для этого примера, получены из Национального электротехнического кодекса . Из таблицы 9 стандарта NEC 2014 для проводника сечением 500 мкм в стальном кабелепроводе Xl (реактивное сопротивление) составляет 0,048 Ом/1000 футов. Для этого примера, как указано ранее, мы используем только значение реактивного сопротивления, что приведет к несколько более высоким значениям тока короткого замыкания и сделает математические расчеты для этой публикации более приемлемыми.Для трансформатора мощностью 1500 кВА с током полной нагрузки 1804 ампер нам понадобится 5-500 мкМ проводников, соединенных параллельно на фазу. Расчет производится следующим образом:


            уравнение для расчета доступного тока короткого замыкания выглядит следующим образом:

            Подставив все известные переменные, мы рассчитали ISC следующим образом:

            Тот же расчет в предположении, что шина бесконечна, без импеданса сети, выглядит следующим образом:

            Подводя итог еще раз,

            Как видно здесь, включение дополнительных сведений снижает доступный ток короткого замыкания.В этом случае ток короткого замыкания был снижен с 31 378 ампер до 26 566 ампер, примерно на 15,3%.

            Рис. 8. Сводка расчетов и сравнение с другими инструментами для расчета доступного тока короткого замыкания.

            Окончательная калибровка

            Итак, мы выполнили расчет доступного тока короткого замыкания для оборудования сервисного входа. Мы показали, как короткие замыкания приводят к консервативным доступным токам короткого замыкания, которые с целью оценки номиналов отключения и / или номиналов SCCR обеспечивают коэффициент безопасности для конструкции.Мы также показали, как можно снизить доступные токи короткого замыкания с помощью более подробного анализа, но это требует больше усилий и опыта. Давайте посмотрим на приведенный выше пример с точки зрения других инструментов, которые могут быть доступны.

            В нашем распоряжении есть различные инструменты для расчета доступного тока короткого замыкания. Некоторые из них довольно дороги, и для их использования требуются обученные специалисты. К ним относятся такие программные приложения, как инструменты системного анализа SKM. Эти приложения действительно очень тщательны и производят очень подробные отчеты.Существуют также бесплатные инструменты, такие как калькулятор короткого замыкания Eaton Bussmann FC2. На рис. 8 показано, что мы сделали выше, И дано сравнение с SKM и приложением Bussmann FC2. Калькулятор Bussmann FC2 бесплатен и доступен в Интернете или для любого IPHONE или ANDROID через любой из продуктов App Store. Посетите сайт www.cooperbussmann.com/fc2 для получения дополнительной информации. Вы заметите, что результат программного обеспечения SKM использует как реальный, так и реактивный компонент проводника. Значения импеданса были взяты прямо из таблицы 9 стандарта NEC 2014 для медных проводников в стальных кабелепроводах.

            Опять же, ни один из примеров, приведенных выше и включенных в эту статью, не учитывает моторный вклад. Это упражнение предназначалось для того, чтобы дать некоторую основу для обсуждения токов короткого замыкания, поэтому простота была нашим другом.