Struja kratkog spoja, koja određuje veličinu struje kratkog spoja
Ovaj će se članak usredotočiti na kratke spojeve u električnim mrežama. Razmotrit ćemo tipične primjere kratkih spojeva, metode izračunavanja struja kratkog spoja, obratiti pozornost na odnos između induktivnog otpora i nazivne snage transformatora pri izračunavanju struja kratkog spoja, a također ćemo dati specifične jednostavne formule za ove izračune.
Pri projektiranju električnih instalacija potrebno je poznavati vrijednosti simetričnih struja kratkog spoja za različite točke trofaznog kruga. Vrijednosti ovih kritičnih simetričnih struja omogućuju izračunavanje parametara kabela, sklopnih uređaja, uređaji za selektivnu zaštitu itd.
Zatim, razmotrite trofaznu struju kratkog spoja bez otpora koja se dovodi kroz tipični distribucijski silazni transformator. U normalnim uvjetima ova vrsta oštećenja (kratki spoj vijčane veze) je najopasnija i proračun je vrlo jednostavan.Jednostavni izračuni omogućuju, uz poštivanje određenih pravila, dobivanje dovoljno točnih rezultata koji su prihvatljivi za projektiranje električnih instalacija.
Struja kratkog spoja u sekundarnom namotu silaznog distribucijskog transformatora. Kao prva aproksimacija, pretpostavlja se da je otpor visokonaponskog kruga vrlo mali i stoga se može zanemariti:
Ovdje je P nazivna snaga u volt-amperima, U2 je međufazni napon sekundarnog namota bez opterećenja, In je nazivna struja u amperima, Isc je struja kratkog spoja u amperima, Usc je napon kruga u postocima.
Donja tablica prikazuje tipične napone kratkog spoja za trofazne transformatore za 20 kV HV namot.
Ako, na primjer, razmotrimo slučaj kada se nekoliko transformatora napaja paralelno na sabirnicu, tada se vrijednost struje kratkog spoja na početku voda spojenog na sabirnicu može uzeti jednakom zbroju kratkog spoja struje, koje se prethodno izračunavaju zasebno za svaki od transformatora.
Kada se svi transformatori napajaju iz iste mreže visokog napona, vrijednosti struja kratkog spoja, kada se zbroje, dat će nešto veću vrijednost nego što se stvarno čini. Otpor sabirnica i sklopki se zanemaruje.
Neka transformator ima nazivnu snagu od 400 kVA, napon sekundarnog namota je 420 V, tada ako uzmemo Usc = 4%, tada:
Slika ispod daje objašnjenje za ovaj primjer.
Točnost dobivene vrijednosti bit će dovoljna za izračun električne instalacije.
Trofazna struja kratkog spoja na bilo kojoj točki instalacije na niskonaponskoj strani:
Ovdje je: U2 napon praznog hoda između faza sekundarnih namota transformatora. Zt — impedancija kruga koji se nalazi iznad točke kvara. Zatim razmislite kako pronaći Zt.
Svaki dio instalacije, bila to mreža, energetski kabel, sam transformator, prekidač ili sabirnica, ima svoju impedanciju Z koja se sastoji od aktivnog R i reaktivnog X.
Kapacitivni otpor ovdje ne igra ulogu. Z, R i X izraženi su u ohmima i izračunati kao stranice pravokutnog trokuta kao što je prikazano na donjoj slici. Impedancija se izračunava prema pravilu pravokutnog trokuta.
Mreža je podijeljena u zasebne dijelove kako bi se pronašli X i R za svaki odjeljak kako bi izračun bio prikladan. Za serijski krug, vrijednosti otpora se jednostavno dodaju i rezultat je Xt i RT. Ukupni otpor Zt određen je Pitagorinim poučkom za pravokutni trokut po formuli:
Kada su sekcije spojene paralelno, izračun se provodi kao za otpornike spojene paralelno, ako kombinirane paralelne sekcije imaju reaktanciju ili aktivni otpor, dobit će se ekvivalentni ukupni otpor:
Xt ne uzima u obzir utjecaj induktiviteta, a ako susjedni induktivitet utječu jedan na drugog, tada će stvarni induktivitet biti veći. Valja napomenuti da se proračun Xz odnosi samo na zaseban neovisni strujni krug, odnosno također bez utjecaja međusobne induktivnosti. Ako su paralelni krugovi smješteni blizu jedan drugoga, tada će otpor Xs biti znatno veći.
Razmotrimo sada mrežu spojenu na ulaz silaznog transformatora. Trofaznu struju kratkog spoja Isc ili snagu kratkog spoja Psc određuje dobavljač električne energije, ali se na temelju tih podataka može pronaći ukupni ekvivalentni otpor. Ekvivalentna impedancija, koja istovremeno rezultira ekvivalentom za niskonaponsku stranu:
Psc-trofazno napajanje kratkog spoja, U2-napon praznog hoda niskonaponskog kruga.
U pravilu je aktivna komponenta otpora visokonaponske mreže - Ra - vrlo mala i, u usporedbi s induktivnim otporom, beznačajna. Konvencionalno, Xa se uzima kao jednak 99,5% od Za, a Ra je jednak 10% od Xa. Donja tablica prikazuje približne brojke za ove vrijednosti za transformatore od 500 MVA i 250 MVA.
Puni Ztr — otpor niskonaponske strane transformatora:
Pn — nazivna snaga transformatora u kilovolt-amperima.
Aktivni otpor namota temelji se na gubici snage.
Pri izvođenju približnih izračuna Rtr se zanemaruje i Ztr = Xtr.
Ako treba uzeti u obzir niskonaponski prekidač, uzima se u obzir impedancija prekidača iznad točke kratkog spoja. Induktivni otpor se uzima jednakim 0,00015 Ohma po prekidaču, a aktivna komponenta se zanemaruje.
Što se tiče sabirnica, njihov aktivni otpor je zanemarivo malen, dok je jalova komponenta raspoređena na približno 0,00015 Ohma po metru njihove duljine, a kada se razmak između sabirnica udvostruči, njihova reaktancija se povećava za samo 10%. Parametre kabela specificira njihov proizvođač.
Što se tiče trofaznog motora, u trenutku kratkog spoja prelazi u generatorski način rada, a struja kratkog spoja u namotima procjenjuje se kao Isc = 3,5 * In. Kod jednofaznih motora povećanje struje u trenutku kratkog spoja je zanemarivo.
Luk koji obično prati kratki spoj ima otpor koji nikako nije konstantan, već mu je prosječna vrijednost izuzetno niska, ali je pad napona na luku mali, pa se struja praktički smanjuje za oko 20%, što olakšava rad prekidača bez ometanja njegovog rada bez posebnog utjecaja na struju okidanja.
Struja kratkog spoja na prijemnom kraju voda povezana je sa strujom kratkog spoja na opskrbnom kraju voda, ali presjek i materijal odašiljačkih žica, kao i njihova duljina, također se uzimaju u obzir. račun. Imajući ideju o otporu, svatko može napraviti ovaj jednostavan izračun. Nadamo se da vam je naš članak bio koristan.