Расчет токов однофазного кз в сети 0,4 кВ
В данной статье речь пойдет об определении величины тока однофазного тока к.з. в сетях 0,4 кВ с глухозаземленной нейтралью.
Данный вопрос очень актуален, так как электрические сети 0,4 кВ, являются наиболее распространёнными.
В настоящее время существует два метода расчета однофазного КЗ – точный и приближенный и оба метода основаны на методе симметричных составляющих.
1. Точный метод определения тока однофазного КЗ
1.1 Точный метод определения тока однофазного КЗ, представлен в ГОСТ 28249-93 формула 24, и рассчитывается по формуле:
Используя данный метод можно с большой степенью точности определять токи КЗ при известных сопротивлениях прямой, обратной и нулевой последовательности цепи фаза-нуль.
К сожалению, на практике данный метод не всегда возможно использовать, из-за отсутствия справочных данных на сопротивления прямой, обратной и нулевой последовательности для кабелей с алюминиевыми и медными жилами с учетом способов прокладки фазных и нулевых проводников.
2. Приближенный метод определения тока однофазного КЗ
2.1 Приближенный метод определения тока однофазного кз при большой мощности питающей энергосистемы (Хс < 0,1Хт), рассчитывается по формуле [Л1, с 4 и Л3, с 39]:
где:
- Uф – фазное напряжение сети, В;
- Zт – полное сопротивление трансформатора току однофазного замыкания на корпус, Ом;
- Zпт – полное сопротивление петли фаза-нуль от трансформатора до точки КЗ, Ом.
2.2 Если же питающая энергосистема имеет ограниченную мощность, то тогда ток однофазного кз определяется по формуле 2-26 [ Л3, с 39]:
2.3 Значение Z∑ определяется по таблице 2.9 или можно определить по формуле 2-25 [ Л3, с 39]:
где:
х1т и r1т; х2т и r2т; х0т и r0т — индуктивное и активное сопротивления трансформатора токам прямой, обратной и нулевой последовательности, мОм. Принимаются по таблице 2.4 [Л3, с 29].
Значение Zт/3 для различных трансформаторов с вторичным напряжением 400/230 В, можно принять по таблицам 2, 3, 4 [Л1, с 6,7].
Сопротивления контактов шин, аппаратов, трансформаторов тока в данном методе не учитываются, поскольку арифметическая сумма Zт/3 и Zпт создает не который запас.
2.4 Полное сопротивление трансформатора Zт, определяется по формуле 2-24 [Л3, с 39]:
2.5 Полное сопротивление петли фаза-нуль, определяется по формуле 2-27 [Л3, с 40]:
где:
- Zпт.уд. – полное удельное сопротивление петли фаза-нуль для каждого участка от трансформатора до места КЗ определяется по таблицам 2.10 – 2.14 [Л3, с 41,42] или по таблицам [Л2], мОм/м;
- l – длина участка, м.
Ниже представлены справочные таблицы со значениями удельного сопротивления петли фаза-нуль для различных кабелей и шинопроводов согласно [Л3, с 41,42].
Справочные таблицы 7, 10 со значениями активных сопротивления медных и алюминиевых проводов, кабелей [Л1, с 6, 14].
Справочные таблицы 11, 12, 13 со значениями полного расчетного сопротивления цепи фаза-нуль для 3(4) — жильных кабелей с различной изоляций и при температуре жилы +65(+80) С [Л1, с 15, 16].
На практике согласно [Л1, с 5] рекомендуется использовать приближенный метод определения тока однофазного КЗ. При таком методе, допустимая погрешность в расчете тока однофазного КЗ при неточных исходных данных в среднем равна – 10% в сторону запаса; 18-20% — при схеме соединения трансформатора Y/Y0, когда преобладает активная нагрузка и для зануления используется 4-я жила либо оболочка кабеля; 10-12% — при использовании стальных труб для зануления электропроводки.
Из выше изложенного, следует, что при использовании данного метода, создаётся не который запас при расчете, который гарантирует срабатывания защитного аппарата, согласно требованиям ПУЭ.
Литература:
1. Рекомендации по расчету сопротивления цепи «фаза-нуль». Главэлектромонтаж. 1986 г.
2. ГОСТ 28249-93 – Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ.
3. Беляев А.В. Выбор аппаратуры, защит и кабелей в сети 0,4 кВ. Учебное пособие. 2008 г.
Всего наилучшего! До новых встреч на сайте Raschet.info.
индуктивное сопротивление кабеля, расчет токов однофазного кз, сопротивления петли фаза-нуль
Поделиться в социальных сетях
Пример расчета тока однофазного КЗ
В данной статье, я буду рассматривать пример расчета тока однофазного КЗ (ОКЗ) используя в первом варианте справочные таблицы представленные в [Л1], а во втором варианте справочные таблицы из [Л2].
С методами определения величины тока однофазного КЗ и с приведенными справочными таблицами для всех элементов короткозамкнутой цепи, можно ознакомиться в статье: «Расчет токов однофазного кз при питании от энергосистемы».
Исходные данные:
- масляный трансформатор напряжением 6/0,4 кВ, мощностью 1000 кВА со схемой соединения обмоток – Y/Yо.
- от трансформатора до ВРУ используется кабель марки ААШвУ 3х95 длиной 120 м.
- от ВРУ до двигателя используется кабель марки ААШвУ 3х95+1х35 длиной 150 м.
Рис.1 — Расчетная схема сети эл. двигателя
Вариант I
1. Расчет тока однофазного КЗ будет выполнятся по формуле приближенного метода при большой мощности питающей энергосистемы (Хс < 0,1Хт) [Л1, с 4 и Л2, с 39]:
где:
- Uф – фазное напряжение сети, В;
- Zт – полное сопротивление трансформатора току однофазного замыкания на корпус, Ом;
- Zпт – полное сопротивление петли фаза-нуль от трансформатора до точки КЗ, Ом.
2. По таблице 2 [Л1, с 6] определяем сопротивление трансформатора при вторичном напряжении 400/230 В, Zт/3 = 0,027 Ом.
3. Определяем полное сопротивление цепи фаза-нуль для участка от тр-ра до точки КЗ по формуле 2-27 [Л2, с 40]:
где:
- Zпт.уд.1 = 0,729 Ом/км – полное удельное сопротивление петли фаза-нуль для кабеля марки ААШвУ 3х95, определяется по таблице 12 [Л1, с 16];
- l1 = 0,120 км – длина участка №1.
- Zпт.уд.2 = 0,661 Ом/км – полное удельное сопротивление петли фаза-нуль для кабеля марки ААШвУ 3х95+1х35, определяется по таблице 13 [Л1, с 16];
- l2 = 0,150 км – длина участка №2.
4. Определяем ток однофазного КЗ:
Обращаю ваше вниманию, что при определении величины тока однофазного КЗ приближенным методом, сопротивления контактов шин, аппаратов, трансформаторов тока в данном методе не учитываются, поскольку арифметическая сумма Zт/3 и Zпт создает не который запас [Л2, с 40].
Вариант II
Определим ток однофазного КЗ по справочным таблицам из [Л2].
1. По таблице 2.4 [Л2, с 29] определяем сопротивление трансформатора Zт/3 = 33,6 мОм.
2. Определяем полное сопротивление цепи фаза-нуль для участка от тр-ра до точки КЗ по формуле 2-27 [Л2, с 40]:
где:
- Zпт.уд.1 = 0,83 мОм/м – полное удельное сопротивление петли фаза-нуль для кабеля марки ААШвУ 3х95, определяется по таблице 2.11 [Л2, с 41];
- l1 = 120 м – длина участка №1.
- Zпт.уд.2 = 1,45 мОм/м – полное удельное сопротивление петли фаза-нуль для кабеля марки ААШвУ 3х95+1х35, определяется по таблице 2.10 [Л2, с 41].
Обращаю ваше внимание, что в данной таблице значение Zпт.уд. приводится для кабелей независимо от материала оболочки кабеля.
3. Определяем ток однофазного КЗ:
Как видно из результатов расчета (вариант I: Iк = 1028 А; вариант II: Iк = 627 А), полученные значения тока однофазного КЗ почти в 2 раза отличаются. По каким справочным таблицам выполнять расчет тока однофазного КЗ, уже решайте сами, в любом случае это приближенный метод, поэтому, если нужны точные значения тока однофазного КЗ, следует рассчитывать по формуле представленной в ГОСТ 28249-93.
Литература:
1. Рекомендации по расчету сопротивления цепи «фаза-нуль». Главэлектромонтаж. 1986 г.
2. Беляев А.В. Выбор аппаратуры, защит и кабелей в сети 0,4 кВ. Учебное пособие. 2008 г.
Всего наилучшего! До новых встреч на сайте Raschet.info.
полное сопротивление цепи фаза-нуль, Пример расчета тока однофазного КЗ, сопротивление трансформатора Zт/3, ток однофазного КЗ
Поделиться в социальных сетях
Почему импеданс в процентах? – Помехи напряжения
Вы когда-нибудь задумывались, что такое %Z или %импеданс или импеданс короткого замыкания, на который все ссылаются, говоря о силовых трансформаторах? %Z является ключевым параметром в силовых трансформаторах, и его значение определяет допустимый ток короткого замыкания на вторичной обмотке трансформатора (в значительной степени), регулировку напряжения, полное сопротивление гармоникам, возникающим на вторичной стороне, и т. д. Часто инженеры не учитывают иметь четкое представление о том, что это за параметр и как он влияет на рабочие характеристики трансформатора.
Если вы находитесь в такой же ситуации, продолжайте читать!Трансформатор проходит два основных испытания сразу после производства. Один тест на разомкнутую цепь, а другой тест на короткое замыкание. Испытание на разомкнутую цепь устанавливает потери в сердечнике без нагрузки и т. д. При испытании на короткое замыкание вторичная обмотка (обычно сторона низкого напряжения) замыкается накоротко, а переменный источник переменного тока подключается к другой стороне (обычно стороне высокого напряжения). Переменное напряжение источника переменного тока увеличивается до тех пор, пока не потечет номинальный вторичный ток. % первичного напряжения, которое требуется для создания номинального вторичного тока, называется % полного сопротивления или импеданса на единицу.
Существует другой способ определения %Z или % импеданса или реактивного сопротивления утечки. Трансформатор представляет собой не что иное, как две (или более) катушки, связанные магнитным полем. В идеале весь поток магнитного поля с первичной стороны на 100 % соединяется со вторичной стороной, и, следовательно, можно установить следующее идеальное уравнение.
В
1 * I 1 = В 2 * I 2В практическом трансформаторе не весь первичный поток будет на сто процентов связан с вторичным, и существует некоторый «поток рассеяния». Этот поток рассеяния вызовет падение напряжения на нагруженном трансформаторе.
Обычно реактивное сопротивление рассеяния увеличивается на:Значение реактивного сопротивления рассеяния находится под контролем разработчика трансформатора, и производители могут при необходимости изготавливать собственные импедансы для клиентов. Ситуация, когда требуется высокое реактивное сопротивление утечки (или высокий %Z), возникает, когда желательно контролировать величину ожидаемого вторичного тока короткого замыкания.
Области, где важно % Z:Более низкий %Z допускает более высокий вторичный ток короткого замыкания.
Важный параметр при параллельном включении трансформаторов.
Влияет на регулирование напряжения.
Некоторые типы приводов требуют минимального импеданса источника для правильной работы. В этой ситуации перед приводом вставляется изолирующий трансформатор с требуемым значением %Z.
Изолирующие трансформаторы с соответствующим значением %Z могут быть установлены перед большими нелинейными нагрузками для контроля гармоник и снижения напряжения.
Чтобы изучить влияние изменения % импеданса на вторичный ток короткого замыкания, можно использовать следующий калькулятор.
Калькулятор тока короткого замыкания трансформатора
Иногда для определенных расчетов полезно знать фактическое сопротивление трансформатора в омах. Однако следует отметить, что фактическое значение в омах для трансформатора не является постоянной величиной. Это зависит от уровня напряжения, при котором требуется значение. Это связано с тем, что %импеданс (или %Z) является значением на единицу.
Расчетный импеданс в омах будет варьироваться в зависимости от того, требуется ли значение на первичной или вторичной клеммах. Это также будет варьироваться для различных настроек крана, если они доступны. Напротив, на единицу импеданса % не меняется с напряжением и, следовательно, это предпочтительный метод для инженеров энергосистем.
Расчет электрического короткого замыкания однофазного и трехфазного
С помощью этого калькулятора вы можете узнать уровень короткого замыкания однофазного или трехфазного электрического трансформатора.
В дополнение к расчету также представлена формула, которая используется для расчета короткого замыкания, мы объясняем, как рассчитать уровень короткого замыкания за 1 шаг, приводим несколько примеров расчета и представляем таблицу с наиболее распространенными уровнями короткого замыкания. .
- ВА = Вольт-ампер или активная мощность.
- Вольты = Вольты трансформатора.
- % Полное сопротивление = Полное сопротивление трансформатора.
Шаг 1:
Чтобы рассчитать уровень короткого замыкания трансформатора, мощность должна быть разделена между напряжением, умноженным на корень из трех, и импедансом трансформатора.
Пример : Трансформатор 75000 ВА имеет низкое напряжение 220 В и импеданс 3,5%, чтобы найти уровень короткого замыкания, вы должны разделить 75000 / (220 * √3 * 0,035), что даст: 5623 кА. 9Пример 1 первичное напряжение 13200В и вторичное напряжение 480В, с импедансом 5%, уровень короткого замыкания которого имеет трансформатор на низком напряжении (вторичная сторона).
Rta: // Чтобы найти ответ, вы должны умножить напряжение на корень из трех и импеданс следующим образом: 480x√3 × 0,05 = 41,5, затем вы должны разделить 630000ВА между предыдущим результатом 41 ,5, что даст в итоге 630000ВА/41,5=15155кА.
Пример 2:
Трансформатор промышленного предприятия представляет собой трехфазный трансформатор мощностью 500 000 ВА с напряжением во вторичной обмотке 4160 В и импедансом 5 %, что является уровнем короткого замыкания этого трансформатора.
RTA: // Чтобы узнать уровень короткого замыкания, ВА необходимо разделить на произведение напряжения, корень из трех и импеданс следующим образом: 500000 ВА / (4160 В x √ 3 × 0,05) = 1387 кА.
Пример 3:
Трансформатор небольшого здания 25000ВА однофазный, с напряжением 240В и импедансом 3%, который будет уровнем короткого замыкания трансформатора.
Rta: // Чтобы найти ответ, вам нужно только заменить переменные в калькуляторе уровня короткого замыкания, и он автоматически даст ответ: 3472 кВА.
Типичные значения полного сопротивления в процентах:
Полное сопротивление трансформатора в процентах представляет собой измеренное значение, которое напечатано на заводской табличке и фактически является измерением напряжения.
Это испытание, которое производители проводят для силовых распределительных трансформаторов и которое используется для расчета тока короткого замыкания. Это важно для координации устройств защиты от перегрузки по току (OCPD), анализа короткого замыкания, анализа гармоник и исследований электрической дуги.
Если трансформатор имеет полное сопротивление 6,33 %, ему потребуется 6,33 % первичного входного напряжения для создания 100 % номинального тока во вторичных обмотках при возникновении неисправности в худшем случае.
В системах распределения электроэнергии самый серьезный отказ возникает, когда металлический стержень с низким импедансом пересекает линии, что называется отказом болтового соединения.
Теперь, если 100 % напряжения подается на первичный вход, то примерно (100 / 6,33 = 15,8x номинального тока) оно будет течь во вторичную обмотку при неисправности в наихудшем состоянии. Это максимальный ток короткого замыкания, который у нас будет в системе.
| Transformer size (kVA) | Typical values of% Z |
|---|---|
| 0-150 | Below 4% |
| 151-300 | 4% |
| 301-600 | 5% |
| 601-2500 | 6% |
| 2501-5000 | 6. 5% |
| 5001-7500 | 7.5% |
| 7501-10000 | 8.5% |
| Выше 10 кВА | 9.5% |
| VA | Impedance (%) | kA |
| 5000 | 4% | 328.04 |
| 4% | 492.06 | |
| 10000 | 4% | 656.08 |
| 15000 | 4% | 984.12 |
| 25000 | 4% | 1640.20 |
| 37500 | 4% | 2460.30 |
| 30000 | 4% | 1968.24 |
| 45000 | 4% | 2952.36 |
| 50000 | 4% | 3280. 40 |
| 75000 | 4% | 4920.60 |
| 112500 | 4% | 7380.90 |
| 150000 | 4% | 9841.20 |
| 225000 | 4% | 14761.80 |
| 300000 | 4% | 19682.40 |
| 400000 | 5% | 20994.56 |
| 500000 | 5% | 26243.19 |
| 630000 | 6% | 27555.35 |
| 750000 | 6% | 32803.99 |
| 800000 | 6% | 34990.93 |
| 1000000 | 6% | 43738.66 |
| 1250000 | 6% | 54673.32 |
| 1600000 | 6% | 69981.85 |
| 2000000 | 6% | 87477.31 |
| 2500000 | 6% | 109346. |