Сила тока при коротком замыкании: сила тока короткого замыкания Найти силу тока короткого замыкания.

Сила тока короткого замыкания

Каждая электрическая цепь в общих чертах представляет собой источник тока с подключенной нагрузкой, обладающей каким-то сопротивлением. Получается своеобразный контур, по которому протекает электрический ток. Однако, под влиянием различных факторов, две разные точки этого контура начинают контактировать между собой, что и приводит к короткому замыканию.

Содержание

Короткое замыкание при постоянном и переменном токе

На практике причиной КЗ может послужить любой токопроводящий предмет. Его сопротивление по сравнению с нагрузкой будет во много раз ниже, поэтому вся сила тока короткого замыкания устремляется именно с это место. Ее значение стремительно повышается, что вызывает мгновенный нагрев проводов до температуры плавления, после чего они перегорают. Толстые проводники расплавляются медленнее, и за это время они успевают воспламенить все горючие элементы, расположенные поблизости.

Как уже отмечалось, сопротивление нагрузки при коротком замыкании будет стремиться к нулю. В соответствии с законом Ома, сила тока, при этом, будет увеличиваться в сторону бесконечности. На практике такого бесконечного роста не получится, поскольку существует ограничение, вызванное сопротивлением источника тока. Тем не менее, сила тока короткого замыкания будет достаточно высокой, чтобы разогреть проводник. В этом случае рассматривается квадратичная зависимость, когда при увеличении тока в 10 раз, выделение тепла увеличится в 100 раз. Именно в этом и состоит главная опасность данного явления, приводящего к пожарам.

Под действием высокого тока проводники раскаляются и отдают тепловую энергию окружающим предметам и конструкциям. В случае соприкосновения фазного и нулевого проводников – источник тока замыкается коротко сам на себя. Как правило, возгорание начинается с изоляции, пришедшей в негодность после длительной эксплуатации или пострадавшей от механических повреждений. Величина негативных последствий определяется не только силой тока, но и продолжительностью нагрева и особенностями схемы данной цепи. Эти ситуации носят общий характер и затрагивают в основном цепи с постоянным током.

Большинство замыканий происходит в сетях переменного тока на 220 или 380В, широко используемых на объектах жилого и промышленного назначения. В отличие от постоянного, переменному току создаются препятствия в виде дополнительных реактивных сопротивлений – индуктивного и емкостного. Они отклоняются от вектора активного тока на 90 градусов: индуктивный отстает, а емкостный ток опережает его на указанную величину.

Физические процессы и ударный ток

Понять воздействие тока можно только через физику самого процесса. На первый взгляд можно подумать, что все совершается в одно мгновение: гудение, вспышка, после чего тока в сети уже нет. Однако, если рассмотреть этот процесс с точки зрения физики и мысленно разбить его на отдельные фазы, можно заметить, что на каждом этапе ток ведет себя по-разному.

До момента возникновения аварии в цепи наблюдается стабильное установившееся значение тока, находящееся в рамках номинала. Далее происходит внезапное резкое снижение полного сопротивления до величины, стремящейся к нулю. Если в цепи находится оборудование с индуктивным сопротивлением, например, электродвигатели и трансформаторы, то они своими физическими свойствами замедляют рост электрического тока.

В связи с этим, в первое мгновение, не превышающее 0,01 с, сила тока КЗ источника напряжения практически не изменяется, и даже немного понижается в начале переходного процесса. При этом ЭДС источника постепенно доходит до нуля и пройдя через эту отметку, принимает стабильное значение, при котором может протекать высокий ток аварийного режима. На переходном этапе сам ток будет состоять из суммы, включающей периодическую и апериодическую составляющую. Все происходящие процессы можно проанализировать по форме графика и вычислить постоянное значение временной величины, зависящей от сопутствующих факторов.

Следует коротко остановиться на так называемом ударном токе короткого замыкания. Прежде всего, эта величина не столь страшная, как ее название, и не связана напрямую с поражающим фактором электрического тока. Этот показатель, прежде всего, характеризует максимальную отметку тока КЗ, до которой он доходит в течение половины периода после начала аварии. Целый период длится 0,2 с, следовательно, его половина составит 0,1 с. Именно в этот момент проявляется наибольшая интенсивность взаимодействия проводников, расположенных рядом. Для определения ударного тока существует специальная формула, широко используемая специалистами при выполнении расчетов.

Взаимосвязь короткого замыкания и силы тока

Рассмотрев физику процесса, можно с большей точностью установить взаимную связь силы тока и короткого замыкания в различных ситуациях. Любое устройство или оборудование, подключенное к источнику тока, создает ситуацию, близкую к короткому замыканию. Каждый прибор обладает сопротивлением и берет на себя всю нагрузку, за счет чего и обеспечивается его нормальная работа. Однако, при заметном снижении сопротивления, сила тока сразу же заметно возрастет. Взаимосвязь между напряжением, сопротивлением и силой тока определяется законом Ома.

Для участка цепи существует упрощенная формула, которая будет выглядеть следующим образом: I=U/R. В ней соответственно I будет силой тока, U – сетевым напряжением и R – электрическим сопротивлением. Проводники на этом участке условно имеют однородную структуру, а сама цепь дополнена резистором. Параметры источника тока в расчет не берутся.

В самом упрощенном варианте ток при КЗ можно вычислить следующим образом: I_кз = Е/_r, где Е – ЭДС источника тока, r – сопротивление нагрузки. Из этой формулы хорошо видно, как при сниженном сопротивлении будет расти сила тока. Сама по себе данная ситуация не представляет какой-либо угрозы, но здесь дополнительно вступает в действие закон Джоуля-Ленца. Он указывает на выделение тепла во время течения по проводнику электрического тока и определяется не только количественной, но и временной характеристикой. Суть этого закона заключается в том, что с повышением силы тока за единицу времени будет выделено и большее количество теплоты.

Сила тока КЗ батареи

Все положения, рассмотренные выше, подходят и к случаям короткого замыкания источников питания. Типичным примером служит аккумуляторная батарея, в состав которой входит отрицательный электрод – анод и положительный – катод. Один от другого их отделяет твердый или жидкий электролит. Происходящие внутри устройства химические реакции, формируют электрический заряд, обеспечивающий работу подключенного прибора.

По сути, батарею можно считать своеобразным участком цепи, на которых распространяются все установленные правила. Следовательно, нарушенная изоляция, также приводит к короткому замыканию и последующим процессам. Многократный рост силы тока приводит к выделению тепла, под действием которого источник электроэнергии перегревается и разрушается, с одновременным закипанием и разбрызгиванием электролита.

Защита цепей и оборудования

После того как электротехника получила толчок к своему интенсивному развитию, возникла серьезная проблема по защите от короткого замыкания и его последствий. Особую актуальность она приобрела с повышением мощности электродвигателей, генераторов, осветительных приборов и другого оборудования.

Простейшим решением стала последовательная установка вместе с нагрузкой плавких одноразовых предохранителей. В случае превышения током установленного значения, выделяемое резистивное тепло воздействовало на них. В результате, предохранители разрушались, прерывали цепь и процесс короткого замыкания прекращался. Подобные элементы до сих пор пользуются спросом из-за своей надежности, простоты и низкой стоимости.

Единственным недостатком такой конструкции является возможность замены плавкой вставки различными металлическими предметами – проволокой, гвоздями или скрепками. Они обладают совершенно другими параметрами и уже неспособны защитить от перегрузок и коротких замыканий.

Ситуация совершенно изменилась, когда на смену одноразовым устройствам пришли автоматические защитные средства. Вначале они стали активно использоваться в промышленности, а потом нашли свое применение в квартирных электрощитах. Автоматика гораздо удобнее в пользовании, поскольку такие устройства не требуют замены. После устранения причин короткого замыкания тепловые элементы остывают, и прибор вновь готов к использованию. Подгоревшие контакты нежелательно чистить или ремонтировать. В случае необходимости они легко заменяются новыми.

Использование эффекта короткого замыкания на практике

Многократно увеличенная сила тока при коротком замыкании приводит к выделению большого количества тепла. Поэтому данный режим нередко вызывает возгорания, разрушения проводки, прекращение электроснабжения потребителей. Довольно часто появление электромагнитных колебаний может существенно нарушить работу чувствительной электронной аппаратуры.

Тем не менее, несмотря на множество негативных факторов, эффект короткого замыкания успешно применяется в сфере промышленного производства. Конечно, для этого необходимо обеспечить надежную защиту и безопасные условия труда для работников.

Типичным примером служит сварочная аппаратура, особенно дуговая, в которой используется принцип короткого замыкания электрода и заземления. В месте контакта сила тока кратковременно возрастает, металл приходит в расплавленное состояние, обеспечивая надежное соединение деталей. Поскольку такой режим действует в течение очень короткого времени, трансформатор вполне способен выдержать перегрузки.

причины, последствия и защита от негативного явления, расчет силы тока

Напряжение короткого замыкания — значение напряжения, которое подается на одну из обмоток трансформатора, чтобы в цепи возник электрический ток. Остальные обмотки в это время должны быть закорочены. Это значение определяет падение напряжения на трансформаторе, его внешнюю характеристику и ток непреднамеренного замыкания. Выражается оно в процентном отношении к номинальному напряжению.

• Причины возникновения
• Опасные последствия
• Определение силы тока
• Методы защиты
• Использование замыкания проводников

Причины возникновения

Замыкание в цепи считается незапланированным, нештатным соединением проводников, при котором возникают разрушающие токи. Любое подключение электрическрго прибора в розетку тоже считается коротким замыканием, но уже плановым. Источник потребления электроэнергии является сопротивлением, которое воспринимает всю нагрузку короткого замыкания.

Если значение этого сопротивления будет стремиться к нулю, то, согласно закону Ома, для электрической цепи, ток возрастает до такой величины, что происходит сильный нагрев и разрушение проводников. Причины возникновения негативного явления:

1. Кратковременное повышение напряжения приводит к пробою изоляции проводов или электрической схемы. Происходит рост силы тока до значения короткого замыкания с появлением дугового разряда.
2. Старая, пришедшая в негодность изоляция становится причиной возникновения спонтанных закорачиваний проводников.
3. Механические повреждения изоляции тоже приводят к нештатным ситуациям. Например, часто сами жильцы во время ремонта нарушают целостность изоляции.
4. Попадание посторонних предметов, мелких животных, элементов соседних узлов вызывают негативное соединение проводов между собой.
5. Удар молнии вызывает кратковременное повышение напряжения в электрической цепи.

Основными признаками такого явления считается появление запаха гари, искрение и горение изоляции проводов. Кроме того, происходит отключение электрической цепи или ее участков.

Опасные последствия

Одним из самых опасных последствий замыкания проводов считается риск появления очага возгорания. Причиной его возникновения становится выделение большого количества тепла, разрушение изоляции и появление открытого огня.

При дуговом кратковременном замыкании, когда проскакивает мощнейший электрический заряд, воспламеняются окружающие вещи и предметы. Кроме того, к негативным последствиям относятся:

• механические и термические повреждения электроустановок;
• снижение значения напряжения, которое приводит к потере производительности или полной остановке электрических механизмов;
• отдельные генераторы и электростанции выпадают из синхронной работы системы, что приводит к созданию аварийной ситуации;
• появление электромагнитных волн, которые влияют на линии связи и коммуникаций.

Эти результаты будут наблюдаться только непосредственно в месте замыкания или рядом с ним, так как по мере удаления от этого участка величина тока будет ослабевать. При планировании и монтаже любой электроустановки принимаются необходимые меры защиты от негативного явления.

Определение силы тока

Чтобы рассчитать ток короткого замыкания, следует обратиться к закону Ома для электрической цепи. Он гласит, что его сила прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению.

В случае короткого замыкания значение сопротивления очень мало, поэтому отношение напряжения к нему вырастает в несколько раз. Например, в однофазной домашней электрической сети напряжение — 220 В. Если принять, что сопротивление во время короткого замыкания падает до 0,04 Ом, то получается сила тока — 5500 А.

Так как стандартная розетка рассчитана на 16 А, то становится очевидным, что она просто сгорит. Это расчет примерный, так как для других видов этого явления он более сложный. Кроме однофазных, в трехфазных сетях возможны замыкания:

• двухфазное;
• между фаз на землю;
• трехфазное.

При определении значения тока в этих случаях во внимание принимаются: сопротивление всей электрической магистрали, отдельных участков, дополнительного оборудования сети, дуги замыкания проводников и другое. Поэтому его суммарное значение будет гораздо выше, чем в приблизительном расчете.

Методы защиты

Основной метод защиты от этого негативного явления основан на разрыве электрической цепи. Для этого в ней применяются плавкие предохранители. Обычно они представляют собой проводник, который рассчитан на определенный предельный ток.

Предохранители считаются самым слабым звеном в схеме, поэтому, как только значение тока увеличится, то проводник перегорает и разрывает цепь. Таким способом защищаются остальные элементы цепи. Для защиты квартирных и домовых электрических контуров применяются автоматические выключатели.

Главным отличием автоматов от плавких предохранителей считается многоразовое использование. В конструкцию автомата входит расцепитель, который и обеспечивает срабатывание прибора в нештатной ситуации. Выпускается несколько видов этих приборов:

• электромагнитные;
• термические;
• полупроводниковые;
• смешанные.

Во время образования тока критической величины автомат отключается с помощью теплового или электромагнитного расцепителя. Для защиты от высокого тока нельзя использовать устройство защитного отключения, так как у него совсем другие задачи.

Другим методом защиты является использование токоограничивающего реактора. Этот агрегат устанавливается в цепях с высоким напряжением, где сила тока может достигнуть больших размеров, и невозможно подобрать соответствующее защитное устройство.

Реактор представляет собой катушку индуктивности, которая последовательно подключается в электрическую сеть. При аварийной ситуации этот агрегат принимает на себя всю силу тока.

Использование замыкания проводников

Кроме отрицательных свойств, это негативное явление приносит пользу. Существует немало устройств, работающих на высоких значениях тока. Самым популярным из них считается сварочный агрегат. При его работе образуется электрическая дуга между сварочным электродом и заземляющим контуром.

Принцип работы аппарата основан на снижении напряжения и увеличении силы тока, которая может достигать до 250 А. Температура дуги составляет до нескольких тысяч градусов, что позволяет расплавлять свариваемые детали в месте касания.

Такие режимы используются кратковременно, а мощность сварочного агрегата позволяет выдержать перегрузки. Это использование замыкания проводников при сварочных работах позволяет получить прочные и надежные металлические конструкции.

Ток короткого замыкания

: почему это важно?

Анализ токов короткого замыкания является неотъемлемой частью проектирования и безопасной эксплуатации электрических систем. Многие компании провели исследования вспышки дуги и завершили маркировку для повышения электробезопасности, но знаете ли вы, что получение оборудования, должным образом рассчитанного на короткое замыкание, так же важно, как и знание опасности вспышки дуги и ее снижение?

Все в деталях

С точки зрения электротехники короткое замыкание — это когда электрический ток протекает по непреднамеренному пути с очень низким импедансом. Это приводит к чрезвычайно высокому току, протекающему по цепи. Доступное короткое замыкание, рассчитанное в точке системы, представляет собой максимальный ток, который система может подать в эту точку. Затем рассчитывается номинальная мощность короткого замыкания электрического компонента и проверяется максимальный ток, который устройство может безопасно выдержать.

Согласно Национальному электрическому кодексу, вы должны маркировать сервисное оборудование с указанием возможного короткого замыкания. Промышленные панели управления не должны устанавливаться там, где доступный ток короткого замыкания превышает указанный номинал. Системы могут действовать непредсказуемо, когда доступная энергия короткого замыкания превышает указанную номинальную мощность оборудования.

Что может пойти не так? Контакты внутри автоматического выключателя могут перегореть и не позволить выключателю устранить неисправность. Механические нагрузки на шины внутри распределительного щита могут привести к поломке их опор и возникновению дугового разряда. Оборудование в панели управления могло «сгореть» и перестать работать должным образом. В каждом из этих случаев это может поставить под угрозу здоровье оборудования, безопасность персонала и способность установки нормально работать.

Обеспечение безопасности вашего предприятия

Чтобы избежать подобных ситуаций, при внесении изменений в электрическую систему учитывайте следующие рекомендации:

• Запасные части должны быть идентичны оригинальным, чтобы не изменить степень защиты от короткого замыкания отремонтированного оборудования.
• Проведите элементарный анализ короткого замыкания перед заказом нового оборудования и поработайте с производителем, чтобы получить рейтинг, достаточный для установки.
• Отрегулируйте конструкцию электрической системы, чтобы уменьшить доступный ток короткого замыкания, чтобы привести его в соответствие с номиналами оборудования.

В качестве примера подумайте об объекте, рассматривающем возможность модернизации воздушного компрессора. Анализ короткого замыкания вернет следующие точки данных:

• Трансформатор мощностью 2500 кВА может обеспечить ток короткого замыкания приблизительно 53 000 А.
• Распределительный щит 3000A рассчитан на ток 65 кА, чтобы соответствовать доступному току системы.
• Рассчитано, что MDP на 600 А обеспечивает доступный ток короткого замыкания приблизительно 37 000 А, поэтому панель приобретается с номинальным током 42 кА, чтобы соответствовать доступному току системы.
• Расчетный доступный ток короткого замыкания воздушного компрессора на 200 А составляет примерно 23 000 А, поэтому производитель поставляет воздушный компрессор с номиналом 30 кА для согласования с доступным током системы вместо типичных 5 кА для этой машины.

Если вы хотите узнать больше о последствиях короткого замыкания и электробезопасности для вашего предприятия, позвоните в Interstate сегодня по телефону 712-722-1662.

Сэм Фопма, ЧП, старший инженер проекта

Этот блог изначально был опубликован в выпуске Current Connections за весну 2021 года.

Что такое анализ короткого замыкания и зачем он проводится?

Анализ короткого замыкания используется для определения величины тока короткого замыкания, которую система способна производить, и сравнивает эту величину с номиналом отключения устройств защиты от перегрузки по току (OCPD). Поскольку номиналы отключения основаны на стандартах, методы, используемые при проведении анализа короткого замыкания, должны соответствовать процедурам, установленным для этой цели организациями, разрабатывающими стандарты. Американский национальный институт стандартов (ANSI) публикует как стандарты для оборудования, так и руководства по применению, в которых описываются методы расчета.

Токи короткого замыкания — это токи, которые вносят в энергосистему большое количество разрушительной энергии в форме тепла и магнитной силы. Короткое замыкание иногда называют неисправностью. Это особый вид тока, который вводит большое количество энергии в энергосистему. Оно может быть в виде тепла или в виде магнитной силы. По сути, это путь энергии с низким сопротивлением, который пропускает часть цепи и заставляет обходную часть цепи перестать работать. Надежность и безопасность систем распределения электроэнергии зависят от точных и полных знаний о возможных токах короткого замыкания, а также от способности защитных устройств удовлетворительно прерывать эти токи. Знание вычислительных методов анализа энергосистем необходимо для инженеров, ответственных за планирование, проектирование, эксплуатацию и устранение неисправностей распределительных систем.

Токи короткого замыкания представляют наиболее серьезную общую опасность для компонентов системы распределения электроэнергии и являются главной проблемой при разработке и применении систем защиты. К счастью, токи короткого замыкания относительно легко рассчитать. Применение трех или четырех фундаментальных концепций анализа цепей позволит выявить основную природу токов короткого замыкания. Эти концепции будут сформулированы и использованы в пошаговой разработке.

Токи трехфазного короткого замыкания с болтовым замыканием являются основными справочными величинами в системном исследовании. Во всех случаях требуется знание значения трехфазного короткого замыкания, которое необходимо выделить для независимого лечения. Это установит шаблон, который будет использоваться в других случаях.

Устройство, прерывающее ток короткого замыкания, представляет собой устройство, подключенное к электрической цепи для обеспечения защиты от чрезмерных повреждений при возникновении короткого замыкания. Он обеспечивает эту защиту, автоматически прерывая большое значение протекающего тока, поэтому устройство должно быть рассчитано на прерывание и остановку протекания тока короткого замыкания без повреждения устройства защиты от перегрузки по току. OCPD также обеспечивает автоматическое отключение токов перегрузки.

Расчеты короткого замыкания необходимы для применения и согласования защитных реле и оценки оборудования. Все типы отказов могут быть смоделированы. Исследование короткого замыкания, проведенное Carelab, предоставляет подробный отчет с указанием номинальных характеристик выключателя, функций автоматического выключателя, обсуждений и рекомендаций по обнаруженным недостаткам 

Риски, связанные с токами короткого замыкания  

Здание/сооружение может быть недостаточно защищено от токов короткого замыкания. Эти токи могут повредить или испортить оборудование. Неправильно защищенные токи короткого замыкания могут травмировать или убить обслуживающий персонал. В последнее время были предприняты новые инициативы, требующие от объектов правильной идентификации этих опасных точек в системе распределения электроэнергии объекта.

Чем опасно короткое замыкание?  

Ток короткого замыкания может быть очень большим. Если необычно высокие токи превышают возможности защитных устройств (предохранителей, автоматических выключателей и т. д.), это может привести к большим и быстрым выбросам энергии в виде тепла, интенсивных магнитных полей и даже, возможно, к взрывам, известным как дуговой разряд. Тепло может повредить или разрушить изоляцию проводки и электрические компоненты. Взрыв дуги создает ударную волну, которая может переносить испаренный или расплавленный металл и может быть фатальной для незащищенных людей, находящихся поблизости.

Расчеты тока короткого замыкания необходимы для правильного выбора типа, номинала отключения и характеристик срабатывания автоматических выключателей и предохранителей силовых и осветительных систем. Результаты расчетов тока короткого замыкания также используются для определения требуемых номиналов короткого замыкания компонентов системы распределения электроэнергии, включая переключатели шины, приводы с регулируемой скоростью, распределительные щиты, центры нагрузки и панели управления. При расчете максимального тока короткого замыкания необходимо определить общий вклад всех генераторов, которые могут быть включены параллельно, и вклад асинхронных и синхронных двигателей.

Анализ короткого замыкания выполняется для определения токов, протекающих в энергосистеме в условиях отказа. Если мощность короткого замыкания системы превышает мощность защитного устройства, возникает опасная ситуация. Поскольку рост энергосистемы часто приводит к увеличению доступного тока короткого замыкания, необходимо проверить моментальные и отключающие характеристики нового и существующего оборудования в системе, чтобы убедиться, что оборудование может выдерживать энергию короткого замыкания (см. Оценка устройства). Принимаются во внимание вклады неисправностей для источников коммунальных услуг, двигателей и генераторов.

Анализ короткого замыкания поможет обеспечить защиту персонала и оборудования путем установления надлежащих номиналов отключения защитных устройств (автоматический выключатель и предохранители). Если электрическая неисправность превышает мощность отключения защитного устройства, последствия могут быть разрушительными. Это может представлять серьезную угрозу для жизни человека и может привести к травмам, серьезному повреждению оборудования и дорогостоящим простоям.

В больших системах требуется анализ короткого замыкания для определения как номинальных характеристик коммутационного устройства, так и настроек реле. Никакое оборудование подстанции не может быть установлено со знанием полных значений короткого замыкания для всей системы распределения электроэнергии. Расчеты короткого замыкания должны поддерживаться и периодически обновляться для защиты оборудования и жизни. Небезопасно предполагать, что новое оборудование правильно оценено.

Результаты анализа короткого замыкания также используются для выборочной координации электрических защитных устройств.

Что такое анализ короткого замыкания?  

Анализ короткого замыкания по существу состоит из определения установившегося решения линейной сети со сбалансированным трехфазным возбуждением. Такой анализ обеспечивает токи и напряжения в энергосистеме во время неисправности. Эта информация необходима для определения требуемой отключающей способности автоматических выключателей и для проектирования надлежащей системы релейной защиты. Чтобы получить достаточно информации, различные типы неисправностей моделируются в разных местах, и исследование повторяется. Обычно при анализе короткого замыкания пренебрегают всеми параметрами шунта, такими как нагрузки, проводимость заряда извести*. Тогда линейная сеть, которую необходимо решить, состоит из

• Сеть передачи  
• Генераторная система и  
• Ошибка. Правильно комбинируя представления этих компонентов, мы можем решить проблему короткого замыкания
.

Carelabs позволяет выполнять поединичные расчеты в любой системе, с которой вы работаете. Мы автоматически преобразуем всю систему (панели управления, трансформаторы, генераторы, моторизованные элементы и кабели) в уникальную единицу импеданса, из которой вы можете получить номинальный ток короткого замыкания в любой заданной точке. Процесс прост, эффективен и сэкономит вам деньги и время.

Carelabs обеспечивает расчеты коротких замыканий для одиночных и множественных сбоев, а также ряд вариантов отчетов. Поскольку расчеты короткого замыкания необходимы для различных целей, расчеты короткого замыкания в Carelabs поддерживают различные представления и методы расчета, основанные на ряде международных стандартов, а также метод наложения (также известный как полный метод),

.

Что такое болтовые, искрение и замыкания на землю?

Неисправность болтового соединения обычно возникает в результате ошибки изготовления или сборки, в результате которой два проводника с разным напряжением «скреплены болтами» или источник питания напрямую соединен (скреплен болтами) с землей. Поскольку разъемы прочно закреплены болтами, дуга не образуется, а большой ток быстро приводит в действие защитное устройство, ограничивающее ущерб.

Дуговое замыкание — это замыкание, при котором возникает дуга. Дуга представляет собой поток электричества между двумя проводниками, которые не находятся в контакте. Результирующий сильный нагрев может привести к пожару, значительному повреждению оборудования и, возможно, к вспышке дуги или взрыву дуги, что может привести к серьезным травмам.

Замыкание на землю – это когда электричество находит непреднамеренный путь с низким сопротивлением к земле. Когда этот путь проходит через человеческое тело, возникающее тепло может вызвать серьезные ожоги, а электрический шок может нарушить работу человеческого сердца (фибрилляция).

Что такое симметричные и асимметричные токи?

В многофазной системе может возникнуть симметричная или асимметричная неисправность. Симметричный ток короткого замыкания – это ток, который одинаково влияет на все фазы. Если затронуты только некоторые фазы или фазы затронуты неодинаково, то ток короткого замыкания асимметричен.

Симметричные разломы относительно просто анализировать, однако они составляют очень мало реальных разломов. Только около 5% разломов являются симметричными. Асимметричные разломы сложнее анализировать, но они являются более распространенным типом разломов.

Что такое защитные устройства для анализа короткого замыкания?

Защитные устройства предназначены для обнаружения неисправности и отключения электрического тока до того, как произойдет значительное повреждение. Существует несколько различных типов защитных устройств, два из которых наиболее распространены: 

Предохранители и автоматические выключатели

Предохранители и автоматические выключатели используются для защиты электрической цепи от перегрузки по току, обычно возникающей в результате короткого замыкания. цепи, отключив питание. Предохранители можно использовать только один раз. Автоматические выключатели можно сбрасывать и использовать несколько раз.

Прерыватель замыкания на землю (GFI)

Это устройство определяет, когда ток в проводнике под напряжением не равен обратному току в нейтральном проводнике. GFI защищает людей, быстро отключая ток, предотвращая травмы в результате удара током. Прерыватели замыкания на землю обычно используются в домах для ванных комнат, кухонь и наружных электрических розеток. GFI обычно встраивается в электрическую розетку.

GFI не обеспечивает защиту от перегрузки по току, а цепь, включающая GFI, также включает предохранитель или автоматический выключатель.

В дополнение к предохранителям, автоматическим выключателям и защитным устройствам существуют электрические защитные устройства, которые: 

• обнаруживают изменения уровней тока или напряжения 
• контролировать соотношение напряжения к току
• обеспечивает защиту от перенапряжения
• обеспечивает защиту от пониженного напряжения
• обнаружение обратного тока
• обнаружить инверсию фазы

 

Когда необходим Анализ короткого замыкания N ?  

Первый анализ короткого замыкания должен быть выполнен при первоначальном проектировании энергосистемы, хотя это не должно быть единственным случаем. Эти исследования необходимо проводить при любом расширении объекта или при добавлении любого нового электрического оборудования, такого как автоматические выключатели или новые трансформаторы и кабели. Без каких-либо новых дополнений или изменений исследования короткого замыкания по-прежнему необходимо проводить на регулярной основе, по крайней мере, каждые 5-6 лет.

Как рассчитывается ток короткого замыкания?  

Расчеты короткого замыкания необходимы для правильного применения оборудования в соответствии со стандартами NEC и ANSI. В зависимости от размера и подключения к инженерным сетям количество деталей, необходимых для выполнения этих расчетов, может сильно различаться. Анализ короткого замыкания Carelabs будет включать расчеты, выполненные в соответствии с последними стандартами ANSI.

Выключатели, предохранители и выключатели, которые должны прерывать или замыкаться в случае неисправности, вызывают особую озабоченность. Кабели и шинопроводы также имеют ограничения по стойкости к короткому замыканию, и в ходе тщательного исследования будет изучено бесперебойное оборудование, а также выключатели и выключатели. В таких стандартах, как ANSI C37.010 и C37. 13, излагаются общепризнанные методы расчета для этих оценок оборудования.

Эти исследования коротких замыканий выполняются с использованием программного обеспечения системы электропитания в соответствии со стандартами IEEE. Для более крупных систем эти расчеты короткого замыкания должны выполняться как для номиналов коммутационных аппаратов, так и для настроек реле. Знание вычислительных методов анализа энергосистем необходимо для инженеров, ответственных за планирование, проектирование, эксплуатацию и устранение неполадок распределительных систем. Исследование короткого замыкания — это анализ электрической системы, который определяет величину токов, протекающих во время электрической неисправности. Сравнение этих расчетных значений с номиналами оборудования является первым шагом к обеспечению надежной защиты энергосистемы. Как только известны ожидаемые токи короткого замыкания, проводится исследование координации защиты для определения оптимальных характеристик, номинальных значений и настроек защитных устройств энергосистемы.

NEC 110 требует проведения анализа короткого замыкания для всего электрического оборудования и панелей. Двумя наиболее распространенными стандартами для расчета тока короткого замыкания являются стандарт ANSI/IEEE C37.010-1979 и стандарт Международной электротехнической комиссии (IEC) 60909.

Стандарт ANSI C37.010 предназначался для использования при выборе силового автоматического выключателя, но он предоставляет информацию, необходимую для обязательной маркировки NEC 110 . Стандарт IEC 60909-3:2009 является более общим. Он предназначен для предоставления общих рекомендаций по анализу короткого замыкания любого асимметричного короткого замыкания в трехфазной электрической системе переменного тока частотой 50 Гц или 60 Гц.

Можно использовать метод расчета короткого замыкания по ANSI или IEC. Их сравнили и обнаружили, что они дают схожие результаты. Метод ANSI обычно используется в программном обеспечении для расчета тока короткого замыкания.

Наша служба анализа коротких замыканий: 

• Выполняется при поддержке стандартов и методов IEC 60909 (включая издание 2016 г. ), IEEE 141/ANSI C37, VDE 0102/0103, G74 и IEC 61363 
• Расчет токов короткого замыкания в сетях постоянного тока в соответствии с IEC 61660 и ANSI/IEEE 9.46 
• Мы используем полный метод суперпозиции, включая динамическую поддержку напряжения генераторов, подключенных через силовую электронику 
• Анализ множественных неисправностей любого типа, в т.ч. однофазный обрыв, межцепные замыкания, развертка по линиям и т. д.

 

Диакоптическая модель для анализа короткого замыкания (Используем ли мы это?

При анализе короткого замыкания принято пренебрегать нагрузками и другими параметрами шунтирования на землю. При этом условии представление импеданса для сети передачи с землей в качестве ссылки не существует.Однако соединение с землей устанавливается на шинах генератора, представляя генератор как источник постоянного напряжения за соответствующим реагентом.Поэтому давайте рассмотрим комбинированную сеть передачи-генератора и, разрывая сеть, пусть Мы должны убедиться, что каждая подсеть имеет по крайней мере один генератор. На практике это не должно вызывать затруднений, так как сети большой энергосистемы 84 обычно состоят из разных областей, имеющих генерацию в каждой области.  

Neplan

Анализ короткого замыкания выполняется таким образом, чтобы характеристики существующего и нового оборудования были достаточными, чтобы выдержать доступный ток короткого замыкания. Этот анализ короткого замыкания можно выполнить либо с помощью ручных вычислений, либо с помощью известного программного обеспечения, такого как NEPLAN.

Используя NEPLAN, мы можем быстро и эффективно проводить исследования коротких замыканий в электрических системах в четыре этапа.

• Сбор данных и подготовка SLD
• Расчет короткого замыкания
• Изучение координации эстафеты
• Анализ потока нагрузки  

Почему мы выбрали Carelabs для анализа короткого замыкания ?  

Компания Carelabs отличается от конкурентов размерами и структурой, что позволяет нам быстрее реагировать на изменения.