Električna energija nosi prilično veliku opasnost od koje nisu zaštićeni ni radnici na pojedinim trafostanicama ni kućanski aparati. Struja kratkog spoja jedna je od najopasnijih vrsta električne energije, ali postoje metode kako je kontrolirati, izračunati i izmjeriti.
Što je to
Struja kratkog spoja (SCC) je naglo rastući udarni električni impuls. Njegova glavna opasnost je da, prema Joule-Lenzovom zakonu, takva energija ima vrlo visoku stopu oslobađanja topline. Kao rezultat kratkog spoja, žice se mogu rastopiti ili neki električni uređaji mogu pregorjeti.
Fotografija - vremenski dijagramSastoji se od dvije glavne komponente - aperiodične komponente struje i prisilno periodične komponente.
Formula – periodična
Formula – aperiodična Prema principu, najteže je izmjeriti energiju aperiodičnog pojavljivanja, koja je kapacitivna, pre-emergentna. Uostalom, upravo u trenutku nesreće razlika između faza ima najveću amplitudu. Također, njegova posebnost je netipična pojava ove struje u mrežama. Dijagram njegovog formiranja pomoći će pokazati princip rada ovog protoka.
Otpor izvora zbog visokog napona tijekom kratkog spoja dolazi do kratkog spoja na maloj udaljenosti ili "kratkog spoja" - po tome je ova pojava i dobila naziv. Postoji trofazna, dvofazna i jednofazna struja kratkog spoja - ovdje se klasifikacija odvija prema broju zatvorenih faza. U nekim slučajevima može doći do kratkog spoja između faza i uzemljenja. Zatim, da biste ga odredili, morat ćete zasebno uzeti u obzir uzemljenje.
Fotografija – rezultat kratkog spoja Također možete distribuirati kratke spojeve prema vrsti priključka električne opreme:
- S uzemljenjem;
- Bez njega.
Da bismo u potpunosti objasnili ovaj fenomen, predlažemo da razmotrimo primjer. Recimo da postoji određeni strujni potrošač koji je pomoću slavine spojen na lokalni dalekovod. Uz ispravan krug, ukupni napon u mreži jednak je razlici EMF na izvoru napajanja i smanjenju napona u lokalnim električnim mrežama. Na temelju toga može se koristiti Ohmova formula za određivanje struje kratkog spoja:
R = 0; Ikz = Ɛ/r
Ovdje je r otpor kratkog spoja.
Ako zamijenite određene vrijednosti, možete odrediti struju kvara u bilo kojoj točki duž cijelog dalekovoda. Ovdje nema potrebe provjeravati višestrukost kratkog spoja.
Metode proračuna
Pretpostavimo da je već došlo do kratkog spoja u trofaznoj mreži, na primjer, na trafostanici ili na namotima transformatora, kako se tada izračunavaju struje kratkog spoja:
Formula - trofazna struja kvara Ovdje je U20 napon namota transformatora, a Z T je otpor određene faze (koja je oštećena u kratkom spoju). Ako je napon u mreži poznat parametar, mora se izračunati otpor.
Svaki električni izvor, bilo da se radi o transformatoru, terminalu baterije ili električnim žicama, ima svoju nominalnu razinu otpora. Drugim riječima, svatko ima svoj Z. Ali karakterizira ih kombinacija aktivnih i induktivnih otpora. Postoje i kapacitivni, ali oni nisu bitni pri proračunu velikih struja. Stoga mnogi električari koriste pojednostavljenu metodu za izračunavanje ovih podataka: aritmetički izračun otpora istosmjerne struje u serijski spojenim dijelovima. Kada su te karakteristike poznate, neće biti teško izračunati impedanciju za dio ili cijelu mrežu koristeći donju formulu:
Formula potpunog uzemljenja Gdje je ε emf, a r vrijednost otpora.
S obzirom da je tijekom preopterećenja otpor jednak nuli, rješenje ima sljedeći oblik:
I = ε/r = 12 / 10 -2
Na temelju toga, snaga kratkog spoja ove baterije je 1200 Ampera.
Na ovaj način je također moguće izračunati struju kratkog spoja za motor, generator i druge instalacije. Ali u proizvodnji nije uvijek moguće izračunati prihvatljive parametre za svaki pojedini električni uređaj. Osim toga, treba uzeti u obzir da u slučaju asimetričnih kratkih spojeva, opterećenja imaju drugačiji redoslijed, što zahtijeva poznavanje cos φ i otpora koje treba uzeti u obzir. Za izračun se koristi posebna tablica GOST 27514-87, gdje su navedeni ovi parametri:
Postoji i koncept kratkog spoja od jedne sekunde, ovdje se formula za snagu struje tijekom kratkog spoja određuje pomoću posebnog koeficijenta:
Formula – koeficijent kratkog spoja Vjeruje se da, ovisno o presjeku kabela, kratki spoj može proći nezapaženo ožičenjem. Optimalno trajanje kratkog spoja je do 5 sekundi. Preuzeto iz Nebratove knjige “Proračun kratkih spojeva u mrežama”:
| Presjek, mm 2 | Trajanje kratkog spoja dopušteno za određenu vrstu žice | |||
| PVC izolacija | Polietilen | |||
| Bakrene žile | Aluminij | Bakar | Aluminij | |
| 1,5 | 0,17 | Ne | 0,21 | Ne |
| 2,5 | 0,3 | 0,18 | 0,34 | 0,2 |
| 4 | 0,4 | 0,3 | 0,54 | 0,36 |
| 6 | 0,7 | 0,4 | 0,8 | 0,5 |
| 10 | 1,1 | 0,7 | 1,37 | 0,9 |
| 16 | 1,8 | 1,1 | 2,16 | 1,4 |
| 25 | 2,8 | 1,8 | 3,46 | 2,2 |
| 35 | 3,9 | 2,5 | 4,8 | 3,09 |
| 50 | 5,2 | 3 | 6,5 | 4,18 |
| 70 | 7,5 | 5 | 9,4 | 6,12 |
| 95 | 10,5 | 6,9 | 13,03 | 8,48 |
| 120 | 13,2 | 8,7 | 16,4 | 10,7 |
| 150 | 16,3 | 10,6 | 20,3 | 13,2 |
| 185 | 20,4 | 13,4 | 25,4 | 16,5 |
| 240 | 26,8 | 17,5 | 33,3 | 21,7 |
Ova tablica pomoći će vam da saznate očekivano uvjetno trajanje kratkog spoja u normalnom radu, amperažu na sabirnicama i raznim vrstama žica.
Ako nema vremena za izračunavanje podataka pomoću formula, tada se koristi posebna oprema. Na primjer, indikator Shch41160 vrlo je popularan među profesionalnim električarima - ovo je mjerač struje kratkog spoja od faze do nule od 380/220 V. Digitalni uređaj omogućuje određivanje i izračunavanje snage kratkog spoja u kućanskim i industrijskim mrežama. Takav mjerač može se kupiti u posebnim trgovinama električne opreme. Ova tehnika je dobra ako trebate brzo i točno odrediti trenutnu razinu petlje ili dijela kruga.
Također se koristi program "Emergency Emergency", koji može brzo odrediti toplinski učinak kratkog spoja, stopu gubitka i snagu struje. Provjera se vrši automatski, upisuju se poznati parametri i sam izračunava sve podatke. Ovo je plaćeni projekt, licenca košta oko tisuću rubalja.
Video: zaštita električne mreže od kratkih spojeva
Smjernice za zaštitu i odabir opreme
Unatoč opasnosti ove pojave, još uvijek postoji način da se ograniči ili minimizira vjerojatnost hitnih situacija. Vrlo je prikladno koristiti električni uređaj za ograničavanje kratkih spojeva; to može biti reaktor koji ograničava struju, što značajno smanjuje toplinski učinak visokih električnih impulsa. Ali ova opcija nije prikladna za kućnu upotrebu.
Fotografija - dijagram jedinice za zaštitu od kratkog spoja Kod kuće često možete pronaći upotrebu automatskih prekidača i relejne zaštite. Ova izdanja imaju određena ograničenja (maksimalna i minimalna struja mreže), ako se prekorači, napajanje se isključuje. Stroj vam omogućuje određivanje dopuštene razine ampera, što pomaže u povećanju sigurnosti. Izbor se vrši između opreme s višom zaštitnom klasom od potrebne. Na primjer, na mreži od 21 ampera preporučuje se korištenje prekidača od 25 A.
Projektiranje elektroinstalacija za stanove i vikendice (Schneider Electric)
2.1. Proračun električnih opterećenja
U početnoj fazi projektiranja, kada su točni podaci o električnim prijamnicima praktički nepoznati, a potrebno je ishoditi tehničke uvjete za priključenje električne energije, postavlja se pitanje kako izračunati iznos instalirane snage potrošača i na temelju toga odrediti projektirano opterećenje na ulazu u stan ili vikendicu. Pritom se pod pojmom računskog električnog opterećenja Rr potrošača ili elementa mreže podrazumijeva snaga jednaka očekivanom maksimalnom opterećenju u 30 minuta.
Norme za određivanje projektiranih električnih opterećenja zgrada (stanova), vikendica, mikro četvrti (blokova) razvoja i elemenata gradske distribucijske mreže (izmjene i dopune Uputa za projektiranje gradskih električnih mreža - RD 34.20.185-94 ) osigurati specifična proračunska opterećenja.
Navedeni standardi sastavljeni su na temelju analize načina potrošnje energije obećavajućeg skupa električnih kućanskih aparata i strojeva u stanu (vikendici). Uzeti su u obzir podaci o instaliranoj snazi uređaja i strojeva, utvrđena je dnevna potrošnja električne energije i moguće vrijeme rada pojedinog uređaja i stroja.
Kod specifičnih proračunskih opterećenja uzima se kao osnova da se proračunsko opterećenje pojedinog stana (vikendice) ili manjeg broja stanova (vikendica) određuje uređajima povremene uporabe, ali značajne instalirane snage. Takvi uređaji uključuju, na primjer, perilice rublja s grijanom vodom, jacuzzije, perilice posuđa s grijanom vodom, kuhala za vodu, električne saune, itd. Za te su uređaje utvrđeni faktori potražnje, a zatim su njihova izračunata opterećenja zbrojena s opterećenjima svih ostalih niskih -aparati snage, koji su određeni pomoću prosječne vrijednosti koeficijenta potrošnje.
Izrađivači Standarda prihvatili su sljedeće kao osnovne ulazne podatke:
1. Prosječna površina stana (ukupno), m2:
u standardnim zgradama masovne proizvodnje 70
u zgradama s luksuznim stanovima
(elita) za pojedinačne projekte 150
2. Površina (ukupna) vikendice, m2 50 - 600
3. Prosječna obitelj, osoba 3.1
4. Instalirana snaga, kW:
stanovi s plinskim pećima 21.4
stanovi s električnim štednjacima u tipskim zgradama 32.6
stanovi s električnim štednjacima u luksuznim zgradama 39.6
vikendice s plinskim pećima 35.7
vikendice s plinskim štednjacima i električnim saunama 48.7
vikendice s električnim štednjacima 47.9
vikendice s električnim štednjacima i električnim saunama 59.9
U tablici Tablica 2.1 prikazuje specifično proračunsko opterećenje električnih prijemnika u stanovima stambenih zgrada, a tablica. 2.2 - vikendice.
U „Privremenim uputama za proračun električnih opterećenja stambenih zgrada” RM2696-01 preporučuje se određivanje proračunskog opterećenja na ulazu u stan za kuće I. kategorije pomoću formule:
gdje je Rz deklarirana snaga električnih prijemnika, određena zbrajanjem nazivnih snaga kućanskih električnih i rasvjetnih uređaja, kao i mreže utičnica;
Tablica 2.1 Specifično proračunsko električno opterećenje električnih prijemnika stanova u stambenim zgradama
Potrošači električne energije | Specifično proračunsko električno opterećenje, kW/stan, s brojem stanova |
|||||||||||||
Stanovi s pločama: | ||||||||||||||
Na prirodni plin: | ||||||||||||||
Na ukapljeni plin (uključujući skupne instalacije) i kruto gorivo: | ||||||||||||||
Električna snaga do 8,5 kW | ||||||||||||||
Vrhunski apartmani s električnim štednjacima snage do 10,5 kW | ||||||||||||||
Tablica 2.2 Specifično projektirano električno opterećenje električnih prijemnika vikendica
Potrošači električne energije | Specifično proračunsko električno opterećenje, kW/kućica, s brojem kućica |
|||||||||
Vikendica sa pećima na prirodni plin | ||||||||||
Vikendice s pećima na prirodni plin i električnom saunom snage do 12 kW | ||||||||||
Vikendice s električnim štednjacima do 10,5 kW | ||||||||||
Vikendice s električnim štednjacima snage do 10,5 kW i električnom saunom do 12 kW | ||||||||||
Kc je koeficijent potrošnje, ovisno o količini deklarirane snage u stanu.
U skladu s „Privremenim uputama...” u fazama predprojektiranja preporuča se odrediti proračunska opterećenja na temelju približnih specifičnih opterećenja u skladu s tablicom 2.3, ovisno o različitim razinama elektrifikacije kućanstva, au fazi izvedbenog projekta, opterećenja su određena gornjom formulom.
U tablici 2.3 pri određivanju specifičnih opterećenja uzete su sljedeće snage električnih prijamnika, kW: rasvjeta 2,8, mreža utičnica 2,8, električni štednjaci 9-10,5, perilica rublja 2,2, perilica posuđa 2,2, grijani jacuzzi 2,5, tuš grijana kabina 3, spremnik vode 2, protočni bojler 8-18, klima uređaji 3, kućanski električni uređaji 4, podno grijanje 1.
Tablica 2.3 Približna specifična opterećenja za kuće I kategorije
Karakteristike stana | Specifično opterećenje, kW/stan prema broju stanova |
|||||||||||||
1 Kuće s električnim štednjacima do 9 kW bez sauna, protočnih bojlera i klima uređaja | 600 ili više |
|||||||||||||
2 Kuće s električnim štednjacima do 10,5 kW: | ||||||||||||||
2.1 Bez sauna i protočnih bojlera | ||||||||||||||
bojleri snage do 12 kW | ||||||||||||||
2.2 Bez sauna, ali s protočnima | ||||||||||||||
2.3 Bez sauna, ali s protočnim grijačima vode snage do 18 kW | ||||||||||||||
2.4 Sa saunama do 12 kW, bez protočnih bojlera | ||||||||||||||
2.5 Sa saunama snage do 6 kW i protočnim bojlerima snage do 8 kW | ||||||||||||||
2.6 Sa saunama snage do 12 kW i protočnim bojlerima snage do 12 kW | ||||||||||||||
Potrebno je pojasniti da je glavni cilj tvoraca ovih Standarda i uputa bio odrediti prosječna proračunska opterećenja koja su data za unos u stambene zgrade ili vikend naselja na temelju početnih podataka uzetih kao baza.
U SP31-110-2003, proračunsko opterećenje za stanove s povećanom udobnošću preporuča se odrediti u skladu s projektnim zadatkom ili u skladu s deklariranim kapacitetom i koeficijentima potražnje i istovremenosti.
Čimbenici potražnje za luksuznim stanom:
Deklarirana snaga, kW Do 14 20 30 40 50 60 70 i više
Koeficijent potražnje 0,8 0,65 0,6 0,55 0,5 0,48 0,45
Koeficijenti simultanosti Ko za luksuzni stan:
Broj stanova 1-5 6 9 12 15 18
Faktor simultanosti. . . 1 0,51 0,38 0,32 0,29 0,26
Broj stanova 24 40 60 100 200 400 600 i više
Faktor simultanosti. . . . 0,24 0,2 0,18 0,16 0,14 0,13 0,11
Izračunato opterećenje opskrbnih vodova, ulaza i na autobusima RU-0,4 kV TP od električnih prijemnika luksuznih stanova Rp.kW kW određuje se formulom:
gdje je Rkv opterećenje električnih prijemnika luksuznih stanova; n - broj stanova; Ko - koeficijent istovremenosti za luksuzne stanove.
U SP31-106-2002 za obiteljske stambene zgrade također se preporučuje da se proračunsko opterećenje u slučajevima kada nema ograničenja odredi prema uputama kupca. Međutim, kada su mogućnosti napajanja ograničene, proračunsko opterećenje električnih prijamnika ne treba uzeti manje od:
5,5 kW - za kuće bez električnih peći;
8,8 kW - za kuće s električnim štednjacima.
Ako ukupna površina kuće prelazi 60 m2, izračunato opterećenje treba povećati za 1% za svaki dodatni 1 m2.
U stvarnim slučajevima površine luksuznih stanova i vikendica značajno se razlikuju od osnovnih i nemaju gornju granicu razine elektrificiranosti kućanstava.
Svaki pojedinačni stan ili vikendica s gospodarskim zgradama predstavlja vlastiti mikrokozmos, ispunjen ne prosječnim, već stvarnim potrošačima električne energije, čija se nazivna snaga može značajno razlikovati od one usvojene u regulatornim materijalima.
Specifična projektirana opterećenja u osnovi nisu mogla uzeti u obzir korištenje od strane kupca raznih, sve sofisticiranijih potrošača s dugotrajnim radom (više od 30 minuta), koji se stalno pojavljuju na tržištu za udobnost stanovanja i svakodnevnog života ljudi.
U tablici Tablica 2.4, sastavljena prema regulatornim dokumentima, rezultatima analize velikog broja projekata i podacima o putovnici kućanskih električnih uređaja, prikazuje preporučene vrijednosti snage pojedinačnih električnih prijemnika i izračunate koeficijente.
Određivanje izračunate vrijednosti Rr.r opterećenja grupnih i opskrbnih vodova od električnih prijemnika spojenih na utičnice treba se provesti prema preporuci danoj u SP31-110-2003 za spavaonice, prema formuli:
gdje je Rud specifična snaga po utičnici, s brojem utičnica do 100 prihvaćenim 0,1, preko 100 - 0,06 kW;
nr - broj utičnica;
Ko.r - koeficijent istovremenosti za mrežu utičnica, određen ovisno o broju
Do 10 utičnica. . . .1.0
Preko 10 do 20 utičnica. . . .0.9
Preko 20 do 50 utičnica. . . .0.8
Preko 50 do 100 utičnica. . . .0.7
Preko 100 do 200 utičnica. . .0.6
Preko 200 do 400 utičnica. . .0.5
Preko 400 do 600 utičnica. . .0.4
Preko 650 utičnica. . . .0.35
Glavni izračunati koeficijenti su: koeficijent potražnje Kc, koeficijent iskorištenja Ki i koeficijent snage cosph.
Koeficijent zahtjeva za opterećenjem razumijeva se kao omjer izračunatog električnog opterećenja i nazivne (instalirane) snage električnih prijemnika:
gdje je Rr - projektirano električno opterećenje, kW (30-min maksimalno); Ru - instalirana snaga električnih prijemnika, kW.
Ime električni prijemnici | Nazivna ili instalirana djelatna snaga | Procijenjeni izgledi | Bilješka |
||
Potražnja Ks | koristeći Ki |
||||
Električna rasvjeta za dnevne sobe | Žarulje sa žarnom niti |
||||
Električna rasvjeta dnevnih soba (spavaće sobe) | |||||
Električna rasvjeta za urede, knjižnice, igraonice itd. | |||||
Električno osvjetljenje kuhinje | |||||
Električna rasvjeta dvorana, hodnika i sl. | |||||
Kućanske utičnice (televizijska i radio oprema, hladnjaci, usisavači, glačala, podne lampe, svijećnjaci, stolne lampe itd.) | 100 W/utičnica | 1 utičnica na 6 m2 ukupne površine Ki=0,7 - s više od 50 utičnica; Ki=0,8 - s brojem utičnica od 20 do 50; Ki=0,9 - s brojem utičnica od 10 do 20; Ki=1 - s brojem utičnica do 10 |
|||
Električni štednjak | 10,5 kW/ppi | ||||
Perilica za rublje | |||||
Perilica posuđa | |||||
Grijani jacuzzi | |||||
Grijana tuš kabina | |||||
Akumulacijski bojleri | |||||
Protočni bojleri | |||||
Klima uređaji | |||||
Električni kamini | |||||
Kuhinjski procesori, aparati za kavu, električni kuhala za vodu itd. (ukupno) | 4-5 kW/stan | ||||
Topli podovi u dnevnom boravku, kuhinji, hodniku | |||||
Topli podovi u kupaonici, sauni, dječjoj sobi | |||||
Električni kotlovi za grijanje | |||||
Električni uređaji za grijanje | |||||
Ventilatori topline | |||||
Električni grijači | |||||
Kosilice za travu | |||||
Potopne pumpe | |||||
Osobna računala | |||||
Faktor iskorištenja djelatne snage jednog ili skupine električnih prijamnika podrazumijeva se kao omjer stvarno potrošene snage P i nazivne snage Pn:
Tablica 2.5 Izvorni podaci npr
Prostorije | Površina, m2 | Ugrađeni električni uređaji | Nazivna (instalirana) snaga, kW | Bilješka |
Električni štednjak | Stol 2.4 klauzula 7 |
|||
Perilica posuđa | Stol 2.4 klauzula 9 |
|||
Frižider | Prema podacima iz putovnice |
|||
Kuhinjski procesor | Stol 2.4 klauzula 17 |
|||
Električna rasvjeta | Stol 2.4 klauzula 4 |
|||
1 utičnica za struju 16 A, 4 utičnice za struju 6 A | Stol 2.4 klauzula 6 |
|||
Dvorana i hodnici | Električna rasvjeta | Stol 2.4 klauzula 5 |
||
6 utičnica za struju 6 A | Stol 2.4 klauzula 6 |
|||
Stol 2.4 klauzula 11 |
||||
Električni tuš | Stol 2.4 klauzula 12 |
|||
Topli pod (4 m2) | Stol 2.4 klauzula 19 |
|||
Ventilator | Prema podacima iz putovnice |
|||
Električna rasvjeta | Stol 2.4 klauzula 5 |
|||
4 utičnice za struju 6 A | Stol 2.4 klauzula 6 |
|||
Električni tuš | Stol 2.4 klauzula 12 |
|||
Topli pod (4 m2) | Stol 2.4 klauzula 19 |
|||
Ventilator | Prema podacima iz putovnice |
|||
Perilica za rublje | Stol 2.4 klauzula 8 |
|||
Električna rasvjeta | Stol 2.4 klauzula 5 |
|||
2 utičnice za struju 6 A | Stol 2.4 klauzula 6 |
|||
Dnevni boravak | Električni kamin | Stol 2.4 klauzula 16 |
||
Klima uređaj | Stol 2.4 klauzula 15 |
|||
Kućno kino | Prema podacima iz putovnice |
|||
Električna rasvjeta | Stol 2.4 klauzula 1 |
|||
10 utičnica za struju 6 A | Stol 2.4 klauzula 6 |
|||
spavaća soba 1 | Topli pod (12 m2) | Stol 2.4 klauzula 18 |
||
Klima uređaj | Stol 2.4 klauzula 15 |
|||
Električna rasvjeta | Stol 2.4 klauzula 2 |
|||
4 utičnice za struju 6 A | Stol 2.4 klauzula 6 |
|||
spavaća soba 2 | Topli pod (10 m2) | Stol 2.4 klauzula 18 |
||
Klima uređaj | Stol 2.4 klauzula 15 |
|||
Električna rasvjeta | Stol 2.4 klauzula 2 |
|||
4 utičnice za struju 6 A | Stol 2.4 klauzula 6 |
|||
Dječja soba | Topli pod (20 m2) | Stol 2.4 klauzula 18 |
||
Klima uređaj | Stol 2.4 klauzula 15 |
|||
Osobno računalo | Stol 2.4 klauzula 26 |
|||
Električna rasvjeta | Stol 2.4 klauzula 3 |
|||
4 utičnice za struju 6 A | Stol 2.4 klauzula 6 |
|||
Klima uređaj | Stol 2.4 klauzula 15 |
|||
Osobno računalo | Stol 2.4 klauzula 26 |
|||
Električna rasvjeta | Stol 2.4 klauzula 3 |
|||
4 utičnice za struju 6 A | Stol 2.4 klauzula 6 |
|||
U praktičnim slučajevima, za više potrošača, kao što su utičnice i električna rasvjeta, koeficijent iskorištenja se podudara s koeficijentom istovremenosti Ko za ovu skupinu potrošača.
Početni podaci:
Stan ukupne površine 200 m2 u stambenoj zgradi. Stan ima 5 soba, kuhinju,
2 kupaonice, hodnik i hodnici. U tablici U tablici 2.5 prikazani su početni podaci o instaliranoj električnoj opremi kućanstva. Svi potrošači, osim električnog štednjaka, su monofazni.
Proračun opterećenja.
Na temelju podataka u tablici. 2.5 sastavljamo tablicu proračunske tablice. 2.6, koji uključuje procijenjene koeficijente potražnje i korištenja usvojene prema tablici. 2.4.
Faktori snage uzimaju se prema podacima danim u §1.3.
U tablici 2.6 zbrajaju se instalirani kapaciteti iste vrste električnih prijemnika (na primjer, električna rasvjeta, kućne električne utičnice, ventilatori, grijani podovi).
Tablica 2.6 Tablica izračuna na primjer br. 1
Nazivi skupina električnih potrošača ili pojedinačnih električnih prijamnika | Instalirana (nazivna) snaga, kW | Procijenjeni izgledi | Snaga dizajna | Bilješka |
|||
zahtjevKs | koristeći Ki | vlast cosf/tgf | aktivan | puna |
|||
Električna rasvjeta | Žarulje sa žarnom niti prihvaćene posvuda |
||||||
Mreža kućnih utičnica | |||||||
Električni štednjak | |||||||
Perilica posuđa | |||||||
Frižider | |||||||
Kuhinjski procesor | |||||||
Klima uređaji | |||||||
Perilica za rublje | |||||||
Topli podovi | |||||||
Električni tuš | |||||||
Navijači | |||||||
Električni kamin | |||||||
Kućno kino | |||||||
Osobna računala | |||||||
Izračunata djelatna snaga (kW) svake skupine električnih prijamnika određena je formulom
Ukupna snaga svake grupe električnih prijemnika, kV * A:
S obzirom da su sva trošila, osim električnog štednjaka, jednofazna, a opskrbna mreža trofazna, zanemarujući neravnomjerno opterećenje faza, na ulazu u stan dobivamo proračunsku struju:
Za ugradnju na ulaz u stan odabiremo trofazni četveropolni prekidač nazivne struje 63 A.
U tablici Tablice 2.7 i 2.8 prikazuju preporučene vrijednosti snage električnih potrošača za elitne stanove, vikendice i pojedinačne zgrade na osobnim parcelama. Preporučene vrijednosti određene su na temelju analize velikog broja projekata završenih posljednjih godina.
U tablici 2.7 i 2.8, pod instaliranom snagom podrazumijeva se ukupna snaga potrošača, čije trajanje obično prelazi 1 sat. Povremeni potrošači uključeni su u ukupnu snagu odvodne mreže. Obračunska snaga uzima u obzir redukcijske faktore za pojedine potrošače i opći faktor od 0,8 koji uzima u obzir istovremeni rad svih potrošača.
Ukupna površina luksuznog stana, m2 | Ploča | Bilješka |
||
instaliran | proračunati |
|||
Kuhinja, dnevni boravak, spavaća soba, dječja soba, kupaonica, hodnik |
||||
Električni | ||||
Kuhinja, dnevni boravak, 2 spavaće sobe, dječja soba, 2 kupaonice, hodnik |
||||
Električni | ||||
Kuhinja, dnevni boravak, 2 spavaće sobe, 2 kupaonice, jacuzzi, dječja soba, knjižnica, hodnik |
||||
Električni | ||||
Kuhinja, dnevni boravak, 2 spavaće sobe, 2 kupaonice, jacuzzi, dječja soba, knjižnica, zimski vrt, hodnik |
||||
Električni | ||||
Ukupna površina vikendice ili pojedinačnih zgrada na mjestu, m2 | Ploča, grijanje | Bilješka |
||
instalirano | Proračunato |
|||
Vikendica 150 | Grijanje na struju, bojleri, potopne pumpe, podno grijanje |
|||
Električni | ||||
Vikendica 250 | Električni bojler, bojleri, potopna pumpa, podno grijanje |
|||
Električni | ||||
Vikendica 300 | ||||
Električni | ||||
Vikendica 400 | ||||
Električni | ||||
Kućica 500 | ||||
Električni | ||||
Vikendica 600 | ||||
Električni | ||||
Gostinjska kuća 100 | ||||
Električni | ||||
Na drva | Grijanje na struju, bojleri, podno grijanje |
|||
Električni | ||||
Garaža za dva automobila 40 | ||||
Staklenik sa električnim grijanjem | ||||
Električna rasvjeta teritorija i umjetnička rasvjeta | Površina parcele 0,2 ha |
|||
2.2. Proračun struja kratkog spoja
Proračuni struja kratkog spoja (SC) izvode se za:
Izbor i ispitivanje električne opreme na elektrodinamičku i toplinsku otpornost;
Određivanje postavki i osiguranje selektivnosti zaštite na ulazima u stan ili vikendicu.
To se prije svega odnosi na izbor prekidača.
Glavni dokumenti koji reguliraju postupak izračunavanja struja kratkog spoja su:
GOST 28249-93 "Kratki spojevi u električnim instalacijama. Metode proračuna u električnim instalacijama izmjenične struje s naponom do 1 kV;
Smjernice za proračun struja kratkog spoja i odabir električne opreme - RD 153-34.0-20.527-98 RAO UES Rusije, (2002).
Razne metode za izračunavanje struja kratkog spoja dovoljno su detaljno opisane u tehničkoj literaturi. U ovom radu, na temelju objavljenih materijala, predstavljamo samo podatke koji su potrebni za izračun struja kratkog spoja pri provedbi projekata napajanja za elitno stanovanje, a prije svega za napajanje imanja i vikendica.
Pri proračunu struja kratkog spoja u električnim instalacijama do 1 kV potrebno je uzeti u obzir aktivni i induktivni otpor svih elemenata kratkospojnog kruga, uključujući energetske transformatore, strujne transformatore, reaktore, strujne zavojnice prekidača. i dirigenti. Također biste trebali uzeti u obzir sljedeće:
Promjena aktivnog otpora vodiča u kratkom spoju zbog njihova zagrijavanja tijekom kratkog spoja;
Otpor električnog luka na mjestu kratkog spoja.
Pri izradi nadomjesnih nadomjesnih sklopova parametre elemenata izvorno projektiranog sklopa treba svesti na mrežni naponski stupanj na kojem se nalazi točka kratkog spoja.
Pri proračunu struja kratkog spoja dopušteno je sljedeće:
Maksimalno pojednostaviti cijelu vanjsku mrežu u odnosu na mjesto kvara, predstavljajući je kao sustav beskonačne snage s nultim otporom;
Uzmite omjere transformacije transformatora jednake omjeru prosječnih nazivnih napona onih naponskih razina koje spajaju transformatore. Prosječne nazivne vrijednosti napona: 10,5; 6.3; 0,4; 0,23 kV.
U električnim instalacijama koje se napajaju izravno iz mreže elektroenergetskog sustava, općenito je prihvaćeno da se silazni transformatori spajaju na izvor konstantne amplitude napona preko ekvivalentne induktivne reaktancije sustava. Vrijednost ovog otpora (xc), svedena na najniži naponski stupanj mreže, izračunava se formulom (mOhm)
gdje je Uav.n.n prosječni nazivni napon mreže spojene na niskonaponski namot transformatora, V;
Uav.n - prosječni nazivni napon mreže na koju je spojen visokonaponski namot transformatora, V;
Ikv.n = In0.v.n - efektivna vrijednost periodičke komponente struje tijekom trofaznog kratkog spoja na stezaljkama visokonaponskog namota transformatora, kA;
Sk - uvjetna snaga kratkog spoja na stezaljkama visokonaponskog namota transformatora, MV^A.
U nedostatku navedenih podataka, ekvivalentna induktivna reaktancija sustava može se izračunati pomoću formule (mOhm):
gdje je Iot.nom nazivna struja isključivanja sklopke instalirane na visokonaponskoj strani silaznog transformatora, kA.
U slučajevima kada je silazni transformator spojen na mrežu elektroenergetskog sustava preko reaktora, nadzemnog ili kabelskog voda (više od 1 km), potrebno je uzeti u obzir ne samo induktivni, već i aktivni otpor ovih elementi.
Preporuča se izračunavanje struja kratkog spoja u električnim instalacijama napona do 1 kV u navedenim jedinicama.
Aktivni i induktivni otpor silaznog transformatora (RT, XT) sveden na niskonaponski stupanj mreže izračunava se pomoću formula, mOhm:
gdje je St.nom nazivna snaga transformatora, kV*A; Rk.z - gubici kratkog spoja u transformatoru, kW; Un.n.nom - nazivni napon niskonaponskog namota transformatora, kV; Uk - napon kratkog spoja transformatora,%.
U tablici 2.9 prikazuje aktivni i induktivni otpor transformatora, smanjen na napon od 0,4 kV.
Tablica 2.9 Otpor silaznih transformatora sekundarnog napona 0,4 kV
Nominalni vlast, | veze | Kratki napon zatvaranja | Otpor, mOhm |
||||||||
izravni slijed | nulti niz | jednofazna struja kratkog spoja |
|||||||||
aktivan | induktivni | aktivan | induktivni | aktivan | induktivni | ||||||
gdje su R0sh i X0sh specifična aktivna i reaktancija sabirnice, Ohm/m;
lsh - duljina sabirnice, m.
Otpori kompletnih tvornički izrađenih sabirnica tipa ShRA i ShMA dati su u tablici 2.10.
Tablica 2.10 Vrijednosti otpora kompletnih sabirničkih kanala
sabirnički kanal | Nazivna struja, A | Fazni otpor, mOhm/m | Otpor neutralnog vodiča, mOhm/m |
||
aktivan | induktivni | aktivan | induktivni |
||
U nedostatku podataka, otpor sabirnice od transformatora do prekidača može se uzeti približno: Rsh = 0,5 mOhm, Xsh = 0,25 mOhm.
Aktivni i induktivni otpor nadzemnih vodova (OHL):
Aktivni otpor (Ohm)
gdje je p otpornost materijala žice, za bakar p = 0,0178 Ohm*mm2/m, za aluminij p = 0,0294.
l - duljina linije, m;
S - presjek žice, mm2.
Induktivna reaktancija po fazi (mOhm/m) određena je formulom:
gdje je a udaljenost između vodiča, mm;
dpp - promjer vodiča, mm.
Aktivni i induktivni otpor kabela s aluminijskim i bakrenim vodičima dani su u tablici. 2.11-2.14, nadzemni vodovi - u tablici. 2.15.
Induktivna reaktancija petlje faza-nula (mOhm/m) s faznim i neutralnim vodičem izrađenim od okruglih žica istog poprečnog presjeka i položenih paralelno određena je formulom:
Otpori petlje faza-nula bez uzimanja u obzir uređaja za uzemljenje dati su u tablici. 2.16, impedancije petlje faza-nula nadzemnih vodova i kabela dane su u tablici. 2.17.
Aktivni i induktivni otpori uređaja instaliranih u mrežama s naponima do 1 kV dani su u tablici. 2.18 i 2.19. Zadane vrijednosti otpora prekidača uključuju otpor zavojnica za otpuštanje struje i prijelazni otpor pomičnih kontakata.
Tablica 2.11 Aktivni i induktivni otpor kabela s aluminijskim vodičima u nevodljivom plaštu
Presjek kabela | Otpor trožilnih i četverožilnih kabela u nevodljivom omotaču, mOhm/m |
|||
Izravni slijed | Nulti niz |
|||
Treba uzeti u obzir da je svaki stroj spojen na krug u seriju kroz dva odvojiva kontakta. Za aproksimaciju prijelaznog otpora električnih kontakata uzima se sljedeće: Rk = 0,1 mOhm - za kontaktne spojeve kabela; Rk = 0,01 mOhm - za sabirnice; Rk - 1,0 mOhm - za sklopne uređaje.
Ispod su prijelazni aktivni otpori spojeva fiksnih kontakata, mOhm:
Tablica 2.12 Aktivni i induktivni otpor kabela s aluminijskim vodičima u aluminijskom plaštu
Presjek kabela | Otpor trožilnih i četverožilnih kabela u aluminijskom omotaču, mOhm/m |
|||
Izravni slijed | Nulti niz |
|||
Tablica 2.13 Aktivni i induktivni otpor kabela s aluminijskim vodičima u olovnom plaštu
Presjek kabela | Otpor trožilnog i četverožilnog kabela s olovnim plaštem, mOhm/m |
|||
Izravni slijed | Nulti niz |
|||
Tablica 2.14 Aktivni i induktivni otpor kabela s bakrenim vodičima u čeličnom plaštu
Presjek kabela | Izravni slijed | Nulti niz |
||
Pri proračunu struja kratkog spoja uzimaju se u obzir djelatni i induktivni otpori primarnih namota svih višezavojnih mjernih strujnih transformatora (Kt.a, Xta) koji se nalaze u krugu kratkog spoja. Parametri nekih strujnih transformatora s više zavoja dati su u tablici. 2.19. Aktivni i induktivni otpor jednonavojnih transformatora (za struje veće od 500 A) mogu se zanemariti pri proračunu struja kratkog spoja.
Otpor aktivnog luka dat je u tablici. 2.20.
Razmotrimo principe izračunavanja trofaznih i jednofaznih struja kratkog spoja. Trofazni kratki spoj odnosi se na kratki spoj između tri faze u električnom sustavu. Jednofazni kratki spoj označava kratki spoj na uzemljenje energetskih elemenata u trofaznom električnom sustavu s čvrsto uzemljenom neutralnom nulom, u kojem je samo jedna faza spojena na uzemljenje.
Proračun trofaznih struja kratkog spoja je definirati:
Početna efektivna vrijednost periodičke komponente struje kratkog spoja;
Aperiodična komponenta struje kratkog spoja u početnom i proizvoljnom trenutku vremena;
Udarna struja kratkog spoja.
Kada se potrošač napaja iz elektroenergetskog sustava preko silaznog transformatora, početna efektivna vrijednost periodične komponente struje kratkog spoja (7k0) bez uzimanja u obzir dopune iz elektromotora izračunava se formulom (kA)
gdje je Uav.n.n prosječni nazivni napon mreže u kojoj je došlo do kratkog spoja, V;
- ukupni otpor kruga kratkog spoja, mOhm;
h1kz - ukupni aktivni i induktivni otpor izravnog slijeda kruga kratkog spoja, jednak respektivno
gdje je xc ekvivalentna induktivna reaktancija sustava do silaznog transformatora, reducirana na najniži naponski stupanj, mOhm;
rt i xt - aktivni i induktivni otpor pozitivnog slijeda silaznog transformatora, mOhm;
rr i xr - aktivni i induktivni otpor reaktora, mOhm (prema proizvođaču);
rtt i xtt - aktivni i induktivni otpor primarnih namota strujnog transformatora, Ohm; rAV i HAV - aktivni i induktivni otpor prekidača, mOhm, uključujući otpor strujnih zavojnica okidača i prijelazni otpor pomičnih kontakata;
rsh i hsh - aktivni i induktivni otpor sabirnica, mOhm;
rk - ukupni aktivni otpor različitih kontakata, mOhm;
gkb, gvl i hkb, hvl - aktivni i induktivni otpor kabela i nadzemnih vodova, mOhm; rD je aktivni otpor luka na mjestu kratkog spoja, mOhm.
Tablica 2.15 Aktivni i induktivni otpor žica i kabela nadzemnih vodova (za napone do 500 V)
Otpor, mOhm/m |
|||||
aktivan | induktivni |
||||
aluminij | otvorene žice | s izolacijom od papira pojasa | žice u cijevima, kabeli s gumenom i PVC izolacijom |
||
Tablica 2.16 Vrijednosti otpora petlje faza-nula isključujući uređaje za uzemljenje
Presjek fazne žice, mm2 | Aktivni (brojnik) i induktivni (nazivnik) otpor petlje, mOhm, s presjekom neutralne žice, mm2 |
||||
Tablica 2.17 Impedancije petlje faza-nula nadzemnih vodova i kabela, mOhm/m
Presjek žice, mm2 | Kabel ili žica | Žice na valjcima i izolatorima | Nadzemne žice |
||||
obrnuti | aluminij | aluminij | aluminij |
||||
Tablica 2.18 Preklopni otpori strujnih svitaka otpornika i prijelazni otpori pomičnih kontakata automatskih prekidača i odvojivih kontakata prekidača
Nazivna struja, A | Otpor prekidača na 65 C, mOhm | Otpor odvojivih kontakata prekidača, mOhm |
|
aktivan | induktivni |
||
Tablica 2.19 Otpornost primarnih namota višenavojnih strujnih transformatora
Omjer strujnog transformatora | Otpor, mOhm, primarni namoti strujnih transformatora s više zavoja klase točnosti |
|||
Tablica 2.20 Vrijednost otpora luka
Aperiodična komponenta struje kratkog spoja jednaka je amplitudi periodične komponente struje u početnom trenutku kratkog spoja, tj.
Aperiodična komponenta struje kratkog spoja u proizvoljnom trenutku vremena određena je formulom:
gdje je t vrijeme, s;
Ta je vremenska konstanta opadanja aperiodične komponente struje kratkog spoja, s, jednaka
gdje su XE i RE rezultirajući induktivni i aktivni otpor kruga kratkog spoja, mOhm; yus - mrežni napon sinkrone kutne frekvencije, rad/s.
Udarna struja trofaznog kratkog spoja u električnim instalacijama s jednim izvorom energije (elektroenergetski sustav ili autonomni izvor) izračunava se po formuli:
Gdje 
- koeficijent utjecaja određen iz krivulja prikazanih u
Riža. 2.1
Ta je vremenska konstanta raspadanja
aperiodična komponenta struje kratkog spoja;
Primjer proračuna trofaznog kratkog spoja
Odredite struju kratkog spoja na ulazu u kuću (vikendicu).
Selo se napaja iz razvodne točke (RP) elektroenergetskog sustava preko DV 10 kV preko transformatora 10/0,4 kV snage 400 kVA*A.
Vikendica se napaja preko 0,4 kV kabelskog voda dužine 300 m.
Kabel s bakrenim vodičima presjeka 4x50 mm2 (slika 2.2).
Snaga kratkog spoja na sabirnicama RP-10 Sk.z=200 MV*A.
Dijagram dizajna i ekvivalentni krug prikazani su na sl. 2.3.
Uzimajući u obzir da je duljina linije 10 kV od distribucijske točke sustava 10 kV do transformatorske podstanice manja od 1 km, tada se, u skladu s GOST 28249-93, linija ne može uzeti u obzir u izračunima kratkotrajnosti. struje kruga.
Riža. 2.2
Riža. 2.3
Određivanje otpora nadomjesnog kruga
Otpor sustava:
Otpor transformatora 400 kVA (tablica 2.9):
Otpor prijelaza električnih kontakata (vidi GOST 28249-93 klauzula 2.5), Rk = 0,1 mOhm;
Otpor prekidača (tablica 2.18)
Otpor strujnog transformatora 300/5A 1 (vidi tablicu 2.19)
CL otpor - 0,4 kV, presjek 4x50, duljina 300 m (tablica 2.14)
Otpor kratkog spoja:
aktivan:
reaktivan:
Impedancija kratkog spoja:
Početna vrijednost periodičke komponente struje trofaznog kratkog spoja:
Aperiodična komponenta struje kratkog spoja u početnom trenutku kratkog spoja:
gdje je Ia0 najveća početna vrijednost aperiodične komponente struje kratkog spoja.
Aperiodična komponenta u proizvoljnom vremenu t izračunava se pomoću formule:
gdje je t vrijeme, s
Ta je vremenska konstanta slabljenja aperiodične komponente struje kratkog spoja;
u našem slučaju
aperiodična komponenta opada nakon otprilike 0,002 s i može se zanemariti.
Udarna struja kratkog spoja:
gdje gdje. = 1 - duž krivulje na sl. 2,1 iz omjera
Proračun jednofaznih struja kratkog spoja u mrežama do 1 kV izvodi se kako bi se osigurao pouzdan rad zaštite pri minimalnim vrijednostima struje kratkog spoja na kraju štićenog voda.
Projektna točka jednofaznog kratkog spoja je električni najudaljenija točka dionice mreže zaštićena prekidačem.
U skladu sa zahtjevima „Pravila električnih instalacija” (PUE), kako bi se pouzdano odspojio oštećeni dio mreže, najmanja nazivna struja kratkog spoja mora premašiti nazivnu struju osigurača ili nazivnu struju kruga okidač koji štiti ovaj dio mreže, s inverznom strujnom karakteristikom od najmanje 3 puta.
Ako prekidač ima samo trenutni okidač (isključivanje), tada minimalna nazivna struja kratkog spoja mora premašiti postavku za isključivanje najmanje 1,4 puta.
U usporedbi s proračunom trofaznih struja kratkog spoja, proračun jednofaznih struja kratkog spoja je složeniji, jer u ovom slučaju, osim uzimanja u obzir otpora u strujnom krugu kratkog spoja naprijed (u fazi), potrebno je uzeti u obzir otpor u krugu uzemljenja (u strujnom krugu obrnutog smjera). Kada se čelične cijevi, okviri kabelskih kanala i druge građevinske strukture koriste za uzemljenje, postoje mnoge nesigurnosti u odlučivanju o otporu kratkog spoja.
Osim toga, jednofazni kratki spojevi klasificirani su kao asimetrični, što unosi dodatne poteškoće u proračun.
Proračun jednofaznih struja kratkog spoja može se izvesti metodom simetričnih komponenti ili pomoću otpora petlje faza-nula.
Predlaže se metoda simetričnih komponenti za pojednostavljenje proračuna asimetričnih kratkih spojeva. Bit ove metode je zamijeniti asimetrični strujni sustav trofazne mreže tijekom jednofaznog kratkog spoja s tri simetrična sustava: pozitivnim, negativnim i nultim slijedom. Simetrični sustavi su prilično jednostavni za teorijski proračun. U praktičnoj uporabi ove metode često nastaju poteškoće zbog nedostatka referentnih materijala o otporima nulte sekvence za usvojenu verziju kruga uzemljenja.
Pri proračunu jednofaznih struja kratkog spoja na temelju otpora petlje faza-nula koristi se Ohmov zakon, ali iste poteškoće nailaze i na izvorne podatke.
Obje metode trebale bi dati isti rezultat i teoretski se mogu izvesti jedna iz druge. Točnost izračuna određena je samo točnošću izvornih podataka.
U GOST 28249-93, osnova za izračunavanje jednofaznih struja kratkog spoja je metoda simetričnih komponenti, o čemu se detaljnije raspravlja u nastavku.
Proračun jednofaznog kratkog spoja metodom simetričnih komponenti provodi se prema formuli:
gdje je I1 efektivna vrijednost periodične komponente jednofazne struje kratkog spoja, kA;
Ul - prosječni nazivni (linearni) napon mreže, V;
R1E - ukupni aktivni otpor faznog kruga kratkog spoja (otpor pozitivnog slijeda), mOhm;
R0E - ukupni aktivni otpor kruga kratkog spoja za struju nulte sekvence (otpor nulte sekvence), mOhm;
X1E - ukupna induktivna reaktancija faznog kruga kratkog spoja (otpor pozitivnog slijeda), mOhm;
X0E - ukupna induktivna reaktancija kruga kratkog spoja za struju nulte sekvence (otpor nulte sekvence), mOhm.
Otpori negativnog slijeda jednaki su otporima pozitivnog slijeda iu gornjoj formuli uzeti su u obzir faktorom 2 prije R1E i X1E.
Ukupni aktivni i ukupni induktivni otpor faznog kruga kratkog spoja određuju se formulama:
gdje su r1T i X1T otpor pozitivnog slijeda silaznog transformatora, mOhm;
r1L i H1L - otpornost linije (faznog vodiča), mOhm;
rTT i XTT - otpor primarnih namota strujnih transformatora, mOhm;
rA i XA - otpor prekidača, mOhm;
rK - ukupni aktivni otpor različitih kontakata u faznom krugu kratkog spoja, mOhm;
rD - aktivni otpor električnog luka na mjestu kratkog spoja, mOhm.
Ukupni aktivni i ukupni induktivni otpor kruga kratkog spoja za struju nulte sekvence određuju se formulama:
gdje su r0T i H0T otpori nulte sekvence silaznog transformatora, mOhm; r0L i H0L - otpor linije nulte sekvence (otpor sabirnica, žica, kabela, uzimajući u obzir krug uzemljenja), mOhm;
rTT, XTT, rA, XA, rK i rD - otpor faznog kruga kratkog spoja, mOhm.
Otpor nulte sekvence voda jednak je otporu faznog vodiča plus trostruki otpor kruga uzemljenja:
gdje su rN i HN ekvivalentni otpori kruga uzemljenja (nula) od točke kratkog spoja do transformatora, uzimajući u obzir sve elemente uzemljenja (neutralna žica, plašt kabela, čelične cijevi itd.), mOhm.
Trostruko povećanje otpora kruga uzemljenja za struju nulte sekvence oštećene faze uzrokovano je činjenicom da su, u skladu s metodom simetričnih komponenti, jednake vrijednosti struje nulte sekvence sve tri faze. zatvoren kroz krug uzemljenja. Stoga:
Prilikom određivanja minimalnih vrijednosti jednofaznih struja kratkog spoja za provjeru osjetljivosti zaštite, preporuča se uzeti u obzir povećanje aktivnog otpora vodiča kao rezultat njihovog zagrijavanja kratkim spojem. trenutni. U tu svrhu, otpornost vodiča s presjekom do 16 mm2 (uključujući) preporučuje se dovesti do temperature od 1200C, otpornost vodiča s presjekom od 25-95 mm2 - na temperaturu od 1450C. , otpor vodiča s presjekom od 120-140 mm2 - do temperature od 950C. Takve (približne) vrijednosti temperature vodiča na kraju kratkog spoja dobivene su kao rezultat proračuna uzimajući u obzir karakteristike struje u stvarnom vremenu zaštitnih uređaja i pod uvjetom adijabatskog procesa zagrijavanja jezgre vodiča. Državna norma GOST 2824+-89 dopušta da se vrijednost temperaturnog koeficijenta električnog otpora za sve dijelove uzme jednaka 1,5, što odgovara temperaturi od 1450C. Ali vodiči velikih presjeka praktički se ne zagrijavaju do takve temperature tijekom kratkog spoja.
Temperaturni koeficijent za smanjenje otpora vodiča na 200C na otpor na konačnoj temperaturi izračunava se formulom:
gdje je Okon. - temperatura jezgre vodiča na kraju kratkog spoja, 0C.
Otpor vodiča pri konačnoj temperaturi
gdje je r20 otpor vodiča pri temperaturi od 20 0C.
Primjer proračuna struje jednofaznog kratkog spoja.
Za krug prema Sl. 2.2 odredite jednofaznu struju kratkog spoja na ulazu u kućicu.
Proračun se provodi metodom simetričnih komponenti.
Kada se električna instalacija napaja iz sustava preko silaznog transformatora, početna vrijednost periodične komponente jednofazne struje kratkog spoja izračunava se pomoću formule (kA):
gdje r1E, x1E - aktivni i induktivni ukupni otpor pozitivnog slijeda u odnosu na točku kratkog spoja. U našem slučaju (vidi izračun trofaznog kratkog spoja) - r1E = 137,5 mOhm, X1E = 45,4 mOhm;
r0E,XOE. - aktivni i induktivni ukupni otpor nulte sekvence u odnosu na točku kratkog spoja.
Ovi otpori su jednaki:
gdje r0T, X0T - aktivni i induktivni otpor nulte sekvence silaznog transformatora;
rTT, XTT - aktivni i induktivni otpor strujnog transformatora;
rkv, HKV - aktivni i induktivni otpor prekidača;
rK - kontaktni otpor.
Za predmetni primjer:
Prema tablici 2.9 Otpori nulte sekvence transformatora od 400 kVA su: H0T = 149 mOhm, r0T = 55,6 mOhm.
gdje su r’0 i x’0 aktivni i induktivni otpor 1 m bakrenog kabela presjeka 4x50 mm2 (tablica 2.14);
Stoga:
Danas bih vam želio predstaviti metodu za izračunavanje struja kratkog spoja. Ono što je najvažnije je bez vode i svatko od vas će to moći koristiti uz minimalno truda, a neki od vas će dobiti moj sljedeći program s kojim će biti još lakše računati.
Ovo je drugi članak posvećen strujama kratkog spoja. Skrenuo sam vam pozornost na zaštitu proširenih električnih mreža i činjenicu da u takvim mrežama ponekad nije lako odabrati zaštitu od struja kratkog spoja. Dizajner je za to, da rješava takve probleme.
Teorija za proračun struja kratkog spoja može se pronaći u sljedećim dokumentima:
1 GOST 28249-93 (Kratki spojevi u električnim instalacijama. Metode proračuna u izmjeničnim električnim instalacijama s naponom do 1 kV).
2 RD 153-34.0-20.527-98 (Smjernice za proračun struja kratkog spoja i izbor električne opreme).
3 A.V. Belyaev (Izbor opreme, zaštite i kabela u mrežama 0,4 kV).
Nisam uspio pronaći ništa na internetu gdje je sve jasno postavljeno od "A" do "Z".
Mislim da ćete se složiti sa mnom da struje kratkog spoja nije tako lako izračunati, budući da projektant nema uvijek temeljito znanje o svim potrebnim informacijama. Ova metoda izračuna je pojednostavljena, jer ne uzima u obzir kontaktni otpor prekidača, osigurača, sabirnica i strujnih transformatora.
Možda ću kasnije uzeti u obzir sve te otpore, ali, po mom mišljenju, ove vrijednosti imaju malo utjecaja na konačni rezultat.
Redoslijed proračuna struja kratkog spoja.
1 Zbirka početnih podataka o transformatoru:
Ukz— napon kratkog spoja transformatora, %;
RK— gubitak transformatora u kratkom spoju, kW;
Uvn– nazivni napon VN namota silaznog transformatora; kV;
Unn (El)– nazivni napon NN namota silaznog transformatora; U;
Ef– fazni napon NN namota silaznog transformatora; U;
Snt– nazivna snaga transformatora, kVA;
Zt– ukupni otpor silaznog transformatora s jednofaznom strujom kratkog spoja, mOhm;
Aktivni i induktivni otpor transformatora 6 (10)/0,4 kV, mOhm
2 Prikupljanje početnih podataka o opskrbnom vodu:
Vrsta, presjek kabela, broj kabela;
L– duljina linije, m;
Ho– induktivna reaktancija voda, mOhm/m;
Zpt– ukupni otpor petlje faza-nula od transformatora do točke kratkog spoja, izmjeren tijekom ispitivanja ili nađen proračunom, mOhm/m;
3 Ostali podaci.
Gdje– koeficijent utjecaja.
Nakon prikupljanja početnih podataka, možete nastaviti izravno na izračune.
Aktivni otpor silaznog transformatora, mOhm:
Otpor transformatora
Induktivna reaktancija silaznog transformatora, mOhm:
Aktivni otpor dovodnog voda, mOhm:
RDo= Rud.k*l/ NDo
Induktivna reaktancija dovodnog voda, mOhm:
XDo=Hood.k*l/ Nk
Ukupni aktivni otpor, mOhm:
RΣ = RT+RDo
Ukupna induktivna reaktancija, mOhm:
XΣ =XT+XDo
Ukupni otpor, mOhm:
Trofazna struja kratkog spoja, kA:
Udarna struja trofaznog kratkog spoja, kA:
Jednofazna struja kratkog spoja, kA:
Zpt=Zpt.ud.*L
Nakon izračunavanja struja kratkog spoja, možete početi birati zaštitne uređaje.
Koristeći ovaj princip, napravio sam svoj novi program za proračun struja kratkog spoja. Korištenjem programa svi izračuni mogu se izvesti puno brže i uz minimalan rizik od grešaka koje se mogu pojaviti tijekom ručnih izračuna. Za sada je ovo još uvijek beta verzija, ali unatoč tome, mislim da je potpuno radna verzija programa.
Izgled programa:
U nastavku programa nalaze se sve potrebne tablice za odabir potrebnih parametara transformatora i napojnog voda.
Također, uz program prilažem i uzorak svog izračuna kako bi se izračun mogao brzo izraditi i dostaviti svim zainteresiranim tijelima.
Vrijedno je napomenuti da imam još jedan mali program - interpolaciju. Pogodno je, na primjer, pronaći specifično opterećenje stanova za zadane vrijednosti.
Radujem se vašim povratnim informacijama, željama, prijedlozima, pojašnjenjima.
Nastavit će se... bit će toga još
Je li potrebno uzeti u obzir otpor rasklopnih uređaja pri proračunu kratkog spoja?
Kratki spoj nastaje kada se međusobno spoje dijelovi pod strujom različitih potencijala ili faza. Kratki spoj može nastati i na kućištu opreme spojenom na masu. Ova pojava također je tipična za električne mreže i električne prijemnike.
Uzroci i posljedice struje kratkog spoja
Uzroci kratkog spoja mogu biti vrlo različiti. To je olakšano vlažnim ili agresivnim okruženjem, u kojem se značajno pogoršava. Kratki spoj može biti posljedica mehaničkih utjecaja ili grešaka osoblja tijekom popravka i održavanja.
Suština fenomena leži u samom nazivu i predstavlja skraćivanje puta kojim struja prolazi. Kao rezultat, struja teče pored otpornog opterećenja. Istodobno se povećava do neprihvatljivih granica ako zaštitno isključivanje ne radi.
Međutim, do prekida napajanja možda neće doći čak i ako su prisutne zaštitne mjere. Ova situacija se događa kada je kratki spoj smješten vrlo daleko i značajan otpor čini struju nedostatnom za aktiviranje zaštitnih uređaja. Međutim, ova struja je sasvim dovoljna da zapali žice i izazove požar.
U takvim situacijama od velike su važnosti takozvane vremensko-strujne karakteristike karakteristične za prekidače. Ovdje važnu ulogu igraju prekid struje i toplinski okidači koji štite od preopterećenja. Ovi sustavi imaju potpuno različita vremena odziva, stoga sporo djelovanje toplinske zaštite može dovesti do stvaranja gorućeg luka i oštećenja vodiča koji se nalaze u blizini.
Struje kratkog spoja imaju elektrodinamički i toplinski učinak na opremu i električne instalacije, što u konačnici dovodi do njihove značajne deformacije i pregrijavanja. S tim u vezi, potrebno je unaprijed napraviti proračune struja kratkog spoja.
Kako izračunati struju kratkog spoja pomoću formule
Izračun ovih struja, u pravilu, provodi se ako je potrebno provjeriti rad opreme u ekstremnim situacijama. Glavna svrha je utvrditi prikladnost automatskih zaštitnih uređaja. Da biste pravilno izračunali struju kratkog spoja, prije svega morate točno znati metal od kojeg je vodič izrađen. Za izračune trebat će vam i duljina žice i njezin presjek.
Za određivanje otpora potrebno je znati indeks aktivnog otpora Rp, čija se vrijednost sastoji od otpora žice pomnoženog s njezinom duljinom. Vrijednost induktivne reaktancije Xp izračunava se na temelju specifične induktivne reaktancije, uzete kao 0,6 Ohm/km.
Indikator Zt je ukupni otpor faznog namota ugrađenog u transformator na niskonaponskoj strani. Stoga će pravovremeni preliminarni izračuni pomoći u izbjegavanju ozbiljne štete na električnoj opremi uzrokovanoj kratkim spojem.
Izračuni omogućuju točno određivanje koji će prekidač pružiti najučinkovitiju zaštitu od kratkih spojeva. Međutim, sva potrebna mjerenja mogu se izvršiti pomoću posebnog uređaja, koji je upravo dizajniran za određivanje ovih vrijednosti. Za mjerenje uređaj je spojen na mrežu i prebačen u željeni način rada.
Mrežna zaštita od kratkog spoja
Kratki spoj između vodiča vrlo je opasna pojava, kako u električnoj mreži privatnih kućanstava, tako iu složenim ožičenjima trafostanica i krugovima napajanja moćne proizvodne opreme. Kratki spoj može uzrokovati požar i kvar skupih električnih uređaja, stoga je izračun struja kratkog spoja obavezan korak prije polaganja kabela za različite potrošače električne energije.
Tko je uključen u proračun kratkog spoja?
Proračune kratkog spoja provode kvalificirani stručnjaci koji ne samo da izvode potrebne izračune, već su odgovorni i za daljnji rad električne opreme. Kućni električari također mogu provesti ove izračune, ali samo ako imaju osnovna znanja o prirodi elektriciteta, svojstvima vodiča i ulozi dielektrika u njihovoj pouzdanoj međusobnoj izolaciji. U tom slučaju, dobiveni rezultat vrijednosti kratkog spoja, prije izvođenja električnih radova, mora se ponovno provjeriti neovisno ili koristiti usluge specijaliziranih tvrtki koje provode ove izračune na plaćenoj osnovi. Kako izračunati struju kratkog spoja pomoću posebnih formula bit će detaljno opisano u nastavku.
Značajke izračuna
Izračun struja trofazne opreme provodi se pomoću posebnih formula.
Ako je potrebno izračunati trofaznu struju kratkog spoja za električne mreže s naponom do 1000 V, tada se prilikom izračuna moraju uzeti u obzir sljedeće nijanse:
- Trofazni sustav treba smatrati simetričnim.
- Napajanje transformatora uzima se kao konstantna vrijednost jednaka njegovoj nazivnoj vrijednosti.
- Trenutak nastanka kratkog spoja obično se smatra pri najvećoj vrijednosti struje.
- EMF izvora energije koji se nalaze na znatnoj udaljenosti od dijela električne mreže u kojem se javlja kratki spoj.
Također, pri izračunavanju parametara kratkog spoja potrebno je pravilno izračunati rezultirajući otpor vodiča, ali to se mora učiniti dovođenjem jedne vrijednosti snage. Ako izračunate otpor pomoću standardnih formula poznatih iz tečaja fizike, možete pogriješiti zbog nejednakog nazivnog napona u trenutku kratkog spoja za različite dijelove električnog kruga. Izbor takve osnovne snage omogućuje značajno pojednostavljenje izračuna i značajno povećanje njihove točnosti.
Pri izračunavanju struje kratkog spoja također je uobičajeno odabrati napon ne na temelju nazivne vrijednosti, već iznad ovog pokazatelja za 5%. Na primjer, za električnu mrežu od 380 V, osnovni napon za izračunavanje struja kratkog spoja bit će 0,4 kV.
Za izmjeničnu mrežu s naponom od 220 V, osnovni napon će biti 231 V.
Formule za proračun trofaznih krugova
Proračun struja kratkog spoja u elektroenergetskim sustavima trofazne električne energije provodi se uzimajući u obzir osobitosti nastanka ovog procesa.
Zbog manifestacije induktiviteta vodiča u kojem dolazi do kratkog spoja, sila kratkog spoja se ne mijenja trenutno, već se ta vrijednost povećava prema određenim zakonitostima. Kako bi metoda proračuna struja kratkog spoja omogućila izračune visoke preciznosti, potrebno je izračunati sve glavne veličine unesene u formule za izračun.
Često je u tu svrhu potrebno koristiti dodatne formule ili poseban softver. Moderne računalne mogućnosti omogućuju izvođenje složenih operacija u nekoliko sekundi. Metode proračuna struja kratkog spoja mogu se proširiti korištenjem posebnog softvera. U ovom slučaju može se koristiti računalni program koji može napisati bilo koji kvalificirani programer.
Ako se izračun parametara kratkog spoja u trofaznoj mreži izvodi ručno, tada se koristi formula za dobivanje točnog rezultata ove vrijednosti:
Gdje:
Hvn - otpor između točke kratkog spoja i sabirnica.
Xsist je otpor cijelog sustava u odnosu na izvorne sabirnice.
Us je napon na sistemskim sabirnicama.
Ako bilo koji pokazatelj nedostaje tijekom izračuna, tada se može izračunati pomoću dodatnih formula ili treba koristiti posebne računalne programe.
U slučaju kada je potrebno izvršiti proračun kratkog spoja za složenu razgranatu mrežu, pretvara se ekvivalentni krug. Kako bi se izračuni što više pojednostavili, krug je prikazan s jednim otporom i izvorom električne energije.
Da biste pojednostavili dijagram potrebno vam je:
- Zbrojite sve pokazatelje paralelno vezanih otpora električnih krugova.
- Dodajte serijski spojene otpornike.
- Izračunajte dobiveni otpor zbrajanjem svih paralelno i serijski spojenih otpora.
Proračun jednofazne mreže
Proračun struja kratkog spoja u elektroenergetskim sustavima jednofaznog napona omogućuje pojednostavljene proračune. Obično jednofazni električni uređaji ne troše puno električne energije, a za pouzdanu zaštitu stana ili kuće od kratkog spoja dovoljno je ugraditi prekidač strujnog kruga dizajniran za radnu vrijednost od 25 A. Ako je potrebno
izvršiti približni izračun jednofaznog kratkog spoja, tada se proizvodi prema formuli:
Gdje
Uf je fazni napon.
Zt je otpor transformatora pri kratkom spoju.
Zc je otpor između faznog i neutralnog vodiča.
Ik - jednofazna struja kratkog spoja.
Izračun parametara kratkog spoja u jednofaznom krugu pomoću ove formule provodi se s pogreškom do 10%, ali u većini slučajeva to je dovoljno za pravilnu zaštitu električne mreže. Glavna poteškoća u dobivanju podataka izračunatih pomoću ove formule je poteškoća u dobivanju Zc vrijednosti. Ako su poznati parametri vodiča i određeni prijelazni otpori, tada se otpor između faznog i neutralnog vodiča izračunava pomoću formule:
Gdje:
rf je aktivni otpor fazne žice, Ohm;
rn - aktivni otpor neutralne žice, Ohm;
ra je ukupni aktivni otpor kontakata kruga faza-nula, Ohm;
xf" - unutarnji induktivni otpor fazne žice, Ohm;
xn" - unutarnja induktivna reaktancija neutralne žice, Ohm;
x’ - vanjska induktivna reaktancija kruga faza-nula, Ohm.
Dakle, zamjenom poznatih vrijednosti u gore navedene formule, lako možemo pronaći struju kratkog spoja za jednofaznu mrežu.
Izračun parametara kratkog spoja u jednofaznoj mreži provodi se sljedećim redoslijedom:
- Odredit će se parametri opskrbnog transformatora ili reaktora.
- Određuju se parametri korištenog vodiča.
- Ako je električni krug preopširan, treba ga pojednostaviti.
- Određuje se ukupni otpor između "faze" i "0".
- Ukupni otpor transformatora ili reaktora izračunava se ako se ta vrijednost ne može dobiti iz dokumentacije za izvor struje.
- Vrijednosti su zamijenjene u formulu.
Ako je cijeli niz radnji izveden ispravno, tada je na ovaj način moguće izračunati snagu struje kada dođe do kratkog spoja u jednofaznoj mreži.
Izračun kratkog spoja prema podacima putovnice
Zadatak izračuna kratkog spoja uvelike je pojednostavljen ako su dostupni podaci o putovnici reaktora ili transformatora. U ovom slučaju dovoljno je zamijeniti nazivne vrijednosti električne energije i napona u formule za izračun kako bi se dobila vrijednost struje kratkog spoja.
Snaga i snaga kratkog spoja mogu se odrediti pomoću sljedećih formula:
U ovoj formuli, vrijednost In jednaka je nazivnoj struji električnog transformatora ili reaktora.
Određivanje struje kratkog spoja u mreži neograničene snage
U takvim će uvjetima snaga električne energije biti jednaka beskonačnosti, a otpor vodiča jednak nuli. Ovi se uvjeti mogu primijeniti samo na takve projektne uvjete kada se točka kratkog spoja nalazi na znatnoj udaljenosti od izvora električne energije, a rezultirajući otpor kruga je desetke puta veći od otpora sustava.
Za električnu mrežu neograničene snage, električni intenzitet se izračunava pomoću formule:
Ik=Ib/Xres
Gdje:
Ik—struja kratkog spoja;
Ib—osnovna struja;
Khrez je rezultirajući mrežni napon.
Zamjenom vrijednosti u formulu možete dobiti vrijednost parametara kratkog spoja u mreži neograničene snage.
Smjernice za proračun struja kratkog spoja navedene u ovom članku sadrže osnovne principe po kojima se određuje jakost struje u vodiču u trenutku nastanka ove opasne pojave. Ako vam bude teško sami izvršiti ove izračune, možete koristiti usluge profesionalnih inženjera elektrotehnike koji će izvršiti sve potrebne izračune. Proračun struja kratkog spoja i izbor električne opreme prema savjetima stručnjaka osigurat će nesmetano i sigurno korištenje električnih mreža u privatnoj kući ili na radnom mjestu.
