Výpočet zkratových proudů: za transformátorem, způsob výpočtu, odpor systému

V elektrických sítích pravidelně vznikají různé nouzové situace. Mezi nimi je největším nebezpečím zkratový proud, jehož vzorec se používá při výpočtech a návrhu. Důsledky nouzového režimu jsou poměrně vážné – selhávají samotné sítě i připojená zařízení a zařízení. To vše způsobuje velké materiální škody. Provedené výpočty, včetně výpočtů pro zkratový rázový proud, jsou nutné především pro zajištění spolehlivé ochrany v elektrifikovaném zařízení.

Výpočet zkratových proudů

K provedení takového výpočtu proudu jsou zapojeni kvalifikovaní specialisté. Rozvíjejí nejen teoretickou stránku, ale zodpovídají i za následný provoz prezentovaných schémat. Je zde příliš mnoho specifických vlastností, takže začínající elektrikáři musí dobře rozumět nejen povaze samotné elektřiny, ale také vlastnostem vodičů, dielektrik, izolačním vlastnostem a dalším důležitým otázkám.

Výsledky vypočítané doma musí být kontrolovány odborníky. Všechny výpočty týkající se zkratů se provádějí pomocí speciálních vzorců.

Třífázový zkrat v elektrických sítích do 1000V je určen s ohledem na následující vlastnosti:

• Třífázový systém je standardně symetrický.
• Napájení transformátoru je považováno za nezměněné, srovnatelné s jeho jmenovitým výkonem.
• Vznik zkratu se uvažuje v okamžiku maximální hodnoty proudu.
• Hodnota EMF se bere pro napájecí zdroje umístěné ve velké vzdálenosti od zkratu.

Kromě toho by při určování parametrů zkratu měl být správně vypočten celkový odpor vodičů, spojený s jednou hodnotou výkonu. Konvenční vzorce mohou vést k chybám v důsledku různých jmenovitých napětí v jednotlivých úsecích v době zkratu. Základní výkon výrazně zjednodušuje výpočty a zvyšuje jejich přesnost.

Viz také:
Co je galvanický článek

Změny proudu při zkratu

Během doby zkratu prochází proud různými změnami. Na samém začátku se zvyšuje, pak slábne na určitou hodnotu a pak ji automatický regulátor buzení uvede na stabilní hodnotu.

Časový úsek potřebný ke změně parametrů zkratového proudu – TKZ – se nazývá přechodový proces. Na konci této doby a do okamžiku vypnutí zkratu je pozorován stabilní nouzový režim. Velikost proudu v různých časových intervalech je nezbytná při volbě nastavení ochranných prostředků a kontrole dynamické a tepelné stability elektrických zařízení.

Každá síť obsahuje zátěže s instalovanými indukčními reaktancemi. Zabraňují okamžitým změnám proudu, takže se jeho hodnota nemění prudce, ale postupně se zvyšuje, v souladu s fyzikálním zákonem. Analýza a výpočet proudu během přechodného období se značně zjednoduší, pokud je podmíněně rozdělen na dvě složky – aperiodickou a periodickou.

1. První – aperiodická část mj. – má konstantní znaménko, objevuje se v okamžiku zkratu a poměrně rychle klesá k nule.
2. Druhá část – periodická složka zkratového proudu Inmo – v prvním okamžiku představuje počáteční zkratový proud. Používá se při výběru nastavení a kontrole citlivosti ochranných zařízení. Tato síla zkratového proudu se nazývá subtranzientní proud, protože v jeho výpočtech je ekvivalentní obvod doplněn o subtranzientní EMF a odpor generátoru.

Na konci přechodného období je periodický proud považován za ustálený. Velikost celkového proudu zahrnuje aperiodické a periodické složky v kterémkoli segmentu přechodného období. Ukazatelem jeho maximální okamžité hodnoty je zkratový rázový proud, stanovený při kontrole dynamické stability elektrického zařízení.

Zkraty v jednofázových sítích

Při provádění výpočtů energetických systémů s jednofázovým proudem jsou povoleny výpočty prováděné ve zjednodušené formě. Zařízení a zařízení v takových sítích nespotřebovávají velké množství elektřiny, spolehlivou ochranu tedy může zajistit běžný jistič určený pro provozní proud 25 ampér.

Jednofázový zkratový proud se vypočítá v následujícím pořadí:

• Stanovení parametrů transformátoru nebo reaktoru napájejícího síť včetně jeho elektromotorické síly.
• Jsou stanoveny technické charakteristiky vodičů používaných v síti.
• Rozvětvený elektrický obvod musí být zjednodušen, rozdělen do samostatných sekcí.
• Výpočet impedance mezi fází a nulou.
• Stanovení impedance transformátoru nebo jiných napájecích zařízení, pokud takové údaje nejsou k dispozici v technické dokumentaci.
• Všechny získané hodnoty se vloží do vzorce.

V každém případě je na obrázku znázorněn zkratový proud a vzorec, podle kterého se vypočítává jednofázový proces.

V něm U_f je fázové napětí, Z_t – odpor transformátoru v okamžiku zkratu. Z_c bude odpor mezi fází a nulou a I_k – jednofázový zkratový proud.

Použití tohoto vzorce umožňuje určit jednofázový zkratový proud a jeho parametry v odpovídajících obvodech s chybou do 10%. Získaná data jsou dostatečná pro výpočet správné a efektivní ochrany sítě. Hlavním problémem při získávání počátečních dat je stanovení hodnoty Z_c.

Pokud máte údaje o parametrech vodičů a hodnotách přechodových odporů, je docela možné určit odpor mezi fází a nulou pomocí vzorce:

Zde r_f a r_n jsou aktivní odpory fázového a nulového vodiče, měřené v ohmech, r_a je součet aktivních odporů kontaktů v řetězci fáze-nula (Ohm), xf“ a xn“ jsou vnitřní indukční odpory fázového a nulového vodiče (Ohm), x’ je vnější indukční odpor ve fázi -nulový řetězec (Ohm).

Výsledná hodnota se dosadí do předchozího vzorce, po kterém již nebude stanovení zkratového proudu obtížné. Hlavní věcí je při provádění výpočtů dodržovat správný sled akcí.

Výpočet zkratových proudů pro třífázové sítě

Aby bylo možné určit třífázový zkratový proud v odpovídajících sítích, je nutné vzít v úvahu specifika výskytu a vývoje tohoto procesu. Především je to indukčnost, která se vyskytuje v uzavřeném vodiči, díky čemuž se proud třífázového zkratu nemění okamžitě, ale postupně se zvyšuje v souladu s určitými zákony.

Přesnost provedených výpočtů závisí především na výpočtech základních veličin vložených do vzorce. K tomuto účelu se používají další vzorce nebo speciální software, který provádí složité výpočetní operace ve velmi krátkém čase.

Pokud jsou výpočty v třífázových sítích prováděny ručně, v takových případech jsou nezbytné výsledky toku zkratového proudu, vzorec uvedený níže vám umožňuje určit s poměrně přesnými indikátory:

• I_zkrat =U_c/(√₃*X_res) = U_c /(√₃*(X_sedět + X_vn)), ve kterém X_ext je odpor mezi přípojnicemi a bodem zkratu, X_sedět je odpor v celém systému vzhledem ke sběrnicím zdroje napětí, U_c – napětí na sběrnicích v tomto systému.

Pokud některý z ukazatelů chybí, je jeho hodnota stanovena pomocí doplňkových vzorců nebo programů. Pokud se provádějí výpočty třífázového zkratu pro složité sítě s velkým počtem větví, je v tomto případě hlavní obvod přeměněn na ekvivalentní obvod, kde je pouze jeden zdroj elektřiny a jeden odpor.

Samotný proces zjednodušení se provádí v následujícím pořadí:

• Všechny indikátory odporu zapojené paralelně v daném obvodu se sečtou.
• Dále se sečtou všechny odpory zapojené do série.
• Výsledný odpor X_res je definován jako součet všech připojených paralelních a sériových odporů.

Výpočty dvoufázových zkratových proudů se provádějí s ohledem na jejich nedostatek symetrie. Nemají nulu, ale proudy tečou v dopředném a zpětném směru. Dvoufázový zkratový proud se tedy vypočítá postupně pomocí samostatných vzorců použitých pro každý indikátor.

Zkratový proud v sítích s neomezeným výkonem

Dost často výkon zdroje elektřiny výrazně převyšuje celkový výkon všech připojených spotřebičů. V takových případech, při řešení problému, jak najít hodnotu zkratu, je hodnota napětí považována za podmíněně nezměněnou.

Přítomnost takových podmínek vede k nekonečnému indikátoru výkonu a odpor vodičů nabývá nulové hodnoty. Pro výpočty se používají pouze v případech, kdy se zkrat nachází ve velké vzdálenosti od zdroje napětí a hodnota výsledného odporu obvodu je mnohonásobně větší než odpor celého systému.

V sítích s neomezeným výkonem vám následující vzorec umožňuje vypočítat zkratový proud: I_k = I_b/X_res, ve kterém jsem_b je základní proud a X_res – výsledný odpor sítě. Pokud máme prvotní data, velmi rychle najdeme celkem přesný konečný výsledek.

Multimetr: účel, druhy, označení, značení, co lze multimetrem měřit

Ohmův zákon pro střídavý proud

Jak porozumět Ohmovu zákonu: jednoduché vysvětlení pro figuríny se vzorcem a koncepty

Jaký je rozdíl mezi fázovým napětím nebo proudem a lineárním

Třífázové a jednofázové omezovače výkonu

Jak vypočítat zkratový proud

Zkrat je impuls, který vzniká v elektrickém obvodu. Jeho výskyt vede k poruchám elektrických zařízení (často bez možnosti jejich obnovy), roztavení vodičů a dalším problémům. Pro výpočet zkratových proudů se používají speciální vzorce.

Co je zkratový proud?

SC proud znamená „zkratový proud“. V tomto okamžiku jsou k sobě připojeny dva body stejného elektrického obvodu. Důležitou podmínkou je potenciální rozdíl. Pokud při normálním provozu není zajištěna interakce bodů, dojde k poruše nebo zkratu. Je považován za krátký, protože funguje přímo a obchází elektrické spotřebiče.

• Jednofázový (dotek se zemí nebo částí spojenou se zemí);
• Dvoufázové (spojení dvou bodů s různým potenciálem, často se vyskytuje v důsledku poškození izolační vrstvy);
• Třífázové nebo symetrické (spojení tří různých bodů, nastává v důsledku rozpadu, přehřátí nebo bičování prvků);
• Interturn (spojení ve vinutí statoru, transformátoru nebo mechanismu rotoru);
• Zkrat k pouzdru nebo systému (kov).

Důležité! Je nutné předem promyslet a vypočítat způsoby ochrany – omezovací tlumivky, paralelní, rychle reagující zařízení s omezovači proudu atd.

Jak správně vypočítat zkratový proud

Návrh jakéhokoli elektrického obvodu zahrnuje výpočet zatížení, schopností a pravděpodobnosti nouzových situací. Ve většině případů vznikají problémy v obvodech s “kovovým” zkratem.

• Selhání automatických strojů a ochranných systémů;
• “Lidský faktor” (chyby v práci obsluhujícího personálu);
• Poškození v důsledku opotřebení prvků;
• Přírodní katastrofy (přírodní jevy);
• Sabotáž, nezákonné jednání třetích stran.

Důležité! Zkratový proud transformátoru je napojen na dosti dlouhý elektrický obvod s velkým počtem přípojných míst (kabely, vodiče, zásuvky atd.), což výrazně zvyšuje hodnotu odporu v obvodu a tím zvyšuje riziko úrazu.

Bude vás zajímat Koncept elektrického proudu

Třífázový

Předběžný výpočet je založen na Ohmově zákonu. Obecným principem je, že proud je určen poměrem napětí k odporu. Akce platí také při výpočtu jmenovitého zatížení úrovně.

Třífázový zkrat znamená současnou interakci všech typů (nula, plus a mínus). Pro výpočet zkratového proudu vinutí transformátoru se používá určité pořadí akcí:

• Vypracování výpočtového schématu je zjednodušená verze s uvedením a správným uspořádáním prvků celého elektrického systému (vypínače, přístroje, zásuvky, vlastnosti materiálů);
• Další parametry sítě – jmenovité hodnoty napětí, odporu a výkonu sítě;
• Označte místa, kde může dojít ke zkratu;
• Pro zamýšlenou oblast je vypracován náhradní diagram;
• Schéma se postupně mění.

Důležité! Po určení konečného odporu elektrického obvodu lze vypočítat hodnotu zkratových proudů.

Jednofázový

Výpočet jednofázového zkratového proudu se provádí v rámci speciálního vzorce:

kde x je součtová (celková) hodnota odporu v úseku do místa zkratu (maximum – 1,181 Ohm, minimum – 6,038 Ohm); U – základní napětí. Hlavním problémem je určit hodnotu X (vypočtenou pomocí samostatného vzorce). Fáze práce:

• Určete vlastnosti zdroje energie;
• Nastavte parametry vodiče;
• Pokud je obvod rozvětvený, bude nutné jej zjednodušit (odstranění několika prvků z výpočetního obvodu);
• Určete odpor ve fázi/neutrálu;
• Pokud k elektrické síti neexistuje technická dokumentace, počítá se celkový odpor.

Získané hodnoty je třeba dosadit do vzorce. Pro malé prostory (byt, soukromý dům) bude takový výpočet dostačující.

Kdo provádí tyto výpočty?

Výpočty provádí organizace nebo elektrikář ve fázi sestavování schématu elektrického obvodu. Pokud máte nějaké znalosti v oblasti elektroniky, můžete provést výpočet sami nebo pomocí speciálních programů (například programy “Elektrikář”, “BNTU”). Kromě toho můžete využít speciální online kalkulačky.

Bude vás zajímat toto Proč potřebujeme vyrovnání potenciálu?

Důležité! V případě vyšetření mohou být požadovány další informace. Podle usnesení vlády RF č. 145 (bod 17) musí být tyto údaje poskytnuty do tří dnů.

Jak vypočítat zkratový proud podle pasových údajů

Pokud je schéma elektrického obvodu doprovázeno technickou dokumentací, lze výpočty provádět rychleji. Určení velikosti zkratových proudů a přesnosti získaných hodnot závisí na počátečních datech – pokud obvod nebyl upraven, parametry budou přesné.

Při výpočtech je třeba vzít v úvahu, že zařízení a napájecí body obvykle pracují na jmenovitých hodnotách. Synchronní zařízení mají kombinované regulátory a při maximálních hodnotách dochází ke zkratu. Tento bod je hlavní v počátečním výpočtu.

Jaký je odpor systému?

Aby se předešlo chybám ve výpočtech zkratového proudu, je nutné správně určit odpor (celkový i jednotlivé úseky). Výpočet odporu mezi fází a nulou se provádí pomocí následujícího vzorce:

Z = odmocnina ((xa + xn + x)2 + (rf + rn + ra)2),

z toho rf a rn jsou aktivní odpory nulového a fázového vodiče, ra je součet odporů v úseku, xf a xn jsou vnitřní indukčnosti na neutrálu a fázi, x je vnější indukčnost v řetězci.

Důležité! Výsledná hodnota je použita v předchozích vzorcích při výpočtu zkratových proudů. Hlavní podmínkou je dodržovat pořadí akcí při sestavování diagramu a vzorců.

I malý zkrat může poškodit zařízení a stroje a také elektrické sítě. Pro instalaci vhodných ochranných zařízení je nutný předběžný výpočet možných zkratových úseků.

Pomohl článek? Hodnotit