تحدث دائرة كهربائية قصيرة عندما تكون الأجزاء الحاملة للتيار ذات إمكانات أو أطوار مختلفة متصلة ببعضها البعض. يمكن أيضًا أن تتشكل دائرة كهربائية قصيرة على جسم الجهاز المتصل بالأرض. هذه الظاهرة نموذجية أيضًا بالنسبة للشبكات الكهربائية وأجهزة الاستقبال الكهربائية.

أسباب وتأثيرات تيار الدائرة القصيرة

يمكن أن تكون أسباب ماس كهربائي مختلفة جدًا. يتم تسهيل ذلك من خلال بيئة رطبة أو عدوانية تتدهور فيها بشكل كبير. يمكن أن تنتج الدائرة القصيرة عن التأثيرات الميكانيكية أو أخطاء الموظفين أثناء الإصلاح والصيانة.

يكمن جوهر الظاهرة في اسمها ويمثل تقصيرًا في المسار الذي يمر عبره التيار. ونتيجة لذلك، يتدفق التيار بعد الحمل المقاوم. وفي الوقت نفسه، يرتفع إلى الحدود غير المقبولة إذا لم يعمل الإغلاق الوقائي.

ومع ذلك، قد لا يحدث انقطاع للتيار الكهربائي حتى في حالة وجود تدابير وقائية. يحدث هذا الموقف عندما تكون الدائرة القصيرة بعيدة جدًا وتكون المقاومة الكبيرة تجعل التيار غير كافٍ لتشغيل أجهزة الحماية. ومع ذلك، فإن هذا التيار يكفي لإشعال الأسلاك وإحداث حريق.

في مثل هذه الحالات، فإن ما يسمى بخصائص التيار الزمني المميزة لقواطع الدائرة لها أهمية كبيرة. وهنا يلعب قطع التيار والإصدارات الحرارية التي تحمي من الأحمال الزائدة دورًا مهمًا. تتمتع هذه الأنظمة بأوقات استجابة مختلفة تمامًا، وبالتالي فإن الإجراء البطيء للحماية الحرارية يمكن أن يؤدي إلى تكوين قوس محترق وتلف الموصلات الموجودة في مكان قريب.

تيارات الدائرة القصيرة لها تأثير كهروديناميكي وحراري على المعدات والتركيبات الكهربائية، مما يؤدي في النهاية إلى تشوهها الكبير وارتفاع درجة حرارتها. في هذا الصدد، من الضروري إجراء حسابات لتيارات الدائرة القصيرة مقدما.

كيفية حساب تيار الدائرة القصيرة باستخدام الصيغة

يتم حساب هذه التيارات، كقاعدة عامة، إذا كان من الضروري التحقق من تشغيل المعدات في المواقف القصوى. والغرض الرئيسي هو تحديد مدى ملاءمة أجهزة الحماية التلقائية. من أجل حساب تيار الدائرة القصيرة بشكل صحيح، عليك أولاً أن تعرف بالضبط المعدن الذي يتكون منه الموصل. لإجراء العمليات الحسابية، ستحتاج أيضًا إلى طول السلك ومقطعه العرضي.

لتحديد المقاومة، من الضروري معرفة مؤشر المقاومة النشطة Rп، الذي تتكون قيمته من مقاومة السلك مضروبة في طوله. يتم حساب قيمة المفاعلة الحثية Xp على أساس المفاعلة الحثية المحددة، والتي تساوي 0.6 أوم/كم.

مؤشر Zt هو المقاومة الكلية لملف الطور المثبت في المحول على جانب الجهد المنخفض. وبالتالي، فإن الحسابات الأولية في الوقت المناسب سوف تساعد على تجنب الأضرار الجسيمة للمعدات الكهربائية الناجمة عن ماس كهربائى.

تتيح الحسابات إمكانية التحديد الدقيق لقاطع الدائرة الذي سيوفر الحماية الأكثر فعالية ضد دوائر القصر. ومع ذلك، يمكن إجراء جميع القياسات اللازمة باستخدام جهاز خاص، مصمم بدقة لتحديد هذه القيم. ولأخذ القياسات، يتم توصيل الجهاز بالشبكة وتحويله إلى الوضع المطلوب.

حماية ماس كهربائى للشبكة

السبب الرئيسي لتعطيل التشغيل العادي لنظام إمداد الطاقة (SES) هو حدوث دوائر قصيرة (SC) في الشبكة أو عناصر المعدات الكهربائية بسبب تلف العزل أو الإجراءات غير الصحيحة لموظفي الصيانة. لتقليل الأضرار الناجمة عن فشل المعدات الكهربائية أثناء تدفق تيارات الدائرة القصيرة، وكذلك لاستعادة وضع التشغيل العادي لمحطة الطاقة الشمسية بسرعة، من الضروري تحديد تيارات الدائرة القصيرة بشكل صحيح واختيار المعدات الكهربائية ومعدات الحماية ووسائل الحد من تيارات الدائرة القصيرة القائمة عليها.

دائرة مقصورةهو اتصال مباشر بين أي نقاط ذات أطوار مختلفة، مرحلة وسلك محايد، أو مرحلة إلى الأرض، لا توفرها ظروف التشغيل العادية للتركيب.

الأنواع الرئيسية للدوائر القصيرة في الأنظمة الكهربائية:

3. ماس كهربائى على مرحلة واحدة، حيث تقصر إحدى المراحل على السلك أو الأرض المحايدة. رمز لنقطة الدائرة القصيرة أحادية الطور
يتم تحديد التيارات والفولتية والقوى والكميات الأخرى المتعلقة بدائرة قصر أحادية الطور
,
,
إلخ.

هناك أيضًا أنواع أخرى من الدوائر القصيرة المرتبطة بانقطاع الأسلاك والدوائر القصيرة المتزامنة للأسلاك ذات المراحل المختلفة.

تعتبر الدائرة القصيرة ثلاثية الطور متناظرة، حيث أن المراحل الثلاث جميعها في نفس الظروف. جميع الأنواع الأخرى من الدوائر القصيرة غير متماثلة، حيث أن المراحل لا تبقى في نفس الظروف، ونتيجة لذلك يتم تشويه أنظمة التيار والجهد.

عند حدوث ماس كهربائى، تنخفض المقاومة الكهربائية الإجمالية لدائرة نظام إمداد الطاقة، ونتيجة لذلك تزداد التيارات في فروع النظام بشكل حاد، وتنخفض الفولتية في الأقسام الفردية للنظام.

تتمتع عناصر الأنظمة الكهربائية بمقاومات نشطة ومتفاعلة (حثية أو سعوية)، لذلك في حالة حدوث خلل مفاجئ في وضع التشغيل العادي (عند حدوث ماس كهربائى)، يكون النظام الكهربائي عبارة عن دائرة تذبذبية. سوف تتغير التيارات في فروع النظام والفولتية في أجزائه الفردية لبعض الوقت بعد حدوث ماس كهربائى وفقًا لمعلمات هذه الدائرة. أولئك. خلال دائرة كهربائية قصيرة، تحدث عملية عابرة في دائرة المنطقة المتضررة.

أثناء ماس كهربائى في كل مرحلة، إلى جانب مكون التيار الدوري (المكون الحالي للإشارة المتناوبة)، يوجد مكون تيار غير دوري (مكون الإشارة الثابتة)، والذي يمكنه أيضًا تغيير الإشارة، ولكن على فترات أطول مقارنة بالإشارة الدورية .

القيمة اللحظية لإجمالي تيار الدائرة القصيرة للحظة زمنية عشوائية:

أين - المكون غير الدوري لتيار الدائرة القصيرة في لحظة الزمن
;- التردد الزاوي للتيار المتردد؛ - زاوية الطور لمصدر الجهد في لحظة الزمن
;- زاوية التحول الحالي في دائرة القصر بالنسبة لجهد المصدر - ثابت الوقت لدائرة القصر؛
- الحث والمقاومة الاستقرائية والنشطة لدائرة القصر.

المكون الدوري تيار الدائرة القصيرة (الشكل 1) هو نفسه بالنسبة لجميع المراحل الثلاث ويتم تحديده في أي لحظة من الزمن بقيمة إحداثي المغلف مقسومًا على
. مكون غير دوري يختلف تيار الدائرة القصيرة لجميع المراحل الثلاث (انظر الشكل 2) ويختلف اعتمادًا على لحظة حدوث الدائرة القصيرة.

أرز. 3. التغيير في وقت المكون الدوري لتيار الدائرة القصيرة:

أ) عندما يتم تشغيله بواسطة مولدات بدون مفتاح نقل تلقائي؛ ب) عندما يتم تشغيله بواسطة مولدات ذات مفتاح نقل تلقائي؛ ج) عند تشغيله من نظام الطاقة.

يتغير اتساع المكون الدوري في العملية العابرة وفقًا للتغير في المجال الكهرومغناطيسي لمصدر دائرة القصر (الشكل 3) مع قوة المصدر المتناسبة مع قوة العنصر حيث تكون دائرة القصر ومع مراعاة عدم وجود مولدات مضادات الفيروسات القهقرية، يتناقص مصدر المجال الكهرومغناطيسي عن القيمة الأولية
حتى ثابت
ونتيجة لذلك يختلف اتساع المكون الدوري من
(تيار الدائرة القصيرة الفائق) حتى
(ماس كهربائى ثابت) (الشكل 3، أ).

في ظل وجود مولدات مضادات الفيروسات القهقرية، يتغير المكون الدوري لتيار الدائرة القصيرة، كما هو موضح في الشكل. 3 ب يتم تفسير الانخفاض في المكون الدوري في الفترة الأولية للدائرة القصيرة من خلال القصور الذاتي لعمل جهاز AR، الذي يبدأ العمل بعد 0.08-0.3 ثانية من حدوث ماس كهربائى. مع زيادة تيار الإثارة للمولد، يزداد المجال الكهرومغناطيسي الخاص به، وبالتالي، يزداد المكون الدوري لتيار الدائرة القصيرة حتى قيمة الحالة المستقرة.

إذا كانت قدرة المصدر أكبر بكثير من قدرة العنصر الذي يؤخذ في الاعتبار قصر الدائرة الكهربية، والذي يتوافق مع مصدر قدرة غير محدودة ومقاومته الداخلية صفر، فإن القوة الدافعة الكهربية للمصدر تكون ثابتة. ولذلك، فإن المكون الدوري لتيار الدائرة القصيرة لم يتغير أثناء العملية العابرة (الشكل 3، ج)، أي.

مكون غير دوري لتيار الدائرة القصيرة يختلف في جميع المراحل ويمكن أن يختلف حسب لحظة حدوث الدائرة القصيرة والوضع السابق (خلال الفترة). يعتمد معدل التوهين لمكون التيار غير الدوري على النسبة بين المقاومة النشطة والمقاومة الحثية لدائرة القصر، أي. من ثابت : كلما زادت المقاومة النشطة للدائرة، زاد التوهين. لا يمكن ملاحظة المكون غير الدوري لتيار الدائرة القصيرة إلا في أول 0.1-0.2 ثانية بعد حدوث الدائرة القصيرة. عادة يتم تحديده بأكبر قيمة لحظية ممكنة، والتي (في الدوائر ذات المفاعلة الحثية السائدة
)يحدث في اللحظة التي يمر فيها جهد المصدر عبر القيمة الصفرية (
) ونقص الحمل الحالي. حيث
في هذه الحالة، فإن إجمالي تيار الدائرة القصيرة له أهمية قصوى. يتم حساب الشروط المحددة عند تحديد تيارات الدائرة القصيرة.

يحدث الحد الأقصى لتيار الدائرة القصيرة اللحظية بعد نصف فترة تقريبًا، أي. 0.01 ثانية بعد حدوث ماس كهربائى. يُطلق على أعلى تيار ماس كهربائى لحظي ممكن اسم تيار الصدمة (الشكل 3) لقد تم تحديده في الوقت الحالي
مع:

أين
- معامل الصدمة حسب الثابت الزمني لدائرة القصر.

يتم تحديد القيمة الفعالة لإجمالي تيار الدائرة القصيرة للحظة زمنية عشوائية من التعبير:

(3.4)

أين - القيمة الفعالة للمكون الدوري لتيار الدائرة القصيرة؛ - القيمة الفعالة للمكون غير الدوري، تساوي

(3.5)

أعلى قيمة فعالة لتيار الصدمة للفترة الأولى من بداية عملية الدارة القصيرة:

(3.6)

طاقة ماس كهربائى لنقطة زمنية تعسفية:

(3.7)

إمدادات الطاقة ماس كهربائى. عند حساب تيارات الدائرة القصيرة، يُفترض أن مصادر الطاقة لموقع الدائرة القصيرة هي مولدات توربو وهيدروجين، ومعوضات ومحركات متزامنة، ومحركات غير متزامنة. يتم أخذ تأثير المحركات غير المتزامنة في الاعتبار فقط في اللحظة الأولى من الزمن وفي الحالات التي تكون فيها متصلة مباشرة بدائرة كهربائية قصيرة.

الكميات المحددة. عند حساب تيارات الدائرة القصيرة، يتم تحديد القيم التالية:

- القيمة الأولية للمكون الدوري لتيار الدائرة القصيرة (القيمة الأولية لتيار الدائرة القصيرة فائق العبور) ؛

- تيار صدمة الدائرة القصيرة، الضروري لاختبار الأجهزة الكهربائية، وقضبان التوصيل والعوازل لتحقيق الاستقرار الكهروديناميكي؛

- أعلى قيمة فعالة لتيار صدمة الدائرة القصيرة المطلوبة لاختبار ثبات الأجهزة الكهربائية خلال الفترة الأولى من عملية الدائرة القصيرة؛

- معنى ل
، ضروري لفحص قواطع الدائرة الكهربائية بناءً على التيار الذي يتم إيقاف تشغيله؛

- القيمة الفعالة لتيار الدائرة القصيرة في الحالة المستقرة، والذي يستخدم لفحص الأجهزة الكهربائية وقضبان التوصيل والبطانات والكابلات للتأكد من الاستقرار الحراري؛

- قوة ماس كهربائى للوقت
؛ مصمم على اختبار قواطع الدائرة بناءً على الحد الأقصى المسموح به من طاقة التبديل. بالنسبة للمفاتيح عالية السرعة، يمكن تقليل هذه المرة إلى 0.08 ثانية.

الافتراضات وشروط التصميم. لتسهيل حساب تيارات الدائرة القصيرة، تم وضع عدد من الافتراضات:

1) تعتبر المجالات الكهرومغناطيسية لجميع المصادر في الطور؛

2) إزالة المجالات الكهرومغناطيسية للمصادر بشكل كبير من موقع الدائرة القصيرة (
)، تعتبر دون تغيير؛

3) لا تأخذ في الاعتبار دوائر القصر ذات السعة المستعرضة (باستثناء الخطوط الهوائية 330 كيلو فولت أعلاه وخطوط الكابلات 110 كيلو فولت أعلاه) وتيارات المحولات الممغنطة ؛

4) تؤخذ المقاومة النشطة لدائرة القصر في الاعتبار فقط مع النسبة
, أين و - المقاومة النشطة والمتفاعلة المكافئة لدائرة قصر الدائرة؛

5) في عدد من الحالات، لا يؤخذ تأثير الأحمال في الاعتبار (أو يؤخذ في الاعتبار تقريبًا)، ولا سيما تأثير المحركات الصغيرة غير المتزامنة والمتزامنة.

وفقًا لغرض تحديد تيارات الدائرة القصيرة، يتم تحديد شروط التصميم، والتي تشمل رسم مخطط تصميمي، وتحديد وضع الدائرة القصيرة، ونوع الدائرة القصيرة، وموقع نقاط الدائرة القصيرة والقصر المقدر -وقت الدائرة.

عند تحديد وضع الدائرة القصيرة، اعتمادًا على الغرض من الحساب، يتم تحديد المستويات القصوى والدنيا المحتملة لتيارات الدائرة القصيرة. على سبيل المثال، يتم إجراء اختبار المعدات الكهربائية للتأثيرات الكهروديناميكية والحرارية لتيارات الدائرة القصيرة في الوضع الأكثر شدة - الحد الأقصى، عندما يتدفق أكبر تيار ماس كهربائى عبر العنصر الذي يتم اختباره. على العكس من ذلك، وفقًا للوضع الأدنى المطابق لأدنى تيار ماس كهربائى , إجراء الحسابات واختبار وظائف أجهزة حماية التتابع والأتمتة.

اختيار نوع الدائرة القصيرةيحدده الغرض من حساب تيارات الدائرة القصيرة. لتحديد المقاومة الكهروديناميكية للأجهزة والحافلات الصلبة، يتم أخذ دائرة قصر ثلاثية الطور كتصميم؛ لتحديد المقاومة الحرارية للأجهزة والموصلات - ماس كهربائى ثلاثي الطور أو ثنائي الطور حسب التيار. يتم إجراء اختبار قدرات الكسر والإغلاق للأجهزة باستخدام تيار خطأ أرضي ثلاثي الطور أو أحادي الطور (في الشبكات ذات تيارات خطأ أرضي كبيرة) اعتمادًا على قيمته.

يتم تحديد اختيار نوع الدائرة القصيرة في حسابات حماية التتابع من خلال الغرض الوظيفي منه ويمكن أن يكون خطأ أرضي ثلاثي أو ثنائي الطور أو أحادي الطور أو ثنائي الطور.

مواقع نقاط الدائرة القصيرةيتم اختيارها بطريقة تجعل المعدات الكهربائية التي يتم اختبارها والموصلات خلال دائرة كهربائية قصيرة في أكثر الظروف غير المواتية. على سبيل المثال، لاختيار معدات التحويل، من الضروري تحديد موقع الدائرة القصيرة مباشرةً عند أطراف الإخراج الخاصة بها؛ ويتم تحديد المقطع العرضي لخط الكابل بناءً على تيار الدائرة القصيرة في بداية الخط. يتم تحديد موقع نقاط الدائرة القصيرة عند حساب حماية التتابع حسب الغرض منها - في بداية القسم المحمي أو نهايته.

يقدر وقت الدائرة القصيرة. يتم تحديد الوقت الفعلي الذي يحدث خلاله ماس كهربائى من خلال مدة الحماية وفصل المعدات،

. (3.8)

في الحسابات، يتم استخدام الوقت المخفض (الوهمي) - الفترة الزمنية التي ينبعث خلالها تيار الدائرة القصيرة في الحالة المستقرة نفس كمية الحرارة التي يجب أن ينبعث منها تيار الدائرة القصيرة المار فعليًا خلال وقت الدائرة القصيرة الفعلي.

الوقت المحدد المطابق لتيار الدائرة القصيرة الكامل هو

. (3.9)

أين - تقليل الوقت للمكون الدوري لتيار الدائرة القصيرة؛

- تقليل الوقت للمكون غير الدوري لتيار الدائرة القصيرة.

في الوقت الحقيقي
ج يتم تحديد الوقت المخفض للمكون الدوري لتيار الدائرة القصيرة باستخدام المخططات البيانية.

في الوقت الحقيقي
مع
، أين - قيمة الوقت المخفض ل
مع.

تحديد الوقت المخفض للمكون غير الدوري ، ويتم إنتاجه في
وفقا للصيغة:

, (3.10)

أين - نسبة التيار الفائق الأولي إلى التيار الثابت في موقع الدائرة القصيرة (
).

في
- حسب الصيغة:

. (3.11)

عندما يكون الوقت الحقيقي أكثر من 1 ثانية. أو
تقليل الوقت للمكون غير الدوري لتيار الدائرة القصيرة ( ) يمكن إهمالها.

يعد قصر الدائرة بين الموصلات ظاهرة خطيرة للغاية، سواء في الشبكة الكهربائية للمنازل الخاصة أو في الأسلاك المعقدة للمحطات الفرعية ودوائر إمداد الطاقة لمعدات الإنتاج القوية. يمكن أن يؤدي قصر الدائرة إلى نشوب حريق وفشل الأجهزة الكهربائية باهظة الثمن، لذا فإن حساب تيارات الدائرة القصيرة يعد خطوة إلزامية قبل مد الكابلات لمختلف مستهلكي الكهرباء.

من يشارك في حساب الدائرة القصيرة؟

يتم إجراء حسابات الدائرة القصيرة بواسطة متخصصين مؤهلين لا يقومون فقط بإجراء الحسابات اللازمة، ولكنهم مسؤولون أيضًا عن مواصلة تشغيل المعدات الكهربائية. يمكن لكهربائيي المنازل أيضًا إجراء هذه الحسابات، ولكن فقط إذا كانت لديهم المعرفة الأساسية حول طبيعة الكهرباء، وخصائص الموصلات ودور العوازل في عزلها الموثوق عن بعضها البعض. وفي الوقت نفسه، يجب إعادة فحص النتيجة التي تم الحصول عليها لقيمة الدائرة القصيرة، قبل القيام بالأعمال الكهربائية، بشكل مستقل، أو استخدام خدمات الشركات المتخصصة التي تنفذ هذه الحسابات على أساس مدفوع الأجر. سيتم وصف كيفية حساب تيار الدائرة القصيرة باستخدام صيغ خاصة بالتفصيل أدناه.

ميزات الحساب

يتم حساب تيارات المعدات ثلاثية الطور باستخدام صيغ خاصة.

إذا كان من الضروري إجراء حساب تيار الدائرة القصيرة ثلاثي الطور للشبكات الكهربائية ذات الفولتية التي تصل إلى 1000 فولت، فيجب مراعاة الفروق الدقيقة التالية عند إجراء الحسابات:

1. ينبغي اعتبار النظام ثلاثي المراحل متماثلًا.
2. يتم أخذ مصدر الطاقة للمحول كقيمة ثابتة تساوي قيمته الاسمية.
3. عادة ما تعتبر لحظة حدوث ماس كهربائى عند الحد الأقصى للقيمة الحالية.
4. المجالات الكهرومغناطيسية لمصادر الطاقة الموجودة على مسافة كبيرة من قسم الشبكة الكهربائية حيث يحدث قصر الدائرة.

أيضًا، عند حساب معلمات الدائرة القصيرة، من الضروري حساب مقاومة الموصل الناتجة بشكل صحيح، ولكن يجب أن يتم ذلك عن طريق إحضار قيمة طاقة واحدة. إذا قمت بحساب المقاومة باستخدام الصيغ القياسية المعروفة من دورة الفيزياء، فمن الممكن أن ترتكب أخطاء بسبب الجهد المقنن غير المتساوي في لحظة حدوث دائرة كهربائية قصيرة لأجزاء مختلفة من الدائرة الكهربائية. يتيح لك اختيار هذه القوة الأساسية تبسيط العمليات الحسابية بشكل كبير وزيادة دقتها بشكل كبير.

عند حساب تيار الدائرة القصيرة، من المعتاد أيضًا تحديد الجهد الذي لا يعتمد على القيمة الاسمية، ولكن يزيد عن هذا المؤشر بنسبة 5٪. على سبيل المثال، بالنسبة لشبكة كهربائية بقوة 380 فولت، سيكون الجهد الأساسي لحساب تيارات الدائرة القصيرة 0.4 كيلو فولت.

بالنسبة لشبكة تيار متردد بجهد 220 فولت، سيكون الجهد الأساسي 231 فولت.

صيغ لحساب الدوائر ثلاثية الطور

يتم حساب تيارات الدائرة القصيرة في أنظمة الطاقة الكهربائية للكهرباء ثلاثية الطور مع مراعاة خصوصيات حدوث هذه العملية.

نظرا لمظهر محاثة الموصل الذي يحدث فيه ماس كهربائى، فإن قوة ماس كهربائى لا تتغير على الفور، ولكن هذه القيمة تزداد وفقا لقوانين معينة. لكي تسمح طريقة حساب تيارات الدائرة القصيرة بإجراء حسابات عالية الدقة، من الضروري حساب جميع الكميات الرئيسية المدخلة في صيغ الحساب.

في كثير من الأحيان لهذا الغرض من الضروري استخدام صيغ إضافية أو برامج خاصة. تتيح إمكانيات الحوسبة الحديثة إمكانية تنفيذ عمليات معقدة في غضون ثوانٍ. يمكن توسيع طرق حساب تيارات الدائرة القصيرة باستخدام برامج خاصة. وفي هذه الحالة يمكن استخدام برنامج حاسوبي يمكن كتابته بواسطة أي مبرمج مؤهل.

إذا تم حساب معلمات الدائرة القصيرة في شبكة ثلاثية الطور يدويًا، فسيتم استخدام الصيغة للحصول على النتيجة الدقيقة لهذه القيمة:

أين:
Hvn - المقاومة بين نقطة الدائرة القصيرة وقضبان التوصيل.
Xsist هي مقاومة النظام بأكمله فيما يتعلق بالحافلات المصدر.
Uс هو الجهد على حافلات النظام.
إذا كان هناك أي مؤشر مفقود أثناء العمليات الحسابية، فيمكن حسابه باستخدام صيغ إضافية، أو يجب استخدام برامج كمبيوتر خاصة.

في حالة الحاجة إلى إجراء حساب الدائرة القصيرة لشبكة متفرعة معقدة، يتم تحويل الدائرة المكافئة. ولتبسيط الحسابات قدر الإمكان، يتم تزويد الدائرة بمقاومة واحدة ومصدر للكهرباء.

لتبسيط الرسم البياني تحتاج:

1. أضف جميع مؤشرات المقاومة المتصلة المتوازية للدوائر الكهربائية.
2. أضف المقاومات المتصلة على التوالي.
3. احسب المقاومة الناتجة عن طريق جمع جميع المقاومات المتصلة المتوازية والمتسلسلة.

حساب الشبكة أحادية الطور

يسمح حساب تيارات الدائرة القصيرة في أنظمة الطاقة الكهربائية ذات الجهد أحادي الطور بإجراء حسابات مبسطة. عادة، لا تستهلك الأجهزة الكهربائية أحادية الطور الكثير من الكهرباء، ولحماية شقة أو منزل بشكل موثوق من ماس كهربائى، يكفي تركيب قاطع دائرة مصمم لقيمة تشغيل تبلغ 25 أ. إذا لزم الأمر
لإجراء حساب تقريبي لدائرة قصر أحادية الطور، ثم يتم إنتاجها وفقًا للصيغة:

أين
Uf هو جهد الطور.
Zt هي مقاومة المحول عند حدوث ماس كهربائى.
Zc هي المقاومة بين الطور والموصلات المحايدة.
Ik - تيار الدائرة القصيرة أحادي الطور.

يتم حساب معلمات الدائرة القصيرة في دائرة أحادية الطور باستخدام هذه الصيغة مع وجود خطأ يصل إلى 10٪، ولكن في معظم الحالات يكون هذا كافيًا لحماية الشبكة الكهربائية بشكل صحيح. الصعوبة الرئيسية في الحصول على البيانات المحسوبة باستخدام هذه الصيغة هي صعوبة الحصول على قيمة Zc. إذا كانت معلمات الموصل معروفة وتم تحديد مقاومات الانتقال أيضًا، فسيتم حساب المقاومة بين الطور والموصلات المحايدة باستخدام الصيغة:

أين:
rf هي المقاومة النشطة لسلك الطور، أوم؛
rn — المقاومة النشطة للسلك المحايد، أوم؛
ra هي المقاومة النشطة الكلية لجهات اتصال دائرة الطور صفر، أوم؛
xf" - المقاومة الحثية الداخلية لسلك الطور، أوم؛
xn" - المفاعلة الحثية الداخلية للسلك المحايد، أوم؛
x' - المفاعلة الحثية الخارجية لدائرة الطور صفر، أوم.

وبالتالي، باستبدال القيم المعروفة في الصيغ المذكورة أعلاه، يمكننا بسهولة العثور على تيار الدائرة القصيرة لشبكة أحادية الطور.

يتم حساب معلمات الدائرة القصيرة في شبكة أحادية الطور بالتسلسل التالي:

1. سيتم تحديد معلمات محول الإمداد أو المفاعل.
2. يتم تحديد معلمات الموصل المستخدم.
3. إذا كانت الدائرة الكهربائية واسعة جدًا، فيجب تبسيطها.
4. يتم تحديد المقاومة الكلية بين "الطور" و"0".
5. يتم حساب المقاومة الإجمالية للمحول أو المفاعل إذا لم يكن من الممكن الحصول على هذه القيمة من الوثائق الخاصة بمصدر الطاقة.
6. يتم استبدال القيم في الصيغة.

إذا تم تنفيذ تسلسل الإجراءات بالكامل بشكل صحيح، فمن الممكن بهذه الطريقة حساب القوة الحالية عند حدوث ماس كهربائى في شبكة أحادية الطور.

حساب ماس كهربائى وفقا لبيانات جواز السفر

يتم تبسيط مهمة حساب الدائرة القصيرة إلى حد كبير في حالة توفر بيانات جواز السفر للمفاعل أو المحول. في هذه الحالة يكفي استبدال القيم الاسمية للكهرباء والجهد في صيغ الحساب للحصول على قيمة تيار الدائرة القصيرة.

يمكن تحديد قوة وقوة الدائرة القصيرة باستخدام الصيغ التالية:

في هذه الصيغة، قيمة In تساوي التيار المقنن للمحول الكهربائي أو المفاعل.

تحديد تيار الدائرة القصيرة في شبكة طاقة غير محدودة

في مثل هذه الظروف، ستكون قوة الكهرباء مساوية إلى ما لا نهاية، وستكون مقاومة الموصل صفراً. لا يمكن تطبيق هذه الشروط إلا على شروط التصميم هذه عندما تكون نقطة الدائرة القصيرة على مسافة كبيرة من مصدر الكهرباء، وتكون مقاومة الدائرة الناتجة أكبر بعشرات المرات من مقاومة النظام.

بالنسبة لشبكة كهربائية ذات طاقة غير محدودة، يتم حساب الكثافة الكهربائية باستخدام الصيغة:

إيك=إيب/Xres
أين:
Ik - تيار الدائرة القصيرة؛
Ib - التيار الأساسي؛
Khrez هو جهد الشبكة الناتج.

من خلال استبدال القيمة في الصيغة، يمكنك الحصول على قيمة معلمات الدائرة القصيرة في شبكة ذات طاقة غير محدودة.

تحتوي المبادئ التوجيهية لحساب تيارات الدائرة القصيرة المنصوص عليها في هذه المقالة على المبادئ الأساسية التي يتم من خلالها تحديد القوة الحالية في الموصل في لحظة تكوين هذه الظاهرة الخطيرة. إذا أصبح من الصعب إجراء هذه الحسابات بنفسك، فيمكنك الاستعانة بخدمات المهندسين الكهربائيين المحترفين الذين سيقومون بإجراء جميع الحسابات اللازمة. إن حساب تيارات الدائرة القصيرة واختيار المعدات الكهربائية بناءً على نصيحة المتخصصين سيضمن الاستخدام الآمن وغير المنقطع للشبكات الكهربائية في منزل خاص أو مكان عمل.

تحمل الطاقة الكهربائية خطرًا كبيرًا إلى حد ما، ولا يتم حماية العاملين في المحطات الفرعية الفردية ولا الأجهزة المنزلية منه. يعد تيار الدائرة القصيرة من أخطر أنواع الكهرباء، ولكن هناك طرق للتحكم به وحسابه وقياسه.

ما هو عليه

تيار الدائرة القصيرة (SCC) هو دفعة كهربائية متزايدة بشكل حاد. يكمن خطرها الرئيسي في أنه وفقًا لقانون جول لينز، فإن هذه الطاقة لديها معدل عالٍ جدًا من إطلاق الحرارة. نتيجة لحدوث ماس كهربائي، قد تذوب الأسلاك أو قد تحترق بعض الأجهزة الكهربائية.

الصورة - مخطط التوقيت

وهو يتألف من مكونين رئيسيين - مكون التيار غير الدوري والمكون الدوري القسري.

الصيغة - الدورية الصيغة - غير دورية

ووفقا للمبدأ، فإن أصعب شيء يمكن قياسه هو طاقة الحدوث غير الدوري، وهي طاقة سعوية، ما قبل الطوارئ. بعد كل شيء، كان في لحظة وقوع الحادث أن الفرق بين المراحل له أكبر سعة. كما أن خصوصيتها هي التواجد غير المعتاد لهذا التيار في الشبكات. سيساعد الرسم التخطيطي لتشكيله في إظهار مبدأ تشغيل هذا التدفق.

مقاومة المصادر بسبب الجهد العالي أثناء ماس كهربائى تكون ماس كهربائى على مسافة قصيرة أو "ماس كهربائى" - ولهذا السبب حصلت هذه الظاهرة على اسمها. يوجد تيار ماس كهربائى ثلاثي الطور ومرحلتين وأحادي الطور - هنا يتم التصنيف وفقًا لعدد المراحل المغلقة. في بعض الحالات، قد يحدث قصر في الدائرة الكهربائية بين المراحل وإلى الأرض. بعد ذلك، لتحديد ذلك، سوف تحتاج إلى أن تأخذ بعين الاعتبار التأريض بشكل منفصل.

الصورة – نتيجة ماس كهربائى

يمكنك أيضًا توزيع الدوائر القصيرة وفقًا لنوع توصيل المعدات الكهربائية:

1. مع التأريض
2. بدونه.

لشرح هذه الظاهرة بشكل كامل، نقترح النظر في مثال. لنفترض أن هناك مستهلكًا حاليًا محددًا متصلاً بخط كهرباء محلي باستخدام الصنبور. مع الدائرة الصحيحة، يكون إجمالي الجهد في الشبكة مساويًا للفرق في المجالات الكهرومغناطيسية عند مصدر الطاقة وانخفاض الجهد في الشبكات الكهربائية المحلية. وبناءً على ذلك، يمكن استخدام صيغة أوم لتحديد تيار الدائرة القصيرة:

ص = 0؛ إيكز = Ɛ/ص

حيث r هي مقاومة الدائرة القصيرة.

إذا قمت باستبدال قيم معينة، يمكنك تحديد تيار العطل عند أي نقطة على طول خط الطاقة بأكمله. ليست هناك حاجة للتحقق من تعدد الدائرة القصيرة هنا.

طرق الحساب

لنفترض أن دائرة كهربائية قصيرة قد حدثت بالفعل في شبكة ثلاثية الطور، على سبيل المثال، في محطة فرعية أو على لفات المحول، فكيف يتم حساب تيارات الدائرة القصيرة:

الصيغة - تيار خطأ ثلاثي الطور

هنا U20 هو جهد اللفات المحولات، و Z T هي مقاومة مرحلة معينة (التي تضررت في ماس كهربائى). إذا كان الجهد في الشبكات معلمة معروفة، فيجب حساب المقاومة.

كل مصدر كهربائي، سواء كان محولاً أو طرف بطارية أو أسلاك كهربائية، له مستوى مقاومته الاسمية الخاصة. وبعبارة أخرى، كل شخص لديه Z الخاصة به. لكنها تتميز بمزيج من المقاومة النشطة والمقاومة الحثية. هناك أيضًا سعوية، لكنها ليست مهمة عند حساب التيارات العالية. ولذلك، يستخدم العديد من الكهربائيين طريقة مبسطة لحساب هذه البيانات: حساب حسابي لمقاومة التيار المباشر في المقاطع المتصلة بالسلسلة. عندما تكون هذه الخصائص معروفة، لن يكون من الصعب حساب الممانعة لقسم أو لشبكة بأكملها باستخدام الصيغة أدناه:

صيغة التأريض الكاملة

حيث ε هي القوة الدافعة الكهربية، وr هي قيمة المقاومة.

باعتبار أن المقاومة أثناء الأحمال الزائدة تكون صفر، فإن الحل يأخذ الشكل التالي:

أنا = ε/ص = 12 / 10 -2

وبناء على ذلك فإن قوة الدائرة القصيرة لهذه البطارية هي 1200 أمبير.

بهذه الطريقة، من الممكن أيضًا حساب تيار الدائرة القصيرة للمحرك والمولد والمنشآت الأخرى. ولكن في الإنتاج ليس من الممكن دائمًا حساب المعلمات المقبولة لكل جهاز كهربائي على حدة. بالإضافة إلى ذلك، ينبغي أن يؤخذ في الاعتبار أنه في حالة الدوائر القصيرة غير المتماثلة، يكون للأحمال تسلسل مختلف، الأمر الذي يتطلب معرفة cos φ والمقاومة التي يجب مراعاتها. للحساب، يتم استخدام جدول خاص GOST 27514-87، حيث تتم الإشارة إلى هذه المعلمات:

هناك أيضًا مفهوم ماس كهربائى مدته ثانية واحدة، وهنا يتم تحديد صيغة القوة الحالية أثناء ماس كهربائى باستخدام معامل خاص:

الصيغة – معامل الدائرة القصيرة

يُعتقد أنه اعتمادًا على المقطع العرضي للكابل، يمكن أن تمر دائرة كهربائية قصيرة دون أن يلاحظها أحد بواسطة الأسلاك. مدة الدائرة القصيرة المثالية تصل إلى 5 ثواني. مأخوذ من كتاب نبرات "حساب الدوائر القصيرة في الشبكات":

القسم مم 2	مدة الدائرة القصيرة المسموح بها لنوع معين من الأسلاك
	العزل PVC		بولي ايثيلين
	عروق النحاس	الألومنيوم	نحاس	الألومنيوم
1,5	0,17	لا	0,21	لا
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

سيساعدك هذا الجدول في معرفة المدة الشرطية المتوقعة لدائرة كهربائية قصيرة في التشغيل العادي، والتيار على قضبان التوصيل وأنواع مختلفة من الأسلاك.

إذا لم يكن هناك وقت لحساب البيانات باستخدام الصيغ، فسيتم استخدام معدات خاصة. على سبيل المثال، يحظى مؤشر Shch41160 بشعبية كبيرة بين الكهربائيين المحترفين - وهو مقياس تيار الدائرة القصيرة 380/220 فولت من الطور إلى الصفر. يتيح لك الجهاز الرقمي تحديد وحساب قوة ماس كهربائى في الشبكات المنزلية والصناعية. يمكن شراء هذا العداد من متاجر الأدوات الكهربائية الخاصة. تعتبر هذه التقنية جيدة إذا كنت بحاجة إلى تحديد المستوى الحالي للحلقة أو قسم من الدائرة بسرعة ودقة.

يتم أيضًا استخدام برنامج "الطوارئ الطارئة" الذي يمكنه تحديد التأثير الحراري لدائرة كهربائية قصيرة ومعدل الفقد وقوة التيار بسرعة. يتم إجراء الفحص تلقائيًا، ويتم إدخال المعلمات المعروفة ويقوم بحساب كافة البيانات بنفسه. هذا مشروع مدفوع الأجر، تكاليف الترخيص حوالي ألف روبل.

فيديو: حماية الشبكة الكهربائية من الدوائر القصيرة

إرشادات الحماية واختيار المعدات

وعلى الرغم من خطورة هذه الظاهرة، لا تزال هناك طريقة للحد أو التقليل من احتمالية حدوث حالات الطوارئ. من المريح جدًا استخدام جهاز كهربائي للحد من الدوائر القصيرة، وقد يكون هذا مفاعلًا يحد من التيار، مما يقلل بشكل كبير من التأثير الحراري للنبضات الكهربائية العالية. لكن هذا الخيار غير مناسب للاستخدام المنزلي.

صورة - رسم تخطيطي لوحدة حماية ماس كهربائى

في المنزل، يمكنك غالبًا العثور على استخدام قواطع الدائرة الأوتوماتيكية وحماية التتابع. هذه الإصدارات لها قيود معينة (الحد الأقصى والحد الأدنى لتيار الشبكة)، إذا تم تجاوزها، يتم إيقاف تشغيل الطاقة. تتيح لك الماكينة تحديد مستوى الأمبير المسموح به، مما يساعد على زيادة الأمان. يتم الاختيار بين المعدات ذات فئة الحماية الأعلى من اللازم. على سبيل المثال، في شبكة بقدرة 21 أمبير، يوصى باستخدام قاطع دائرة بقدرة 25 أمبير.

لا يمكن أن يتم ذلك دون حسابات. واحد منهم هو حساب تيارات الدائرة القصيرة. سننظر في المقالة في مثال للحساب في شبكات 0.4 كيلو فولت. يمكنك تنزيل ملف يحتوي على مثال لعملية حسابية في برنامج Word قرب نهاية المقالة، ويمكنك أيضًا إجراء العملية الحسابية بنفسك دون مغادرة الموقع (توجد آلة حاسبة على الإنترنت في نهاية المقالة).

البيانات الأولية: يتم تغذية لوحة المفاتيح الرئيسية للمبنى من محطة محولات فرعية بمحولين بقدرة 630 كيلو فولت أمبير.
أين:
E C - شبكة EMF؛
R t، X t، Z t – نشط ومتفاعل ومعاوقة المحول؛
R к، X к، Z к - نشط ومتفاعل ومعاوقة الكابل؛
Z c – مقاومة حلقة الطور الصفري للكابل؛
Z w - مقاومة اتصال بسبار؛
K1 – نقطة الدائرة القصيرة في حافلات لوحة المفاتيح الرئيسية.

معلمات المحولات:
الطاقة المقدرة للمحول S n = 630 كيلو فولت أمبير،
محول الجهد ماس كهربائى U ك٪ = 5.5٪،
خسائر ماس كهربائى للمحولات P k = 7.6 كيلو واط.

معلمات خط التوريد:
نوع ورقم (N k) ومقطع عرضي (S) للكابلات AVVGng 2x (4×185)،
طول الخط L = 208 م

Xt = 13.628 مللي أوم

R t = 3.064 مللي أوم

Rk = 20.80 مللي أوم

X ك = 5.82 مللي أوم

مقاومة نظام الطاقة:
X ج = 1.00 مللي أوم

إجمالي مفاعلة القسم:
X Σ =X c +X t +X k = 20.448 مللي أوم

إجمالي المقاومة النشطة للقسم:
R Σ = R t + R k = 23.864 مللي أوم

إجمالي المقاومة الإجمالية:

R Σ = 31.426 مللي أوم

أنا K3 = 7.35 كيلو أمبير (Icn)

أنا У = 10.39 كيلو أمبير (ICU)

أنا K1 = 4.09 كيلو أمبير

لكي لا يتم الاعتماد يدويًا على الآلة الحاسبة في كل مرة ونقل الأرقام إلى Microsoft Word، قمت بتنفيذ هذه الحسابات مباشرة في Word. الآن عليك فقط الإجابة على الأسئلة التي يطرحها. هذا هو ما يبدو:

استغرق الحساب بأكمله أقل من دقيقة.

لتنزيل مثال لحساب TKZ في Word، انقر فوق الزر:

آلة حاسبة على الإنترنت لحساب تيارات الدائرة القصيرة

بالنسبة لأولئك الذين يحتاجون إلى حساب تيارات الدائرة القصيرة بسرعة، قمت بإنشاء آلة حاسبة مباشرة على الموقع. الآن يمكنك حساب تيارات الدائرة القصيرة عبر الإنترنت. انقر فوق المفاتيح، وحرك أشرطة التمرير، وحدد القيم من القائمة - سيتم إعادة حساب كل شيء تلقائيًا على الفور.

يتم أخذ مقاومة النحاس والألمنيوم في الآلة الحاسبة عبر الإنترنت وفقًا لتوصيات GOST R 50571.5.52-2011، الجزء 5-52 (1.25 مقاومة عند 20 درجة مئوية):

• مقاومة النحاس - 0.0225 أوم مم / م
• مقاومة الألومنيوم هي 0.036 أوم مم / م.

إذا لم تكن إمكانيات الآلة الحاسبة كافية بالنسبة لك (تحتاج إلى عدة أقسام من الكابلات من أقسام مختلفة، أو لديك محولات مختلفة، أو ببساطة يجب إجراء الحساب في Word)، فلا تتردد في النقر فوق الزر والطلب.