Un scurtcircuit apare atunci când părțile purtătoare de curent cu potențiale sau faze diferite sunt conectate între ele. Un scurtcircuit se poate forma și pe corpul echipamentului conectat la pământ. Acest fenomen este tipic și pentru rețelele electrice și receptoarele electrice.

Cauzele și efectele curentului de scurtcircuit

Cauzele unui scurtcircuit pot fi foarte diferite. Acest lucru este facilitat de un mediu umed sau agresiv, în care se deteriorează semnificativ. Un scurtcircuit poate rezulta din influențe mecanice sau erori ale personalului în timpul reparațiilor și întreținerii.

Esența fenomenului constă în numele său și reprezintă o scurtare a drumului pe care trece curentul. Ca rezultat, curentul trece prin sarcina rezistivă. În același timp, crește până la limite inacceptabile dacă oprirea de protecție nu funcționează.

Cu toate acestea, este posibil ca întreruperea curentului să nu apară chiar dacă există măsuri de protecție. Această situație apare atunci când scurtcircuitul este situat foarte departe și rezistența semnificativă face ca curentul să fie insuficient pentru declanșarea dispozitivelor de protecție. Cu toate acestea, acest curent este suficient pentru a aprinde firele și a provoca un incendiu.

În astfel de situații, așa-numitele caracteristici timp-curent caracteristice întrerupătoarelor de circuit sunt de mare importanță. Aici, întreruperea curentului și eliberarile termice care protejează împotriva supraîncărcărilor joacă un rol important. Aceste sisteme au timpi de răspuns complet diferiți, prin urmare, acțiunea lentă a protecției termice poate duce la formarea unui arc de ardere și deteriorarea conductorilor aflați în apropiere.

Curenții de scurtcircuit au un efect electrodinamic și termic asupra echipamentelor și instalațiilor electrice, ceea ce duce în cele din urmă la deformarea și supraîncălzirea semnificativă a acestora. În acest sens, este necesar să se facă în avans calcule ale curenților de scurtcircuit.

Cum se calculează curentul de scurtcircuit folosind formula

Calculul acestor curenți, de regulă, se efectuează dacă este necesar să se verifice funcționarea echipamentelor în situații extreme. Scopul principal este de a determina caracterul adecvat al dispozitivelor automate de protecție. Pentru a calcula corect curentul de scurtcircuit, în primul rând, trebuie să cunoașteți exact metalul din care este realizat conductorul. Pentru calcule veți avea nevoie și de lungimea firului și de secțiunea transversală a acestuia.

Pentru a determina rezistivitatea, este necesar să se cunoască indicele de rezistență activ Rp, a cărui valoare constă în rezistivitatea firului înmulțită cu lungimea acestuia. Valoarea reactanței inductive Xp este calculată pe baza reactanței inductive specifice, luată ca 0,6 Ohm/km.

Indicatorul Zt este rezistența totală a înfășurării de fază instalată în transformator pe partea de joasă tensiune. Astfel, calculele preliminare în timp util vor ajuta la evitarea daunelor grave ale echipamentelor electrice cauzate de un scurtcircuit.

Calculele fac posibilă determinarea cu precizie care întrerupător va oferi cea mai eficientă protecție împotriva scurtcircuitelor. Cu toate acestea, toate măsurătorile necesare pot fi făcute folosind un dispozitiv special, care este proiectat precis pentru a determina aceste valori. Pentru a efectua măsurători, dispozitivul este conectat la rețea și comutat în modul dorit.

Protecția la scurtcircuit în rețea

Principalul motiv pentru întreruperea funcționării normale a sistemului de alimentare cu energie (SES) este apariția scurtcircuitelor (SC) în rețea sau în elementele echipamentelor electrice din cauza deteriorării izolației sau a acțiunilor incorecte ale personalului de întreținere. Pentru a reduce daunele cauzate de defectarea echipamentelor electrice în timpul curgerii curenților de scurtcircuit, precum și pentru a restabili rapid modul normal de funcționare al centralei solare, este necesar să se determine corect curenții de scurtcircuit și să se selecteze echipamentele electrice. , echipamente de protectie si mijloace de limitare a curentilor de scurtcircuit pe baza acestora.

Scurt circuit este o legătură directă între orice puncte de diferite faze, o fază și un fir neutru, sau o fază la masă, neprevăzute de condițiile normale de funcționare ale instalației.

Principalele tipuri de scurtcircuite în sistemele electrice:

3. Scurtcircuit monofazat, în care una dintre faze scurtează la firul neutru sau la masă. Simbol pentru punctul de scurtcircuit monofazat
Sunt desemnați curenții, tensiunile, puterile și alte cantități legate de un scurtcircuit monofazat
,
,
etc.

Există și alte tipuri de scurtcircuite asociate cu ruperea firelor și scurtcircuite simultane ale firelor de diferite faze.

Un scurtcircuit trifazat este simetric, deoarece toate cele trei faze sunt în aceleași condiții. Toate celelalte tipuri de scurtcircuite sunt asimetrice, deoarece cu ele fazele nu rămân în aceleași condiții, drept urmare sistemele de curent și tensiune sunt distorsionate.

Când are loc un scurtcircuit, rezistența electrică generală a circuitului sistemului de alimentare scade, drept urmare curenții din ramurile sistemului cresc brusc, iar tensiunile din secțiunile individuale ale sistemului scad.

Elementele sistemelor electrice au rezistențe active și reactive (inductive sau capacitive), prin urmare, în cazul unei întreruperi bruște a modului normal de funcționare (când apare un scurtcircuit), sistemul electric este un circuit oscilator. Curenții din ramurile sistemului și tensiunile din părțile sale individuale se vor schimba pentru ceva timp după apariția unui scurtcircuit în conformitate cu parametrii acestui circuit. Acestea. În timpul unui scurtcircuit, are loc un proces tranzitoriu în circuitul zonei deteriorate.

În timpul unui scurtcircuit în fiecare fază, alături de componenta curentă periodică (componenta curentă de semn alternativ), există o componentă de curent aperiodic (componentă de semn constant), care poate schimba și semnul, dar la intervale mai lungi față de cea periodică. .

Valoarea instantanee a curentului total de scurtcircuit pentru un moment de timp arbitrar:

Unde - componenta aperiodica a curentului de scurtcircuit in momentul de timp
;- frecvența unghiulară a curentului alternativ; - unghiul de fază al tensiunii sursei în momentul de timp
;- unghiul de deplasare a curentului în circuitul de scurtcircuit în raport cu tensiunea sursei - constanta de timp a circuitului de scurtcircuit;
- inductanța, rezistența inductivă și activă a circuitului de scurtcircuit.

Componenta periodica curentul de scurtcircuit (Fig. 1) este același pentru toate cele trei faze și este determinat pentru orice moment în timp de valoarea ordonatei anvelopei împărțită la
. Componenta aperiodica Curentul de scurtcircuit este diferit pentru toate cele trei faze (vezi Fig. 2) și variază în funcție de momentul în care apare scurtcircuitul.

Orez. 3. Modificarea în timp a componentei periodice a curentului de scurtcircuit:

a) când sunt alimentate de generatoare fără comutator de transfer automat; b) când sunt alimentate de generatoare cu comutator de transfer automat; c) atunci când este alimentat de la sistemul de alimentare.

Amplitudinea componentei periodice se modifică în procesul tranzitoriu în conformitate cu modificarea EMF a sursei de scurtcircuit (Fig. 3, cu puterea sursei proporțională cu puterea elementului în care se află scurtcircuitul). considerată, precum și absența generatoarelor ARV, sursa EMF scade de la valoarea inițială
până la stabil
, în urma căruia amplitudinea componentei periodice variază de la
(curent de scurtcircuit supertranzitoriu) până la
(scurtcircuit staționar) (Fig. 3, a).

În prezența generatoarelor ARV, componenta periodică a curentului de scurtcircuit se modifică, așa cum se arată în Fig. 3b. Scăderea componentei periodice în perioada inițială a scurtcircuitului se explică prin inerția acțiunii dispozitivului AR, care începe să funcționeze la 0,08-0,3 s după apariția scurtcircuitului. Odată cu creșterea curentului de excitație al generatorului, EMF-ul său crește și, în consecință, componenta periodică a curentului de scurtcircuit crește până la o valoare constantă.

Dacă puterea sursei este semnificativ mai mare decât puterea elementului în care se ia în considerare scurtcircuitul, ceea ce corespunde unei surse de putere nelimitată a cărei rezistență internă este zero, atunci emf-ul sursei este constantă. Prin urmare, componenta periodică a curentului de scurtcircuit este neschimbată în timpul procesului tranzitoriu (Fig. 3, c), adică.

Componenta aperiodica a curentului de scurtcircuit este diferită în toate fazele și poate varia în funcție de momentul apariției scurtcircuitului și de modul anterior (în cadrul perioadei). Rata de atenuare a componentei curentului aperiodic depinde de raportul dintre rezistența activă și cea inductivă a circuitului de scurtcircuit, adică. din constantă : cu cât rezistența activă a circuitului este mai mare, cu atât atenuarea este mai intensă. Componenta aperiodică a curentului de scurtcircuit este vizibilă numai în primele 0,1-0,2 s după apariția scurtcircuitului. De obicei este determinată de cea mai mare valoare instantanee posibilă, care (în circuite cu o reactanță inductivă predominantă
) apare în momentul în care tensiunea sursei trece prin valoarea zero (
) și curent fără sarcină. în care
.În acest caz, curentul total de scurtcircuit este de cea mai mare importanță. Condițiile specificate sunt calculate la determinarea curenților de scurtcircuit.

Curentul maxim instantaneu de scurtcircuit apare după aproximativ o jumătate de perioadă, adică. 0,01 s după apariția scurtcircuitului. Cel mai mare curent de scurtcircuit instantaneu posibil se numește curent de șoc (Fig. 3) este determinată pentru moment
Cu:

Unde
- coeficientul de soc, in functie de constanta de timp a circuitului de scurtcircuit.

Valoarea efectivă a curentului total de scurtcircuit pentru un moment arbitrar de timp este determinată din expresia:

(3.4)

Unde - valoarea efectivă a componentei periodice a curentului de scurtcircuit; - valoarea efectivă a componentei aperiodice, egală cu

(3.5)

Cea mai mare valoare efectivă a curentului de șoc pentru prima perioadă de la începutul procesului de scurtcircuit:

(3.6)

Putere de scurtcircuit pentru un moment arbitrar în timp:

(3.7)

Surse de alimentare cu scurtcircuit. La calcularea curenților de scurtcircuit, se presupune că sursele de energie ale locației scurtcircuitului sunt generatoare de turbo și hidrogen, compensatoare și motoare sincrone, motoare asincrone. Influența motoarelor asincrone este luată în considerare doar în momentul inițial de timp și în acele cazuri când sunt conectate direct la scurtcircuit.

Cantitati definite. La calcularea curenților de scurtcircuit, se determină următoarele valori:

-valoarea iniţială a componentei periodice a curentului de scurtcircuit (valoarea iniţială a curentului de scurtcircuit supertranzitoriu);

- curent de șoc de scurtcircuit, necesar pentru testarea dispozitivelor electrice, a barelor colectoare și a izolatorilor pentru stabilitatea electrodinamică;

- cea mai mare valoare efectivă a curentului de șoc de scurtcircuit necesar pentru testarea stabilității dispozitivelor electrice în prima perioadă a procesului de scurtcircuit;

- sens Pentru
, necesare pentru verificarea întreruptoarelor în funcție de curentul pe care îl întrerup;

- valoarea efectivă a curentului de scurtcircuit în regim permanent, care este utilizat pentru verificarea stabilității termice a dispozitivelor electrice, barelor colectoare, bucșelor și cablurilor;

- scurtcircuit putere pentru timp
;determinat să testeze întrerupătoarele pe baza puterii comutate maxime admisibile. Pentru comutatoarele de mare viteză, acest timp poate fi redus la 0,08 s.

Ipoteze și condiții de proiectare. Pentru a facilita calculul curenților de scurtcircuit, se fac o serie de ipoteze:

1) EMF din toate sursele sunt considerate a fi în fază;

2) EMF a surselor eliminate semnificativ din scurtcircuit (
), sunt considerate neschimbate;

3) nu se iau în considerare circuitele capacitive transversale de scurtcircuit (cu excepția liniilor aeriene 330 kV deasupra și liniilor de cablu 110 kV deasupra) și curenții de magnetizare ai transformatoarelor;

4) rezistența activă a circuitului de scurtcircuit este luată în considerare numai cu raportul
, Unde Și - rezistentele active si reactive echivalente ale unui circuit scurtcircuitat;

5) într-un număr de cazuri, influența sarcinilor nu este luată în considerare (sau luată în considerare aproximativ), în special influența motoarelor mici asincrone și sincrone.

În conformitate cu scopul determinării curenților de scurtcircuit, se stabilesc condițiile de proiectare, care includ întocmirea unei diagrame de proiectare, determinarea modului de scurtcircuit, tipul de scurtcircuit, locația punctelor de scurtcircuit și scurtcircuitul estimat. -timp de circuit.

La determinarea modului de scurtcircuit, în funcție de scopul calculului, se determină nivelurile maxime și minime posibile ale curenților de scurtcircuit. De exemplu, testarea echipamentelor electrice pentru efectele electrodinamice și termice ale curenților de scurtcircuit se efectuează în modul cel mai sever - maxim, atunci când cel mai mare curent de scurtcircuit trece prin elementul testat. Dimpotrivă, conform modului minim corespunzător celui mai mic curent de scurtcircuit , efectuează calcule și testări ale funcționalității dispozitivelor de protecție și automatizare cu relee.

Selectarea tipului de scurtcircuit determinată de scopul calculării curenților de scurtcircuit. Pentru a determina rezistența electrodinamică a dispozitivelor și magistralelor rigide, un scurtcircuit trifazat este luat ca unul de proiectare; pentru determinarea rezistenței termice a dispozitivelor și conductoarelor - scurtcircuit trifazat sau bifazat în funcție de curent. Testarea capacităților de întrerupere și închidere a dispozitivelor se efectuează folosind curent de defect la pământ trifazat sau monofazat (în rețelele cu curenți mari de eroare la pământ), în funcție de valoarea acestuia.

Alegerea tipului de scurtcircuit în calculele protecției releului este determinată de scopul său funcțional și poate fi defect trifazat, bifazat și bifazat.

Locațiile punctelor de scurtcircuit sunt alese in asa fel incat in timpul unui scurtcircuit echipamentele electrice testate si conductorii sa fie in cele mai nefavorabile conditii. De exemplu, pentru a selecta echipamentul de comutare, este necesar să selectați locația scurtcircuitului direct la bornele lor de ieșire, secțiunea transversală a liniei de cablu este selectată pe baza curentului de scurtcircuit la începutul liniei. Locația punctelor de scurtcircuit la calcularea protecției releului este determinată de scopul său - la începutul sau la sfârșitul secțiunii protejate.

Timp de scurtcircuit estimat. Timpul real în care are loc un scurtcircuit este determinat de durata echipamentului de protecție și deconectare,

. (3.8)

În calcule, se folosește timpul redus (fictiv) - perioada de timp în care curentul de scurtcircuit în stare constantă emite aceeași cantitate de căldură pe care ar trebui să o emită curentul de scurtcircuit care trece efectiv în timpul real de scurtcircuit.

Timpul dat corespunzător curentului complet de scurtcircuit este

. (3.9)

Unde - timp redus pentru componenta periodică a curentului de scurtcircuit;

- timp redus pentru componenta aperiodica a curentului de scurtcircuit.

In timp real
c timpul redus pentru componenta periodică a curentului de scurtcircuit se determină cu ajutorul nomogramelor.

In timp real
Cu
, Unde - valoarea timpului redus pt
Cu.

Determinarea timpului redus pentru componenta aperiodica , și este produs la
dupa formula:

, (3.10)

Unde - raportul dintre curentul supertranzitoriu inițial și curentul stabilit la locul scurtcircuitului (
).

La
- dupa formula:

. (3.11)

Când timpul real este mai mare de 1 sec. sau
timpul redus al componentei aperiodice a curentului de scurtcircuit ( ) poate fi neglijat.

Un scurtcircuit între conductori este un fenomen foarte periculos, atât în ​​rețeaua electrică a gospodăriilor private, cât și în cablarea complexă a stațiilor și a circuitelor de alimentare a echipamentelor de producție puternice. Un scurtcircuit poate provoca un incendiu și defecțiunea aparatelor electrice scumpe, astfel încât calcularea curenților de scurtcircuit este un pas obligatoriu înainte de pozarea cablurilor pentru diverși consumatori de energie electrică.

Cine este implicat în calculul scurtcircuitului?

Calculele de scurtcircuit sunt efectuate de specialiști calificați care nu numai că efectuează calculele necesare, ci sunt și responsabili pentru funcționarea ulterioară a echipamentelor electrice. De asemenea, electricienii de acasă pot efectua aceste calcule, dar numai dacă au cunoștințe de bază despre natura electricității, proprietățile conductorilor și rolul dielectricilor în izolarea lor fiabilă unul de celălalt. În același timp, rezultatul obținut al valorii de scurtcircuit, înainte de efectuarea lucrărilor electrice, trebuie să fie verificat independent, sau să apeleze la serviciile unor firme specializate care efectuează aceste calcule pe bază de plată. Cum se calculează curentul de scurtcircuit folosind formule speciale va fi descris în detaliu mai jos.

Caracteristici de calcul

Calculul curenților echipamentelor trifazate se realizează folosind formule speciale.

Dacă trebuie să se facă calculul curentului de scurtcircuit trifazat pentru rețelele electrice cu tensiuni de până la 1000 V, atunci trebuie luate în considerare următoarele nuanțe la efectuarea calculelor:

1. Un sistem trifazat trebuie considerat simetric.
2. Alimentarea transformatorului este considerată o valoare constantă egală cu valoarea sa nominală.
3. Momentul apariției unui scurtcircuit este de obicei considerat a fi la valoarea maximă a curentului.
4. EMF al surselor de energie situate la o distanță considerabilă de secțiunea rețelei electrice în care are loc scurtcircuitul.

De asemenea, la calcularea parametrilor de scurtcircuit, este necesar să se calculeze corect rezistența conductorului rezultat, dar acest lucru trebuie făcut prin aducerea unei singure valori de putere. Dacă calculați rezistența folosind formule standard cunoscute dintr-un curs de fizică, puteți face greșeli din cauza tensiunii nominale inegale în momentul în care apare un scurtcircuit pentru diferite secțiuni ale circuitului electric. Alegerea unei astfel de puteri de bază vă permite să simplificați semnificativ calculele și să creșteți semnificativ precizia acestora.

Când se calculează curentul de scurtcircuit, se obișnuiește, de asemenea, să se selecteze tensiunea nu pe baza valorii nominale, ci peste acest indicator cu 5%. De exemplu, pentru o rețea electrică de 380 V, tensiunea de bază pentru calcularea curenților de scurtcircuit va fi de 0,4 kV.

Pentru o rețea de curent alternativ cu o tensiune de 220 V, tensiunea de bază va fi de 231 V.

Formule pentru calcularea circuitelor trifazate

Calculul curenților de scurtcircuit în sistemele electrice de energie electrică trifazată se efectuează ținând cont de particularitățile apariției acestui proces.

Datorită manifestării inductanței conductorului în care are loc un scurtcircuit, forța de scurtcircuit nu se modifică instantaneu, dar această valoare crește conform anumitor legi. Pentru ca metoda de calcul a curenților de scurtcircuit să permită calcule de înaltă precizie, este necesar să se calculeze toate cantitățile principale introduse în formulele de calcul.

Adesea, în acest scop, este necesar să se utilizeze formule suplimentare sau software special. Capacitățile de calcul moderne fac posibilă efectuarea de operațiuni complexe în câteva secunde. Metodele de calcul al curenților de scurtcircuit pot fi extinse prin utilizarea unui software special. În acest caz, se poate folosi un program de calculator, care poate fi scris de orice programator calificat.

Dacă calcularea parametrilor de scurtcircuit într-o rețea trifazată se efectuează manual, atunci formula este utilizată pentru a obține rezultatul exact al acestei valori:

Unde:
Hvn - rezistența dintre punctul de scurtcircuit și barele colectoare.
Xsist este rezistența întregului sistem în raport cu magistralele sursă.
Uс este tensiunea de pe magistralele de sistem.
Dacă lipsește vreun indicator în timpul calculelor, atunci acesta poate fi calculat folosind formule suplimentare sau ar trebui utilizate programe speciale de calculator.

În cazul în care calculul scurtcircuitului trebuie efectuat pentru o rețea ramificată complexă, circuitul echivalent este convertit. Pentru a simplifica calculele cât mai mult posibil, circuitul este prezentat cu o rezistență și o sursă de electricitate.

Pentru a simplifica diagrama aveți nevoie de:

1. Adunați toți indicatorii rezistenței conectate în paralel a circuitelor electrice.
2. Adăugați rezistențele conectate în serie.
3. Calculați rezistența rezultată adunând toate rezistențele conectate în paralel și în serie.

Calcul rețelei monofazate

Calculul curenților de scurtcircuit în sistemele electrice de tensiune monofazate permite calcule simplificate. De obicei, aparatele electrice monofazate nu consumă multă energie electrică și pentru a proteja fiabil un apartament sau o casă de un scurtcircuit, este suficient să instalați un întrerupător proiectat pentru o valoare de funcționare de 25 A. Dacă este necesar
pentru a efectua un calcul aproximativ al unui scurtcircuit monofazat, apoi este produs conform formulei:

Unde
Uf este tensiunea de fază.
Zt este rezistența transformatorului atunci când apare un scurtcircuit.
Zc este rezistența dintre conductorii de fază și cel neutru.
Ik - curent de scurtcircuit monofazat.

Calculul parametrilor de scurtcircuit într-un circuit monofazat folosind această formulă se efectuează cu o eroare de până la 10%, dar în majoritatea cazurilor acest lucru este suficient pentru a proteja în mod corespunzător rețeaua electrică. Principala dificultate în obținerea datelor calculate folosind această formulă este dificultatea de a obține valoarea Zc. Dacă parametrii conductorului sunt cunoscuți și se determină și rezistențele de tranziție, atunci rezistența dintre conductorii de fază și neutru se calculează folosind formula:

Unde:
rf este rezistența activă a firului de fază, Ohm;
rn — rezistența activă a firului neutru, Ohm;
ra este rezistența activă totală a contactelor circuitului fază-zero, Ohm;
xf" - rezistența inductivă internă a firului de fază, Ohm;
xn" - reactanța inductivă internă a firului neutru, Ohm;
x’ - reactanța inductivă externă a circuitului fază-zero, Ohm.

Astfel, înlocuind valorile cunoscute în formulele prezentate mai sus, putem găsi cu ușurință curentul de scurtcircuit pentru o rețea monofazată.

Calculul parametrilor de scurtcircuit într-o rețea monofazată se efectuează în următoarea secvență:

1. Se vor determina parametrii transformatorului sau reactorului de alimentare.
2. Se determină parametrii conductorului utilizat.
3. Dacă circuitul electric este prea extins, ar trebui simplificat.
4. Se determină rezistența totală între „fază” și „0”.
5. Rezistența totală a transformatorului sau reactorului se calculează dacă această valoare nu poate fi obținută din documentația pentru sursa de alimentare.
6. Valorile sunt înlocuite în formulă.

Dacă întreaga secvență de acțiuni a fost efectuată corect, atunci în acest fel este posibil să se calculeze puterea curentului atunci când are loc un scurtcircuit într-o rețea monofazată.

Calculul scurtcircuitului în funcție de datele pașaportului

Sarcina de calculare a scurtcircuitului este mult simplificată dacă sunt disponibile datele pașaportului reactorului sau transformatorului. În acest caz, este suficient să înlocuiți valorile nominale ale electricității și tensiunii în formulele de calcul pentru a obține valoarea curentului de scurtcircuit.

Puterea și puterea scurtcircuitului pot fi determinate folosind următoarele formule:

În această formulă, valoarea lui In este egală cu curentul nominal al transformatorului sau reactorului electric.

Determinarea curentului de scurtcircuit într-o rețea de putere nelimitată

În astfel de condiții, puterea electricității va fi egală cu infinit, iar rezistența conductorului va fi zero. Aceste condiții pot fi aplicate la astfel de condiții de proiectare numai atunci când punctul de scurtcircuit este situat la o distanță considerabilă de sursa de electricitate, iar rezistența circuitului rezultată este de zeci de ori mai mare decât rezistența sistemului.

Pentru o rețea electrică de putere nelimitată, intensitatea electrică se calculează folosind formula:

Ik=Ib/Xres
Unde:
Ik—curent de scurtcircuit;
Ib — curent de bază;
Khrez este tensiunea rețelei rezultată.

Prin înlocuirea valorii în formulă, puteți obține valoarea parametrilor de scurtcircuit într-o rețea de putere nelimitată.

Orientările pentru calcularea curenților de scurtcircuit expuse în acest articol conțin principiile de bază prin care puterea curentului în conductor este determinată în momentul formării acestui fenomen periculos. Dacă devine dificil să efectuați singur aceste calcule, puteți apela la serviciile inginerilor electricieni profesioniști care vor efectua toate calculele necesare. Calcularea curenților de scurtcircuit și selectarea echipamentelor electrice la sfatul profesioniștilor va asigura utilizarea neîntreruptă și sigură a rețelelor electrice într-o casă privată sau la locul de muncă.

Energia electrică prezintă un pericol destul de mare, de care nu sunt protejați nici lucrătorii de la substațiile individuale, nici aparatele de uz casnic. Curentul de scurtcircuit este unul dintre cele mai periculoase tipuri de electricitate, dar există metode pentru a-l controla, calcula și măsura.

Ce este

Curentul de scurtcircuit (SCC) este un impuls electric de șoc în creștere bruscă. Principalul său pericol este că, conform legii Joule-Lenz, o astfel de energie are o rată foarte mare de eliberare a căldurii. Ca urmare a unui scurtcircuit, firele se pot topi sau anumite aparate electrice se pot arde.

Foto - diagramă de timp

Este format din două componente principale - componenta de curent aperiodic și componenta periodică forțată.

Formula – periodică Formula – aperiodic

Conform principiului, cel mai dificil lucru de măsurat este energia apariției aperiodice, care este capacitivă, pre-urgență. La urma urmei, tocmai în momentul accidentului diferența dintre faze are cea mai mare amplitudine. De asemenea, particularitatea sa este apariția netipică a acestui curent în rețele. Diagrama formării sale va ajuta să arate principiul de funcționare a acestui flux.

Rezistența surselor din cauza tensiunii înalte în timpul unui scurtcircuit este scurtcircuitată pe o distanță scurtă sau „scurtcircuit” - de aceea acest fenomen și-a primit numele. Există un curent de scurtcircuit trifazat, bifazat și monofazat - aici clasificarea are loc în funcție de numărul de faze închise. În unele cazuri, scurtcircuitul poate fi scurtcircuitat între faze și la masă. Apoi, pentru a-l determina, va trebui să luați în considerare separat împământarea.

Foto – rezultatul scurtcircuitului

De asemenea, puteți distribui scurtcircuite în funcție de tipul de conectare a echipamentului electric:

1. Cu împământare;
2. Fara el.

Pentru a explica pe deplin acest fenomen, vă sugerăm să luăm în considerare un exemplu. Să presupunem că există un anumit consumator de curent care este conectat la o linie electrică locală folosind un robinet. Cu un circuit corect, tensiunea totală din rețea este egală cu diferența de EMF la sursa de alimentare și cu reducerea tensiunii în rețelele electrice locale. Pe baza acestui fapt, formula lui Ohm poate fi utilizată pentru a determina curentul de scurtcircuit:

R = 0; Ikz = Ɛ/r

Aici r este rezistența la scurtcircuit.

Dacă înlocuiți anumite valori, puteți determina curentul de defect în orice punct de-a lungul întregii linii de alimentare. Nu este nevoie să verificați multiplicitatea scurtcircuitului aici.

Metode de calcul

Să presupunem că a avut loc deja un scurtcircuit într-o rețea trifazată, de exemplu, la o substație sau pe înfășurările unui transformator, cum se calculează apoi curenții de scurtcircuit:

Formula - curent de defect trifazat

Aici U20 este tensiunea înfășurărilor transformatorului, iar Z T este rezistența unei anumite faze (care a fost deteriorată în scurtcircuit). Dacă tensiunea din rețele este un parametru cunoscut, trebuie calculată rezistența.

Fiecare sursă electrică, fie că este vorba despre un transformator, un terminal de baterie sau fire electrice, are propriul său nivel de rezistență nominală. Cu alte cuvinte, fiecare are propriul Z. Dar ele se caracterizează printr-o combinație de rezistențe active și inductive. Există și capacitive, dar nu sunt importante atunci când se calculează curenți mari. Prin urmare, mulți electricieni folosesc o metodă simplificată pentru calcularea acestor date: un calcul aritmetic al rezistenței de curent continuu în secțiunile conectate în serie. Când aceste caracteristici sunt cunoscute, nu va fi dificil să se calculeze impedanța pentru o secțiune sau o întreagă rețea folosind formula de mai jos:

Formula completă de împământare

Unde ε este fem, iar r este valoarea rezistenței.

Având în vedere că în timpul supraîncărcărilor rezistența este zero, soluția ia următoarea formă:

I = ε/r = 12 / 10 -2

Pe baza acestui fapt, puterea la scurtcircuit a acestei baterii este de 1200 de amperi.

În acest fel, se poate calcula și curentul de scurtcircuit pentru un motor, generator și alte instalații. Dar în producție nu este întotdeauna posibil să se calculeze parametrii acceptabili pentru fiecare dispozitiv electric individual. În plus, trebuie avut în vedere că în cazul scurtcircuitelor asimetrice, sarcinile au o secvență diferită, ceea ce necesită cunoașterea cos φ și rezistența de luat în considerare. Pentru calcul, se utilizează un tabel special GOST 27514-87, unde sunt indicați acești parametri:

Există, de asemenea, conceptul de scurtcircuit de o secundă, aici formula pentru puterea curentului în timpul unui scurtcircuit este determinată folosind un coeficient special:

Formula – coeficient de scurtcircuit

Se crede că, în funcție de secțiunea transversală a cablului, un scurtcircuit poate trece neobservat de cablare. Durata optimă a scurtcircuitului este de până la 5 secunde. Preluat din cartea lui Nebrat „Calculul scurtcircuitelor în rețele”:

Secțiune, mm 2	Durata scurtcircuitului permisă pentru un anumit tip de fir
	Izolatie PVC		Polietilenă
	Vene de cupru	Aluminiu	Cupru	Aluminiu
1,5	0,17	Nu	0,21	Nu
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

Acest tabel vă va ajuta să aflați durata condiționată așteptată a unui scurtcircuit în funcționare normală, amperajul pe barele colectoare și diferite tipuri de fire.

Dacă nu există timp pentru a calcula datele folosind formule, atunci se utilizează echipamente speciale. De exemplu, indicatorul Shch41160 este foarte popular în rândul electricienilor profesioniști - acesta este un contor de curent de scurtcircuit de 380/220V fază zero. Dispozitivul digital vă permite să determinați și să calculați rezistența la scurtcircuit în rețelele casnice și industriale. Un astfel de contor poate fi achiziționat de la magazinele speciale de electricitate. Această tehnică este bună dacă trebuie să determinați rapid și precis nivelul de curent al unei bucle sau al unei secțiuni de circuit.

Se folosește și programul „Urgență de urgență”, care poate determina rapid efectul termic al unui scurtcircuit, rata de pierdere și puterea curentului. Verificarea este efectuată automat, sunt introduși parametri cunoscuți și calculează toate datele în sine. Acesta este un proiect plătit, licența costă aproximativ o mie de ruble.

Video: protejarea rețelei electrice de scurtcircuite

Instrucțiuni de protecție și selecție a echipamentelor

În ciuda pericolului acestui fenomen, există încă o modalitate de a limita sau de a minimiza probabilitatea situațiilor de urgență. Este foarte convenabil să utilizați un aparat electric pentru a limita scurtcircuitele, acesta poate fi un reactor de limitare a curentului, care reduce semnificativ efectul termic al impulsurilor electrice mari. Dar această opțiune nu este potrivită pentru uz casnic.

Foto - schema unitatii de protectie la scurtcircuit

La domiciliu, puteți găsi adesea utilizarea întreruptoarelor automate și a releului de protecție. Aceste versiuni au anumite restricții (curent de rețea maxim și minim), dacă sunt depășite, alimentarea este oprită. Aparatul vă permite să determinați nivelul de amperi admis, ceea ce ajută la creșterea siguranței. Alegerea se face între echipamente cu o clasă de protecție mai mare decât este necesar. De exemplu, pe o rețea de 21 de amperi, se recomandă utilizarea unui întrerupător de circuit de 25 A.

Nu se poate face fără calcule. Unul dintre ele este calculul curenților de scurtcircuit. În articol vom lua în considerare un exemplu de calcul în rețele de 0,4 kV. Puteți descărca un fișier cu un exemplu de calcul în Word spre sfârșitul articolului și puteți efectua și singur calculul fără a părăsi site-ul (există un calculator online la sfârșitul articolului).

Date inițiale: Tabloul de distribuție principal al clădirii este alimentat de la o stație de transformare cu două transformatoare de 630 kVA.
Unde:
E C – EMF de rețea;
R t, X t, Z t – activ, reactiv și impedanța transformatorului;
R к, X к, Z к – activ, reactiv și impedanța cablului;
Z c – rezistența buclei de fază zero pentru cablu;
Z w – rezistența conexiunii barelor;
K1 – punct de scurtcircuit pe magistralele tabloului principal.

Parametrii transformatorului:
Puterea nominală a transformatorului S n = 630 kVA,
Tensiunea de scurtcircuit al transformatorului U k% = 5,5%,
Pierderi la scurtcircuit la transformator P k = 7,6 kW.

Parametrii liniei de alimentare:
Tipul, numărul (N k) și secțiunea transversală (S) ale cablurilor AVVGng 2x (4×185),
Lungimea liniei L = 208 m

X t = 13,628 mOhm

Rt = 3,064 mOhm

Rk = 20,80 mOhm

X k = 5,82 mOhm

Rezistența sistemului de alimentare:
X c = 1,00 mOhm

Reactanța totală a secțiunii:
X Σ =X c +X t +X k =20,448 mOhm

Rezistența activă totală a secțiunii:
R Σ =Rt +Rk =23,864 mOhm

Rezistenta totala totala:

R Σ = 31,426 mOhm

I K3 = 7,35 kA (Icn)

i У =10,39 kA (Icu)

I K1 =4,09 kA

Pentru a nu număra manual pe un calculator de fiecare dată și a transfera numerele în Microsoft Word, am implementat aceste calcule direct în Word. Acum trebuie doar să răspunzi la întrebările pe care le pune. Cam asa arata:

Întregul calcul a durat mai puțin de un minut.

Pentru a descărca un exemplu de calcul TKZ în Word, faceți clic pe butonul:

Calculator online pentru calcularea curenților de scurtcircuit

Pentru cei care au nevoie să calculeze rapid curenții de scurtcircuit, am făcut un calculator direct pe site. Acum puteți calcula curenții de scurtcircuit online. Faceți clic pe comutatoare, mutați glisoarele, selectați valorile din listă - totul va fi recalculat automat instantaneu.

Rezistivitatea cuprului și aluminiului în calculatorul online este luată în conformitate cu recomandările GOST R 50571.5.52-2011, Partea 5-52 (rezistivitate 1,25 la 20°C):

• rezistivitatea cuprului - 0,0225 Ohm mm/m
• Rezistivitatea aluminiului este de 0,036 Ohm mm/m.

Dacă capacitățile calculatorului nu sunt suficiente pentru dvs. (aveți nevoie de mai multe secțiuni de cabluri de diferite secțiuni, aveți transformatoare diferite sau pur și simplu calculul trebuie făcut în Word), atunci nu ezitați să faceți clic pe butonul și să comandați.