Коротке замикання відбувається, коли струмопровідні частини різних потенціалів або фаз з'єднуються між собою. Замикання може утворитися і корпусі устаткування, що має зв'язок із землею. Дане явище характерне також для електричних мереж та електричних приймачів.

Причини та дія струму короткого замикання

Причини виникнення короткого замикання можуть бути різними. Цьому сприяє вологе або агресивне середовище, в якому значно погіршується. Замикання може стати результатом механічних впливів чи помилок персоналу під час ремонту та обслуговування.

Суть явища полягає в його назві і є укорочення шляху, яким проходить струм. В результаті, струм протікає повз навантаження, що має опір. Одночасно відбувається його збільшення до неприпустимих меж, якщо не спрацює захисне відключення.

Однак, відключення напруги може не статися навіть якщо є захисні засоби. Така ситуація складається, коли місце короткого замикання сильно видалено і значний опір робить струм недостатнім спрацьовування захисних пристроїв. Проте цього струму цілком вистачає для займання проводів та виникнення пожежі.

У таких ситуаціях велике значення мають так звані тимчасові характеристики, властиві автоматичним вимикачам. Тут велику роль відіграє відсікання струму і теплові розчіплювачі, що захищають від перевантажень. У цих систем зовсім різний час спрацьовування, тому, повільна дія теплового захисту може призвести до утворення дуги, що горить, і пошкодження провідників, розташованих поруч.

Струми короткого замикання надають на апаратуру та електроустановки електродинамічний і термічний вплив, що в кінцевому підсумку призводить до їх значної деформації та перегріву. У зв'язку з цим необхідно заздалегідь проводити розрахунки струмів короткого замикання.

Як розрахувати струм короткого замикання за формулою

Розрахунок даних струмів, зазвичай, проводиться у разі потреби перевірки роботи устаткування екстремальних ситуаціях. Основною метою є визначення придатності автоматичних захисних пристроїв. Для того, щоб правильно розрахувати струм короткого замикання, насамперед необхідно точно знати метал, з якого виготовлений провідник. Для розрахунків також знадобиться довжина дроту та його перетин.

Для визначення питомого опору необхідно знати показник активного опору Rп, значення якого складається з питомого опору дроту, що множиться на його довжину. Значення індуктивного опору Хп розраховується за показником питомого індуктивного опору, що приймається як 0,6 Ом/км.

Показник Zt є повним опором фазної обмотки, встановленої трансформаторі з боку низької напруги. Таким чином, своєчасні попередні розрахунки допоможуть уникнути серйозних пошкоджень електроустаткування, спричинених коротким замиканням.

Розрахунки дають можливість точно визначити, який автоматичний вимикач забезпечить найефективніший захист від замикань. Однак, всі необхідні вимірювання можна зробити за допомогою спеціального приладу, який і призначений для визначення цих величин. Для проведення виміру прилад підключається до мережі і переводиться в необхідний режим.

Захист мережі від короткого замикання

Основною причиною порушення нормального режиму роботи системи електропостачання (СЕС) є виникнення коротких замикань (КЗ) у мережі чи елементах електрообладнання внаслідок пошкодження ізоляції чи неправильних дій обслуговуючого персоналу. Для зниження шкоди, зумовленої виходом з ладу електрообладнання при протіканні струмів КЗ, а також для швидкого відновлення нормального режиму роботи СЕС необхідно правильно визначати струми КЗ і вибирати електрообладнання, захисну апаратуру і засоби обмеження струмів КЗ.

Коротким замиканнямназивається безпосереднє з'єднання між будь-якими точками різних фаз, фази та нульового дроту або фази із землею, не передбачене нормальними умовами роботи установки.

Основні види коротких замикань в електричних системах:

3. Однофазне КЗпри якому відбувається замикання однієї з фаз на нульовий провід або землю. Умовне позначення точки однофазного КЗ
Струми, напруги, потужності інші величини, що відносяться до однофазного КЗ, позначаються
,
,
і т.д.

Зустрічаються й інші види КЗ, пов'язані з урвищами проводів і одночасними замикання проводів різних фаз.

Трифазний КЗ є симетричним, оскільки при ньому всі три фази виявляються в однакових умовах. Всі інші види коротких замикань є несиметричним, тому що при них фази не залишаються в однакових умовах, внаслідок чого системи струмів та напруги виходять спотвореними.

У разі КЗ загальний електричний опір ланцюга системи електропостачання зменшується, унаслідок чого струми у гілках системи різко збільшуються, а напруги окремих ділянках системи знижуються.

Елементи електричних систем мають активні та реактивні (індуктивні або ємнісні) опори, тому при раптовому порушенні нормального режиму роботи (при виникненні КЗ) електрична система являє собою коливальний контур. Струми у гілках системи та напруги в окремих її частинах будуть змінюватися протягом деякого часу після виникнення КЗ відповідно до параметрів цього контуру. Тобто. за час короткого замикання ланцюга пошкодженої ділянки протікає перехідний процес.

При КЗ у кожній з фаз поряд з періодичною складовою струму (що становить струму змінного знака) має місце аперіодична складова струму (складова постійного знака), яка також може змінювати знак, але через великі проміжки часу порівняно з періодичною.

Миттєве значення повного струму КЗ для довільного моменту часу:

де - аперіодична складова струму КЗ у момент часу
;- Кутова частота змінного струму; - фазовий кут напруги джерела на момент часу
;- кут зсуву струму в ланцюгу КЗ щодо напруги джерела; - постійна часу ланцюга КЗ;
- індуктивність, індуктивний та активний опір ланцюга КЗ.

Періодична складова струму КЗ (рис. 1) однакова для всіх трьох фаз і визначається для будь-якого моменту часу значенням ординати огинаючої, поділеної на
. Аперіодична складова струму КЗ різна всім трьох фаз (див. рис. 2)і змінюється залежно від моменту виникнення КЗ.

Мал. 3. Зміна в часі періодичної складової струму КЗ:

а) під час живлення від генераторів без АВР; б) при живленні від генераторів із АВР; в) під час живлення від енергосистеми.

Амплітуда періодичної складової змінюється в перехідному процесі відповідно до зміни ЕРС джерела КЗ (рис. 3).
до встановленого
, внаслідок чого амплітуда періодичної складової змінюється від
(Надперехідний струм КЗ) до
(Встановилася КЗ) (рис. 3,а).

За наявності АРВ генераторів періодична складова струму КЗ змінюється, як показано на рис. 3,б. Зниження періодичної складової у початковий період КЗ пояснюється інерційністю дії пристрою АРВ, який починає працювати через 0,08-0,3 с після виникнення КЗ. З підвищенням струму збудження генератора збільшується його ЕРС і відповідно періодична складова струму КЗ аж до встановленого значення.

Якщо потужність джерела істотно більша за потужність елемента, де розглядається КЗ, що відповідає джерелу необмеженої потужності, у якого внутрішній опір дорівнює нулю, то ЕРС джерела є постійною. Тому періодична складова струму КЗ незмінна протягом перехідного процесу (рис. 3, в), тобто.

Аперіодична складова струму КЗ різна у всіх фазах і може змінюватись в залежності від моменту виникнення КЗ та попереднього режиму (у межах періоду). Швидкість згасання апериодической складової струму залежить від співвідношення між активним та індуктивним опором ланцюга КЗ, тобто. від постійної : чим активніший опір ланцюга, тим інтенсивніше згасання. Аперіодична складова струму КЗ помітно проявляється лише у перші 0,1-0,2 с після виникнення КЗ. Зазвичай визначається за найбільшим можливим миттєвим значенням, яке (у ланцюгах з переважним індуктивним опором
)має місце в момент проходження напруги джерела через нульове значення (
)і відсутності струму навантаження. При цьому
.У разі повний струм КЗ має найбільше значення. Зазначені умови є розрахунковими щодо струмів КЗ.

Максимальний миттєвий струм КЗ має місце через півперіоду, тобто. через 0,01 після виникнення КЗ. Найбільший можливий миттєвий струм КЗ називають ударним струмом (рис. 3). Його визначають для моменту
з:

де
- ударний коефіцієнт, що залежить від постійного часу ланцюга КЗ.

Чинне значення повного струму КЗ для довільного часу визначають з виразу:

(3.4)

де - Чинне значення періодичної складової струму КЗ; - Чинне значення аперіодичної складової, що дорівнює

(3.5)

Найбільше значення ударного струму, що діє, за перший період від початку процесу КЗ:

(3.6)

Потужність КЗ для довільного часу:

(3.7)

Джерела харчування КЗ. При розрахунку струмів КЗ приймають, що джерелами живлення місця КЗ є турбо- та гідрогенератори, синхронні компенсатори та двигуни, асинхронні двигуни. Вплив асинхронних двигунів враховується тільки в початковий момент часу та в тих випадках, коли вони підключені безпосередньо до місця КЗ.

Визначаються величини. При розрахунку струмів КЗ визначають такі величини:

-Початкове значення періодичної складової струму КЗ (початкове значення надперехідного струму КЗ);

- ударний струм КЗ, необхідний перевірки електричних апаратів, шин і ізоляторів на электродинамическую стійкість;

- найбільше значення ударного струму КЗ, необхідне для перевірки електричних апаратів на стійкість протягом першого періоду процесу КЗ;

- значення для
, необхідне для перевірки вимикачів по струму, що ними відключається;

-діюче значення встановленого струму КЗ, яким перевіряють електричні апарати, шини, прохідні ізолятори і кабелі на термічну стійкість;

- Потужність КЗ для часу
;визначається для перевірки вимикачів за гранично допустимою потужністю, що відключається. Для швидкодіючих вимикачів цей час може зменшуватись до 0,08 с.

Допущення та розрахункові умови. Для полегшення обчислень струмів КЗ приймають низку припущень:

1) ЕРС всіх джерел вважаються такими, що збігаються по фазі;

2) ЕРС джерел, значно віддалених від місця КЗ (
), вважають незмінними;

3) не враховують поперечні ємнісні ланцюги КЗ (крім повітряних ліній 330 кВі вище та кабельних ліній 110 кВі вище) та струми намагнічування трансформаторів;

4) активний опір ланцюга КЗ враховують лише за співвідношенням
, де і - еквівалентні активні та реактивні опори короткозамкнутого ланцюга;

5) у ряді випадків не враховують вплив навантажень (або враховують приблизно), зокрема вплив дрібних асинхронних та синхронних двигунів.

Відповідно до метою визначення струмів КЗ встановлюють розрахункові умови, які включають складання розрахункової схеми, визначення режиму КЗ, виду КЗ, місць розташування точок КЗ і розрахункового часу КЗ.

При визначенні режиму КЗ залежно від мети розрахунку визначають можливі максимальні та мінімальні рівні струмів КЗ. Так, наприклад, перевірку електротехнічного обладнання на електродинамічний і термічну дію струмів КЗ здійснюють за найбільш важким режимом -максимальному, коли через елемент, що перевіряється, протікає найбільший струм КЗ. Навпаки, за мінімальним режимом, що відповідає найменшому струму КЗ , здійснюють розрахунок та перевірку працездатності пристроїв релейного захисту та автоматики.

Вибір виду КЗвизначається метою розрахунку струмів КЗ. Для визначення електродинамічної стійкості апаратів і жорстких шин як розрахунковий приймають трифазне КЗ; для визначення термічної стійкості апаратів, провідників трифазне або двофазне КЗ залежно від струму. Перевірку відключає і включає здібностей апаратів проводять за трифазним або однофазним струмом КЗ на землю (в мережах з великими струмами замикання на землю) в залежності від його значення.

Вибір виду КЗ в розрахунках релейного захисту визначається її функціональним призначенням і може бути три-, дво-, однофазним та двофазним КЗ на землю.

Місця розташування точок КЗвибирають таким чином, щоб при КЗ електрообладнання, що перевіряється, провідники знаходилися в найбільш несприятливих умовах. Наприклад, для вибору комутаційної апаратури необхідно вибирати місце КЗ безпосередньо на їх вихідних затискачах, вибір перерізу кабельної лінії виробляють струм КЗ на початку лінії. Місця розташування точок КЗ при розрахунках релейного захисту визначають за її призначенням -на початку або кінці ділянки, що захищається.

Розрахунковий час КЗ. Дійсний час, протягом якого відбувається КЗ, визначається тривалістю дії захисту та відключаючої апаратури,

. (3.8)

У розрахунках використовують наведений (фіктивний) час -проміжок часу, протягом якого струм КЗ, що встановився, виділяє ту ж кількість тепла, яке повинен виділити фактично проходить струм КЗ за дійсний час КЗ.

Наведений час, що відповідає повному струму КЗ,

. (3.9)

де - наведений час для періодичної складової струму КЗ;

- наведений час для аперіодичної складової струму КЗ.

За дійсного часу
з наведений час для періодичної складової струму КЗ визначають за номограм.

За дійсного часу
з
, де - значення наведеного часу для
с.

Визначення наведеного часу для аперіодичної складової , а виробляється при
за формулою:

, (3.10)

де - Відношення початкового сверпереходного струму до КЗ, що встановився в місці (
).

При
- за формулою:

. (3.11)

За дійсного часу більше 1 сік. або
наведеним часом аперіодичної складової струму КЗ ( ) можна знехтувати.

Коротке замикання між провідниками є найнебезпечнішим явищем, як в електричній мережі приватного домоволодіння, так і в складних розведення підстанцій і ланцюгів потужного виробничого обладнання. Коротке замикання може стати причиною пожежі та виходу з ладу дорогих електроприладів, тому розрахунок струмів короткого замикання є обов'язковим етапом перед здійсненням прокладання кабелів для різних споживачів електрики.

Хто займається обчисленням КЗ

Розрахунок КЗ, виробляється кваліфікованими фахівцями, які виробляють необхідні обчислення, а й несуть відповідальність за подальшу експлуатацію електричного устаткування. Домашні електрики також можуть здійснити дані обчислення, але тільки за наявності початкових знань про природу електрики, властивості провідників і роль діелектриків, в їх надійній ізоляції один від одного. При цьому, отриманий результат значення короткого замикання, перед проведенням електротехнічних робіт, необхідно перевіряти ще раз самостійно, або скористатися послугами спеціалізованих фірм, які здійснюють дані обчислення на платній основі. Як розрахувати струм короткого замикання, використовуючи спеціальні формули, буде докладно описано далі.

Особливості розрахунку

Розрахунок струмів трифазного обладнання проводиться із застосуванням спеціальних формул.

Якщо розрахунок струму трифазного короткого замикання, необхідно зробити для електричних мереж напругою до 1000 В, необхідно враховувати наступні нюанси при проведенні розрахунків:

1. Трифазна система має вважатися симетричною.
2. Живлення трансформатора приймається за незмінну величину, що дорівнює його номінальному значенню.
3. Момент виникнення КЗ прийнято вважати за максимального значення сили струму.
4. ЕРС джерел живлення, віддалених на значну відстань від ділянки електричної мережі, де відбувається КЗ.

Також при обчисленні параметрів КЗ необхідно правильно порахувати результуючий опір провідника, але це необхідно через приведення єдиного значення потужності. Якщо робити розрахунок опору стандартними формулами відомими з курсу фізики, можна припуститися помилки, через неоднакового номінального напруги у момент виникнення короткого замикання різних ділянок електричної ланцюга. Вибір такої базисної потужності дозволяє значно спростити розрахунки і значно підвищити їх точність.

Напруга при обчисленні струму короткого замикання також прийнято вибирати не виходячи з номінального значення, а з перевищенням даного показника на 5%. Наприклад, для електричної мережі 380 В, базова напруга для розрахунку струмів короткого замикання складе 0,4 кВ.

Для мережі змінного струму напруженням 220 В, базова напруга дорівнюватиме 231 В.

Формули обчислення трифазного замикання

Розрахунок струмів коротких замикань в електроенергетичних системах трифазної електрики провадиться з урахуванням особливості виникнення даного процесу.

Через прояв індуктивності провідника, в якому відбувається коротке замикання, сила КЗ змінюється не миттєво, а відбувається наростання цієї величини за певними законами. Щоб методика розрахунку струмів короткого замикання дозволила зробити високоточні обчислення, необхідно вирахувати всі основні величини, що вносяться до розрахункових формул.

Часто для цього потрібно скористатися додатковими формулами або спеціальним програмним забезпеченням. Сучасні можливості обчислювальної техніки дозволяють здійснювати найскладніші операції за лічені секунди. Методи розрахунку струмів короткого замикання може бути розширено застосуванням спеціального програмного забезпечення. В даному випадку може бути використана комп'ютерна програма, яка може бути написана будь-яким кваліфікованим програмістом.

Якщо обчислення параметрів КЗ в трифазній мережі здійснюється вручну, то для отримання точного результату цього значення застосовується формула:

де:
Хвн - опір між точкою короткого замикання та шинами.
Хсист - опір усієї системи по відношенню до шин джерела.
Uс – напруга на шинах системи.
Якщо будь-який показник відсутній під час проведення розрахунків, його можна вирахувати застосувавши цього додаткові формули, чи слід застосувати спеціальні програми для комп'ютера.

У разі, коли розрахунок КЗ, необхідно зробити для складної розгалуженої мережі, проводиться перетворення схеми заміщення. Для максимально спрощення обчислень схема представляється з одним опором та джерелом електрики.

Для спрощення схеми необхідно:

1. Скласти всі показники паралельно підключеного опору електричних кіл.
2. Скласти послідовно підключені опори.
3. Обчислити результуючий опір шляхом складання всіх паралельно і послідовно підключених опорів.

Розрахунок однофазної мережі

Розрахунок струмів коротких замикань в електроенергетичних системах однофазного напруження допускає проведення спрощених обчислень. Зазвичай, електроприлади однофазного струму не споживають багато електрики, і для надійного захисту квартири або будинку від виникнення короткого замикання, достатньо встановити автоматичний вимикач розрахований на величину спрацьовування, рівну 25 А. Якщо потрібно
здійснити приблизний розрахунок однофазного короткого замикання, його виробляють за формулою:

де
Uf - напруга фази.
Zt - Опір трансформатора, при виникненні КЗ.
Zc - опір між фазним та нульовим провідником.
Ik – однофазний струм короткого замикання.

Обчислення параметрів КЗ в однофазної ланцюга з використанням даної формули проводиться з похибкою до 10%, але в більшості випадків цього достатньо для здійснення правильного захисту електричної мережі. Основною скрутою для отримання даних, розрахованих за цією формулою, є складність в отриманні значення Zc. Якщо параметри провідника відомі і перехідні опори також визначені, опір між фазним і нульовим провідником розраховується за формулою:

де:
rf - активний опір фазного дроту, Ом;
rn - активний опір нульового дроту, Ом;
ra - сумарний активний опір контактів ланцюга фаза-нуль, Ом;
xf» - внутрішній індуктивний опір фазного дроту, Ом;
xn» - внутрішній індуктивний опір нульового дроту, Ом;
x' - зовнішній індуктивний опір ланцюга фаза-нуль, Ом.

Таким чином підставляючи відомі значення формули наведені вище, легко знайдемо струм короткого замикання для однофазної мережі.

Обчислення параметрів КЗ в однофазній мережі здійснюється у такій послідовності:

1. З'ясується параметри трансформатора або реактора.
2. Визначаються параметри провідника.
3. Якщо електрична схема надто розгалужена, її слід спростити.
4. Визначається повний опір можду «фазою» та «0».
5. Обчислюється повний опір трансформатора або реактора, якщо це значення не можна отримати з документації до джерела живлення.
6. Значення підставляються у формулу.

Якщо вся послідовність дій була проведена правильно, то таким чином можна розрахувати силу струму при виникненні КЗ однофазної мережі.

Обчислення КЗ за паспортними даними

Значно спрощується завдання з розрахунку КЗ, якщо є паспортні дані реактора чи трансформатора. У цьому випадку досить номінальні значення електрики та напруги підставити в розрахункові формули, щоб отримати значення струму КЗ.

Сила та потужність КЗ можуть бути визначені за такими формулами:

У цій формулі значення Iном дорівнює номінальному струму електричного трансформатора або реактора.

Визначення струму КЗ у мережі необмеженої потужності

У таких умовах потужність електрики дорівнюватиме нескінченності, а опір провідника — нулю. Ці умови можуть бути застосовані тільки до таких розрахункових умов, коли точка короткого замикання видалена на значну відстань від джерела електрики, а результуючий опір ланцюга в десятки разів перевищує опір системи.

Для електричної мережі необмеженої потужності сила електричної напруженості розраховується за такою формулою:

Ik=Ib/Xрез
де:
Ik - сила струму короткого замикання;
Ib - базовий струм;
Хрез - результуюча напруга мережі.

Підставивши значення формулу можна отримати значення параметрів КЗ в мережі необмеженої потужності.

Керівні вказівки щодо розрахунку струмів короткого замикання, викладені у цій статті, містять основні принципи, за якими визначається сила струму в провіднику в момент утворення цього небезпечного явища. Якщо виникає складність у проведенні даних розрахунків самостійно, можна скористатися послугами професійних інженерів-електриків, які проведуть всі необхідні обчислення. Розрахунок струмів короткого замикання та вибір електрообладнання за порадою професіоналів дозволить гарантувати безперебійне та безпечне використання електричних мереж у приватному будинку або на виробництві.

Електрична енергія несе в собі досить високу небезпеку, від якої не захищено ні працівників окремих підстанцій, ні побутових приладів. Струм короткого замикання – це один із найнебезпечніших видів електроенергії, але існують методи, як його контролювати, розрахувати та виміряти.

Що це таке

Струм короткого замикання (ТКЗ) – це різко зростаючий ударний електричний імпульс. Головною його небезпекою є те, що згідно із законом Джоуля-Ленца така енергія має дуже високий показник тепла. Внаслідок короткого замикання можуть розплавитися дроти або перегоріти певні електроприлади.

Фото – тимчасова діаграма

Він складається з двох основних складових - аперіодична складова струму і вимушена періодична складова.

Формула – періодична Формула – аперіодична

За принципом, найскладніше виміряти саме енергію аперіодичного виникнення, яка є ємнісною, доаварійною. Адже саме у момент аварії різниця між фазами має найбільшу амплітуду. Також його особливістю не є типовість виникнення цього струму в мережах. Схема освіти допоможе показати принцип дії цього потоку.

Опір джерел через високу напругу при КЗ замикається на невеликій відстані або «на коротко» – тому це явище отримало таку назву. Буває струм короткого трифазного замикання, двофазного та однофазного – тут класифікація відбувається за кількістю замкнутих фаз. У деяких випадках, КЗ може бути замкнений між фазами та на землю. Тоді, щоб його визначити, потрібно окремо враховувати заземлення.

Фото – результат КЗ

Також можна розподілити КЗ за типом підключення електроустаткування:

1. із заземленням;
2. Без нього.

Для пояснення цього явища пропонуємо розглянути приклад. Скажімо, є конкретний споживач струму, підключений до локальної лінії електропередач за допомогою відпаювання. При правильній схемі загальна напруга в мережі дорівнює різниці ЕРС у джерела живлення та зниженню напруги в локальних електричних мережах. Виходячи з цього, для визначення сили струму короткого замикання може використовуватися формула Ома:

R = 0; Iкз = Ɛ/r

Тут r-опір КЗ.

Якщо підставити певні значення, можна визначити струм замикання у будь-якій точці по всій лінії електропередач. Тут не потрібно перевіряти кратність КЗ.

Способи розрахунку

Припустимо, що замикання вже відбулося в трифазній мережі, наприклад, на підстанції або на обмотках трансформатора, як тоді проводиться розрахунок струмів короткого замикання:

Формула – струм трифазного замикання

Тут U20 – це напруга обмоток трансформатора, а Z T – опір певної фази (яка була ушкоджена КЗ). Якщо напруга в мережах – це відомий параметр, потрібно розраховувати опір.

Кожне електричне джерело, трансформатор, контакт акумуляторної батареї, електричні дроти – має свій номінальний рівень опору. Іншими словами, Z у кожного своє. Але вони характеризуються поєднанням активних опорів та індуктивних. Також є ємнісні, але вони не мають значення для розрахунку струмів високої сили. Тому багатьма електриками використовується спрощений спосіб обчислення цих даних: арифметичний розрахунок опору постійного струму на з'єднаних послідовно ділянках. Коли ці характеристики відомі, не важко за формулою нижче розрахувати повний опір для ділянки або цілої мережі:

Формула повного заземлення

Де ε – це ЕРС, а r – величина опору.

Враховуючи, що під час перевантажень опір дорівнює нулю, рішення приймає такий вигляд:

I = ε/r = 12/10 -2

Виходячи з цього, сила при короткому замиканні цього акумулятора дорівнює 1200 Ампер.

Таким чином можна розрахувати струм КЗ для двигуна, генератора та інших установок. Але на виробництві не завжди можна розраховувати допустимі параметри для кожного окремого електричного пристрою. Крім цього, слід враховувати, що при несиметричних замиканнях навантаження мають різну послідовність, для обліку якої потрібно знати cos і опір. Для розрахунку використовується спеціальна таблиця ГОСТ 27514-87 де вказуються ці параметри:

Також існує поняття односекундного КЗ, тут формула сили струму за короткого замикання визначається за допомогою спеціального коефіцієнта:

Формула - коефіцієнт КЗ

Вважається, що в залежності від перерізу кабелю КЗ може пройти непомітно для проводки. Оптимальною є тривалість замикання до 5 секунд. Взято з книги Небрат «Розрахунок КЗ у мережах»:

Перетин, мм 2	Тривалість КЗ, допустима для конкретного типу дротів
	Ізоляція ПВХ		Поліетилен
	Жили мідь	Алюміній	Мідь	Алюміній
1,5	0,17	ні	0,21	ні
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

Ця таблиця допоможе дізнатися очікувану умовну тривалість КЗ у нормальному режимі роботи, амперметраж на шинах та різних типах проводів.

Якщо розраховувати дані за формулами немає часу, використовується спеціальне обладнання. Наприклад, великою популярністю у професійних електриків користується покажчик Щ41160 - це вимірювач струму короткого замикання фаза-нуль 380/220В. Цифровий прилад дозволяє визначити та розрахувати силу КЗ у побутових та промислових мережах. Такий вимірник можна купити у спеціальних електротехнічних магазинах. Ця методика хороша, якщо потрібно швидко та точно визначити рівень струму петлі чи відрізка ланцюга.

Також використовується програма «Аврал», яка швидко може визначити термічну дію КЗ, показник втрат та силу струму. Перевірка проводиться в автоматичному режимі, вводяться відомі параметри і сама розраховує всі дані. Це проект платний, ліцензія коштує близько тисячі карбованців.

Відео: захист електричної мережі від короткого замикання

Захист та вказівки щодо вибору обладнання

Незважаючи на всю небезпеку цього явища, все ж таки є спосіб, як обмежити або звести до мінімуму ймовірність виникнення аварійних ситуацій. Дуже зручно використовувати електричний апарат для обмеження короткого замикання, це може бути струмообмежуючий реактор, який значно знижує термічну дію високих електричних імпульсів. Але для побутового використання цей варіант не підійде.

Фото – схема блоку захисту від кз

У домашніх умовах часто можна зустріти використання автомата та релейного захисту. Ці розчіплювачі мають певні обмеження (максимальний та мінімальний струм мережі), при перевищенні яких відключають живлення. Автомат дозволяє визначити допустимий рівень ампер, що допомагає підвищити безпеку. Вибір проводиться серед обладнання з вищим класом захисту, ніж потрібно. Наприклад, у мережі 21 ампер рекомендується використовувати автомат для вимкнення 25 А.

Не обходиться без розрахунків. Одним із них є розрахунок струмів короткого замикання. У статті розглянемо приклад розрахунку мережах 0,4кВ. Файл з прикладом розрахунку в Word ви зможете завантажити ближче до кінця статті, а також виконати розрахунок самостійно, не залишаючи сайту (наприкінці статті є онлайн-калькулятор).

Вихідні дані: ГРЩ будівлі запитаний від трансформаторної підстанції з двома трансформаторами по 630кВА.
де:
Е C - ЕРС мережі;
R т, X т, Z т - активний, реактивний і повний опір трансформатора;
R до, X до, Z до - активний, реактивний і повний опір кабелю;
Z ц - Опір петлі фаза-нуль для кабелю;
Z ш - Опір приєднання шин;
K1 – точка короткого замикання на шинах ГРЩ.

Параметри трансформатора:
Номінальна потужність трансформатора S н = 630 кВА
Напруга короткого замикання трансформатора U до% = 5,5%,
Втрати короткого замикання трансформатора P = 7,6 кВт.

Параметри живильної лінії:
Тип, число (N к) та переріз (S) кабелів АВВГнг 2x (4×185),
Довжина лінії L = 208 м

X т = 13,628 мОм

R т = 3,064 мОм

R до = 20,80 мОм

X до = 5,82 мОм

Опір енергосистеми:
X c = 1,00 мОм

Сумарний реактивний опір ділянки:
X Σ =X c +X т +X до =20,448 мОм

Сумарний активний опір ділянки:
R Σ =R т +R до =23,864 мОм

Повний сумарний опір:

R Σ =31,426 мОм

I K3 = 7,35 кА (Icn)

i У =10,39 кА (Icu)

I K1 = 4,09 кА

Щоб не рахувати щоразу вручну на калькуляторі та переносити цифри в Microsoft Word, я реалізував ці розрахунки прямо в Word. Тепер треба лише відповісти на запитання, які він ставить. Ось так це виглядає:

Весь розрахунок зайняв менше хвилини.

Щоб скачати приклад розрахунку ТКЗ в Word, натисніть кнопку:

Онлайн-калькулятор для розрахунку струмів короткого замикання

Для тих, кому потрібно швидко розрахувати струми короткого замикання, зробив калькулятор просто на сайті. Тепер можете порахувати струми КЗ онлайн. Клацайте перемикачам, рухайте повзунки, вибирайте значення зі списку – все миттєво автоматично перерахується.

Питомий опір міді та алюмінію в онлайн-калькуляторі прийнято відповідно до рекомендацій ГОСТ Р 50571.5.52-2011, Частина 5-52 (1,25 питомого опору при 20°С):

• питомий опір міді – 0,0225 Ом·мм/м
• питомий опір алюмінію – 0,036 Ом·мм/м.

Якщо можливостей калькулятора вам недостатньо (потрібно кілька ділянок кабелів різного перерізу, у вас інші трансформатори або просто розрахунок має бути оформлений у Word), то натискайте кнопку сміливо і замовляйте.