Dòng điện ngắn mạch, xác định độ lớn của dòng điện ngắn mạch
Bài viết này sẽ tập trung vào ngắn mạch trong mạng điện. Chúng ta sẽ xem xét các ví dụ điển hình về ngắn mạch, các phương pháp tính toán dòng điện ngắn mạch, chú ý đến mối quan hệ giữa điện trở cảm ứng và công suất định mức của máy biến áp khi tính toán dòng điện ngắn mạch, đồng thời đưa ra các công thức đơn giản cụ thể cho các tính toán này.
Khi thiết kế lắp đặt điện, cần phải biết các giá trị của dòng điện ngắn mạch đối xứng cho các điểm khác nhau của mạch ba pha. Các giá trị của các dòng điện đối xứng quan trọng này giúp tính toán các thông số của cáp, thiết bị đóng cắt, thiết bị bảo vệ chọn lọc vân vân.
Tiếp theo, hãy xem xét dòng điện ngắn mạch không có điện trở ba pha được cấp qua một máy biến áp giảm áp phân phối điển hình. Trong điều kiện bình thường, dạng hư hỏng này (ngắn mạch mối nối bu lông) là nguy hiểm nhất và cách tính toán rất đơn giản.Các tính toán đơn giản cho phép, tuân theo các quy tắc nhất định, để có được kết quả đủ chính xác có thể chấp nhận được đối với thiết kế lắp đặt điện.
Dòng điện ngắn mạch trong cuộn thứ cấp của máy biến áp phân phối giảm áp. Như một xấp xỉ đầu tiên, điện trở của mạch điện áp cao được coi là rất nhỏ và do đó có thể bỏ qua:
Ở đây P là công suất định mức tính bằng vôn-ampe, U2 là điện áp pha-pha của cuộn thứ cấp không tải, In là dòng điện định mức tính bằng ampe, Isc là dòng điện ngắn mạch tính bằng ampe, Usc là dòng điện ngắn mạch điện áp mạch tính bằng phần trăm.
Bảng dưới đây cho thấy điện áp ngắn mạch điển hình đối với máy biến áp ba pha cho cuộn dây HV 20 kV.
Ví dụ, nếu chúng ta xem xét trường hợp một số máy biến áp được cấp nguồn song song với thanh cái, thì giá trị của dòng điện ngắn mạch ở đầu đường dây nối với thanh cái có thể được lấy bằng tổng dòng điện ngắn mạch. dòng điện, trước đây được tính toán riêng cho từng máy biến áp.
Khi tất cả các máy biến áp được cấp nguồn từ cùng một mạng điện áp cao, các giá trị của dòng điện ngắn mạch khi cộng lại sẽ cho giá trị cao hơn một chút so với thực tế. Điện trở của thanh cái và công tắc được bỏ qua.
Để máy biến áp có công suất định mức là 400 kVA, điện áp ở cuộn thứ cấp là 420 V, khi đó nếu lấy Usc = 4% thì:
Hình dưới đây cung cấp một lời giải thích cho ví dụ này.
Độ chính xác của giá trị thu được sẽ đủ để tính toán lắp đặt điện.
Dòng điện ngắn mạch ba pha tại bất kỳ điểm lắp đặt nào ở phía hạ áp:
Ở đây: U2 là điện áp không tải giữa các pha của cuộn thứ cấp máy biến áp. Zt - trở kháng của mạch nằm phía trên điểm hỏng. Sau đó xem xét cách tìm Zt.
Mỗi phần của cài đặt, có thể là mạng, cáp nguồn, máy biến áp, bộ ngắt mạch hoặc thanh cái, có trở kháng Z riêng bao gồm R hoạt động và X phản ứng.
điện trở không đóng một vai trò ở đây. Z, R và X được biểu thị bằng ôm và được tính bằng các cạnh của một tam giác vuông như trong hình bên dưới. Trở kháng được tính theo quy tắc tam giác vuông.
Lưới được chia thành các phần riêng biệt để tìm X và R cho từng phần để việc tính toán được thuận tiện. Đối với mạch nối tiếp, các giá trị điện trở được cộng đơn giản và kết quả là Xt và RT. Điện trở tổng Zt được xác định theo định lý Pitago cho một tam giác vuông theo công thức:
Khi nối các đoạn song song với nhau thì tiến hành tính toán như đối với các điện trở mắc song song, nếu các đoạn ghép song song có điện kháng hoặc điện trở hoạt động thì sẽ có tổng điện trở tương đương:
Xt không tính đến ảnh hưởng của điện cảm và nếu các điện cảm liền kề ảnh hưởng lẫn nhau, thì điện cảm thực tế sẽ cao hơn. Cần lưu ý rằng việc tính toán Xz chỉ liên quan đến một mạch độc lập riêng biệt, nghĩa là cũng không chịu ảnh hưởng của hiện tượng tự cảm lẫn nhau. Nếu các mạch song song được đặt gần nhau, thì điện trở Xs sẽ cao hơn đáng kể.
Bây giờ hãy xem xét mạng được kết nối với đầu vào của máy biến áp giảm thế. Dòng điện ngắn mạch ba pha Isc hoặc công suất ngắn mạch Psc do nhà cung cấp điện xác định, nhưng dựa trên những dữ liệu này, có thể tìm được tổng điện trở tương đương. Trở kháng tương đương, đồng thời dẫn đến tương đương cho phía điện áp thấp:
Psc-cung cấp ngắn mạch ba pha, U2-điện áp không tải của mạch điện áp thấp.
Theo quy định, thành phần hoạt động của điện trở của mạng điện áp cao - Ra - rất nhỏ và không đáng kể so với điện trở cảm ứng. Thông thường, Xa được lấy bằng 99,5% của Za và Ra bằng 10% của Xa. Bảng dưới đây đưa ra các số liệu gần đúng về các giá trị này đối với máy biến áp 500 MVA và 250 MVA.
Full Ztr — Điện trở máy biến áp phía hạ áp:
Pn - công suất định mức của máy biến áp tính bằng kilovolt-ampe.
Điện trở chủ động của cuộn dây dựa trên Mất điện.
Khi thực hiện các phép tính gần đúng, bỏ qua Rtr và Ztr = Xtr.
Nếu cần xem xét một bộ ngắt mạch điện áp thấp, thì trở kháng của bộ ngắt mạch phía trên điểm ngắn mạch sẽ được xem xét. Điện trở cảm ứng được lấy bằng 0,00015 Ohm trên mỗi công tắc và bỏ qua thành phần hoạt động.
Đối với thanh cái, điện trở hoạt động của chúng nhỏ không đáng kể, trong khi thành phần phản kháng được phân bố ở mức xấp xỉ 0,00015 Ohm trên một mét chiều dài của chúng và khi khoảng cách giữa các thanh cái tăng gấp đôi, điện kháng của chúng chỉ tăng 10%. Thông số cáp được chỉ định bởi nhà sản xuất của họ.
Đối với động cơ ba pha, tại thời điểm ngắn mạch, nó chuyển sang chế độ máy phát và dòng điện ngắn mạch trong các cuộn dây được ước tính là Isc = 3,5 * In. Trong động cơ một pha, sự gia tăng dòng điện tại thời điểm ngắn mạch là không đáng kể.
Hồ quang thường đi kèm với ngắn mạch có điện trở không phải là hằng số, nhưng giá trị trung bình của nó cực kỳ thấp, nhưng điện áp rơi trên hồ quang nhỏ, do đó dòng điện thực tế giảm khoảng 20%, tạo điều kiện thuận lợi cho hoạt động của bộ ngắt mạch mà không ảnh hưởng đến hoạt động của nó mà không ảnh hưởng đặc biệt đến dòng điện cắt.
Dòng điện ngắn mạch ở đầu nhận của đường dây có liên quan đến dòng điện ngắn mạch ở đầu cung cấp của đường dây, nhưng tiết diện và vật liệu của dây truyền, cũng như chiều dài của chúng, cũng được tính đến. tài khoản. Có một ý tưởng về sức đề kháng, bất cứ ai cũng có thể làm phép tính đơn giản này. Chúng tôi hy vọng rằng bài viết của chúng tôi hữu ích cho bạn.