Содержание:
В соответствии с пунктом 3.1.8. ПУЭ электрические сети должны иметь защиту от токов короткого замыкания, обеспечивающую по возможности наименьшее время отключения при этом указано что защита должна проверяться по отношению наименьшего расчетного тока короткого замыкания (далее — тока КЗ) к номинальному току плавкой вставки предохранителя или расцепителя автоматического выключателя. (Подробнее о выборе защиты от токов короткого замыкания читайте статью: Расчет электрической сети и выбор аппаратов защиты)
В сетях 0,4 кВ с глухозаземленной нейтралью наименьшим током КЗ является ток однофазного короткого замыкания методика расчета которого и приведена в данной статье.
Сама формула расчета тока короткого замыкания проста, она выходит из закона ома для полной цепи и имеет следующий вид:
Iкз=Uф/Zф-о
где:
- Uф — фазное напряжение сети (230 Вольт);
- Zф-о — полное сопротивление петли (цепи) фаза-нуль в Омах.
Что такое петля фаза-нуль (фаза-ноль)? Это электрическая цепь состоящая из фазного и нулевого проводников, а так же обмотки трансформатора к которым они подключены.
В свою очередь сопротивление данной электрической цепи и называется сопротивлением петли фаза нуль.
Как известно есть три типа сопротивлений: активное (R), реактивное (X) и полное (Z). Для расчета тока короткого замыкания необходимо использовать полное сопротивление определить которое можно из треугольника сопротивлений:
Примечание: Сумма полных сопротивлений нулевого и фазного проводников называется полным сопротивлением питающей линии.
Рассчитать точное сопротивление петли фаза-нуль довольно сложно, т.к. на ее сопротивление влияет множество различных факторов, начиная с переходных сопротивлений контактных соединений и сопротивлений внутренних элементов аппаратов защиты, заканчивая температурой окружающей среды. Поэтому для практических расчетов используются упрощенные методики расчета токов КЗ одна из которых и приведена ниже.
Справочно: Расчетным путем ток короткого замыкания определяется, как правило, только для новых и реконструируемых электроустановок на этапе проектирования электрической сети и выбора аппаратов ее защиты. В действующих электроустановках наиболее целесообразно определять ток короткого замыкания путем проведения соответствующих измерений (путем непосредственного измерения тока КЗ, либо путем косвенного измерения, т.е. измерения сопротивления петли-фаза-нуль и последующего расчета тока КЗ).
1) Определяем полное сопротивление питающей линии до точки короткого замыкания:
Zл = √(R2л+X2л), Ом
где:
- Rл — Активное сопротивление линии, Ом;
- Xл — Реактивное сопротивление линии, Ом;
Примечание: Расчет производится для каждого участка линии с различным сечением и/или материалом проводника, с последующим суммированием сопротивлений всех участков (Zпл=Zл1+Zл2+…+Zлn).
Активное сопротивление линии определяется по формуле:
Rл =Lфо*p/S, Ом
где:
- Lфо — Сумма длин фазного и нулевого проводника линии, м;
- p — Удельное сопротивление проводника (для алюминия — 0,028, для меди – 0,0175), Ом* мм2/м;
- S — Сечение проводника, мм2.
Примечание: формула приведена с учетом, что сечения и материал фазного и нулевого проводников линии одинаковы, в противном случае расчет необходимо выполнять по данной формуле для каждого из проводников индивидуально с последующим суммированием их сопротивлений.
Реактивное сопротивление линии определяется по формуле:
Хл =Lфо*0,6/1000, Ом
2) Определяем сопротивление питающего трансформатора
Сопротивление трансформатора зависит от множества факторов, таких как мощность, конструкция трансформатора и главным образом схема соединения его обмоток. Для упрощенного расчета сопротивление трансформатора при однофазном кз (Zтр(1)) можно принять из следующей таблицы:
3) Рассчитываем ток короткого замыкания
Ток однофазного короткого замыкания определяем по следующей формуле:
Iкз=Uф/(Zтр(1)+Zпл), Ампер
где:
- Uф — Фазное напряжение сети в Вольтах (для сетей 0,4кВ принимается равным 230 Вольт);
- Zтр(1) — Сопротивление питающего трансформатора при однофазном кз в Омах (из таблицы выше);
- Zпл — Полное сопротивление питающей линии (цепи фаза-ноль) от питающего трансформатора до точки короткого замыкания в Омах.
Для примера возьмем следующую упрощенную однолинейную схему:
- Определяем полное сопротивление питающей линии до точки короткого замыкания
Как видно из схемы всего имеется три участка сети, расчет сопротивления необходимо производить для каждого в отдельности, после чего сложить рассчитанные сопротивления всех участков.
- Участок 1
Rл1 =Lфо*p/S=150*0,028/35=0,12 Ом
Хл1 =Lфо*0,6/1000=150*0,6/1000=0,09 Ом
Zл1 = √(R2л+X2л)=√(0,122+0,092)=0,15 Ом
- Участок 2
Rл2 =Lфо*p/S=20*0,028/16=0,035 Ом
Хл2 =Lфо*0,6/1000=20*0,6/1000=0,012 Ом
Zл2 = √(R2л+X2л)=√(0,0352+0,0122)=0,037 Ом
- Участок 3
Rл3 =Lфо*p/S=40*0,0175/2,5=0,28 Ом
Хл3 =Lфо*0,6/1000=40*0,6/1000=0,024 Ом
Zл3 = √(R2л+X2л)=√(0,282+0,0242)=0,281 Ом
Таким образом полное сопротивление питающей линии (цепи фаза-ноль) от питающего трансформатора до точки кз составит:
Zпл=Zл1 +Zл2 +Zл3 =0,15+0,037+0,281=0,468 Ом
- Определяем сопротивление трансформатора
Как видно из схемы источником питания является трансформатор на 160 кВА, со схемой соединения обмоток «звезда — звезда с выведенной нейтралью». Определяем сопротивление трансформатора по таблице выше:
Zтр(1)=0,16 Ом
- Рассчитываем ток короткого замыкания
Iкз=Uф/(Zтр(1)+Zпл)=230/(0,16+0,468)=366 Ампер
Автор статьи: Дмитрий Комлев
Была ли Вам полезна данная статья? Или может быть у Вас остались вопросы? Пишите в комментариях!
Не нашли на сайте ответа на интересующий Вас вопрос? Задайте его на форуме! Наши специалисты обязательно Вам ответят.
Добрый день.
ЕСть СИП 4х50+1х35, к которому планируется присоединить СИП 4х16. Подключение к 4х50; 1х35 — в данном случае, вероятно, жила наружного освещения. Требуется ли здесь при подсчете сопротивления учитывать жbлу 1х35мм ?
Здравствуйте, Ринат. Поскольку в случае вашего подключения жила 1×35 не будет использоваться, то и учитывать ее в расчете не надо.
Добрый день, считала по нескольким методикам ток короткого замыкания, по вашему получается очень низкий. В моем случае кабельная линия 115 м от ТП до ВРУ здания, трансформатор 1600кВА масляный треугольник звезда, кабель беру спаренный 2(4х240) броня. Если считать, так как описано выше, то Iкз=1479А, в ТП стоит предохранитель с плавкой вставкой 630А. Допустимая мин. кратность к.з. для предохранителя Кз=3, т.е. 3х630 = 1860А, что меньше Iкз=1479А, получается что условие не выполняется действию защитного аппарата. Подскажите пожалуйста, может я не правильно поняла или допустила ошибку?
Здравствуйте, Дина! У меня получилось несколько больше, а именно 1590 А. Вообще это упрощенная методика, а все упрощенные методики имеют погрешность в большую либо в меньшую сторону, в частности данная методика несколько занижает ток кз, потому что лучше выбирать аппараты защиты основываясь на расчетных токах кз меньше фактических, чем наоборот. Могу Вам посоветовать либо попробовать воспользоваться методиками точного расчета токов к.з. (но не гарантирую, что Вы получите результат сильно отличающийся от имеющегося), либо рассмотреть вариант применения другого аппарата защиты.
Кстати, а в Вашем случае обязательно ли обеспечивать условие по трехкратному превышению номинала автомата (с учетом пункта 3.1.9. ПУЭ)?
Здравствуйте. А если ввод 2-мя параллельными кабелями, например 2ВВГ 4х150мм2. Как для этого кабеля считать активное и индуктивное сопротивление в точке?
Здравствуйте, Вероника! Для расчета активного сопротивления соответственно необходимо принимать удвоенное сечение, т.е. 300 мм2, индуктивное менять не надо, принимайте такое же как и для одного кабеля.
А разве не надо складывать активные сопротивления параллельных кабелей по правило 1/Rобщ=1/R1+1/R2?
Здравствуйте, Виктория! А еще можно вот так: Rобщ=R1*R2/(R1+R2), но как бы Вы не считали результат получите один и тот же 😄
Что бы жизнь себе на ровном месте не усложнять, я советую просто складывать сечения и как я уже написал выше — результат получите тот же.
Здравствуйте, спасибо за статью! Получается, токи КЗ рассчитываются только от трансформатора? Т.е., если у меня устанавливается новый щиток, то рассчитывать токи КЗ от щитка до потребителя — это глупость? А если данных о трансформаторе и верхних линий питания нет, то определять токи КЗ должны практически, т.е. на месте?
Здравствуйте, Виктория! (ещё раз) 😆
Да, пытаться рассчитать токи кз без учета характеристик источника питания и всей питающей линии — этот глупость.
На вновь возводимых объектах (для проектирования) эти данные обычно предоставляются владельцем сети к которой предполагается выполнить подключение.
На действующих объектах сопротивление цепи «фаза-нуль» как правило выполняется только путем фактического измерения.
Если Вы хотите сделать какой то проектный расчет, при отсутствии данных, можно сделать замеры сопротивления цепи «фаза-нуль» существующей цепи (в точке подключения проектируемой сети), а уже к этому значению добавить сопротивление проектируемой линии.
Добрый день, поменяется что-нибудь в расчетах, если КТП не с одним трансформатором, а двухтрансформаторная (2х630 кВА)?
Здравствуйте, Влад!
Все зависит от схемы питания. Эти трансформатора работают в параллели или независимо друг от друга, в первом случае необходимо определить сопротивление каждого трансформатора при однофазном кз, а затем рассчитать их общее сопротивление (как для двух параллельно соединенных сопротивлений), во втором случае приведенный в статье расчет никак не поменяется, т.е. должны будут учитываться характеристики только одного из двух трансформаторов.
Здравствуйте! Спасибо за статью. Я в расчетах использую готовые таблицы с полным сопротивлением цепи фаза-ноль.
Здравствуйте, Виктория! Готовых таблиц с полным сопротивлением цепи фаза-ноль быть не может, т.к. оно зависит от параметров конкретно взятой схемы. Наверное Вы имеете в виду что-то другое.
Жаль, нельзя вставить скриншот))) таблицу беру из Шаповалов И.Ф. «Справочник по расчету электрических сетей» » табл. 141 (приводится полное сопротивление цепи ОКЗ с учетом активных и инд сопротивлений Ом/км ), еще есть табличка 11 в методичке по расчету токов КЗ. Посмотрите, пожалуйста, хочется узнать Ваше мнение))
Да, для таких обсуждений больше подходит наш форум:
https://elektroshkola.ru/forum/
Что касается указанного Вами Справочника по расчету электрических сетей Шаповалов И.Ф., то все дело в том, что под полным сопротивлением петли «фаза-нуль» там понимается только сопротивление линии (т.е. фазного и нулевого проводников), без учета сопротивления источника питания, такое определение с точки зрения того же ПУЭ неправильно. В данной же статье под полным сопротивлением цепи «фаза-нуль» (Zф-о) понимается, как и положено, полное сопротивление всей петли включая обмотки источника питания, а то что в справочнике Шаповалова И.Ф. указано как полное сопротивлением петли «фаза-нуль» в данной статье определено как Zпл — полное сопротивление питающей линии (цепи фаза-нуль) от питающего трансформатора до точки короткого замыкания, которым фактически оно и является.
Не смотря на сомнительные определения в справочнике Шаповалова И.Ф. приведенная там методика расчета не является ошибочной. Согласно этой методике по таблице Вы определяете не полное сопротивление цепи, как Вы написали, а полное сопротивление линии, причем не всей, а только отдельного ее участка с одинаковыми маркой, сечением и способом прокладки (причем еще необходимо к табличным данным делать поправку с учетом длины участка), так необходимо сделать для каждого такого участка, а затем сложить значения полных сопротивлений каждого участка, после чего к полученной сумме Вы должны еще добавить сопротивление источника питания взятое из соответствующей таблицы и разделенное на 3. И только тогда Вы и получите полное сопротивление петли «фаза-нуль».
То есть заявление, что Вы по какой то чудо-таблице определяете полное сопротивление петли «фаза-нуль», мягко говоря, является преувеличением))
Кстати, наверное номер таблицы Вы все же указали неверно.
Здравствуйте! Спасибо большое за понятное изложение.
Получается, после монтажа на объекте, должны измерить токи КЗ на наиболее удаленном потребителе и, если что-то не проходит, заменить АВ?
Совершенно верно. Если мы говорим про испытание цепи «фаза-нуль» то по результатам испытания, если условия автоматического отключения не соблюдаются, принимается решение об уменьшении номинала автоматического выключателя или изменении характеристики его расцепления, например, вместо характеристики С можно принять характеристику В, или установить дифавтомат, если таким образом обеспечить выполнение условий автоматического отключения питания невозможно в электроустановке выполняется дополнительная система уравнивания потенциалов (хотя по хорошему этот должно быть определено еще на этапе проектирования, а испытания цепи «фаза-нуль» просто должны подтвердить, что все правильно и условия автоматического отключения питания соблюдаются).
Здравствуйте. Все таки должно быть 0,06/1000 иначе не с одной таблицей по расчету не сходиться.
Здравствуйте! Согласно нашей методике должно быть 0,6/1000.
Если взять данные со справочника по удельному реактивному сопротивлению КЛ умножить на длину КЛ то полученные данные будут очень сильно отличаться от результатов расчета реактивного сопротивления по вашей методике. Что в конечном итоге очень сильно повлияет на выбор оборудования. Чем длинней КЛ тем значительнее будет разница.
Вы когда токи КЗ считаете, учитываете температуру окружающей среды? Учитываете ли переходные сопротивления контактов, в том числе в точке замыкания? Берете ли в расчет сопротивление внутренних цепей аппаратов и приборов? Думаю, что нет.
Мы с Вами обсуждаем упрощенную методику, если Ваша кабельная линия не 10 км в длину, то и говорить не о чем.
Дмитрий, подскажите. Зачем мне знать что «лежит-весит» до вводного автомата, если мне надо проверить правильность выбора сечения только 3его участка сети на устойчивость к току КЗ? Предположим, что я измерил напряжение на вводе — 226 В, зная сечение, активное, индуктивное сопротивление кабеля и его длину можно по формуле Ома посчитать ток. Для чего надо знать сечение и длину питающей линии, а тем более сопротивление трансформатора?
Здравствуйте, Вячеслав. Ток КЗ вычисляется по закону Ома для полной цепи — Сила тока=ЭДС источника питания/(внутреннее сопротивление источника + сопротивление внешней цепи).
Внутреннее сопротивление источника — это сопротивление трансформатора
Сопротивление внешней цепи — это сопротивление электрической линии от источника питания (трансформатора) до точки КЗ, т.е это линия как до вводного автомата, так и после, до точки замыкания
Классный стиль изложения Кратко, по делу, без воды
Спасибо! 😎