+7 495 120-13-73 | 8 800 500-97-74

(для регионов бесплатно)

Содержание

Расчет токов короткого замыкания | Заметки электрика

Здравствуйте, уважаемые читатели и посетители сайта «Заметки электрика».

У меня на сайте есть статья про короткое замыкание и его последствия. Я в ней приводил случаи из своей практики.

Так вот чтобы минимизировать последствия от подобных аварий и инцидентов, необходимо правильно выбирать электрооборудование. Но чтобы его правильно выбрать, нужно уметь  рассчитывать токи короткого замыкания.

В сегодняшней статье я покажу Вам как можно самостоятельно рассчитать ток короткого замыкания, или сокращенно ток к.з., на реальном примере.

Я понимаю, что многим из Вас нет необходимости производить расчеты, т.к. обычно этим занимаются, либо проектанты в организациях (фирмах), имеющих лицензию, либо студенты, которые пишут очередной курсовой или дипломный проект. Особенно понимаю последних, т.к. сам будучи студентом (в далеком двух тысячном году), очень жалел, что в сети не было подобных сайтов.

 Также данная публикация будет полезна энергетикам и электрикам для поднятия уровня саморазвития, или чтобы освежить в памяти когда-то прошедший материал.

Кстати, я уже приводил пример расчета защиты асинхронного двигателя. Кому интересно, то переходите по ссылочке и читайте.

Итак, перейдем к делу. Несколько дней назад у нас на предприятии случился пожар на кабельной трассе около цеховой сборки №10. Выгорел практически полностью кабельный лоток со всеми там идущими силовыми и контрольными кабелями. Вот фото с места происшествия.

Сильно вдаваться в «разбор полетов» я не буду, но у моего руководства возник вопрос о срабатывании вводного автоматического выключателя и соответствие его номинального тока для защищаемой линии. Простыми словами скажу, что их интересовала величина тока короткого замыкания в конце вводной силовой кабельной линии, т.е. в том месте, где случился пожар.

Естественно, что никакой проектной документации у цеховых электриков по расчетам токов к. з. на эту линию не нашлось, и мне пришлось самому производить весь расчет, который я выкладываю в общий доступ.

 

Сбор данных для расчета токов короткого замыкания

Силовая сборка №10, около которой случился пожар, питается через автоматический выключатель А3144 600 (А) медным кабелем СБГ (3х150) от понижающего трансформатора №1 10/0,5 (кВ) мощностью 1000 (кВА).

В скобках около марки кабеля указано количество жил и их сечение (как рассчитать сечение кабеля). 

Не удивляйтесь, у нас на предприятии еще много действующих подстанций с изолированной нейтралью на 500 (В) и даже на 220 (В).

Скоро буду писать статью о том, как в сеть 220 (В) и 500 (В) с изолированной нейтралью установить счетчик. Не пропустите выход новой статьи — подпишитесь на получение новостей.

Понижающий трансформатор 10/0,5 (кВ) питается силовым кабелем ААШв (3х35) с высоковольтной распределительной подстанции № 20.

Некоторые уточнения для расчета тока короткого замыкания

Несколько слов хотелось бы сказать про сам процесс короткого замыкания. Во время короткого замыкания в цепи возникают переходные процессы, связанные с наличием в ней индуктивностей, препятствующих резкому изменению тока. В связи с этим ток к.з. во время переходного процесса можно разделить на 2 составляющие:

  • периодическая (появляется в начальный момент и не снижается, пока электроустановка не отключится от защиты)
  • апериодическая (появляется в начальный момент и быстро снижается до нуля после завершения переходного процесса)

Ток к.з. я буду расчитывать по РД 153-34.0-20.527-98.

В этом нормативном документе сказано, что расчет тока короткого замыкания допускается проводить приближенно, но при условии, что погрешность расчетов не составит больше 10%.

Расчет токов короткого замыкания я буду проводить в относительных единицах. Значения элементов схемы приближенно приведу к базисным условиям с учетом коэффициента трансформации силового трансформатора.

Цель — это проверить вводной автоматический выключатель А3144 с номинальным током 600 (А) на коммутационную способность. Для этого мне нужно определить ток трехфазного и двухфазного короткого замыкания в конце силовой кабельной линии.

 

Пример расчета токов короткого замыкания

Принимаем за основную ступень напряжение 10,5 (кВ) и задаемся базисной мощностью энергосистемы:

  • базисная мощность энергосистемы Sб = 100 (МВА)

  • базисное напряжение Uб1 = 10,5 (кВ)

  • ток короткого замыкания на сборных шинах подстанции №20 (по проекту) Iкз = 9,037 (кА)

Составляем расчетную схему электроснабжения.

На этой схеме указываем все элементы электрической цепи и их параметры. Также не забываем указать точку, в которой нам нужно найти ток короткого замыкания. На рисунке выше я ее забыл указать, поэтому объясню словами.

Она находится сразу же после низковольтного кабеля СБГ (3х150) перед сборкой №10.

Затем составим схему замещения, заменив все элементы вышеприведенной схемы на активные и реактивные сопротивления.

При расчете периодической составляющей тока короткого замыкания допускается активное сопротивление кабельных и воздушных линий не учитывать. Для более точного расчета активное сопротивление на кабельных линиях я учту. 

Зная, базисные мощности и напряжения, найдем базисные токи для каждой ступени трансформации:

Теперь нам нужно найти реактивное и активное сопротивление каждого элемента цепи в относительных единицах и вычислить общее эквивалентное сопротивление схемы замещения от источника питания (энергосистемы) до точки к.з. (выделена красной стрелкой).

Определим реактивное сопротивление эквивалентного источника (системы):

Определим реактивное сопротивление кабельной линии 10 (кВ):

  • Хо — удельное индуктивное сопротивление для кабеля ААШв (3х35) берем из справочника по электроснабжению и электрооборудованию А. А. Федорова, том 2, табл. 61.11 (измеряется в Ом/км)
  • l — длина кабельной линии (в километрах)

Определим активное сопротивление кабельной линии 10 (кВ):

  • Rо — удельное активное сопротивление для кабеля ААШв (3х35) берем из справочника по электроснабжению и электрооборудованию А.А. Федорова, том 2, табл. 61.11 (измеряется в Ом/км)
  • l — длина кабельной линии (в километрах)

Определим реактивное сопротивление двухобмоточного трансформатора 10/0,5 (кВ):

  • uк% — напряжение короткого замыкания трансформатора 10/0,5 (кВ) мощностью 1000 (кВА), берем из справочника по электроснабжению и электрооборудованию А.А. Федорова, табл. 27.6

Активным сопротивлением трансформатора я пренебрегаю, т.к. оно несоизмеримо мало по отношению к реактивному. 

Определим реактивное сопротивление кабельной линии 0,5 (кВ):

  • Хо — удельное сопротивление для кабеля СБГ (3х150) берем из справочника по электроснабжению и электрооборудованию А. А. Федорова, табл. 61.11 (измеряется в Ом/км)
  • l — длина кабельной линии (в километрах)

Определим активное сопротивление кабельной линии 0,5 (кВ):

  • Rо — удельное сопротивление для кабеля СБГ (3х150) берем из справочника по электроснабжению и электрооборудованию А.А. Федорова, табл. 61.11 (измеряется в Ом/км)
  • l — длина кабельной линии (в километрах)

Определим общее эквивалентное сопротивление от источника питания (энергосистемы) до точки к.з.:

Найдем периодическую составляющую тока трехфазного короткого замыкания:

Найдем периодическую составляющую тока двухфазного короткого замыкания:

Результаты расчета токов короткого замыкания

Итак, мы рассчитали ток двухфазного короткого замыкания в конце силовой кабельной линии напряжением 500 (В). Он составляет 10,766 (кА).

Вводной автоматический выключатель А3144 имеет номинальный ток 600 (А).

Уставка электромагнитного расцепителя у него выставлена на 6000 (А) или 6 (кА). Поэтому можно сделать вывод, что при коротком замыкании в конце вводной кабельной линии (в моем примере по причине пожара) автомат уверенно сработал и отключил поврежденный участок цепи.

Еще полученные значения трехфазного и двухфазного токов можно применить для выбора уставок релейной защиты и автоматики.

В этой статье я не выполнил расчет на ударный ток при к.з. 

P.S. Вышеприведенный расчет был отправлен моему руководству. Для приближенного расчета он вполне сгодится. Конечно же низкую сторону можно было рассчитать более подробно, учитывая сопротивление контактов автоматического выключателя, контактных соединений кабельных наконечников к шинам, сопротивление дуги в месте замыкания и т.п. Об этом я как-нибудь напишу в другой раз.

Если Вам нужен более точный расчет, то можете воспользоваться специальными программами на ПК. Их в интернете множество.

Если статья была Вам полезна, то поделитесь ей со своими друзьями:


Расчет тока короткого замыкания — CMP Products Limited

Ниже представлено описание принципа расчета в компании CMP Products пиковых значений тока короткого замыкания (кА) для конкретного назначения и условий монтажа.

Компания CMP Products провела более 300 испытаний на короткое замыкание. Тем не менее, провести испытание для каждого значения тока отказа, кабельной скобы, размера и типа кабеля, а также конфигурации расположения крепежных отверстий не представляется возможным.

Компания CMP Products непрерывно разрабатывает программное обеспечение с целью воспроизведения данных испытаний и обладает возможностями провести испытания кабельных скоб, кабелей, кабельных лотков и кабельных лестниц, использование которых планируется в проекте при нестандартных условиях эксплуатации.

Компания CMP также обладает опытом, позволяющим точно рассчитать пиковые значения тока короткого замыкания (кА) на основе данных дорогостоящих испытаний, проверенных в универсальной программе для испытаний.

Испытания

Начиная с испытания на короткое замыкание при расстоянии между центрами крепежных отверстий скоб в 300 мм, устанавливается максимальное безопасное пиковое значение тока короткого замыкания в кА.

В примере ниже описано успешное прохождение испытаний кабельной скобы согласно требованиям стандарта IEC 61914:2009 при токе 190 кА, диаметре кабеля 36 мм и расстоянии между центрами крепежных отверстий 300 мм.

 

Расчет максимального показателя силы, воздействующей на испытываемую кабельную скобу

Для расчета силы, воздействие которой может выдержать кабельная скоба в процессе испытания, используются результаты испытаний, проведенных по стандарту IEC 61914:2009, из таблицы:

Ft — максимальная сила, действующая на кабель (Н/м)
ip — максимальное значение тока короткого замыкания (кА)
S — расстояние между осевыми линиями двух соседних проводников, например, в трехлистной компоновке оно соответствует наружному диаметру кабеля (м)

В данном примере величина Ft равна 170 472,22 Н/м

Ft — это величина силы в Ньютонах на метр, требуемая для расчета максимального значения силы, воздействие которой сможет выдерживать кабельная скоба, и которое должно быть умножено на расстояние между центрами крепежных отверстий кабельных скоб:

Максимальное значение силы, действующей на кабельную скобу = Ft (Н/м) x расстояние между центрами крепежных отверстий (м)

В данном примере максимальная сила, действующая на кабельную скобу (с учетом расстояния между центрами крепежных отверстий, равного 0,3 м), = 51 141,67 Н

Расчет показателя Ft для новых условий

После расчет максимальной силы, действующей на кабельную скобу, формула будет преобразована с целью расчета максимального КЗ при иных значениях расстояния между центрами крепежных отверстий, диаметров кабелей и пр.

Сперва необходимо рассчитать значение ip, если расстояние между центрами крепежных отверстий увеличилось до 600 мм, затем рассчитать значение Ft:

Ft — максимальная сила, действующая на кабель (Н/м)
ip — максимальное значение тока короткого замыкания (кА)
S — расстояние между осевыми линиями двух соседних проводников, т. е. наружный диаметр кабеля (м)

В данном примере значение Ft = 85 236,11 (Н/м)

После расчета значения Ft для данных условий эксплуатации следует рассчитать значение ip.

Расчет показателя i для новых условий

Ft — максимальная сила, действующая на кабель (Н/м)
ip— максимальное значение тока короткого замыкания (кА)
S — расстояние между осевыми линиями двух соседних проводников, т. е. наружный диаметр кабеля (м)

Значение ip в данном примере = 134,35 кА

Опыт показывает, что эти значения всегда ниже тех, которых удается достичь в условиях физического испытания. Это подтверждает учет показателя безопасности в расчетах стандарта IEC 61914:2009. И это хорошо, поскольку означает, что рассчитанные значения всегда указаны с запасом.

Это также значит, что значение Ft (максимальная сила, действующая на каждую кабельную скобу), полученное по результатам испытаний, следует использовать только с учетом расстояний между центрами крепежных отверстий, которые в действительности меньше тех, что были использованы в процессе испытания, в качестве величины для расчета значений ip. Не рекомендуется проводить расчет в обратном порядке, поскольку это будет противоречить показателю безопасности, использованному в стандартной ситуации, что приведет к получению нереалистичных значений ip.

Пример:

Кабель и кабельная скоба успешно прошли испытания по стандарту 61914:2009 при значении 150 кА и расстоянии между центрами крепежных отверстий 600 мм (рассчитанное значение ip составило 134,35 кА, что, по сути, превышает максимально возможное на ~12 %)

С учетом полученного нового значения ip рассчитываем значение Ft:

Ft — максимальная сила, действующая на кабель (Н/м)
ip — максимальное значение тока короткого замыкания (кА)
S — расстояние между осевыми линиями двух соседних проводников, т. е. наружный диаметр кабеля (м)

В данном примере величина Ft = 106 250 Н/м

В данном примере максимальная сила, действующая на кабельную скобу (с учетом расстояния между центрами крепежных отверстий, равного 0,6 м) = 63 750 Н

Если данное максимальное значение силы, действующей на каждую кабельную скобу, использовалось в качестве основы для расчета значения ip с учетом расстояния между центрами крепежных отверстий, равного 0,3 м, тогда значение Ft должно равняться 212 500 Н/м

В этом случае значение ip будет составлять 212,13 кА — ЭТО ЧРЕЗМЕРНО ВЫСОКОЕ ЗНАЧЕНИЕ! При условии, что расстояние между центрами крепежных отверстий составляло 300 мм, было достигнуто значение всего 190 кА в условиях физического испытания. Это указывало на то, что кабельная скоба уже выдерживает близкую к предельной нагрузку.

Уточняющий расчет:

При расчете величины ip используйте только величину Ft (максимальная сила, действующая на каждую кабельную скобу), полученную по результатам испытаний при коротких расстояниях между центрами крепежных отверстий, а не при тех расстояниях, которые будут использоваться в реальных условиях. Проводить расчеты в обратном порядке опасно, поскольку это будет противоречить учтенному в стандартных расчетах показателю безопасности, что приведет к получению нереалистичных значений ip.

С целью максимально точного расчета и наибольшей безопасности конструкции CMP рекомендует использовать данные, полученные в результате испытаний CMP кабельных скоб, закрепленных на максимально близком (и наименьшем) расстоянии до целевых центров крепежных отверстий для расчета значения ip, например:

Если скобы необходимо крепить на расстоянии 500 мм, в качестве основного для расчета значения ip используйте показатель силы, рассчитанный для расстояния между центрами крепежных отверстий в 300 мм, полученный в результате испытания CMP.

Если скобы необходимо крепить на расстоянии 900 мм, в качестве основного для расчета значения ip используйте показатель силы, рассчитанный для расстояния между центрами крепежных отверстий в 600 мм, полученный в результате испытания CMP.

2.

9 Расчет тока короткого замыкания. Электроснабжение цеха промышленного предприятия

Похожие главы из других работ:

Выбор схем распределительных устройств

7.2 Расчет тока короткого замыкания в точке К1

Составим схему замещения: Рисунок 7.2 — Схема замещения для точки К-1 За базисные величины принимают: Sб=1000МВА; UсрI=115 кВ; UсрII=38,5 кВ; UсрIII=10,5 кВ. Сопротивление системы: Сопротивление линий (ВЛ 110кВ): Для ВЛ 110кВ Худ=0…

Выбор схем распределительных устройств

7.3 Расчет тока короткого замыкания в точке К2

Составим схему замещения: Рисунок 7.4 — Схема замещения для точки К-2 За базисные величины принимают: Sб=1000МВА; UсрI=115 кВ; UсрII=37 кВ; UсрIII=10,5 кВ. Сопротивление системы: Сопротивление линий (ВЛ 110кВ): Для ВЛ 110кВ Худ=0…

Переходные процессы в электроэнергетических системах

4. Расчет тока несимметричного короткого замыкания

Проектирование электрической части электростанции

1.6.2 Расчет однофазного тока короткого замыкания

Расчет производится по формуле: где: — результирующие сопротивления схем замещения прямой, обратной и нулевой последовательностей…

Проектирование электроснабжения участка, состоящего из 5 шахтных печей Ц105 и установки эндогаза ЭН-60М01

6. РАСЧЕТ ТОКА КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ ПОСЛЕ КТП

Для расчета тока КЗ составим схему рис. 15 пользуясь схемой питания установок рис. 14. Рис.14 Схема питания установок Рис.15…

Разработка системы электроснабжения механического цеха тяжелого машиностроения

5. Расчет тока короткого замыкания

Последовательность расчета тока короткого замыкания выглядит следующим образом: 1) составляется расчетная однолинейная схема установки, 2) выбирается место условного короткого замыкания, 3) задаются базисными условиями…

Расчет и проектирование транзитной тяговой подстанции постоянного тока

3.2 Расчет тока короткого замыкания

Расчёт тока короткого замыкания производится методом относительных единиц. Основой метода является приведение всех сопротивлений схемы к базисным условиям. Выбираем базисные условия: = 100 МВА; при коротком замыкании в точке К-1 = 115 кВ…

Тупиковая подстанция 110/35/10 кВ

7.2 Расчет тока короткого замыкания в точке К1

Составим схему замещения: Рисунок 7.2 — Схема замещения для точки К-1 За базисные величины принимают: Sб=1000МВА; UсрI=115 кВ; UсрII=38,5 кВ; UсрIII=10,5 кВ. Сопротивление системы: Сопротивление линий(ВЛ 110кВ): Для ВЛ 110кВ Худ=0…

Электрическая часть КЭС-3200 МВт

7.5 Расчет тока короткого замыкания в точке К-2

Рис. 14 Рис.15 Таблица расчета токов короткого замыкания в точке К-2. Таблица 6 [ 14 ] с. 150-152 Источники С+G1+G2 G3+G4 Расчетные формулы Номинальная мощность источников, МВА, 15000+2*888,9= =16777,8 2*888,9=1777,8 Uср. ; кВ 230 Хрез.; О.Е…

Электрическая часть КЭС-3200 МВт

7.6 Расчет тока короткого замыкания в точке К-3

Рис. 16 Рис. 17 Таблица расчета токов короткого замыкания в точке К-3. Таблица7 [ 14 ] с. 150-152 Источники C+G1+G2+G3+G4 Д Расчетные формулы Номинальная мощность источников, МВА, 15000+4*888,9= =18555,6 ————— Uср. ; кВ 6,3 Хрез…

Электрическая часть КЭС-3200 МВт

7.7 Расчет тока однофазного короткого замыкания

Определение тока однофазного КЗ производится для расчета заземляющего устройства. Ток однофазного короткого замыкания определяется по формуле: (16) Где: — результирующее сопротивление прямой последовательности, о.е…

Электроснабжение цеха промышленного предприятия

2.9 Расчет тока короткого замыкания

При проектировании СЭС учитываются не только нормальные, продолжительные режимы работы ЭУ, но и их аварийные режимы. Одним из аварийных режимов является короткое замыкание…

Электроснабжение чугунолитейного завода

Расчёт тока короткого замыкания

Токи и мощность короткого замыкания Основные данные для расчёта указанны на схеме (рисунок 3). Мощность короткого замыкания на шинах вторичного напряжения питающей подстанции Sк = 1200 МВ · А. Составляется расчётная схема и схема замещения…

Электроснабжение электромеханического цеха

3. Расчет тока короткого замыкания

Электроснабжение электромеханического цеха

3.1 Расчет тока короткого замыкания

Рисунок 3.1 — Схема к расчету токов КЗ в сети напряжением 0,4кВ Рисунок 3.2 — Схема замещения Определим сопротивление системы: Посчитаем удельное сопротивлениепровода СИП-3 сечением 240 мм2: ,(3.1.1) где — удельная проводимость; S — сечение, мм…

Токи короткого замыкания от электродвигателей

Токи двигателя в переходном процессе короткого замыкания. Ток к моменту отключения короткого замыкания

При расчете тока к.з. от двигателей для проверки аппаратов РУ или выбора релейной защиты периодическую составляющую тока от асинхронного двигателя можно определить по упрощенному выражению



где — расчетная постоянная времени периодического тока; — сверхпереходное индуктивное сопротивление, определяемое по кратности пускового тока; — активное сопротивление ротора при номинальном скольжении, приведенное к статору.
Апериодические составляющие тока синхронного и асинхронного двигателя при наибольшем ее начальном значении определяют по выражению

где постоянная времени апериодического тока; — активное сопротивление статорной цепи, включая внешнее сопротивление до точки к. з.
При отсутствии точных параметров значения и для асинхронного двигателя следует принимать по табл. 38-8.
Упрощенное выражение для периодической составляющей тока синхронного двигателя без учета форсйровки возбуждения имеет вид

где — сверхпереходный ток двигателя; — установившийся ток двигателя.
Синхронная э. д. с. примерно пропорциональна току возбуждения в предшествующем режиме:

Для определения периодического и апериодического токов двигателя к моменту отключения к. з. в выражениях токов и следует подставить t=τ — расчетное время отключения.
Периодический ток двигателя к моменту отключения:
— асинхронный двигатель;
-синхронный двигатель.
Апериодический ток двигателя к моменту отключения

Ток короткого замыкания от группы двигателей

На некоторых установках к шинам 3-10 кВ подключен ряд двигателей, в общем случае различных по типу и мощности. При оценке результирующего влияния всех двигателей на ток к. з. в месте повреждения целесообразно все двигатели или отдельные группы их заменить одним эквивалентным двигателем. При эквивалентировании должны быть выполнены условия; периодическая и апериодическая составляющие тока в момент t переходного процесса от группы двигателей и от эквивалентного двигателя должны быть равны друг другу с допустимой погрешностью. При малой продолжительности к. з. (до 0,2 с) можно эквивалентировать совместно группу из синхронных и асинхронных двигателей. В этом случае условия эквивалентирования группы из n двигателей будут:

Сверхпереходный ток эквивалентного двигателя определяют как сумму сверхпереходных токов отдельных двигателей:

Постоянные времени и эквивалентного двигателя следует определять как средневзвешенные величины в зависимости от сверхпереходных токов отдельных двигателей:

Периодическая и апериодическая составляющие тока к. з. от группы двигателей (или эквивалентного двигателя) равны:

При продолжительности к. з. более 0,2 с синхронные двигатели следует учитывать отдельно.

Учет токов короткого замыкания двигателей в установках собственных нужд 3-6 кВ тепловых электростанций

При выборе аппаратов и кабелей сети 3- 6 кВ собственных нужд тепловых станций с мощными блоками следует учитывать подпитку от двигателей с. н. 3-6 кВ. При определенной мощности генератора и пылеугольном топливе состав двигателей с. н. блока примерно одинаков. Это позволяет упростить учет токов к. з. от двигателей с. н.
Использованием изложенного выше метода эквивалентирования двигателей получены параметры эквивалентного двигателя, заменяющего группу двигателей, подключенных к секции с. н. одного блока. Если секция получает питание от трансформатора с расщепленной обмоткой, то учитываются двигатели одной .полусекции, связанные электрически.
В табл. 38-9 приведены параметры эквивалентного двигателя для с. н. блоков 100- 300 МВт. Даны значения ударного коэффициента и коэффициентов и , характеризующие периодический и апериодический токи двигателя к моменту отключения к. з.

Время отключения принято τ=0,1 с. Суммарная номинальная мощность двигателей и суммарный номинальный ток должны быть известны для конкретной станции. При отсутствии точных данных можно принимать номинальную мощность двигателей с. н. 6 кв блока равной 6-8% мощности блока.
По данным табл. 38-9 ток к. з. от двигателей с. н. секции блока определяют следующим образом.
Сверхпереходный ток

где — сумма, номинальных токов двигателей с. н. секции.
Ударный ток

Ток к моменту отключения при t=0,1 с (выключатели ВМП-10, ВМГ-133, ВЭМ-6): периодическая составляющая

апериодическая составляющая

Расчет токов короткого замыкания и выбор автоматических выключателей и

Элементы электроснабжения и электрического освещения

Расчет токов короткого замыкания необходим для правиль­ного выбора и отстройки защитной аппаратуры. Ток короткого замыкания возникает при соединении токоведущих частей фаз между собой или с заземленным корпусом электроприемника в схемах с глухозаземленной нейтралью и нулевым проводом. Его величина, А, может быть определена по формуле

где Uф — фазное напряжение сети, В;

Zп — сопротивление петли фаза-нуль, Ом,

R — активное сопротивление одного провода цепи корот­кого замыкания, Ом;

X — индуктивное сопротивление, рассчитываемое по удель­ному индуктивному сопротивлению равному 0,6 Ом/км;

Zт — полное сопротивление фазной обмотки трансформа­тора на стороне низшего напряжения, Ом,

где UH, IH — номинальные напряжение и ток трансформатора;

UK% — напряжение короткого замыкания трансформатора, % от номинального.

Величины UH, lН и Uк% для соответствующего трансформа­тора приводятся в главе 5.

Выбор электрического аппарата осуществляется по его функциональному назначению, по роду напряжения и тока, ->о величине мощности.

Следует иметь в виду современную тенденцию, заклю­чающуюся в том, что при выборе между предохранителями и автоматическими выключателями, предпочтение отдается последним в силу их большей надежности, лучшей защиты от неполнофазных режимов, универсальности и т. д.

Выбор аппаратов по напряжению заключается в соответ­ствии номинального напряжения, указанного в паспорте ап­парата, и его рода (переменное, постоянное) номинальному напряжению питающей сети. При выборе аппарата по току следует учесть, что его номинальный ток должен быть не меньше рабочего тока установки.

Выбор автоматических выключателей

Автоматические выключатели выбираются прежде всего по номинальным значениям напряжения и тока. Затем опреде­ляются токи уставки теплового и электромагнитного расцепителей.

Тепловой росцепитель автомата защищает электроуста­новку от длительной перегрузки по току. Ток уставки теплового расцепителя принимается равным на 15—20% больше рабочего тока:

где 1Р — рабочий ток электроустановки, А.

Электромагнитный расцепитель автомата защищает электроустановку от коротких замыканий. Ток уставки электромагнитного расцепителя определяется из следующих соображений: автомат не должен срабатывать от пусковых токов двигателя электроустановки Iпуск.дв., а ток срабатывания электромагнитного расцепителя IЭМР выбирается кратным току срабатывания теплового расцепителя:

где К = 4,5—10 — коэффициент кратности тока срабатывания электромагнитного расцелителя.

Выбранный автоматический выключатель проверяется по чувствительности и по отключающей способности. Автоматы с номинальным током до 100 А должны срабатывать при условии

где IО.К.З. — ток однофазного короткого замыкания.

Чувствительность автомата, имеющего только тепловой расцепитель, определяется соотношением:

Автоматы с номинальным током более 100 А должны срабатывать при

Отключающая способность автомата с электромагнитным расцепителем определяется величиной тока трехфазного короткого замыкания IТ.К.З.

Выбор предохранителей

Ток плавкой вставки предохранителя выбирается в соот­ветствии с выражением

Ток плавкой  вставки предохранителей, используемых для защиты асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором,

где Iпуск  пусковой ток двигателя, А;

β — коэффициент, зависящий от условий пуска, при сред­них условиях пуска (β = 2,5.



Расчет установившегося тока короткого замыкания

Лекция 11

РАСЧЕТ УСТАНОВИВШЕГОСЯ ТОКА КЗ

Для расчета тока КЗ в установившемся режиме необходим учет влияния регулятора возбуждения у генератора (если он присутствует).


Влияние на величину установившегося тока КЗ регулятора возбуждения и его учет.

Рис.5

Хкр – критическое сопротивление, минимальное сопротивление короткого замыкания, при котором регулятор возбуждения еще в состоянии поднять напряжение на шинах до номинального.

Режимы генератора

Номинальное напряжение

Предельное возбуждение

Xk³Xкр

Xk£Xкр

Iкз£Iкр

Iкз³Iкр

Uг=Uном

Uг<Uном

Eг<Eпр

Eг=Eпр

При коротком замыкании за сопротивлением > Хкр  генератор работает в режиме номинального напряжения; <Хкр – в режиме предельного возбуждения (ток возбуждения достиг максимального значения).


Eпр – такое значение ЭДС, при котором по обмотке возбуждения протекает предельный (максимальный) ток.

Рис.7

Рис.8

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    (*)

  Если масштабы по оси ординат и абсцисс (рис.6) одинаковы, то

     и  


Кривые изменения токов и напряжений в зависимости от внешней реактивности и наличия АРВ имеют следующий вид:

Рис.9

Порядок расчета установившегося тока КЗ:

1.  Проанализировав расчетную схему задаемся режимом работы генераторов.

2.  В соответствии с выбранными режимами генераторы вводятся в схему замещения Eqпр и Xd (режим предельного возбуждения) или XГ=0, Ег=Uном (режим номинального напряжения).

3.  Нагрузка вводится с сопротивлением Xнагр=1.2, Енагр=0.

4. 


Сворачиваем схему замещения к простейшему виду и определяем

Xэкв, Еэкв:

5.  Рассчитываем установившейся ток КЗ по формуле:

6.  Разворачиваем схему замещения и определяем Iкз от каждого генератора.

7.  Определяем Iкр каждого генератора по формуле:

          

 – сопротивление генератора в относительных единицах, приведенное к базисным условиям.

8.  Сравниваем Iкр каждого генератора с его током КЗ проверяем правильность выбора режима работы генератора. Если хотя бы у одного генератора режим задан неверно, перезадать его режим и расчет повторить заново.

Iкзi>Iкрti – режим предельного возбуждения;

Iкзi<Iкрti – режим номинального напряжения

Примечание: если у генератора нет АРВ, то такой генератор вводится в схему замещения Eq и Xd.

5 Определение периодической составляющей тока короткого замыкания в произвольный момент времени

Глава четвертая

Определение периодической составляющей тока короткого замыкания в произвольный момент времени

        

         Точный расчет тока при коротком замыкании в произвольный момент времени громоздок и требует большой вычислительной работы. В 20-е годы натурные эксперименты на модельных электростанциях дали возможность определить изменение периодической составляющей до установившегося значения. Полученные расчетные кривые  впоследствии неоднократно уточнялись, но суть методики оставалась неизменной. Методика расчета определяется удаленностью точки короткого замечания от источников. Можно выделить три основные случая.

         1. При значительном удалении точки КЗ от источников ЭДС может считаться неизменной и периодическая составляющая тока во времени не меняется, т.е.  Источник можно считать удаленным от точки КЗ, если составляющая тока подпитки от него не более полуторакратного номинального тока источника   . Поскольку периодическая составляющая тока КЗ от такого генератора практически не изменяется во времени и их можно объединить с ветвью системы (если она есть), для которой тоже ток КЗ считается неизменным.

         Практически: если источник отделен от точки КЗ двумя или более последовательно включенными трансформаторами (автотрансформаторами), двумя двумя расщепленными обмотками трансформатора, реактором то источник можно считать удаленным и объединять с ветвью системы.

         2. Если точка КЗ находится вблизи одних источников и удалена от других, то предварительно необходимо провести объединение источников или, наоборот, отдаление источников так, чтобы получить отдельные ветви от источников, находящихся в примерно одинаковых условиях по отношению к точке КЗ, до этой точки КЗ. После этого можно воспользоваться расчетными (типовыми) кривыми рис. 4-1.

Для этого значение тока КЗ от источника (генератора) выражают в относительно номинальных единицах

Рекомендуемые файлы

                                                                         

 по значению   выбирают подходящую кривую, например 4, для расчетного момента  t , предположим 0,25 с определяют коэффициент затухания        , в данном случае 0,78, и вычисляют искомое значение тока

                      

                                          

                  Рис. 4.1.  Расчетные  кривые

Ток в месте короткого замыкания  определится как сумма токов от всех генераторных ветвей, включая систему.

         3. Если точка КЗ находится вблизи группы двигателей, то периодическая составляющая тока КЗ от асинхронного двигателя быстро затухает и ее значение спустя время t  с момента возникновения КЗ можно упрощенно определить по выражению

                                         

где Т — постоянная времени затухания периодической составляющей тока КЗ асинхронного двигателя или группы двигателей  .

Ток в месте КЗ определится, как сумма составляющих тока от двигателя и системы.

         Примечание: 1. Практически уже при времени  t > 0,1 с  ток подпитки асинхронного двигателя затухает настолько, что им  можно пренебречь.

2. Синхронные двигатели и синхронные компенсаторы вводятся в расчет аналогично источникам ( п2 ).

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Метод типовых кривых является развитием метода расчетных кривых, который изложен выше. Типовые кривые используются для расчета периодической составляющей тока КЗ в произвольный момент времени. Кривые применимы для генераторов и крупных синхронных компенсаторов. Кривые дают зависимость изменения во времени отношения действующего значения периодической составляющей тока КЗ от генератора в произвольный момент времени  к его значению в начальный момент короткого замыкания  при разных удаленностях точки КЗ. Удаленность точки КЗ характеризуется отношением

Номинальный ток подсчитывается по формуле:

Для расчета в относительных единицах удобно пользоваться формулой:

где  — ток от генератора в начальный момент КЗ, приведенный к базисным условиям.

После расчета  и  находят ; если последний оказывается дробным числом, то его округляют до ближайшего целого числа или интерполируют кривые. Далее выбирают соответствующую типовую кривую и для расчетного момента времени определяют отношение  а затем вычисляют периодическую составляющую тока КЗ в момент .

Если в схеме несколько генераторов и после преобразования схемы окажется, что все они непосредственно связны с точкой КЗ, то для каждой ветви определяют токи КЗ отдельно и затем суммируют их для получения тока в точке КЗ.


Пример

Для генераторов общей мощностью 220 МВА с  за сопротивлением  при  определить действующее значение периодической составляющей тока КЗ через 0,2 сек. Начальное значение периодической составляющей тока КЗ

Люди также интересуются этой лекцией: 7 Устное представление научной информации.

Номинальный ток генераторов

По типовым кривым (рис.П1) при  и  определяем  откуда

Рис. П1. Типовые кривые для определения периодической

составляющей тока КЗ

Простой метод расчета основных токов короткого замыкания

Чтобы глубже изучить простой способ расчета тока короткого замыкания, мы должны сначала разработать нашу базу знаний по основам анализа короткого замыкания.

«Анализ тока короткого замыкания используется для определения величины тока короткого замыкания, который способна произвести система, и сравнения величины величины короткого замыкания с отключающей способностью устройств защиты от сверхтоков (OCPD).»

Мы всегда должны помнить, что номинальный ток отключения не совпадает с номинальным током короткого замыкания (SCCR). Если вы хотите узнать об этом больше, расскажите нам в комментариях, и мы обсудим это в другом блоге.

В предыдущем блоге мы кратко познакомили вас с «Анализ короткого замыкания» . Если вы еще не проверяли его, прочтите этот блог, а затем вернитесь к этому!

Основная электрическая теорема гласит, что ток короткого замыкания на самом деле зависит от двух наиболее важных параметров:

  1. Полный импеданс от источника до точки повреждения
  2. Номинальное напряжение системы

С помощью основной формулы мы можем легко рассчитать ток короткого замыкания в месте повреждения, и с помощью этих значений мы можем проанализировать систему и установить защитные устройства и защитить объект от любого серьезного повреждения или повреждения.

I_fault = V / Z

Существует множество методов расчета токов короткого замыкания, однако мы дадим вам основное представление о том, как можно рассчитать токи короткого замыкания в простой распределительной системе переменного тока.

Пожалуйста, рассмотрите однолинейную схему (SLD) с электросетью, трансформатором и устройством защиты от перегрузки по току (OCPD), имеющим определенный номинал прерывания тока короткого замыкания.

Давайте сначала поговорим об источнике питания.Обычно мы рассматриваем источник питания или сеть как бесконечную емкость или «Источник имеет бесконечную шину».

Все, что было сказано, это то, что напряжение источника не имеет внутреннего сопротивления. В результате простой расчет становится очень консервативным. Поскольку предполагается, что источник не имеет собственного импеданса, соответствующий ток короткого замыкания будет наихудшим сценарием.

Теперь следующее, что у нас есть на нашей однолинейной схеме, — это трансформатор. Импеданс, определяющий величину тока короткого замыкания на вторичной обмотке трансформатора, состоит из двух отдельных импедансов:

«Собственный импеданс плюс импеданс кабеля, подключенного между электросетью и трансформатором.Собственный импеданс трансформатора — это величина его сопротивления протеканию через него тока короткого замыкания ».

Все трансформаторы имеют импеданс, который обычно выражается в процентах от напряжения. Это процент от нормального номинального первичного напряжения, которое должно быть приложено к трансформатору, чтобы вызвать протекание номинального тока полной нагрузки по короткозамкнутой вторичной обмотке.

Что это значит? а почему важен простой расчет?

Мы только что запустили нашу серию Power Systems Engineering Vlog , и в этой серии мы собираемся поговорить о всевозможных различных исследованиях и комментариях по проектированию энергосистем.Мы рассмотрим различные блоги, написанные AllumiaX. Это весело, это весело, по сути, это видеоблог, и мы надеемся, что вы, , присоединитесь к нам, и получите от этого пользу.

Предположим, что если у нас есть понижающий трансформатор 480 В / 220 В с импедансом 5%, это означает, что 5% от 480 В, т.е. 24 В, приложенные к его первичной стороне, вызовут ток номинальной нагрузки во вторичной обмотке. .

Если 5% первичного напряжения вызовут такой ток, то 100% первичного напряжения вызовут 20-кратный (100 деленный на 5) вторичный ток с номинальной полной нагрузкой, протекающий через короткое замыкание на его вторичных выводах.

Очевидно, что чем ниже полное сопротивление трансформатора с заданным номиналом кВА, тем большую величину тока короткого замыкания он может выдать.

Теперь, когда мы понимаем основные переменные, которые определяют токи короткого замыкания, давайте сделаем простой расчет для той же однолинейной схемы, которая упоминалась выше.

Предположим, у нас есть простая система распределения, состоящая из следующих компонентов:

  • Энергосистема, обеспечивающая питание системы
  • Понижающий трансформатор для преобразования уровня напряжения
  • Трансформатор тока для понижения уровня тока, который затем подается на реле
  • Реле для защиты, которое подает сигнал на автоматический выключатель при любом ненормальном состоянии.Ознакомьтесь с курсом Основы защиты энергосистемы , в котором мы кратко обсудили «Типы защитных реле и требования к конструкции».

Считайте, что на главной шине произошло короткое замыкание. Для ясности и упрощения предположим, что сопротивление линии между вторичной обмоткой трансформатора и местом повреждения пренебрежимо мало.

Во время неисправности трансформатор тока определяет величину тока, протекающего через вторичную обмотку трансформатора, что приводит к немедленному срабатыванию реле максимального тока (OC Relay) и подает сигнал на подключенный автоматический выключатель, который срабатывает. со временем разомкнуть его контакты и уберечь рабочий персонал от травм.Таким образом будет защищена система, подключенная к выходу этой шины.

Итак, для правильной работы всех этих защитных устройств нам необходимо определить 2 вещи.

  1. Определить вторичный ток полной нагрузки (Isec)
  2. Определить значение тока короткого замыкания на вторичной обмотке трансформатора (Isc)

Для этого мы будем использовать простую формулу. Предположим, сеть имеет номинальную мощность 100 кВА и значение импеданса 2.5%, и мы уже знаем, что 220 вольт доступны на вторичной обмотке трансформатора. Итак,

I_sec = (номинальная мощность источника в кВА) / (напряжение вторичной обмотки трансформатора)

Подставив значения, мы получим;

I_sec = 100000/220

Теперь мы рассчитаем значение тока короткого замыкания на вторичной обмотке трансформатора, это поможет защитному устройству действовать соответствующим образом.

I_sc = ((100%) / ((Импеданс трансформатора (Z%))) * I_sec

Подставив значения, мы получим;

I_sc = (100/2.5) * 454,54

I_sc = 18181,6 А

Ор, 18,18 КА. Это означает, что защитное устройство, которое мы будем использовать, должно иметь мощность короткого замыкания более 20 кА. Это поможет устройству защиты от перегрузки по току (OCPD) безопасно прервать это количество тока короткого замыкания.

В этом блоге вы получили общее представление о том, как рассчитать ток короткого замыкания для малой энергосистемы.

В следующем блоге (посвященном короткому замыканию) мы углубимся и объясним каждый аспект расчета токов короткого замыкания в однофазной и трехфазной энергосистеме.

Надеюсь, вам понравится этот блог, и вы также будете рекомендовать его другим. Если у вас есть какие-либо вопросы, не стесняйтесь задавать их в разделе комментариев.

Расчет тока короткого замыкания — журнал IAEI

Время считывания: 11 минут

Один из самых фундаментальных расчетов системы распределения электроэнергии — это вычисление доступного тока короткого замыкания. В выпуске журнала IAEI за сентябрь — октябрь 2012 г. была статья под названием «Основы, максимальный ток повреждения», в которой говорилось на эту тему, но не рассматривались математические выкладки.С тех пор я получил много просьб заняться математикой. Я надеюсь, что эта статья удовлетворит пытливые умы подробностями о вычислении доступного тока короткого замыкания и предоставит некоторые уравнения для изучения студентом.

Доступный ток короткого замыкания

Максимальный доступный ток короткого замыкания является важным параметром для каждой системы распределения электроэнергии, поскольку он обеспечивает точку данных, необходимую для подтверждения того, что оборудование используется в пределах своих номинальных характеристик, и что система работает в соответствии с ожиданиями.Имеющийся ток короткого замыкания также используется во многих других приложениях.

Национальный электротехнический кодекс требует эту точку данных для обеспечения соблюдения таких разделов, как 110.9, рейтинг прерывания; 110.10. Полное сопротивление цепи, номинальные значения тока короткого замыкания и другие характеристики; и 110.24 Доступный ток повреждения. Независимо от того, являетесь ли вы проектировщиком, установщиком или инспектором, в какой-то момент вашей карьеры вы столкнетесь с расчетом доступного тока короткого замыкания. Понимание математики, лежащей в основе этого, и того, как используются расчетные токи короткого замыкания, может только расширить знания и понимание.Это также может помочь нам понять, что эти расчеты должен производить квалифицированный специалист. Итак, ради понимания, я предлагаю эту статью, чтобы вы встали на путь.

Основы расчета тока короткого замыкания

Все, что вам нужно знать о вычислении токов короткого замыкания, вы изучили в схемах 101, тригонометрии и базовых математических курсах. На рисунке 1 показана простая однолинейная схема, которая вполне может быть вашим основным служебным входом для коммерческой или промышленной установки.

Рисунок 1. Однолинейная схема

Рисунок 2 — это базовая принципиальная схема того, что представлено на рисунке 1, и которая будет использоваться для расчета доступного тока короткого замыкания в любой точке приведенной выше простой однолинейной схемы. Инженеры назовут то, что вы видите на Рисунке 2, диаграммой импеданса, поскольку она в основном преобразует каждый компонент на Рисунке 1 выше в значения импеданса. Для тех из вас, кто разбирается в цепях 101, то, что вы видите ниже, когда все импедансы сложены вместе, представляет собой «эквивалент Теванина», который включает в себя импеданс и источник напряжения.Эта базовая схема будет использоваться в этой статье.

Рис. 2. Диаграмма импеданса (схема)

Для расчетов и упрощения нашей работы с этим документом необходимо сделать допущения.

Предположения для трансформатора, который будет использоваться как часть примера для этой статьи, будут включать следующие. Эта информация должна быть доступна при чтении паспортной таблички трансформатора.

Трансформатор кВА 1500
Первичное напряжение 4160 В
Вторичное напряжение 480 В
% Импеданс 5.75%

Предполагается для тока короткого замыкания, доступного для электросети. Для этого упражнения будет использовано 50 000 ампер. Перед проведением исследования с коммунальным предприятием связываются для получения этой информации. Они могут обеспечить доступный ток короткого замыкания одним из нескольких различных способов. Самыми простыми и, вероятно, наиболее заметными данными от электросети будут доступный ток короткого замыкания в кА. Некоторые утилиты могут вместо этого предоставлять данные в виде MVA короткого замыкания. В этой статье будут представлены уравнения для обеих форм ввода, но с учетом доступного тока короткого замыкания 50 кА.

Что касается импеданса проводника, следующие расчеты будут игнорировать сопротивление проводника и использовать только реактивное сопротивление. Это сделает две вещи для этой статьи. Во-первых, это приведет к более высокому току повреждения, чем можно было бы рассчитать, если бы мы приняли во внимание как сопротивление, так и реактивное сопротивление. Во-вторых, это упростит математику. В последнем разделе этой статьи будут представлены результаты анализа, включающие сопротивление и реактивное сопротивление проводников и электросети.Используемые методы отражают методы, используемые в таких программах, как SKM Systems Analysis A-Fault.

Эта статья также не предполагает участия двигателя. Максимальный доступный ток короткого замыкания должен включать все составляющие короткого замыкания. Мы не включаем этот вклад в эти усилия для простоты.

Основные расчеты трансформатора

Самым первым шагом этого процесса является расчет ампер полной нагрузки (FLA) для трансформатора. Еще один базовый расчет, который электротехнику придется выполнять в какой-то момент своей карьеры, и который некоторые выполняют много раз в день.Уравнения для расчета FLA приведены ниже:

FLA вторичный = кВА
(√3) × (кВсек)
FLA Вторичный = 1500
[(√3) × (0,480)] = 1804 А

Этот трансформатор на 1500 кВА имеет FLA вторичной обмотки 1804 ампер. Этот параметр необходим для выбора вторичных проводов для этого трансформатора.Основываясь на этом FLA и использовании таблицы 310.15 (B) (16) из NEC 2014, количество проводников, используемых на вторичной обмотке трансформатора, будет составлять 5-500 проводов MCM на фазу.

Расчет тока короткого замыкания на вторичной обмотке главного трансформатора

Есть два подхода к вычислению доступного тока короткого замыкания на вторичной обмотке трансформатора. Мы можем рассчитать максимальное количество, которое трансформатор пропустит, как если бы объект выработки электроэнергии был подключен непосредственно к линейной стороне трансформатора, или мы можем рассчитать доступный ток повреждения с учетом предоставленного доступного тока повреждения от электросети.Первый подход, который приводит к максимальному значению тока короткого замыкания, который пропускает трансформатор, называется расчетом «бесконечной шины». Схема, показанная на рисунке 2, может быть перерисована, чтобы включить нулевое сопротивление для электросети, что уменьшит полное сопротивление цепи и, таким образом, увеличит значение расчетного тока короткого замыкания. На рис. 3 будет показан максимально допустимый ток короткого замыкания, который может подавать трансформатор.

Рисунок 3. Эквивалентная схема бесконечной шины

На рис. 3 показано только полное сопротивление трансформатора.Уравнение для расчета максимального доступного тока короткого замыкания, который может обеспечить трансформатор, выглядит следующим образом:

Isc = (трансформатор кВА) × 100
(√3) × (вторичный кВ) × (трансформатор% Z)

Используя информацию, указанную выше для примера трансформатора 1500 кВА для этого примера, максимальный доступный ток повреждения, который пропускает этот конкретный трансформатор, составляет 31 378 ампер и рассчитывается следующим образом:

Isc = 1500 × 100
(√3) × (0.480) × (5,75) = 31 378 ампер

Это говорит нам о том, что вторичная обмотка трансформатора не может видеть больше тока повреждения, чем мы рассчитали. На стороне электросети НЕТ изменений, которые могут повлиять на этот доступный ток короткого замыкания до точки, где он будет превышать 31 378 ампер. Единственный способ получить более 31 378 ампер, если мы изменим трансформатор, и новый трансформатор, который предположительно будет таким же по всем другим характеристикам, будет иметь другой% импеданса.На рисунке 4 представлена ​​таблица, которая включает результаты изменения импеданса исследуемого трансформатора +/- 20% с шагом 5% по сравнению со значением импеданса 5,75%, используемым в этом примере. Это показывает, как изменение импеданса трансформатора повлияет на максимально допустимый ток короткого замыкания, который он может пропустить.

Как показано на рисунке 4, смена трансформатора и изменение его импеданса может оказать значительное влияние на систему. Если бы я рискнул предположить, я бы сказал, что в большинстве случаев коммунальное предприятие, меняющее служебный трансформатор, будет признано предприятием.Задача состоит в том, чтобы владелец объекта или постоянные сотрудники понимали, как это изменение может повлиять на их систему распределения электроэнергии. После внесения изменений метки, подобные тем, которые включены в Раздел 110.24 NEC , должны быть обновлены.

Рис. 4. Влияние изменения импеданса (+ / — 20%) трансформатора на 1500 кВА

В этом расчете не учитывается полное сопротивление источника электросети и не учитываются проводники на стороне нагрузки. Давайте теперь исследуем влияние добавления в сеть доступного тока короткого замыкания.

Расчет тока короткого замыкания с учетом тока повреждения сети

Как и в большинстве ситуаций, мы выбираем консервативные ярлыки, консервативные с точки зрения безопасности, пока не возникнут ситуации, требующие углубления в детали. Вышеупомянутый ярлык для расчета тока повреждения является консервативным, поскольку он НЕ учитывает доступный ток повреждения сети, дающий максимальное значение. При рассмотрении прерывания и других аналогичных номиналов устройства и оборудование, которые могут выдерживать это консервативное значение тока короткого замыкания, не нуждаются в дополнительных исследованиях.Когда новое или существующее оборудование не может справиться с этим консервативно высоким доступным током короткого замыкания, может быть проведен дальнейший подробный анализ или оборудование может быть заменено или соответствующим образом рассчитано. Далее будет рассмотрен вопрос о добавлении полезности при наличии доступного тока повреждения. В частности, 50 кА доступны в коммунальном хозяйстве. Это продемонстрирует, что таким образом можно уменьшить рассчитанные 31 378 ампер.

Ниже приведены два уравнения, которые относятся к наличию кА и наличию MVA короткого замыкания.В этом примере мы будем использовать приведенное ниже уравнение, в котором предполагается, что электросеть предоставила вам доступный ток короткого замыкания в кА.

Принципиальная схема теперь выглядит так, как показано на рисунке 5.

Рис. 5. Принципиальная электрическая схема, которая включает импеданс трансформатора и сетевого источника.

Первым необходимым шагом является преобразование предоставленной электросетью доступной информации о токе повреждения (50 кА) в полное сопротивление источника.
Если кА предоставляется от электросети:

% Z утилита = кВА Трансформатор × 100
(Isc электросети) × (√3) × (кВ первичная)

При коротком замыкании MVA предоставляется коммунальным предприятием:

% Z утилита = кВА Трансформатор
Короткое замыкание кВА инженерных сетей

Для данного доступного тока короткого замыкания электросети 50 кА% Z электросети рассчитывается следующим образом:

% Z утилита = 1500 × 100
(50 000) × (√3) × (4.160) = 0,420

На рисунке 6 показаны значения импеданса источника электросети для различных токов повреждения электросети для этого конкретного примера. Как отмечалось выше, трансформатор кВА и первичное напряжение будут играть ключевую роль в этих значениях.

Рисунок 6. Значения импеданса сетевого источника для различных уровней доступного тока короткого замыкания в электросети

Уравнение для расчета доступного тока короткого замыкания на вторичной обмотке трансформатора, которое включает полное сопротивление электросети, выглядит следующим образом:

Isc = (трансформатор, кВА) × 100)
(√3) × (Вторичный кВ) × [(% Zтрансформатор) + (% Z полезность)]

После вставки всех известных переменных новый доступный ток повреждения рассчитывается следующим образом:

Isc = 1500 × 100
(√3) × (0.480) × [(5,75) + (0,4164)] = 29 259 А

Если мы сравним расчет бесконечной шины и тот, который включал импеданс источника электросети (доступный ток короткого замыкания 50 000 ампер), мы увидим, что доступный ток короткого замыкания упал с 31 378 ампер до 29 259 ампер, что на 6,8% меньше. в доступном токе короткого замыкания (2119 ампер).

Влияние изменяющегося тока короткого замыкания, доступного в электросети, показано на рисунке 7. В этой таблице показано, как изменяется расчетный доступный ток короткого замыкания при изменении значений тока повреждения источника электросети.Доступный ток короткого замыкания 50 кА используется в качестве значения, с которым сравниваются изменения. Интересно видеть, что увеличение доступного тока короткого замыкания от электросети, если исходная точка составляет 50 кА, не имеет такого большого влияния, как можно было бы подумать. Например, удвоение доступного тока повреждения в электросети с 50 кА до 100 кА увеличивает доступный ток повреждения вторичной обмотки трансформатора только на 3%, или на 1022 ампер. Для большинства устройств защиты от сверхтоков это изменение не должно быть значительным.Я слышал, что некоторые говорят, что мы не должны маркировать оборудование входа для обслуживания, потому что коммунальное предприятие может вносить изменения в коммутацию на стороне линии, что повлияет на номер на этикетке. Рисунок 7 — хороший пример, который показывает, что даже если бесконечная шина не использовалась, изменения на стороне электросети не имеют такого значительного влияния на ток короткого замыкания, как можно было бы подумать.

Рис. 7. Влияние различных токов короткого замыкания, доступных в электросети, на систему распределения электроэнергии

Чтобы напомнить, где мы находимся в этом обсуждении, доступные токи замыкания показаны на рисунке 7a.

Следующее, что мы должны рассмотреть, — это провод на вторичной обмотке трансформатора. Это еще больше снизит доступный ток короткого замыкания.

Расчет — после длины проводника

Проводники могут оказывать значительное влияние на доступный ток короткого замыкания. Давайте продолжим анализ этого примера трансформатора 1500 кВА, добавив параллельные проводники 500MCM на стороне нагрузки.

Эквивалентная схема уже представлена ​​как часть рисунка 1.Теперь давайте рассмотрим влияние длины проводника на доступный ток короткого замыкания. Нам понадобится следующее уравнение:

Данные, необходимые для этого примера, взяты из национального электрического кодекса . Из Таблицы 9 NEC 2014 для проводника 500 MCM в стальном трубопроводе, Xl (реактивное сопротивление) определено как 0,048 Ом / 1000 футов. В этом примере, как указывалось ранее, мы используем только значение реактивного сопротивления, которое приведет к немного более высоким значениям тока короткого замыкания и сделает математические вычисления для этой публикации более приемлемыми.Для трансформатора мощностью 1500 кВА с током полной нагрузки 1804 нам потребуется 5-500 мкс проводов, включенных параллельно на каждую фазу. Расчет производится следующим образом:


уравнение для расчета доступного тока короткого замыкания выглядит следующим образом:

Подставив все известные переменные, мы рассчитали ISC следующим образом:

Тот же расчет, предполагающий бесконечную шину без полного сопротивления сети, выглядит следующим образом:

Подводя итог еще раз,

Как видно здесь, включение дополнительных деталей снижает доступный ток повреждения.В этом случае ток короткого замыкания был снижен с 31 378 ампер до 26 566 ампер, примерно на 15,3%.

Рисунок 8. Сводка расчетов и сравнение с другими инструментами для расчета доступного тока короткого замыкания.

Окончательная калибровка

Итак, мы прошли через расчет доступного тока короткого замыкания для служебного входного оборудования. Мы показали, как короткие пути приводят к консервативным доступным токам короткого замыкания, которые в целях оценки отключающих характеристик и / или оценок SCCR обеспечивают коэффициент безопасности для конструкции.Мы также показали, как можно снизить доступные токи короткого замыкания с помощью более подробного анализа, но это требует больше усилий и опыта. Давайте посмотрим на приведенный выше пример и рассмотрим другие инструменты, которые могут быть доступны.

В нашем распоряжении есть различные инструменты, когда мы рассматриваем возможность расчета доступного тока короткого замыкания. Некоторые из них довольно дороги и требуют использования обученных специалистов. К ним относятся такие программные приложения, как инструменты системного анализа SKM. Эти приложения действительно являются достаточно подробными и предоставляют очень подробные отчеты.Существуют также бесплатные инструменты, такие как калькулятор короткого замыкания Eaton Bussmann FC2. Рисунок 8 суммирует то, что мы сделали выше, И дает сравнение с SKM и с приложением Bussmann FC2. Калькулятор Bussmann FC2 является бесплатным и доступен в Интернете или для любого IPHONE или ANDROID через App Store любого продукта. Посетите www.cooperbussmann.com/fc2 для получения дополнительной информации. Вы заметите, что результат программного обеспечения SKM использует как реальную, так и реактивную составляющие проводника. Значения импеданса были взяты прямо из Таблицы 9 в NEC 2014 для медных проводников в стальном трубопроводе.

Опять же, ни один из примеров, показанных выше и включенных в эту статью, не учитывает моторный вклад. Это было упражнение, призванное дать некоторую основу для обсуждения токов короткого замыкания, и поэтому простота была нашим другом. Вклад двигателя может быть очень важным для этих расчетов. С точки зрения математики и / или системной схемы, когда вы включаете вклад двигателя, импеданс параллелен импедансу сетевого источника, импедансу трансформатора и импедансу проводника.Это снижает общий импеданс в цепи, показанной на рисунке 2, и, следовательно, увеличивает расчетный ток короткого замыкания. Сброс остается на усмотрение учащегося. (Я всегда хотел это сказать.)

Заключительное слово

Доступный ток короткого замыкания — очень важный параметр, который необходимо учитывать при проектировании, установке и проверке. На рынке доступны инструменты, которые помогают рассчитать доступный ток короткого замыкания. Используйте эти ресурсы для удовлетворения требований NEC и приложений к продукту.

Как всегда, поставьте безопасность на первое место в списке и убедитесь, что вы и окружающие доживете до следующего дня.

курсов PDH онлайн. PDH для профессиональных инженеров. ПДХ Инжиниринг.

«Мне нравится широта ваших курсов по HVAC; не только экологичность или экономия энергии

курсов.

Russell Bailey, P.E.

Нью-Йорк

«Это укрепило мои текущие знания и научило меня еще нескольким новым вещам.

, чтобы познакомить меня с новыми источниками

информации.»

Стивен Дедак, P.E.

Нью-Джерси

«Материал был очень информативным и организованным. Я многому научился, и они были

.

очень быстро отвечает на вопросы.

Это было на высшем уровне. Будет использовать

снова . Спасибо. «

Blair Hayward, P.E.

Альберта, Канада

«Простой в использовании веб-сайт.Хорошо организовано. Я действительно буду снова пользоваться вашими услугами.

проеду по твоей компании

имя другим на работе. «

Roy Pfleiderer, P.E.

Нью-Йорк

«Справочные материалы были превосходными, и курс был очень информативным, особенно потому, что я думал, что я уже знаком

с деталями Канзас

Городская авария Хаятт.»

Майкл Морган, P.E.

Техас

«Мне очень нравится ваша бизнес-модель. Мне нравится просматривать текст перед покупкой. Я нашел класс

.

информативно и полезно

на моей работе »

Вильям Сенкевич, П.Е.

Флорида

«У вас большой выбор курсов, а статьи очень информативны.Вы

— лучшее, что я нашел ».

Russell Smith, P.E.

Пенсильвания

«Я считаю, что такой подход позволяет работающему инженеру легко зарабатывать PDH, давая время на просмотр

материал «

Jesus Sierra, P.E.

Калифорния

«Спасибо, что разрешили мне просмотреть неправильные ответы.На самом деле

человек узнает больше

от отказов »

John Scondras, P.E.

Пенсильвания

«Курс составлен хорошо, и использование тематических исследований является эффективным.

способ обучения »

Джек Лундберг, P.E.

Висконсин

«Я очень впечатлен тем, как вы представляете курсы; i.е., позволяя

студент, оставивший отзыв на курс

материалов до оплаты и

получает викторину «

Арвин Свангер, П.Е.

Вирджиния

«Спасибо за то, что вы предложили все эти замечательные курсы. Я определенно выучил и

получил много удовольствия «.

Мехди Рахими, П.Е.

Нью-Йорк

«Я очень доволен предлагаемыми курсами, качеством материалов и простотой поиска.

на связи

курсов.»

Уильям Валериоти, P.E.

Техас

«Этот материал в значительной степени оправдал мои ожидания. По курсу было легко следовать. Фотографии в основном обеспечивали хорошее наглядное представление о

.

обсуждаемых тем ».

Майкл Райан, P.E.

Пенсильвания

«Именно то, что я искал. Потребовался 1 балл по этике, и я нашел его здесь.»

Джеральд Нотт, П.Е.

Нью-Джерси

«Это был мой первый онлайн-опыт получения необходимых мне кредитов PDH. Это было

информативно, выгодно и экономично.

Я очень рекомендую

всем инженерам »

Джеймс Шурелл, П.Е.

Огайо

«Я понимаю, что вопросы относятся к« реальному миру »и имеют отношение к моей практике, и

не на основании каких-то неясных раздел

законов, которые не применяются

«нормальная» практика.»

Марк Каноник, П.Е.

Нью-Йорк

«Отличный опыт! Я многому научился, чтобы перенести его на свой медицинский прибор

организация.

Иван Харлан, П.Е.

Теннесси

«Материалы курса имели хорошее содержание, не слишком математическое, с хорошим акцентом на практическое применение технологий».

Юджин Бойл, П.E.

Калифорния

«Это был очень приятный опыт. Тема была интересной и хорошо изложенной,

а онлайн-формат был очень

доступный и простой

использовать. Большое спасибо. «

Патрисия Адамс, P.E.

Канзас

«Отличный способ добиться соответствия требованиям PE Continuing Education в рамках ограничений по времени лицензиата.»

Джозеф Фриссора, P.E.

Нью-Джерси

«Должен признаться, я действительно многому научился. Помогает иметь распечатанный тест во время

.

обзор текстового материала. Я

также оценил просмотр

фактических случаев предоставлено.

Жаклин Брукс, П.Е.

Флорида

«Документ» Общие ошибки ADA при проектировании объектов «очень полезен.

испытание потребовало исследований в

документ но ответы были

в наличии »

Гарольд Катлер, П.Е.

Массачусетс

«Я эффективно использовал свое время. Спасибо за то, что у вас есть широкий выбор.

в транспортной инженерии, что мне нужно

для выполнения требований

Сертификат ВОМ.»

Джозеф Гилрой, П.Е.

Иллинойс

«Очень удобный и доступный способ заработать CEU для моих требований PG в Делавэре».

Ричард Роадс, P.E.

Мэриленд

«Я многому научился с защитным заземлением. Пока все курсы, которые я прошел, были отличными.

Надеюсь увидеть больше 40%

курсов со скидкой.»

Кристина Николас, П.Е.

Нью-Йорк

«Только что сдал экзамен по радиологическим стандартам и с нетерпением жду возможности сдать еще

курсов. Процесс прост, и

намного эффективнее, чем

вынуждены путешествовать «.

Деннис Мейер, P.E.

Айдахо

«Услуги, предоставляемые CEDengineering, очень полезны для профессионалов

.

Инженеры получат блоки PDH

в любое время.Очень удобно ».

Пол Абелла, P.E.

Аризона

«Пока все отлично! Поскольку я постоянно работаю матерью двоих детей, у меня мало

время исследовать где

получить мои кредиты от.

Кристен Фаррелл, P.E.

Висконсин

«Это было очень познавательно и познавательно.Легко для понимания с иллюстрациями

и графики; определенно делает это

проще поглотить все

теорий. «

Виктор Окампо, P.Eng.

Альберта, Канада

«Хороший обзор принципов работы с полупроводниками. Мне понравилось пройти курс по

.

мой собственный темп во время моего утро

метро

на работу.»

Клиффорд Гринблатт, П.Е.

Мэриленд

«Просто найти интересные курсы, скачать документы и взять

викторина. Я бы очень рекомендовал

вам на любой PE, требующий

CE единиц. «

Марк Хардкасл, П.Е.

Миссури

«Очень хороший выбор тем из многих областей техники.»

Randall Dreiling, P.E.

Миссури

«Я заново узнал то, что забыл. Я также рад оказать финансовую помощь

по ваш промо-адрес электронной почты который

сниженная цена

на 40%.

Конрадо Казем, П.E.

Теннесси

«Отличный курс по разумной цене. Воспользуюсь вашими услугами в будущем».

Charles Fleischer, P.E.

Нью-Йорк

«Это был хороший тест и фактически подтвердил, что я прочитал профессиональную этику

кодов и Нью-Мексико

правил.

Брун Гильберт, П.E.

Калифорния

«Мне очень понравились занятия. Они стоили потраченного времени и усилий».

Дэвид Рейнольдс, P.E.

Канзас

«Очень доволен качеством тестовых документов. Буду использовать CEDengineerng

.

при необходимости дополнительных

сертификация. «

Томас Каппеллин, П.E.

Иллинойс

«У меня истек срок действия курса, но вы все же выполнили свое обязательство и дали

мне то, за что я заплатил — много

оценено! «

Джефф Ханслик, P.E.

Оклахома

«CEDengineering предлагает удобные, экономичные и актуальные курсы.

для инженера »

Майк Зайдл, П.E.

Небраска

«Курс был по разумной цене, а материалы были краткими, а

хорошо организовано.

Glen Schwartz, P.E.

Нью-Джерси

«Вопросы подходили для уроков, а материал урока —

.

хороший справочный материал

для деревянного дизайна.

Брайан Адамс, П.E.

Миннесота

«Отлично, я смог получить полезные рекомендации по простому телефонному звонку.»

Роберт Велнер, P.E.

Нью-Йорк

«У меня был большой опыт работы в прибрежном строительстве — проектирование

Building курс и

очень рекомендую

Денис Солано, P.E.

Флорида

«Очень понятный, хорошо организованный веб-сайт. Материалы курса этики Нью-Джерси были очень хорошими

хорошо подготовлены. »

Юджин Брэкбилл, P.E.

Коннектикут

«Очень хороший опыт. Мне нравится возможность загружать учебные материалы на

.

обзор где угодно и

всякий раз, когда.»

Тим Чиддикс, P.E.

Колорадо

«Отлично! Поддерживаю широкий выбор тем на выбор».

Уильям Бараттино, P.E.

Вирджиния

«Процесс прямой, без всякой ерунды. Хороший опыт».

Тайрон Бааш, П.E.

Иллинойс

«Вопросы на экзамене были зондирующими и продемонстрировали понимание

материала. Полная

и комплексное.

Майкл Тобин, P.E.

Аризона

«Это мой второй курс, и мне понравилось то, что мне предложили курс

поможет по моей линии

работ.»

Рики Хефлин, P.E.

Оклахома

«Очень быстро и легко ориентироваться. Я обязательно воспользуюсь этим сайтом снова».

Анджела Уотсон, P.E.

Монтана

«Легко выполнить. Нет путаницы при подходе к сдаче теста или записи сертификата».

Кеннет Пейдж, П.E.

Мэриленд

«Это был отличный источник информации о солнечном нагреве воды. Информативный

и отличное освежение ».

Luan Mane, P.E.

Conneticut

«Мне нравится подход к регистрации и возможность читать материалы в автономном режиме, а затем

Вернись, чтобы пройти викторину «

Алекс Млсна, П.E.

Индиана

«Я оценил объем информации, предоставленной для класса. Я знаю

это вся информация, которую я могу

использование в реальных жизненных ситуациях »

Натали Дерингер, P.E.

Южная Дакота

«Обзорные материалы и образец теста были достаточно подробными, чтобы позволить мне

успешно завершено

курс.»

Ира Бродская, П.Е.

Нью-Джерси

«Веб-сайт прост в использовании, вы можете скачать материалы для изучения, а потом вернуться

и пройдите викторину. Очень

удобно а на моем

собственный график «

Майкл Глэдд, P.E.

Грузия

«Спасибо за хорошие курсы на протяжении многих лет.»

Деннис Фундзак, П.Е.

Огайо

«Очень легко зарегистрироваться, получить доступ к курсу, пройти тест и распечатать PDH

Сертификат . Спасибо за создание

процесс простой ».

Фред Шейбе, P.E.

Висконсин

«Опыт положительный.Быстро нашел курс, который соответствовал моим потребностям, и закончил

один час PDH в

один час «

Стив Торкильдсон, P.E.

Южная Каролина

«Мне понравилось загружать документы для проверки содержания

и пригодность, до

имея платить за

материал

Ричард Вимеленберг, P.E.

Мэриленд

«Это хорошее напоминание об ЭЭ для инженеров, не являющихся электротехниками».

Дуглас Стаффорд, П.Е.

Техас

«Всегда есть возможности для улучшения, но я ничего не могу придумать в вашем

.

процесс, которому требуется

улучшение.»

Thomas Stalcup, P.E.

Арканзас

«Мне очень нравится удобство участия в викторине онлайн и получение сразу

сертификат. «

Марлен Делани, П.Е.

Иллинойс

«Учебные модули CEDengineering — это очень удобный способ доступа к информации по номеру

.

много различных технических зон за пределами

по своей специализации без

приходится путешествовать.»

Гектор Герреро, П.Е.

Грузия

границ | Исследование метода расчета тока короткого замыкания ветряных турбин с двойным питанием с учетом динамического процесса ротора

Введение

В последние годы ветроэнергетика в мире быстро развивалась. С 2010 года Китай стал страной с наибольшей установленной мощностью ветроэнергетики. Ветроэнергетика особенно быстро развивалась во Внутренней Монголии, Ганьсу и провинции Ляонин.Тем не менее, крупномасштабный доступ ветровой энергии к электросети оказал большое влияние, и влияние подключенной к сети ветровой энергии на релейную защиту стало серьезной проблемой в текущей области энергосистем.

DFIG широко используются в ветряных электростанциях в качестве основных турбин из-за преимуществ широкого диапазона рабочих скоростей ветра и независимого управления активной и реактивной мощностью (Tamaarat and Benakcha, 2014; Firouzi and Gharehpetian, 2017; Sun and Ван, 2018; Окэду, Баргаш, 2020).Однако с увеличением DFIG нельзя игнорировать влияние переходного процесса DFIG на расчет тока короткого замыкания. Неточный расчет тока короткого замыкания вызовет отклонение в настройке защиты, повлияет на точность защиты и даже вызовет явление отклонения защиты или неправильного срабатывания в тяжелых случаях. Поэтому для повышения точности срабатывания защиты необходимо тщательно изучить методы расчета тока короткого замыкания DFIG.

В настоящее время существует несколько литературных источников, в которых изучается расчет тока короткого замыкания после подключения DFIG к сети с различных точек зрения. В литературе (Howard, et al., 2012; Muljadi et al., 2013; Liu et al., 2018; Telukunta et al., 2018) в случае холостого хода, когда трехфазное металлическое короткое замыкание произошел, лом был введен. DFIG был эквивалентен асинхронному генератору, и ток возбуждения ротора предполагался равным нулю. В данной статье представлена ​​упрощенная формула расчета тока короткого замыкания.Метод в этой статье просто предполагает, что ток ротора после доступа к лому равен нулю, игнорируя динамический процесс тока ротора, и этот метод не соответствует фактическому току ротора после короткого замыкания.

В литературе (Sulla, et al., 2011; Zhai, et al., 2013; Wang et al., 2015; Fu et al., 2017; Rahimi and Azizi, 2019), потокосцепление статора было решается просто после неисправностей в разных местах, и в этой статье формула расчета тока короткого замыкания DFIG была дана при различных степенях падения напряжения на клеммах.Однако этот метод не учитывает влияние динамических процессов тока ротора. Фактически, после отказа электросети, лом будет вводиться для защиты ротора преобразователя. Однако поток ротора не может изменяться в момент неисправности, так как обмотка ротора будет индуцировать большой ток ротора. Ток ротора может в три-пять раз превышать номинальное значение и постепенно снижаться до нуля через 30-50 миллисекунд. Игнорирование динамического процесса тока ротора вызовет определенную ошибку в результате расчета тока короткого замыкания, и это повлияет на точность токовой защиты коллекторной линии.Поэтому в данной статье представлен точный метод расчета тока короткого замыкания DFIG, который учитывает динамический процесс тока ротора.

В этой статье, с точки зрения механизма переходного потенциала DFIG, рассчитывается потокосцепление статора DFIG при трехфазном коротком замыкании. Учтено влияние динамики тока ротора и предложен улучшенный метод определения тока короткого замыкания ДФИГ. Для проверки правильности метода расчета на основе RTDS создается платформа физического эксперимента с реальным контроллером трансформатора тока DFIG.Результаты экспериментов показывают, что метод расчета тока короткого замыкания, предложенный в данной статье, является более точным по сравнению с методами, не учитывающими динамический процесс ротора. Это исследование закладывает основу для дальнейших исследований влияния тока короткого замыкания DFIG на рабочие характеристики защиты.

DFIG Электромагнитный переходный процесс

На Рисунке 1 показана топология главной схемы подключенного к сети DFIG со схемой лома ротора.DFIG подключается к электросети коллекторной линией. Основная защита коллекторной линии — трехсекционная токовая защита. Для точной оценки действия защиты по току ключевым моментом является точный расчет тока короткого замыкания, который подается на коллекторный провод от DFIG после возникновения неисправности.

РИСУНОК 1 . Принципиальная схема ветроэлектростанции DFIG.

Поскольку отказ электросети вызовет электромагнитный переходный процесс DFIG, электромагнитный переходный процесс заставит DFIG вывести большой ток короткого замыкания.Следовательно, чтобы точно рассчитать ток короткого замыкания, сначала необходимо проанализировать электромагнитный переходный процесс DFIG после повреждения. Это означает, что должно быть получено соотношение между током короткого замыкания, переходным реактивным сопротивлением и эквивалентным потенциалом DFIG.

Игнорирование явления магнитного насыщения, предполагая, что скорость ротора не изменяется в переходном процессе.

Математическая модель DFIG в виде пространственных векторов в синхронно вращающейся системе координат (Muljadi et al., 2013):

[usur] = [Rs00Rr] [isir] + [dψsdtdψrdt] + [jωs00jωs − r] [ψsψr] (1) [ψsψr] = [LsLmLmLr] [isir] (2)

Где, u s , u r , i s , i r , ψ s , ψ s , ψ r ротор которые соответственно преобразуются в сторону статора. L s , L r , L m — индуктивность статора и ротора, взаимная индуктивность соответственно. L , L — утечка статора, утечка ротора, R s , R r , R cb сопротивление ротора cb сопротивление ротора cb , ω s — синхронная скорость, а ω sr — скорость скольжения.

Во время нормальной работы DFIG возбуждается роторным преобразователем. Когда электросеть выходит из строя, напряжение DFIG внезапно падает, и в обмотках ротора индуцируются большие переходные напряжение и ток.Обмотка ротора должна вводить лом для подавления переходного тока и защиты преобразователя от повреждений.

Когда в электросети происходит трехфазное металлическое короткое замыкание, при условии, что реактивное сопротивление линии DFIG относительно точки короткого замыкания составляет X e , напряжение на клеммах будет us = isXe. Согласно уравнениям 1, 2 неисправность эквивалентной схемы DFIG может быть получена, как показано на рисунке 2.

РИСУНОК 2 . Неисправность эквивалентной схемы ветроэнергетического генератора DFIG.

Путем исключения тока ротора в формуле. 2, потокосцепление статора ψ s может быть получено, тогда ψ s помещается в уравнение. 1:

us = Rsis + jωsLmLrψr + jωs (LsLr − Lm2Lr) is + dψsdt (3)

Предполагая, что эквивалентный потенциал DFIG равен E ′ = jωsLmLr − 1ψr − u0e − t / τ′s. Переходное реактивное сопротивление L′s = Ls − LmLr − 1Lm, X ′ = jωsL′s. Постоянная времени затухания статора τs = Rs / L′s. Упрощенная схема переходной эквивалентной схемы DFIG после повреждения может быть получена, как показано на рисунке 3.Потоковая связь статора dψs / dt = u0e − t / τs, которая представляет собой ослабленную составляющую магнитной связи постоянного тока. При расчете составляющей переменного тока тока короткого замыкания ее можно не учитывать (Swain, Ray, 2017; Ma and Liu, 2018). Упростите уравнение. 3, чтобы получить соотношение между током короткого замыкания, переходным реактивным сопротивлением и эквивалентным потенциалом.

= E ′ — (Rs + X ′ + Xe) (4)

Из приведенного выше анализа ток короткого замыкания DFIG определяется как E ′, R s , X ′ и Х и .Среди них известные величины R s , X ‘ и X e . Следовательно, чтобы точно рассчитать ток короткого замыкания DFIG, необходимо вычислить эквивалентный потенциал E после того, как произошла ошибка DFIG.

РИСУНОК 3 . Упрощенная схема замещения DFIG.

Метод расчета тока короткого замыкания DFIG с учетом динамического процесса тока ротора

Эквивалентный потенциал DFIG определяется потокосцеплением его ротора.Таким образом, ключевой вопрос при изучении закона изменения эквивалентного потенциала DFIG E ‘заключается в том, как точно определить потокосцепление ротора во время неисправности.

На рисунке 4 показан динамический процесс тока ротора DFIG после трехфазного короткого замыкания. Когда возникает неисправность, включается лом ротора и замыкается цепь возбуждения ротора. Ток ротора сначала увеличится в три-пять раз от его номинального значения, а затем постепенно снизится до нуля через 30-50 миллисекунд, что аналогично тому, что показано на рисунке 4.Однако, по сравнению с традиционными методами расчета короткого замыкания, традиционные методы игнорируют динамику тока ротора и предполагают, что ток ротора спадает до нуля сразу после возникновения неисправности. Хотя традиционный метод удобен для расчета, он не может точно отразить динамику тока ротора в реальном физическом процессе и вызовет определенные ошибки при вычислении тока короткого замыкания.

РИСУНОК 4 . Динамический процесс тока ротора ДФИГ при трехфазном коротком замыкании.

В этом разделе, чтобы гарантировать точность решения потокосцепления ротора, учитывается динамический процесс тока ротора, который ранее игнорировался. И рассчитывается эквивалентный потенциал. Наконец, это ввод в уравнение. 4, и получается точный ток короткого замыкания.

Из уравнения. 2 ток ротора статора представлен потокосцеплением:

{is = Lrψs − LmψrLsLr − Lm2 = ψsL′s − LmLrψrL′sir = −Lmψr + LrψsLsLr − Lm2 = −LmLsψsL′r + ψrL′r (5 их: L′s = Lr − LmLr − 1Lm.

Принесите уравнение. 5 в уравнение. 1, чтобы получить подробную информацию о потокосцеплении ротора статора с учетом динамики ротора:

ddt [ψsψr] = [- RsL′s + jωsRsLmL′sLrRrLmL′rLs − RrL′r + jωs − r] [ψsψr] + [usur] ( 6)

В процессе решения уравнения. 6, u s , u r , L s , L r , L m , 909 97 97 все известные величины. Следовательно, уравнение. 6 — группа обыкновенных дифференциальных уравнений первого порядка, относящаяся к потокосцеплению ротора статора.Метод преобразования Лапласа используется для решения уравнения. 6:

{us = (L′sRs + jωs + s) ψs (s) −ψs (0) −1τsLmLr ψr (s) ur = (L′rRr + jωs − r + s) ψr (s) −ψr ( 0) −1τrLm Ls ψr (s) (7)

Среди них τr = Rr / L′r, ψ s (s) , ψ r (s) — начальное значение статора и потокосцепление ротора соответственно, ψ s (s) , ψ r (s) — потокосцепление статора и ротора, которые преобразуются по Лапласу.

Когда трехфазное повреждение металла происходит на клемме машины DFIG, включается лом ротора.Из-за короткого времени задержки управления преобразователем, если время задержки игнорируется, то есть u r равно 0 после ввода лома, поэтому его можно получить из уравнения. 7 что:

ψr (s) = (1τs + jωs + s) ψr (0) + (Lm τrLs) ψs (0) (s + α) (s + β) (8)

Среди них: α = 1 / τs + jωs − η, β = 1 / τs + jωs − r + η, η = Lm2 / LsLr / τsτr (τr − 1 − τs − 1 + jωs + jωr).

Решите решение уравнения во временной области. 8:

ψr (t) = Ae − tτse − jδt + [ψr (0) −A] e − tτse − j (ωr − δ) t (9)

Среди них: A = — (δ + jκ) ψr (0 ) + j (Lm / Lsτr) ψs (0) / (ωr − δ) + j (1 / τr − 1 / τs), ωr = ωs − ωs − r — скорость ротора, κ = Re (η), δ = Im (η) — действительная и мнимая части η.

В синхронной системе координат две части потокосцепления ротора ослабляются на частотах, близких к постоянному току и скорости ротора, соответственно. Начальный поток ротора статора ψ s (0) , ψ r (0) может быть получен по предаварийному напряжению и току через уравнение напряжения. 1.

Из уравнения. 4, амплитуда составляющей переменного тока основной частоты в эквивалентном потенциале равна:

E′f = jωsLmLr − 1 [ψr (0) −A] e − tτr (10)

Метод расчета среднеквадратичного значения основной частоты для короткого замыкания ток DFIG находится в формуле.11:

isf = E′f− (Rs + X ′ + Xe) (11)

Формула потокосцепления ротора после неисправностей в традиционных исследованиях представлена ​​в формуле. 12:

ψr (t) = ψr (0) e − tτrejωrt (12)

Сравнение уравнения. 9 с формулой. 12, в традиционных исследованиях использовался упрощенный метод расчета, который игнорировал ток ротора I r и сопротивление статора R s . Хотя полученная потокосцепление ротора также включает в себя часть ослабления скорости вращения ротора в традиционном методе, предлагаемый метод вводит η и A, которые являются константами, связанными с параметрами системы, для изменения расчетного значения потокосцепления ротора в этой статье.Исходя из приведенного выше анализа, предлагаемый в данной статье метод, учитывающий динамический процесс тока ротора, модифицирует расчетную потокосцепление ротора и повышает точность расчета тока короткого замыкания.

Результаты экспериментов и анализ

На основе RTDS (оборудование для цифрового моделирования энергосистем в реальном времени) создана экспериментальная платформа с блоком реального управления преобразователем DFIG. Модуль IGBT используется для построения блока управления преобразователем.В экспериментальной платформе параллельный интерфейс связи используется для передачи управляющих данных в реальном времени. Модуль IGBT используется для управления преобразователем ротора в реальном времени. Структурная схема системы экспериментальной платформы, построенной в этой статье, и экспериментальный сценарий показаны на рисунке 5.

РИСУНОК 5 . Аппаратура физического эксперимента DFIG на базе RTDS. (A) Системная структура экспериментального оборудования. (B) Рисунок оборудования для физического эксперимента.

Возьмем пример реальной фермы DFIG, подключенной к сети на Рисунке 6. DFIG подключены к линии сбора 35 кВ через трансформатор на машинном терминале. Длина линий AB и CD составляет 20 и 10 км соответственно. Основные соответствующие параметры эксперимента следующие: коэффициенты трансформации главного трансформатора и трансформатора машинного терминала составляют 220/35 кВ, 35 / 0,69 кВ соответственно; Установленная мощность DFIG — 2,0 МВт; Сопротивление статора и индуктивность рассеяния равны 0.016 о.е., 0,169 о.е. соответственно; сопротивление ротора и индуктивность рассеяния составляют 0,009 о.е., 0,153 о.е. соответственно; взаимная индуктивность возбуждения 3,49 о.е.; Сопротивление лома составляет 0,1 о.е. На каждой линии сбора в ферме DFIG имеется 10 идентичных DFIG.

РИСУНОК 6 . Структура схемы проверки неисправностей ветряной электростанции DFIG.

Поскольку цепь между ветряными турбинами коротка на одной и той же коллекторной линии, ее влиянием можно пренебречь. На каждой линии сбора переходные характеристики ветряных турбин почти одинаковы, поэтому вместо этого ветряные турбины на каждой линии сбора могут быть заменены одним DFIG с одинаковой мощностью.

Предполагая, что DFIG работает в номинальных рабочих условиях, трехфазное короткое замыкание на металл происходит на клемме C линии CD при t = 0,5 с, и неисправность длится 0,2 с. На рисунке 7 показано мгновенное значение трехфазного тока короткого замыкания DFIG на клеммах C, полученное во время экспериментального испытания. Среднеквадратичное значение тока короткого замыкания извлекается через алгоритм Фурье полного цикла , который показан сплошной линией на рисунке 8.

РИСУНОК 7 .DFIG значение тока короткого замыкания трехфазного короткого замыкания на шине C при номинальных условиях эксплуатации.

РИСУНОК 8 . Сравнение результата расчета и экспериментального результата трехфазного короткого замыкания DFIG на шине C.

При тех же условиях, MATLAB использовался для расчета среднеквадратичного значения тока короткого замыкания традиционного метода и предлагаемого метода. По сравнению с традиционным методом расчета, предложенный метод и среднеквадратичное значение тока короткого замыкания измерялись с помощью экспериментальной платформы, и были проанализированы ошибки расчета тока короткого замыкания при использовании этих двух методов.На рисунке 8 показана траектория среднеквадратичного значения тока короткого замыкания DFIG на выводе C, полученная традиционным способом, предлагаемым методом и результатом экспериментальной платформы. На рисунке 9 показано сравнение ошибок расчета тока короткого замыкания традиционным методом и методом, предложенным в этой статье.

РИСУНОК 9 . Сравнение погрешности тока короткого замыкания традиционного метода и предлагаемого метода.

Из экспериментальных результатов на Рисунке 8 видно, что неисправность возникает при 0.Через 5 с среднеквадратичное значение тока короткого замыкания DFIG внезапно увеличивается в 3,49 раза от номинального значения. Расчетный результат предлагаемого метода составляет 3,67 о.е., а погрешность составляет 5,1% по сравнению с результатом экспериментальных испытаний. Результат традиционного метода составляет 3,15 о.е., что не учитывает динамический ток ротора. А погрешность традиционного метода составляет 9,7% по сравнению с результатом экспериментального тестирования. Из приведенного выше анализа точность предлагаемого метода в этой статье улучшена на 4.6%, особенно от 0,5 с до 0,55 с (процесс затухания тока короткого замыкания). Кривые, соответствующие степени между результатом расчета предложенного метода и результатом экспериментальной проверки, крайне приближены.

Сравнивая фиксированное значение токовой защиты I секции коллекторной цепи на Рисунке 8, результаты расчетов традиционным методом могут ошибочно анализировать характеристики срабатывания защиты, что приводит к увеличению отклонения защиты и неправильному срабатыванию.Однако предлагаемый в этой статье метод может быть более точным для анализа влияния тока короткого замыкания DFIG на рабочие характеристики токовой защиты коллекторной цепи.

Как видно из рисунка 9, кривая ошибок предлагаемого метода всегда ниже кривой ошибок традиционного метода, а ошибка предлагаемого в данной статье метода составляет менее 0,19 о.е. (погрешность расчета 6%) во всем процессе.

После 20 серий экспериментов был получен большой объем экспериментальных данных, а результаты расчета тока короткого замыкания и данные результатов экспериментальных испытаний показаны в таблице 1.Средняя ошибка и максимальная ошибка тока короткого замыкания вычисляются через 0, 10, 20 и 50 мс после повреждения.

ТАБЛИЦА 1 . Сравнение результата расчета предложенного метода и результата эксперимента с 20 сериями экспериментов.

Из таблицы 1 видно, что точность метода, предложенного в данной статье, улучшена на 2–5% по сравнению с традиционным методом расчета, а при возникновении неисправности ошибка между результатом расчета предлагаемого метода и результатом эксперимента не превышает 6%.Можно сделать вывод, что предложенный в статье метод расчета позволяет не только более точно рассчитать начальное значение тока короткого замыкания, но и более точно выявить закон изменения всего процесса затухания тока короткого замыкания.

Заключение

Для корректной оценки характеристик защитного действия крупномасштабного DFIG, выходящего в сеть, при расчете тока короткого замыкания учитывается влияние динамического процесса тока ротора.Поток ротора DFIG в случае короткого замыкания рассчитан точно, предложен улучшенный метод расчета среднеквадратичного значения тока короткого замыкания DFIG и создана экспериментальная платформа. На экспериментальной платформе сравнивается точность результата расчета тока короткого замыкания между традиционным методом расчета и методом, предложенным в этой статье.

Результаты экспериментов показывают, что, по сравнению с предыдущими исследованиями, влияние динамического процесса тока ротора на расчет потокосцепления учитывается в методе расчета среднеквадратичного значения тока короткого замыкания, предложенного в данной статье.Метод, предложенный в этой статье, позволяет более точно рассчитать эквивалентный потенциал, который состоит из потоковых связей. Расчетное начальное значение тока короткого замыкания и динамический путь тока короткого замыкания в предлагаемом способе имеют более высокую точность. Данное исследование закладывает основу для дальнейшего изучения влияния тока короткого замыкания DFIG на характеристики срабатывания защиты.

Заявление о доступности данных

Исходные материалы, представленные в исследовании, включены в статью / дополнительные материалы, дальнейшие запросы можно направить соответствующему автору.

Вклад авторов

JY: курирование данных, запись и программное обеспечение.

Финансирование

Эта работа поддерживается ключевыми научно-исследовательскими проектами колледжей и университетов провинции Хэнань (19A470003).

Конфликт интересов

Автор заявляет, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Список литературы

Фирузи, М., и Gharehpetian, G. (2017). Повышение производительности LVRT ветряных электростанций на основе DFIG с помощью емкостного ограничителя тока повреждения мостового типа. IEEE Trans. Поддерживать. Energ. 9 (3), 1118–1125. DOI: 10.1109 / TSTE.2017.2771321

Google Scholar

Fu, Y., Li, Y., He, X., and Han, P. (2017). Скорректированная модель анализа переходных процессов индукционного генератора с двойным питанием и защитой ломом при отказе сети. Proc. CSEE 37 (16), 4501–4602. DOI: 10.13334 / j.0258-8013.pcsee.1612

Google Scholar

Howard, D.Ф., Хабетлер Т. Г. и Харли Р. Г. (2012). Улучшенная сетевая модель ветряных турбин для исследований короткого замыкания. IEEE Trans. Energ. Беседы. 27 (4), 968–977. doi: 10.1109 / tec.2012.2213255

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лю М., Пань В. и Ян Г. (2018). Практический метод расчета токов короткого замыкания, вносимых блоком ветряных турбин с двойным питанием. Power Syst. Технология 42 (5), 1475–1481.

Google Scholar

Ma, J.и Лю Дж. (2018). Схема адаптивной направленной токовой защиты на основе компонента установившегося состояния в распределительной сети с РГ. Электроэнергетическая автоматика 38 (1), 1–9.

Google Scholar

Muljadi, E., Samaan, N., Gevorgian, V., Li, J., and Pasupulati, S. (2013). Различные факторы, влияющие на короткое замыкание ветряной электростанции. IEEE Trans. Ind. Applicat. 49 (1), 284–292. doi: 10.1109 / tia.2012.2228831

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Окэду, К., и Баргаш, Х. (2020). Повышение производительности ветряных турбин DFIG с учетом параметров возбуждения биполярных транзисторов с изолированным затвором и новой схемы ФАПЧ. Фронт. Energ. Res. 8, 373. doi: 10.3389 / fenrg.2020.620277

Google Scholar

Рахими, М., и Азизи, А. (2019). Представление переходного поведения, вклад в оценку тока повреждения и улучшение переходного режима отклика в ветряных турбинах на основе DFIG с помощью оборудования лома. Внутр.Пер. Электр. Energ Syst. 29 (1), e2698. doi: 10.1002 / etep.2698

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сулла, Ф., Свенссон, Дж., И Самуэльссон, О. (2011). Симметричный и несимметричный ток короткого замыкания короткозамкнутых генераторов и индукционных генераторов с двойным питанием. Электроэнергетическая сист. Res. 8 (1), 1610–1618. doi: 10.1016 / j.epsr.2011.03.016

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Sun, L., and Wang, Y. (2018). Стратегия управления низковольтным индукционным генератором с двойным питанием на основе конденсатора серии Crowbar. Power Syst. Технология 42 (7), 2089–2096.

Google Scholar

Свейн, С., и Рэй, П. К. (2017). Анализ короткого замыкания в ветроэнергетической системе на основе DFIG, подключенной к сети, с активной схемой защиты ломом для обеспечения проходимости и повышения качества электроэнергии. Внутр. J. Electr. Power Energ. Syst. 84, 64–75. doi: 10.1016 / j.ijepes.2016.05.006

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Тамарат А. и Бенакча А. (2014).Характеристики контроллера PI для управления активной и реактивной мощностью в DFIG, работающем в подключенной к сети системе преобразования энергии ветра с переменной скоростью. Фронт. Energ. 8 (3), 371–378. doi: 10.1007 / s11708-014-0318-6

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Телукунта В., Прадхан Дж., Агравал А., Сингх М. и Шривани С. (2018). Проблемы защиты при массовом проникновении возобновляемых источников энергии в энергетические системы: обзор. CSEE J. Power Energ. Syst. 3 (4), 365–379. DOI: 10.17775 / CSEEJPES.2017.00030

Google Scholar

Ван, З., Лю, Ю., Лей, М., Биан, С., и Ши, Ю. (2015). Агрегированная модель ветряной электростанции индукционного генератора с двойным питанием на основе лома и интеграционного моделирования. Пер. China Electrotechnical Soc. 30 (4), 45–52. doi: 10.19595 / j.cnki.1000-6753.tces.2015.04.006

Google Scholar

Чжай, Дж., Чжан, Б., Се, Г., Мао, К., и Ван, К. (2013 г. ). Анализ токовых характеристик трехфазного симметричного короткого замыкания DFIG с приводом от ветряных турбин с ломом. Автоматика электроэнергетической системы. 37 (3), 18–22. doi: 10.7500 / AEPS201111217

Google Scholar

Расчет тока короткого замыкания — метод MVA: Power Systems

Пожалуйста, поделитесь и распространите информацию:

В чем важность расчета тока короткого замыкания?

Исследования по расчету тока короткого замыкания важны для каждого инженера-электрика, чтобы оценить значения токов короткого замыкания и, следовательно, найти следующие детали.

  1. Для определения номинала распределительного устройства для реле защиты
  2. Для определения падения напряжения при запуске больших двигателей.
  3. Для определения рейтинга средств защиты, MCC и панелей выключателя .

Почему метод MVA предпочтительнее других методов?

Мы также можем найти параметры короткого замыкания, используя омический и единичный методы. Формулы преобразования, используемые для обоих этих методов, сложны и их нелегко запомнить.

В методе MVA нет необходимости преобразовывать импедансы из одного напряжения в другое, как в омическом методе. И не требуется никакого базового значения MVA, как в методе на единицу. Таким образом, расчеты с использованием метода MVA — это простые ручные вычисления, а также быстрые.

Расчет тока короткого замыкания с использованием метода MVA:

Ниже приводится процедура

  1. Преобразуйте типичную однолинейную схему в эквивалентную схему MVA.
  2. Упрощение эквивалентной схемы MVA до одиночного короткого замыкания значения MVA в точке повреждения.

Этого легко добиться, выполнив следующие три шага.

Шаг-1: Преобразуйте все однолинейные компоненты в MVA для короткого замыкания.

На практике используется метод MVA путем разделения схемы на компоненты и вычисления каждого компонента с его собственной бесконечной шиной. Такому оборудованию, как генераторы, двигатели, трансформаторы и т. Д., Обычно присваиваются собственные значения МВА и номинальные значения импеданса или реактивного сопротивления.

MVA короткого замыкания каждого компонента в данном SLD равно его номинальному значению MVA, деленному на его собственное сопротивление на единицу импеданса или реактивного сопротивления.

Шаг 2: Объедините отдельные значения MVA.

1) Последовательные МВА объединены в параллельные резисторы.

2) Параллельные MVA добавляются арифметически.

Шаг 3: Сократите схему MVA до одного значения MVA для короткого замыкания в точке неисправности.

Уменьшите диаграмму MVA, упростив эквивалентную диаграмму MVA, используя величины MVA, полученные на предыдущем шаге.

Расчет тока короткого замыкания — Пример:

Рассмотрим пример сети энергосистемы, показанной в SLD ниже.

Однолинейная схема

Данные компонентов SLD:

1. Генератор-A:

10 МВА, реактивное сопротивление 10%

2. Генератор-B:

5 МВА, реактивное сопротивление 7,5%

3. Трансформатор:

15 МВА, реактивное сопротивление 5%, 11/33 кВ

4. Линия передачи:

Импеданс Z = 5 + j20 Ом

Для этой сети найдите МВА короткого замыкания и неисправность значения тока, подаваемые на симметричное замыкание между фазами, если оно возникает в точках F1 и F2, то есть

  1. На высоковольтных клеммах трансформатора F1
  2. На стороне нагрузки линии передачи F2 .

Решение данной сети с использованием метода MVA:

Давайте посмотрим, как рассчитать ток повреждения с помощью метода MVA в точках F1 и F2.

Решение, приведенное ниже, решается с использованием вышеупомянутой процедуры в три этапа.

Шаг-1:

Преобразуйте все однолинейные компоненты в данном SLD в MVA для короткого замыкания.

1. Генератор-A:

10 МВА, реактивное сопротивление 10%

Короткое замыкание МВА генератора-А МВА1 = МВА / Субпереходное реактивное сопротивление генератора на единицу

МВА1 = 10 / 0.1 = 100

2. Генератор-B:

5 МВА, реактивное сопротивление 7,5%

Короткое замыкание МВА генератора-В МВА 2 = МВА / субпереходное реактивное сопротивление генератора на блок

МВА2 = 5 / 0,075 = 66,67

3. Трансформатор:

15 МВА, реактивное сопротивление 5%, 11 / 33кВ

Короткое замыкание МВА трансформатора МВА3 = МВА / Импеданс на единицу

МВА3 = 15 /0.05=300

4. Линия передачи:

Импеданс Z = 5 + j20 Ом

Z = sqrt (5 * 5 + 20 * 20)

Z = sqrt (25 + 400)

Z = sqrt (425)

Z = 20.615 Ом

Номинальное напряжение линии передачи = 33 кВ

Короткое замыкание МВА линии передачи МВА4 = кВ 2 / Импеданс в Ом

МВА4 = 33 * 33 / 20,615 = 52,83

Схема эквивалентного МВА для SLD :

Используя указанные выше значения MVA короткого замыкания для каждого компонента в SLD, нарисуйте диаграмму MVA, как показано ниже.

Схема эквивалентного MVA SLD

Шаг 2:

Объедините отдельные значения MVA.

Два генератора подключены параллельно.

Комбинированная диаграмма MVA

Комбинированная диаграмма MVA1-2 = MVA1 + MVA2 = 100 + 66,67 = 166,67

Шаг 3:

Сократить диаграмму MVA в единое короткое замыкание Значение MVA в точке Ошибка при поиске значений SC MVA и SC Current.

1. Расчет MVA короткого замыкания и тока короткого замыкания для неисправности F1:

MVA1-2 последовательно с MVA-3

Схема пониженного MVA для неисправности-F1

Суммарное значение MVA короткого замыкания до неисправность F1 = Комбинированный MVA1-2-3 = (MVA1-2 * MVA3) / (MVA1-2 + MVA3)

MVA1-2-3 = (166.67 * 300) / (166,67 +300) = 107,144

  • Суммарный МВА короткого замыкания до неисправности F1 = 107,144
  • Ток короткого замыкания при F1 = Суммарный МВА короткого замыкания до неисправности * 1000 / (1,732 * KV) = 107,144 * 1000 / (1,732 * 33) = 1874,58A

2. Расчет MVA короткого замыкания и тока короткого замыкания для ошибки F2:

MVA1-2-3 и MVA-4 последовательно .

Схема пониженного MVA для неисправности-F2

MVA полного короткого замыкания до неисправности F2 = Комбинированный MVA1-2-3-4 = (MVA1-2-3 * MVA4) / (MVA1-2-3 + MVA4 )

МВА1-2-3-4 = (107.144 * 52,83) / (107,144 + 52,83) = 35,38

  • Всего короткого замыкания, MVA до неисправности F2 = 35,38
  • Ток короткого замыкания при F2 = Общее короткое замыкание, MVA до неисправности * 1000 / (1,732 * KV) = 35,38 * 1000 / (1,732 * 33) = 619A

Таким образом, мы можем быстро и быстро найти значения MVA и тока короткого замыкания для любого типа сети и любого типа неисправности, используя простой метод MVA. с легкостью.

Пример расчета короткого замыкания постоянного тока

Аннотация: Пример ниже показывает, как создать однолинейную схему шахтной энергосистемы, предварительно назначить один коэффициент MVA короткого замыкания каждому базовому компоненту в энергосистеме на основе импеданса, который он добавляет к системе, запрограммировать один линейную диаграмму в калькулятор короткого замыкания, проведите анализ, интерпретируйте результаты, рассчитайте значения тока короткого замыкания переменного и постоянного тока на стороне переменного и постоянного тока комбинации трансформаторного выпрямителя.

Создание однолинейной схемы распределительной системы

Составьте исчерпывающую однолинейную радиальную схему анализируемой энергосистемы. Рекомендуется использовать копию той же однолинейной схемы, которая применяется при планировании системы распределения (рисунок 1 а).

Каждому базовому компоненту промышленной системы распределения электроэнергии предварительно назначается единичный коэффициент MVA короткого замыкания (SC MVA), основанный на импедансе, который он добавляет к системе (рисунок 1 b).Генераторам, двигателям, трансформаторам обычно присваиваются собственные номинальные значения МВА, отношения X / R и номинальные значения импеданса [типичные значения X / R и импеданса]. МВА каждого из них при коротком замыкании равняется его номинальному значению в МВА, деленному на его собственное значение на единицу импеданса. Например, трансформатор 2000 кВА, 5,75% Z имеет SC MVA = номинальное значение MVA / Z = 2 / 0,0575 = 34,8 МВА, где Z — полное сопротивление трансформатора в о. 2, деленному на его полное сопротивление в Ом.2 / 0,99 = 17,5 SCMVA. Типичное сопротивление комбинации выпрямителя трансформатора 300 кВт 300 В равно 10% [1], а номинальные значения МВА при коротком замыкании будут равны 0,3 МВА / 0,1 = 3,0 SCMVA. Нагрузкам, не влияющим на ток короткого замыкания в системе, присваивается значение SC MVA, равное 0.

Разработать иерархическое дерево на основе записей базы данных

% В столбцах указана допустимая погрешность для значений из столбцов SC MVA и X / R.
p_id столбец перечисляет родительский идентификатор (идентификатор вышестоящего оборудования)

Дерево системного оборудования должно быть разбито на уровни, причем каждый уровень более сфокусирован, чем предыдущий.Дерево состоит из узлов, соединенных между собой ветвями. Обратите внимание, что у узла может быть один или несколько потомков , но может быть только один родительский . Идентификатор родительского устройства равен идентификатору вышестоящего устройства, питающего оборудование. TRSFRM 1 подается из утилиты . TRSFRM 1 назначается родительский идентификатор «1», который равен значению идентификатора утилиты . Утилита является корнем, питающим систему, ее родительскому идентификатору по умолчанию присвоено значение «0».Вам понадобится справочная таблица, аналогичная приведенной выше, для ввода системной информации, необходимой для анализа короткого замыкания переменного / постоянного тока с помощью онлайн-калькулятора короткого замыкания ARCAD.

Запустить программу и посмотреть результат

Программа выведет иерархическое дерево оборудования системы с вычисленным MVA короткого замыкания на каждом узле.

Результаты расчетов SC MVA:

  • Утилита [500 (12X / R) + 0 = 500 (12X / R)]
    • TRSFRM 1 [32.9 (12X / R) + 0 = 32,9 (12X / R)]
      • КАБЕЛЬ 1 [12,3 (1X / R) + 0 = 12,3 (1X / R)]
        • TRSF / REC [2,46 (4X / R) + 0 = 2,46 (4X / R)]
          • КАБЕЛЬ 2 [0,62 (0,8X / R) + 0,00 = 0,62 (0,8X / R)]

Короткие замыкания, вызванные восходящим (красный цвет) и нисходящим (синий цвет) оборудованием, перечислены на каждом узле. Приведенные выше значения восходящего и нисходящего потоков содержат на одну значащую цифру больше, чем требуется правилами анализа ошибок.Эта цифра отбрасывается в окончательном результате (зеленым цветом). Таким образом эффективно предотвращается явление, известное как «ошибка округления». На рисунке 2 ниже показано вычисленное значение MVA короткого замыкания, перенесенное на исходную однолинейную схему.


фигура 2

Разделите общие значения SC MVA на 1,73 * кВ LL , чтобы получить значения тока трехфазного короткого замыкания в кА на стороне переменного тока. Например, чтобы рассчитать значение тока короткого замыкания на стороне линии комбинации трансформатор-выпрямитель, возьмите рассчитанное 12.3 значение SCMVA, разделите его на 4,160 кВ и разделите на 1,73. Результирующий переменный ток короткого замыкания равен 1,71 кА.

Разделите общее значение SC MVA на напряжение системы в кВ, чтобы получить значение тока короткого замыкания в кА на стороне постоянного тока. Например, чтобы рассчитать значение тока короткого замыкания на стороне нагрузки комбинации трансформатор-выпрямитель, возьмите рассчитанное значение 2,46 SCMVA и разделите его на 0,30 кВ. Результирующий постоянный ток короткого замыкания равен 8,20 кА.

[1] Мгновенные настройки автоматического выключателя для защиты от короткого замыкания промежуточных кабелей постоянного тока 300 и 500 В, W.Vilcheck and Co. Министерство труда США.

Консультанты по электротехнике | Процентное сопротивление | Трансформеры

Импеданс трансформатора в процентах это измеренное значение, указанное на паспортной табличке, это измерение напряжения. Это проверенное значение, которое производители делают для силовых распределительных трансформаторов и используется при расчете тока короткого замыкания. Это важно для координации устройств защиты от сверхтоков (OCPD), анализа короткого замыкания, гармонический анализ и исследования вспышки дуги.

Импеданс в процентах — это процент от номинального напряжения, необходимого для протекания номинального тока, когда вторичные обмотки закорачиваются при номинальном отводе напряжения и частоте.

Щелкните изображение, чтобы увидеть паспортную табличку.

Пример процентного сопротивления

Если трансформатор имеет полное сопротивление 6,33%, потребуется 6,33% входного первичного напряжения, чтобы вызвать 100% номинального тока на вторичные обмотки при возникновении наихудшего отказа.В электрических распределительных системах наихудший случай неисправности возникает, когда металл с низким сопротивлением стержень замыкает линии и называется разломом с болтовым креплением.

Теперь, если 100% напряжения приложено к первичному входу, то примерно 100 / 6,33 = 15,8-кратный номинальный ток будет течь во вторичном обмотка при худшем случае неисправности. Это максимальный ток короткого замыкания, который может быть в вашей системе.

Тестирование процентного сопротивления

При наихудшем случае неисправности вторичные выводы трансформатора скреплены болтами, а на самом деле скреплены медными шинами. с амперметром, установленным последовательно.

Очень осторожно, напряжение на первичных линиях повышают до тех пор, пока не будет достигнут вторичный ток полной нагрузки.

Например, этот трансформатор 2500 кВА, от 12,47 кВ до 600/347 В:

Когда вторичный ток достигает 2406А, на первичной обмотке снимается напряжение, чтобы увидеть, какое входное напряжение требуется для достижения этого значения. полная нагрузка на вторичной обмотке. В этом случае техник прочитал бы 789,35 В.

Выполнение простого расчета:

Важное примечание для инженеров-электриков — всегда считывайте измеренный% импеданса с паспортной таблички.На этом единицы в Эдмонтоне, Альберта, на паспортной табличке указано 6,33, в то время как в сопроводительной литературе указано только 6%. Разница была небольшая, но точность важна по электрическим оценкам.

Типичные значения импеданса в процентах

Как инженеры-консультанты по электрике, это типичные уровни импеданса, которые мы видел на трансформаторах.

Разное

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *