К главной странице

Исследования токов короткого замыкания в сетях до 1000 В

Зиборов Б.Н.

Согласно статистическим данным на промышленных предприятиях и гражданских объектах часты случаи, когда при однофазном коротком замыкании (КЗ) в сети до 1000 В защитный аппарат не срабатывает и не отключает поврежденный участок. Это может привести к следующим негативным явлениям: попаданию персонала под напряжение; переходу однофазного КЗ в другие виды КЗ; перегреву оболочек кабелей и корпусов электрических аппаратов; работе электрооборудования в тяжелых условиях, что может в дальнейшем привести к его раннему выходу из строя. Известно, что большинство однофазных КЗ проходит при наличии электрической дуги, поэтому повышается вероятность возгорания электропроводки (чем дольше будет гореть дуга, тем более вероятно возникновение пожара). И даже не перечисляя отрицательных последствий надо сказать, что защита системы промышленного электроснабжения (СПЭ) должна работать надежно и при любых авариях, в том числе однофазном КЗ, срабатывать на отключение. Основной причиной несрабатывания защиты является неточный расчет величины тока однофазного КЗ и в связи с этим неверная настройка защитного аппарата.
Неверный расчет тока однофазного КЗ связан с:
  1. неточностью существующих методик расчета;
  2. неполным учетом всех влияющих факторов при вычислениях тока однофазного КЗ.
Произвести вычисления тока однофазного КЗ вручную у каждого электроприемника (ЭП) задача сложная, т.к. их количество в цеху может насчитывать 200 и более. Имеющийся для таких расчетов ГОСТ имеет ряд недостатков: он ориентирован на расчет 3х фазного КЗ; имеющиеся зависимости имеют ряд фиксированных параметров; предлагаемые методики трудны в использовании; не производится учет ряда факторов, влияющих на конечный результат.
Процесс расчета нагрева кабелей, сопротивление дуги, контактов, аппаратов и др.очень трудоемкий. Необходимо добавить, что процесс расчета связан с итерационными вычислениями, т.к. сопротивления многих элементов зависят от протекающего тока. И, что вообще практически невозможно учесть при ручном счете - режим работы комплексных нагрузок и электродвигателей (ЭД). В связи с этим чаще всего прибегают к приблизительным методам, что дает большую погрешность. В процессе эксплуатации ЭП могут отключаться, добавляться, меняться кабели, пути прокладки, что уже в дальнейшем не учитывается, и для аппаратов защиты настойка не производится. В связи с вышеизложенным возникла задача получить расчетную методику для ЭВМ позволяющую для схем любой сложности и конфигурации, с произвольным количеством ЭП в любой точке и через любое время после возникновения КЗ получить величину тока однофазного КЗ. Анализ существующих аппаратных средств для измерения токов КЗ в сетях напряжением до 1000 В показал ограниченность их применения.
Так, использование приборов невозможно на проектных стадиях расчета, отсутствует возможность учета нагрева проводников и кабелей во время КЗ, учета электрической дуги, получение результатов через интересующий интервал времени после возникновения КЗ. В результате проведенной работы были получены следующие результаты:
  1. Разработаны методики вычисления сопротивлений цепи фаза-нуль, для определения тока однофазного КЗ в сети до 1000 В, учитывающие положение переключателя ПБВ силового трансформатора, увеличение сопротивлений проводников и контактных соединений вследствие нагрева, величину сопротивлений контактных соединений исходя их физических свойств материала.
  2. Получены расчетные зависимости, позволяющие произвести учет электрической дуги при вычислении тока однофазного КЗ без применения вычислительных средств.
  3. Разработан комплекс программ для проведения исследований СПЭ напряжением до 1000 В, интегрированный в АСНИ на уровне единого программного обеспечения, в режимах: нормальном симметричном, нормальном несимметричном, режиме трехфазного и однофазного КЗ.
  4. Получены зависимости, позволяющие без применения вычислительных средств определить успешность срабатывания защитного аппарата при однофазных КЗ при схеме трансформатор-силовой кабель.
  5. Доказана необходимость использования кабелей и проводников с сечением нулевой жилы равной сечению фазной, что позволит увеличить надежность их работы как в нормальном режиме, так и в режиме КЗ.
  6. Определено влияние различных элементов, составляющих сопротивление цепи фаза-нуль на величину тока однофазного КЗ и показано, что их совместное влияние может внести уточнения в расчетный ток до 35%.

    1. Вы можите заказать нам выполнение расчетов токов КЗ