Kısa devre akımının büyüklüğünü belirleyen kısa devre akımı
Bu makale elektrik şebekelerindeki kısa devrelere odaklanacaktır. Tipik kısa devre örneklerini, kısa devre akımlarını hesaplama yöntemlerini ele alacağız, kısa devre akımlarını hesaplarken endüktif direnç ile transformatörlerin anma gücü arasındaki ilişkiye dikkat edeceğiz ve ayrıca bu hesaplamalar için özel basit formüller vereceğiz.
Elektrik tesisatları tasarlanırken, üç fazlı bir devrenin farklı noktaları için simetrik kısa devre akımlarının değerlerinin bilinmesi gerekir. Bu kritik simetrik akımların değerleri, kabloların, şalt malzemelerinin, seçici koruma cihazları vesaire.
Ardından, tipik bir dağıtım düşürücü transformatörden beslenen üç fazlı sıfır dirençli bir kısa devre akımı düşünün. Normal şartlar altında bu tip hasarlar (cıvata bağlantısının kısa devre yapması) en tehlikeli olanıdır ve hesabı çok basittir.Basit hesaplamalar, belirli kurallara tabi olarak, elektrik tesisatlarının tasarımı için kabul edilebilir, yeterince doğru sonuçlar elde etmeyi sağlar.
Düşürücü bir dağıtım transformatörünün sekonder sargısındaki kısa devre akımı. İlk yaklaşım olarak, yüksek gerilim devresinin direncinin çok küçük olduğu varsayılır ve bu nedenle ihmal edilebilir:
Burada P, volt-amper cinsinden anma gücüdür, U2, sekonder sargının yüksüz faz-faz gerilimidir, In, amper cinsinden anma akımıdır, Isc, amper cinsinden kısa devre akımıdır, Usc kısa devre akımıdır. yüzde olarak devre voltajı.
Aşağıdaki tablo, 20 kV YG sargısı için üç fazlı transformatörler için tipik kısa devre gerilimlerini göstermektedir.
Örneğin, birkaç transformatörün baraya paralel olarak beslendiği durumu ele alırsak, baraya bağlı hattın başlangıcındaki kısa devre akımının değeri kısa devre toplamına eşit alınabilir. her trafo için önceden ayrı ayrı hesaplanan akımlar.
Tüm trafolar aynı yüksek gerilim şebekesinden beslendiğinde kısa devre akımlarının değerleri toplandığında gerçekte göründüğünden biraz daha yüksek bir değer verecektir. Baraların ve anahtarların direnci ihmal edilmiştir.
Transformatörün anma gücü 400 kVA olsun, sekonder sargının gerilimi 420 V olsun, o zaman Usc = %4 alırsak, o zaman:
Aşağıdaki şekil bu örnek için bir açıklama sağlar.
Elde edilen değerin doğruluğu elektrik tesisatının hesaplanması için yeterli olacaktır.
Alçak gerilim tarafındaki herhangi bir kurulum noktasında üç fazlı kısa devre akımı:
Burada: U2, transformatörün sekonder sargılarının fazları arasındaki yüksüz gerilimdir. Zt - arıza noktasının üzerinde bulunan devrenin empedansı. O zaman Zt'yi nasıl bulacağınızı düşünün.
Kurulumun her bir parçası, bir ağ, bir güç kablosu, transformatörün kendisi, bir devre kesici veya bir bara, aktif R ve reaktif X'ten oluşan kendi empedansına Z sahiptir.
Kapasitif direnç burada bir rol oynamaz. Z, R ve X, ohm cinsinden ifade edilir ve aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi bir dik üçgenin kenarları olarak hesaplanır. Empedans dik üçgen kuralına göre hesaplanır.
Izgara, hesaplamanın uygun olması için her bölüm için X ve R'yi bulmak üzere ayrı bölümlere ayrılmıştır. Bir seri devre için direnç değerleri basitçe eklenir ve sonuç Xt ve RT'dir. Toplam direnç Zt, aşağıdaki formüle göre bir dik üçgen için Pisagor teoremi ile belirlenir:
Bölümler paralel bağlandığında, paralel bağlı dirençler için olduğu gibi hesaplama yapılır, eğer birleştirilen paralel bölümlerin reaktansı veya aktif direnci varsa, eşdeğer toplam direnç elde edilir:
Xt, endüktansların etkisini hesaba katmaz ve bitişik endüktanslar birbirini etkilerse, gerçek endüktans daha yüksek olacaktır. Xz'nin hesaplanmasının yalnızca ayrı bir bağımsız devre ile ilgili olduğu, yani karşılıklı endüktansın etkisi olmadığı unutulmamalıdır. Paralel devreler birbirine yakın yerleştirilmişse, Xs direnci belirgin şekilde daha yüksek olacaktır.
Şimdi düşürücü transformatörün girişine bağlı ağı düşünün. Üç fazlı kısa devre akımı Isc veya kısa devre gücü Psc elektrik tedarikçisi tarafından belirlenir, ancak bu verilere dayanarak toplam eşdeğer direnç bulunabilir. Eşzamanlı olarak düşük voltaj tarafı için eşdeğerle sonuçlanan eşdeğer empedans:
Psc-üç fazlı kısa devre beslemesi, düşük voltaj devresinin U2-yüksüz voltajı.
Kural olarak, bir yüksek voltaj şebekesinin direncinin aktif bileşeni - Ra - çok küçüktür ve endüktif dirence kıyasla önemsizdir. Geleneksel olarak, Xa, Za'nın %99,5'ine eşit alınır ve Ra, Xa'nın %10'una eşittir. Aşağıdaki tablo 500 MVA ve 250 MVA trafolar için bu değerlere ilişkin yaklaşık değerleri göstermektedir.
Tam Ztr — Alçak Gerilim Tarafı Trafo Direnci:
Pn - kilovolt-amper cinsinden transformatörün anma gücü.
Sargıların aktif direnci şuna bağlıdır: güç kayıpları.
Yaklaşık hesaplamalar yapılırken Rtr ihmal edilir ve Ztr = Xtr.
Düşük voltajlı bir devre kesici düşünülecekse, devre kesicinin kısa devre noktasının üzerindeki empedansı dikkate alınır. Endüktif direnç anahtar başına 0,00015 Ohm olarak alınır ve aktif bileşen ihmal edilir.
Baralarda ise aktif direnç ihmal edilebilecek kadar küçüktür, reaktif bileşen ise metre başına yaklaşık 0,00015 Ohm dağıtılır ve baralar arasındaki mesafe iki katına çıktığında reaktansları sadece %10 artar. Kablo parametreleri üreticileri tarafından belirlenir.
Üç fazlı bir motor ise kısa devre anında jeneratör moduna geçer ve sargılardaki kısa devre akımı Isc = 3,5*In olarak tahmin edilir. Tek fazlı motorlarda kısa devre anındaki akım artışı ihmal edilebilir düzeydedir.
Genellikle bir kısa devreye eşlik eden ark, hiçbir şekilde sabit olmayan bir dirence sahiptir, ancak ortalama değeri son derece düşüktür, ancak ark boyunca voltaj düşüşü küçüktür, bu nedenle akım pratikte yaklaşık %20 azalır ve bu da işlemi kolaylaştırır özellikle açma akımını etkilemeden çalışmasını bozmadan devre kesicinin.
Hattın alıcı ucundaki kısa devre akımı, hattın besleme ucundaki kısa devre akımıyla ilişkilidir, ancak verici tellerin uzunluklarının yanı sıra kesiti ve malzemesi de dikkate alınır. hesap. Direnç fikri olan herkes bu basit hesabı yapabilir. Yazımızın sizin için yararlı olduğunu umuyoruz.