Расчёт токов короткого замыкания — один из ключевых этапов проектирования электроснабжения. Он показывает, какие аварийные токи могут возникнуть в разных точках сети и способно ли выбранное оборудование безопасно выдержать или отключить повреждение.
Поэтому автоматы, выключатели, кабели и шины нельзя выбирать только по рабочему току. Их необходимо проверять и по расчётному току КЗ.
Что такое ток короткого замыкания?
Ток короткого замыкания — это аварийный ток, возникающий при электрическом соединении точек цепи, между которыми в нормальном режиме существует разность потенциалов.
Его величина зависит от параметров источника питания, трансформатора, сопротивления шин и кабельных линий, а также от места возникновения повреждения.
От чего зависит ток короткого замыкания?
Источник питания
Параметры внешней сети и источника влияют на возможный уровень аварийного тока.
Трансформатор
Его мощность и электрические параметры напрямую влияют на токи КЗ на стороне 0,4 кВ.
Кабельная линия
Длина, сечение и материал проводников изменяют сопротивление цепи и величину тока КЗ.
Точка повреждения
Чем дальше точка КЗ от источника, тем сильнее на расчёт влияет сопротивление линии.
Токи короткого замыкания рассчитываются для характерных точек проектируемой системы электроснабжения.
Зачем рассчитывать токи короткого замыкания?
Расчёт КЗ нужен не сам по себе. Полученные значения используют для проверки оборудования, которое должно безопасно работать в аварийном режиме или отключить повреждённый участок.
| Что проверяют | Что даёт расчёт КЗ |
|---|---|
| Автоматические выключатели | Проверяется, сможет ли аппарат безопасно отключить ожидаемый ток короткого замыкания. |
| Высоковольтные выключатели | Проверяется соответствие параметров аппарата аварийному режиму сети 6–10 кВ. |
| Шины и токоведущие части | Проверяется их термическая и электродинамическая стойкость. |
| Кабельные линии | Проверяется термическая стойкость кабеля до момента отключения повреждения. |
| Защитные устройства | Оцениваются условия срабатывания, уставки и время отключения. |
Как ток КЗ влияет на выбор автоматического выключателя?
При выборе автоматического выключателя учитывают не только номинальный ток, но и способность аппарата безопасно отключить ожидаемый ток КЗ в точке его установки.
Если отключающая способность ниже расчётного аварийного тока, такой аппарат нельзя считать корректно выбранным для данной точки сети.
Как проверяют кабели и шины по короткому замыканию?
Кабельные линии и шины должны выдерживать тепловое воздействие аварийного тока до момента отключения повреждения защитой.
Для шин дополнительно оценивается электродинамическое воздействие. Поэтому в расчёте важна не только величина тока КЗ, но и продолжительность его протекания.
Почему токи КЗ разные в разных точках сети?
По мере удаления от источника увеличивается суммарное сопротивление цепи, поэтому ток короткого замыкания обычно изменяется. На шинах трансформаторной подстанции и в удалённом распределительном щите расчётные значения могут существенно отличаться.
Именно поэтому одно значение КЗ нельзя использовать для всей системы электроснабжения.
Какие ошибки допускают при расчёте и выборе оборудования?
- Автомат выбран только по номинальному току. Его отключающая способность не проверена по фактическому току КЗ.
- Используется одно значение для всей сети. Не учитывается изменение параметров по мере удаления от источника питания.
- После увеличения мощности расчёт не пересчитан. Замена трансформатора или изменение источника может увеличить токи короткого замыкания.
- Не проверяется кабель. Сечение подходит по рабочей нагрузке, но не оценена термическая стойкость при КЗ.
- Не учитывается время отключения. Воздействие аварийного тока зависит не только от его величины, но и от длительности.
- Нет проверки селективности. При локальном повреждении может отключаться вышестоящий аппарат и большая часть объекта.
Расчёт аварийных режимов используется при выборе коммутационного оборудования и настройке защит.
Как выполняют расчёт токов короткого замыкания?
- Формируют расчётную схему. Определяются источники питания, трансформаторы, шины и кабельные линии.
- Собирают параметры оборудования. Используются характеристики трансформаторов, кабелей, шин и других элементов цепи.
- Определяют расчётные точки. Проверяются вводы, шины, распределительные щиты и удалённые участки сети.
- Рассчитывают аварийные токи. Полученные значения используются для проверки конкретного оборудования.
- Проверяют аппараты, кабели и шины. Оцениваются отключающая способность, термическая и электродинамическая стойкость.
- Проверяют работу защит. Анализируются условия срабатывания, время отключения и селективность.
Расчёт токов короткого замыкания при реконструкции
При реконструкции расчёт КЗ необходимо пересмотреть, если меняется мощность трансформатора, источник питания, схема сети, сечения кабелей или другие параметры цепи.
Особенно важно это при увеличении мощности объекта: существующие автоматы, шины и РУ могли соответствовать старой схеме, но не соответствовать новым аварийным токам.
Как расчёт КЗ связан с селективностью защит?
Расчётные значения токов короткого замыкания используются при проверке условий срабатывания защитных аппаратов и согласовании их между собой.
Цель — добиться того, чтобы при локальном повреждении отключался ближайший к нему аппарат, а исправная часть системы продолжала работать.
Что даёт расчёт токов короткого замыкания заказчику?
Правильный выбор аппаратов
Выключатели подбираются не только по рабочему, но и по аварийному режиму.
Проверку кабелей и шин
Оценивается их способность выдерживать воздействие аварийного тока.
Корректную работу защит
Расчётные значения используются для проверки условий и времени срабатывания.
Селективное отключение
Можно проверить, какой аппарат должен отключить повреждённый участок.
Частые вопросы о расчёте токов короткого замыкания
Зачем считать КЗ, если известен номинал автомата?
Номинальный ток относится к нормальной работе. Для аварийного режима отдельно проверяют отключающую способность аппарата.
Можно ли использовать одно значение КЗ для всего объекта?
Нет. Значение зависит от точки повреждения и сопротивления элементов между источником и этой точкой.
Нужно ли пересчитывать КЗ после замены трансформатора?
Да, если его параметры изменяют аварийные режимы сети.
Влияет ли время отключения на кабель?
Да. Термическое воздействие аварийного тока зависит и от величины тока, и от времени его протекания.
Нужно рассчитать токи короткого замыкания?
«Эридан Энерджи» выполняет электротехнические расчёты в составе проектирования систем электроснабжения 0,4–10 кВ: расчёт токов короткого замыкания, подбор коммутационных аппаратов и проверку работы защит.