Výpočet zkratových proudů

Zkrat je elektrické spojení mezi dvěma body elektrického obvodu, které mají různé potenciály a které není dáno konstrukcí zařízení.

Hlavní příčiny zkratů jsou: porucha elektrického zařízení, odkryté kontakty, opotřebovaný izolační materiál, přetížení elektrické sítě, poškození celistvosti vodičů a kabelů atd. Ke zkratu může dojít jak v elektrických sítích, tak v elektrických strojích. Pro elektrické sítě jsou typické následující typy zkratů: jednofázové, dvoufázové, třífázové a dvoufázové proti zemi. Elektrické stroje se vyznačují mezizávitovými zkraty (zkraty závitů statoru nebo rotoru nebo závitů vinutí transformátoru).

Při zkratu prudce a opakovaně narůstá síla proudu, což způsobuje uvolnění velkého množství tepla a roztavení elektrických vodičů, což přispívá k zapálení a šíření požáru. Aby se zabránilo zkratům, jsou instalovány tlumivky omezující proud, vypínací zařízení, snižovací transformátory a reléová ochranná zařízení.

Metody a vlastnosti výpočtu zkratových proudů

Výpočet zkratových proudů se provádí za účelem výběru zařízení a kontroly tepelné a elektrodynamické stability elektrické instalace a také kontroly citlivosti ochranných zařízení. Vypočtený typ zkratu je zpravidla třífázový. Proces výpočtu zkratových proudů s přihlédnutím ke skutečným provozním režimům a charakteristikám prvků napájecích systémů je složitý, proto se při jeho implementaci vycházejí z následujících předpokladů, které nedávají významné chyby:

1. Magnetizační proudy transformátorů se neberou v úvahu.
2. Předpokládá se, že třífázová síť je symetrická.
3. Saturace magnetických systémů se nebere v úvahu (umožňuje nám předpokládat, že indukční odpory nezávisí na elektrickém proudu).
4. Kapacity se neberou v úvahu.

“Výpočet zkratových proudů”
Pomoc od odborníka na téma práce
Řešení problému s AI za 2 minuty
Pomoc s abstraktem z neuronové sítě

V závislosti na účelu výpočtu zkratových proudů se zvolí schéma výpočtu sítě, určí se umístění zkratových bodů, typ zkratu a určí se odpor ekvivalentních obvodů. Pro výpočet zkratových proudů se používají dvě hlavní metody:

1. Metoda relativních jednotek, ve které jsou parametry vypočteného elektrického obvodu vyjádřeny jako procenta nebo zlomky hodnoty, která byla přijata jako základní hodnota.
2. Metoda pojmenovaných jednotek, ve které jsou charakteristiky a parametry počítaného obvodu vyjádřeny v pojmenovaných jednotkách (ampéry, ohmy, volty atd.).

Metoda relativních jednotek se používá k výpočtu zkratových proudů v elektrických sítích, které mají několik transformačních stupňů. V případě, že se výpočet provádí v pojmenovaných jednotkách, spočívá stanovení zkratových proudů ve snížení elektrických veličin na napětí stupně, při kterém ke zkratu došlo. Při použití metody relativních jednotek musí být všechny veličiny porovnány se základními jednotkami.

Jako základní napětí se bere průměrné napětí stupně, kde došlo ke zkratu, a odpory jeho součástí jsou redukovány na základní podle zvláštní tabulky.

Příklad výpočtu zkratových proudů transformátoru

Nejprve se vypočítá aktivní odpor snižujícího transformátoru:

Obrázek 1. Vzorec. Author24 – online výměna studentských prací

Kde: Рк — zkratové ztráty transformátoru; Uнн — jmenovité napětí vinutí transformátoru; Sm je minimální výkon transformátoru.

Indukční reaktance transformátoru se vypočítá pomocí následujícího vzorce:

Obrázek 2. Vzorec. Author24 – online výměna studentských prací

kde Ukз je napětí nakrátko vypočteného transformátoru.

Vzorec pro výpočet aktivního odporu elektrického vedení je následující:

$Rk = Rуд.к * (I / Nk)$

Kde: Rуд.к — specifický činný odpor kabelu; I — aktuální síla; Nk je počet kabelových vedení.

Indukční reaktance napájecího vedení:

$Xk = Xud.k * (I / Nk) $

kde Худ.к je specifický indukční odpor kabelu.

Nyní můžeme vypočítat celkový aktivní odpor:

A vzorec pro celkový indukční odpor bude vypadat takto:

Odtud se vypočítá celkový odpor následovně

Obrázek 3. Vzorec. Author24 – online výměna studentských prací

Elektrický proud třífázového zkratu se vypočítá podle následujícího vzorce:

Obrázek 4. Vzorec. Author24 – online výměna studentských prací

kde El je kapacita linky

Poté se vypočítá zkratový rázový proud:

Obrázek 5. Vzorec. Author24 – online výměna studentských prací

kde Kud je koeficient dopadu

Koeficient zkratového rázu je poměr zkratového rázového proudu k amplitudě periodické části zkratu pracovní frekvence v počátečním časovém okamžiku.

Zkratový proud je určen vzorcem:

Obrázek 6. Vzorec. Author24 – online výměna studentských prací

Kde: Eф — fázové napětí vinutí transformátoru; Znm je celkový odpor smyčky fáze-nula od transformátoru k bodu zkratu.

Pořadí a způsob výpočtu zkratových proudů se může pro různé objekty výpočtu lišit. To závisí na provozních podmínkách zařízení, daném úkolu a dostupných počátečních datech.