По завершении переходного периода периодический ток считается установившимся. Величина полного тока включает в себя апериодическую и периодическую составляющие на любом отрезке переходного периода. Показатель его максимального мгновенного значения представляет собой ударный ток короткого замыкания, определяемый при проверке динамической устойчивости электрооборудования.
Короткие замыкания в однофазных сетях
При выполнении расчетов энергосистем однофазного тока допускаются вычисления, производимые в упрощенной форме. Приборы и оборудование в таких сетях не потребляют большого количества электроэнергии, поэтому надежная защита может быть обеспечена обычным автоматическим выключателем, рассчитанным на ток срабатывания 25 ампер.
Ток однофазного короткого замыкания вычисляется в следующем порядке:
- Определение параметров трансформатора или реактора, питающих сеть, в том числе их электродвижущей силы.
- Устанавливаются технические характеристики проводников, используемых в сети.
- Разветвленную электрическую схему необходимо упростить, разбив на отдельные участки.
- Вычисление полного сопротивления между фазой и нулем.
- Определения полных сопротивлений трансформатора или других питающих устройств, если такие данные отсутствуют в технической документации.
- Все полученные значения вставляются в формулу.
В каждом случае сила тока короткого замыкания и формула, по которой рассчитывается однофазный процесс, показана на рисунке.
В ней Uf является фазным напряжением, Zt сопротивлением трансформатора в момент КЗ. Zc будет сопротивлением между фазой и нулем, а Ik однофазным током КЗ.
Использование данной формулы позволяет определить ток однофазного КЗ и его параметры в соответствующих цепях с величиной погрешности в пределах 10%. Полученных данных вполне достаточно, чтобы рассчитать правильную и эффективную защиту сети. Основной проблемой при получении исходных данных считается определение величины Zc.
При наличии данных о параметрах проводников и значениях переходных сопротивлений, определить сопротивление между фазой и нулем вполне возможно по формуле:
Здесь rf и rn являются, соответственно, активными сопротивлениями фазного и нулевого проводов, измеряемыми в Омах, ra представляет собой сумму активных сопротивлений контактов в цепочке фаза-ноль (Ом), xf&rdquo, и xn&rdquo, внутренние индуктивные сопротивления фазного и нулевого проводов (Ом), x&rsquo, является внешним индуктивным сопротивлением в цепочке фаза-ноль (Ом).
Полученное значение подставляется в предыдущую формулу, после чего определение тока КЗ уже не составит особого труда. Главное соблюдать правильную последовательность действий при выполнении расчетов.
Расчет токов КЗ для трехфазных сетей
Для того чтобы определить ток трехфазного короткого замыкания в соответствующих сетях, следует обязательно учитывать специфику возникновения и развития этого процесса. Прежде всего, это индуктивность, возникающая в замкнутом проводнике, из-за чего ток трехфазного КЗ изменяется не мгновенно, а нарастает постепенно в соответствии с определенными законами.
Точность производимых вычислений зависит в первую очередь от расчетов основных величин, вставляемых в формулу. С этой целью используются дополнительные формулы или специальное программное обеспечение, выполняющее сложнейшие вычислительные операции за очень короткое время.
Если же расчеты в трехфазных сетях выполняются ручным способом, в таких случаях нужные результаты про ток КЗ формула, приведенная ниже, позволяет определить с достаточно точными показателями:
- Iкз = Uc/(&radic,3*Хрез) = Uc /(&radic,3*(Хсист + Хвн)), в которой Хвн является сопротивлением между шинами и точкой КЗ, Хсист это сопротивление во всей системе относительно шин источника напряжения, Uc напряжение на шинах в данной системе.
При отсутствии какого-то из показателей, его значение определяется с использованием дополнительных формул или программ. Если же расчеты трехфазного КЗ производятся для сложных сетей с большим количеством разветвлений, в этом случае основная схема преобразуется в схему замещения, где присутствует лишь один источник электроэнергии и одно сопротивление.
Сам процесс упрощения производится в следующем порядке:
- Складываются все показатели сопротивлений, подключенных параллельно в данной цепи.
- Далее суммируются все сопротивления, подключенные последовательно.
- Результирующее сопротивление Хрез определяется как сумма всех подключенных параллельных и последовательных сопротивлений.
Расчеты токов двухфазного короткого замыкания выполняются с учетом отсутствия у них симметричности. У них нет нуля, а присутствую токи, протекающие в прямом и обратном направлении. Таким образом, ток двухфазного КЗ рассчитывается последовательно, по отдельным формулам, используемым для каждого показателя.
Ток КЗ в сетях с неограниченной мощностью
Довольно часто мощность источника электроэнергии значительно превышает величину суммарной мощности всех подключенных потребителей. В таких случаях при решении задачи, как найти значение короткого замыкания, величина напряжения считается условно неизменной.
Наличие подобных условий приводит к бесконечному показателю мощности, а сопротивление проводников принимает нулевое значение. Они используются для расчета только в тех случаях, когда место короткого замыкания располагается на большом расстоянии от источника напряжения, а величина результирующего сопротивления цепи многократно превышает показатели сопротивления всей системы.
В сетях с неограниченной мощностью, вычислить ток короткого замыкания позволяет следующая формула: Ik = Ib/Xрез, в которой Ib является базисным током, а Xрез результирующим сопротивлением сети. При наличии исходных данных, очень быстро найдем достаточно точный конечный результат.