Влияние отношения X/R на цепь короткого замыкания в низковольтной сети
Перевод: Виляева Е.П.
Сайт по исследованию энергетических систем http://www.powerstudies.com/Введение
При исследованиях короткозамкнутых цепей, часто игнорируют соотношение X/R, когда расчитывает уставку срыбатывания по току короткого замыкания для установок. Это не всегда осознается, когда электрооборудовании проходит тест только на определенное соотношении X/R. Хотя это соотношение очень важно, так как оно определяет пик асимметричного тока утечки. Асимметричный ток повреждения может быть значительно больше, чем симметричным ток утечки. Целью данной статьи является введение таких терминов, как X/R и коэффициента асимметричности тока замыкания и связать эти значения при градуировки низковольтного оборудования.
Цели исследования
Цель исследование короткозамкнотой схемы заключается в определении того правильно ли определена максимальная уставка по току для конкретного типа оборудования. Исследование проводится с помощью программного обеспечение, сначала моделирование системы (проводники, трансформаторы, генераторы, коммунальные источников,т.д.), а затем, имитация неисправности.
Существует 4 типа коротких замыканий: трехфазной, однофазное замыкание с землей, двухфазное замыкание с землей, а также двухфазное. Каждый из этих типов может привести к неисправности с различной величиной тока. Хотя для всех видов короткого замыкания существует общая особенность: очень низкое сопротивление короткозамкнутого участка.Такое состояние приводит к очень больших токам.
По закону Ома, напряжения равно произведению текущего тока на сопротивление. Поэтому, когда сопротивление становится очень низким, а напряжение не изменяется, ток становится очень высоким. Большие электрические токи создают большой теплообмена, что повышает температуру в кабеле, трансформаторе и т.д. Повышение температуры может привести к разрушению изоляции. Такие высокие токи создают магнитные силы, которые пропорциональны квадрату току короткого замыкания.
Очевидно, что для нормальных условий эксплуатации такой режим нежелетелен. Таким образом, защитные устройства, например, автоматические выключатели и предохранители используется для отключения цепи короткого замыкания от источника питания. Эти устройства предназначены для определния токов короткого замыкания. Тем не менн существую случаи когда эти устройства не могут опредлить эти токи. Как было отмечено в первом пункте этого параграфа, целью исследование является подтверждение того, что все защитные устройства смогут определить ток короткого замыкания во всех случаях.
Электрические устройства (например,автоматические выключатели, предохранители, переключатели) имеют один из двух типов оценок в зависимости от типа устройства. Первый тип количество прерывания. Устройства, которые имеют такой рейтинг включают автоматические выключатели и предохранители. Эти устройства могут прерывать конкретный ток короткого замыкания.
Второй тип с выдержкой по времени. Такие устройства не предназначены для прерывания тока , но "ездить по" каналу без повреждений. Класс отражает устройства способные удерживать во времени. В следующем разделе мы обсудим это в несколько более подробном виде.
Отношение X/R и асимметричный ток кототкого замыкания
В электрических систем переменного тока, сопротивление состоит из двух компонентов. Первый компонент - это реактивное (X)сопротивление. Реактивное сопротивление зависит от двух величин: (1) индуктивности и (2) частоты. Индуктивность отражает то, как трудно току увеличить свою величину. Все проводники это индуктивности, но более полезный пример компонента с индуктивности это катушка с проволокой. Частота устанавливается 60 или 50 Гц, в зависимости от того, какая электрическая система, так что реактивное сопротвление исключительно зависит от индуктивности.
Вторая составляющая сопротвления - это активное сопротивления (R). При протекании тока через материал, имеющий сопротивление, тепло передается от материала в окружающую среду.
Коэффициент мощности определяет, сколько напряжения и тока сигналов (синус-волны) в фазе. Помните, что как напряжение так и ток являются синусоидальными волнами в линейных электродвигателех переменного тока. Для чисто резистивной системы, напряжения и тока в одной фазе. Для чисто реактивной системы, напряжения и тока 90-град (1 четверть цикла) не в фазе с напряжением.
Фактический сигнал асимметричного тока замыкания трудно предсказать, поскольку он зависит от того, что какое время напряжения сигнала неисправности. Однако наибольшее значение асимметричного тока принимает когда ошибка происходит в момент, когда напряжение равно нулю. Затем, асимметричный ток зависит только от X / R отношение, или коэффициента мощности.
Роль соотношение X / R, при оценке короткого замыкания
Рассмотрим некоторые виды оборудования, расчетный симметричный ток повреждения меньше, чем уставка срабатывания оборудования. Кроме того, рассчитывается X / R отношение меньше или равным испытанию X / R отношение. Максимум рассчитывается асимметричным током, который будет меньше, чем максимальный ток. Устройство будет правильно срабатывать.
Теперь рассмотрим другую ситуацию. Что делать, если симметричный ток замыкания настроен правильно в оборудовании, однако фактическое X / R отношение больше, чем испытанное X / R отношение? Теперь максимальный асимметричный ток замыкания будет больше, чем максимальный асимметричный тока.В этом случае устройство не является правильно функционирующим.
Вывод
При проведении расчетов цепи короткого замыкания, важно рассмотреть X / R отношение. Чем выше X / R коэффициент, тем выше несимметричные ошибки максимального тока. Таким образом, при проверке электрических оценок оборудования, как симметричный ток цепи и X / R отношение должны быть приняты во внимание. Если рассчитанное X / R отношение больше, чем тест X / R отношение, то следует ввести множитель. Этот множитель равен отношению рассчитанный максимум асимметричного тока замыкания разделить на пик асимметричного тока при номинальном симметричном токе и испытанию X / R отношение.