Chu & Gassman Consulting Engineers in Middlesex, N.J. Методы расчета токов кЗ

Задача может показаться на первый подавляющим, но следующие методические процедуры шаг за шагом может держать вас от подставляли

Все электрические системы чувствительны к короткому замыканию и ненормальное текущих уровнях они создают. Эти токи могут производить значительные термические и механические напряжения в электрических распределительного оборудования. Поэтому, очень важно для защиты персонала и оборудования путем расчета токов короткого замыкания во время обновления системы и дизайна. Поскольку эти расчеты жизни, связанные с безопасностью, они предусмотрено 110,9 от NEC, которая гласит:

"Оборудование, предназначенное для прерывания текущей виноват уровней должны иметь прерывая рейтинг достаточно для номинального напряжения цепи и ток, который можно получить на линии терминалы оборудования. Оборудование, предназначенное для прерывания тока на других уровнях, чем вина должны иметь прерывая при номинальном напряжении цепи достаточно для текущих, которые должны быть прервана. "

Когда вы применяете эти требования к автоматическим выключателем, вы должны рассчитать максимальную вине 3-фазного тока выключателя будет необходимо прервать. Этот ток может быть определен как ток короткого замыкания доступны на терминалах защитные устройства.

Вы можете считать, что 3-фазного короткого замыкания являются "болтами", или не имеют импеданс. Кроме того, 3-фазное короткое замыкание может считаться сбалансированной нагрузки, а значит, вы можете использовать однофазной сети для анализа одной из фаз и нейтральные.

Распределение оборудования, такие как выключатели, предохранители, распределительные устройства, и ЦУП, у прерывания или выдержать рейтингов определен как максимальный RMS значения симметричного тока. Выключатель не может прервать цепь в момент начала коротко. Вместо этого, в связи с реле времени задержки и выключателя контакт прощание время, он будет прерывать ток после периода от пяти до восьми циклов, к тому времени постоянная составляющая будет распались почти до нуля и вина будет практически симметрично.

Закрытие выключателя против существующих вине позволяет перехватывать пик асимметричный ток короткого замыкания, что больше, чем действующее значение симметричной тока. По этой причине, оборудование также тестируется в частности испытания X / R отношение значения, характерные для определенной электрической аппаратуры, таких как распределительные устройства, распределительные щиты, или автоматические выключатели, и предназначен и номинальной выдержать и / или закрыть и зафиксировать пика асимметричной текущее описано выше.

Анализ ошибок требуется рассчитать и сравнить симметричные и асимметричные текущие значения для выбора защитных устройств для адекватной защиты кусок электрического оборудования распределения.

Методы расчета. Вместо того чтобы использовать теоретический подход для определения токов короткого замыкания, опубликованные стандарты предлагают методы для вычисления симметричного стационарного решения, к которым можно применить мультипликатор, чтобы получить максимальное значение асимметричным током. Результатом является достаточно точным, чтобы подпадать под приемлемый допуск для удовлетворения требований NEC.

Классического подхода и метода определяется ANSI / IEEE две такие отрасли принятые методы расчета коротких замыканий. Оба метода считать, что вина импеданс равен нулю (болтами короткое замыкание) и предварительно вине напряжение является постоянной в течение эволюции вина. В действительности, вина имеет свой собственный импеданс, и падения напряжения, из-за короткого замыкания, снижает управляющего напряжения

Классический подход используется для расчета импеданса Thevenin эквивалентны как "видят " системы в точке вина. Thevenin сопротивление определяется как сопротивление видно в любой точке схемы, когда все генераторы напряжения было короткое замыкание и все генераторов тока были открыты. Трансформатор и утилиты сопротивления и вращающиеся машины сверхпереходная реактивные описать все возможные вклады в коротком замыкании. После того как мы рассчитали симметричный пик и обязанности, можно определить требуемый рейтинг противоугонного устройства путем прямого сравнения с рейтинги производителя оборудования.

ANSI / IEEE метод, который описан в IEEE Std. C37.010-1979 и его пересмотра в 1999 году, используется для высокого напряжения (свыше 100В) оборудование. Он призывает для определения мгновенного сопротивление вине сеть, которая позволяет вычислить близких и защелки рейтинг выключателя. Он также призывает к выявлению прерывая сопротивление сети вина, которое позволяет вычислить прерывая обязанность выключателя. прерывая сети вине полное сопротивление отличается от мгновенное значение вине сопротивление сети в том, что сопротивление увеличивается от сверхпереходная к переходному уровне.

IEEE стандарт разрешает исключения всех 3-фазных асинхронных двигателей до 50 л.с. и все однофазных двигателей. Следовательно, не реактивное регулирование необходимо для этих моторов. Диаграмма на право разъясняет ANSI / IEEE процедуры.

Классический расчет. Начните путем преобразования всех сопротивлений на "единицу" значения. За базовый блок значений и формул, используемых в следующем:

Выполнить Давайте на примере расчета, чтобы эта дискуссия не более ощутимым. Обратитесь к одной линии диаграммы на рисунке выше со следующими входными данными:

Теперь можно вычислить эквивалентное сопротивление Thevenin для вина на Автобус 2 путем объединения на единицу X и R значения для получения относительного сопротивления.

Z _Fault =(Z _utility +Z _T1 )||Z _Motor1 ||Z _Motor2 =(0.0021+j0.083+0.005+j0.07)||(0.49+j13.8)||(29.8+j298)=0.166+j2.817 pu=2.823ej ^86.6

Теперь мы можем вычислить ток короткого замыкания RMS на Bus 2:

Пик долг выключателя требуется, чтобы закрыть защелку и может быть оценена по следующей формуле, которая представляет собой множитель до значения тока, который был рассчитан выше:

Используйте таблицу 1, стр. 1 в ANSI C37.06-1997 Оценки Предпочитаемые и связанной с необходимым потенциалом, чтобы оценить новые устройства. Это полезно в сравнении рассчитанный налог (4916 и 12692) и стандартных оценок. Таблица включает в себя образца значения извлекаются из таблицы ANSI.

Это ток короткого замыкания рейтингов, необходимых для нашего устройства обязанность соответствующего постоянного тока, например, 1200 А. Никаких дальнейших шагов, которые необходимо принять, а саму таблицу, для сравнения, обеспечивает необходимые характеристики для оборудования, которое будет установлено.

ANSI / IEEE расчета. ANSI / IEEE метод расчета основан на той же единицы величины, рассчитанные прежде. Однако, она отличается от классического метода, поскольку он дает возможность изучать двух отдельных схем производной от оригинала одном: в одном только резистивные и один реактивный только. Это будет осуществляться как для кратковременных и прерывая сопротивления сети вина.

Для каждой сети, Thevenin эквивалентное сопротивление и Thevenin эквивалентной реактивности затем будут объединены в целях получения эквивалентного сопротивления Thevenin. Это существенное различие между ANSI / IEEE процедуры и классический метод расчета.

Как упоминалось ранее, мгновенное сопротивление вине сети основана на сверхпереходная реакторы из вращающихся машин, что позволяет для расчета вине долг пик первого цикла. Общее сопротивление вина и значений реактивного сопротивления будет рассчитываться отдельно, по той же формуле, что уравнение Z неисправностей в классическом разделе расчета, за исключением Zs должны быть заменены на РТС и Xs.

Тогда они будут объединены общей вине импеданса Z неисправностей, который даст мне SC3-фазы, и я Пик в соответствии с формулами.

Прерывая сопротивление сети вина на основе индивидуального оборудования переходного реакторы. В предыдущем примере, только реактивное двигателя 1 должна быть скорректирована. Это приемлемо для пренебрежения двигателя 2 на средних уровнях напряжения. Сопротивлений сети, по сути, не меняются по времени. ANSI C37.010-1999 определены в качестве поправочного коэффициента 1,5.

В этом случае общее сопротивление вине и вине реактивности (с поправками) будет рассчитываться отдельно, как уже видели.

Я SC3-фазы, симметричное долг рассчитывается как это было в классическом методе. Однако, это обычно характеризуются меньшей величины, поскольку Z вины "прерывания" ток больше, чем в мгновенный расчет сети.

Я SC3-фазе важно, потому что множитель применяется к этой величины для сравнения с выключателем прерывая рейтинг.

Этот множитель будет составлять:

Аддитивный вклад постоянного тока компоненты, которые могут быть "живым" после времени контакта прощанье.

Возможного субтрактивной вклад переменного тока распада, в связи с эволюцией реакторы в сторону больших значений. Этот эффект возможен при выработке электроэнергии является локальным.

мультипликаторов, в зависимости от времени контакта прощания и отношение X / R в точке вины, описаны в кривые, начиная с рис-8, стр. 60, C37.010-1999 (см. рисунок).

Однажды я SC3-фазы была умножена на этот коэффициент (от 1 до 1,25), у вас есть минимальный рейтинг вашего оборудования. Как и в классическом методе, вы также можете использовать таблицы 1, стр. 1 в ANSI C37.06-1997, чтобы определить стандарт оценки.

Какой метод лучше? Оба метода обеспечивают в основном те же результаты. Есть никаких теоретических причин предпочитать одного на другого, только из практических соображений. ANSI / IEEE подход эволюция метода задумана в 70-х годов в Соединенных Штатах, когда нет компьютерного расчета были доступны. ANSI / IEEE C37.010-1999 может быть использован только на средних или высоких напряжениях и только при 60 Гц. Расчет программы были разработаны для определения токов короткого замыкания, которые применяются множитель факторов, предусмотренных в настоящем стандарте. В самом деле, некоторые клиенты могут обратиться за применение этой методологии расчетов по контракту. Заводы-изготовители могут также напомнить, ANSI / IEEE стандарт в своих каталогах. Классический метод используется в основном в странах с низким напряжением исследований, а также может быть применен при 50 Гц. Это хорошо известные процедуры, потому что это общая тема во всех "Power System " курса колледжа.

Mitolo is an associate electrical engineer at Chu & Gassman Consulting Engineers in Middlesex, N.J.