Что такое короткое замыкание и как оно происходит

Что называется коротким замыканием (КЗ)? Короткое замыкание - это соединение токоведущих частей разных фаз или потенциалов между собой или на корпус оборудования, соединенный с землей, в сетях электроснабжения или в электроприемниках.

Почему происходит короткое замыкание (кз)?

• ухудшение сопротивления изоляции во влажной или химически активной среде;
• при недопустимом перегреве изоляции;
• механические воздействия;
• ошибочные воздействия персонала при обслуживании и ремонте и т. д.

При коротком замыкании путь тока укорачивается.

Как видно из самого названия процесса, при КЗ путь тока укорачивается, т. е. он идет, минуя сопротивление нагрузки, поэтому он может увеличиться до недопустимых величин, если напряжение не отключится под действием электрической зашиты.

Но напряжение может не отключиться и при наличии защиты, если КЗ случилось в удаленной точке, и из-за большого сопротивления до места КЗ ток недостаточен для срабатывания защиты. Но этот ток может быть достаточным для возгорания проводов, что может привести к пожару.

Чтобы быть уверенными в безопасности Вашей электропроводки, обязательно проконсультируйтесь с мастером электриком в Королеве или вызовите электрика в Мытищи. Мастер проведет ремонтные и электромонтажные работы , чтобы предотвратить возможность короткого замыкания.

Токи короткого замыкания: необходим точный расчет.

Отсюда возникает необходимость расчета тока короткого замыкания - тока КЗ. Величина токов КЗ может меняться, если к сети электроснабжения вашего дома присоединяются другие электроприемники в более удаленных местах. В таких случаях снова производится расчет тока КЗ в месте установки новых электроприемников.

Токи КЗ производят также электродинамическое действие на аппараты и проводники, когда их детали могут деформироваться под действием механических сил, возникающих при больших токах.

Помощь в расчете токов короткого замыкания вам может оказать наш инженер электрик в Пушкино. И если у вас квартира, дом, офис или производственное помещение в Ивантеевке, то закажите у нас вызов электрика в Ивантеевке , чтобы провести диагностику электропроводки для предотвращения короткого замыкания.

При коротком замыкании происходит перегрев аппаратов и проводов.

Термическое действие токов КЗ заключается в перегреве аппаратов и проводов. Поэтому при выборе аппаратов их нужно проверять по условиям КЗ, с тем чтобы они выдержали токи КЗ в месте их установки.

Как известно, наряду с сетями с глухозаземленной нейтралью существуют сети с изолированной нейтралью. Рассмотрим характерные отличия этих сетей при КЗ.

Однофазные короткие замыкания.

На практике в большинстве случаев происходят однофазные короткие замыкания. В сетях с изолированной нейтралью при соединении одной фазы с землей режим не является коротким замыканием и бесперебойность электроснабжения не нарушается, но он должен быть отключен, так как соответствует аварийному состоянию. При замыкании одной фазы на землю в данной сети напряжения на двух других фазах повышаются в 1,73 раза, а напряжение на нулевой точке становится равным фазному напряжению относительно земли.

В сетях с глухозаземленной нейтралью при соединении провода с землей сгорает предохранитель или срабатывает автоматический выключатель, при этом электроснабжение нарушается, а при сгорании предохранителя могут повредиться обмотки двигателей при работе на двух фазах.

Если в любой части электропроводки или электроприбора (лампочки, утюга и т. д.) нарушится изоляция и фазный провод коснется нулевого, произойдет короткое замыкание.

Поскольку между замкнувшимися проводами нет никакой нагрузки, иначе говоря, электрическое сопротивление места контакта практически равно нулю, ток через контакт начнет расти до тех пор, пока не расплавятся провода, что, в частности, может привести к пожару. Для защиты от короткого замыкания и служат предохранители. Простой (в виде «пробки») предохранитель - это включенная в фазный провод легкоплавкая вставка, которая при росте тока сгорит и разомкнет цепь задолго до того, как произойдут более серьезные неприятности. Конструктивно предохранитель выполнен так, что эта микрокатастрофа не приводит к порче предохранительной колодки. Пожертвовавшую собой маленькую героиню выбрасывают и заменяют следующей.

Защита от токов короткого замыкания.

Как мы выяснили, токи КЗ весьма опасны, прежде всего с точки зрения пожарной безопасности. Поэтому необходимо построить защиту от токов короткого замыкания, то есть установить в щите автоматические выключатели. Автоматические предохранители устроены так , что в случае короткого замыкания рост тока КЗ приводит к срабатыванию электромагнитного расцепителя мгновенного действия, который разъединяет электрическую цепь без ущерба для себя. Для того, чтобы после устранения короткого замыкания снова включить электричество, необходимо просто нажать на белую кнопку (красная служит для выключения) или перекинуть вверх опустившийся при срабатывании предохранителя рычажок.

Основной причиной нарушения нормального режима работы системы электроснабжения (СЭС) является возникновение коротких замыканий (КЗ) в сети или элементах электрооборудования вследствие повреждения изоляции или неправильных действий обслуживающего персонала. Для снижения ущерба, обусловленного выходом из строя электрооборудования при протекании токов КЗ, а также для быстрого восстановления нормального режима работы СЭС необходимо правильно определять токи КЗ и по ним выбирать электрооборудование, защитную аппаратуру и средства ограничения токов КЗ.

Коротким замыканием называется непосредственное соединение между любыми точками разных фаз, фазы и нулевого провода или фазы с землей, не предусмотренное нормальными условиями работы установки.

Основные виды коротких замыканий в электрических системах:

3. Однофазное КЗ , при котором происходит замыкание одной из фаз на нулевой провод или землю. Условное обозначение точки однофазного КЗ

Токи, напряжения, мощности другие величины, относящиеся однофазному КЗ, обозначаются

,

,

и т.д.

Встречаются и другие виды КЗ, связанные с обрывами проводов и одновременными замыканиями провод различных фаз.

Трёхфазное КЗ является симметричным, поскольку при нём все три фазы оказываются в одинаковых условиях. Все остальные виды коротких замыканий являются несимметричным, так как при них фазы не остаются в одинаковых условиях, вследствие чего системы токов и напряжений получаются искаженными.

При возникновении КЗ общее электрическое сопротивление цепи системы электроснабжения уменьшается, вследствие чего токи в ветвях системы резко увеличиваются, а напряжения на отдельных участках системы снижаются.

Элементы электрических систем обладают активными и реактивными (индуктивными или ёмкостными) сопротивлениями, поэтому при внезапном нарушении нормального режима работы (при возникновении КЗ) электрическая система представляет собой колебательный контур. Токи в ветвях системы и напряжения в отдельных её частях будут изменяться в течение некоторого времени после возникновения КЗ в соответствии с параметрами этого контура. Т.е. за время короткого замыкания в цепи поврежденного участка протекает переходный процесс.

При КЗ в каждой из фаз наряду с периодической составляющей тока (слагающей тока переменного знака) имеет место апериодическая составляющая тока (слагающая постоянного знака), которая также может изменять знак, но через большие промежутки времени по сравнению с периодической.

Мгновенное значение полного тока КЗ для произвольного момента времени:

где - апериодическая составляющая тока КЗ в момент времени

;- угловая частота переменного тока;- фазовый угол напряжения источника в момент времени

;- угол сдвига тока в цепи КЗ относительно напряжения источника;- постоянная времени цепи КЗ;

- индуктивность, индуктивное и активное сопротивление цепи КЗ.

Периодическая составляющая тока КЗ (рис. 1)одинакова для всех трёх фаз и определяется для любого момента времени значением ординаты огибающей, деленной на

. Апериодическая составляющаятока КЗ различна для всех трёх фаз (см. рис. 2)и изменяется в зависимости от момента возникновения КЗ.

Рис. 3. Изменение во времени периодической составляющей тока КЗ:

а) при питании от генераторов без АВР; б) при питании от генераторов с АВР; в) при питании от энергосистемы.

Амплитуда периодической составляющей изменяется в переходном процессе в соответствии с изменением ЭДС источника КЗ (рис. 3).При мощности источника, соизмеримой с мощностью элемента, где рассматривается КЗ, а также отсутствииАРВ генераторов ЭДС источника уменьшается от начального значения

до установившегося

, вследствие чего амплитуда периодической составляющей изменяется от

(сверхпереходной ток КЗ) до

(установившейся то КЗ) (рис. 3,а).

При наличии АРВ генераторов периодическая составляющая тока КЗ изменяется, как показано на рис. 3,б.Снижение периодической составляющей в начальный период КЗ объясняется инерционностью действия устройства АРВ, которое начинает работать через0,08-0,3 с после возникновения КЗ. С повышением тока возбуждения генератора увеличивается его ЭДС и соответственно периодическая составляющая тока КЗ вплоть до установившегося значения.

Если мощность источника существенно больше мощности элемента, где рассматривается КЗ, что соответствует источнику неограниченной мощности, у которого внутреннее сопротивление равно нулю, то ЭДС источника является постоянной. Поэтому периодическая составляющая тока КЗ неизменна в течение переходного процесса (рис. 3,в), т. е.

Апериодическая составляющая тока КЗ различна во всех фазах и может изменяться в зависимости от момента возникновения КЗ и предшествующего режима (в пределах периода). Скорость затухания апериодической составляющей тока зависит от соотношения между активным и индуктивным сопротивлением цепи КЗ, т.е. от постоянной: чем больше активное сопротивление цепи, тем интенсивнее затухание. Апериодическая составляющая тока КЗ заметно проявляется лишь в первые 0,1-0,2 с после возникновения КЗ. Обычноопределяется по наибольшему возможному мгновенному значению, которое (в цепях с преобладающим индуктивным сопротивлением

)имеет место в момент прохождения напряжения источника через нулевое значение (

)и отсутствия тока нагрузки. При этом

.В данном случае полный ток КЗ имеет наибольшее значение. Указанные условия являются расчетными при определении токов КЗ.

Максимальный мгновенный ток КЗ имеет место примерно через полпериода, т.е. через 0,01 спосле возникновения КЗ. Наибольший возможный мгновенный ток КЗ называют ударным током (рис. 3).Его определяют для момента

с:

где

- ударный коэффициент, зависящий от постоянной времени цепи КЗ.

Действующее значение полного тока КЗ для произвольного момента времени определяют из выражения:

(3.4)

где - действующее значение периодической составляющей тока КЗ;- действующее значение апериодической составляющей, равной

(3.5)

Наибольшее действующее значение ударного тока за первый период от начала процесса КЗ:

(3.6)

Мощность КЗ для произвольного момента времени:

(3.7)

Источники питания КЗ . При расчёте токов КЗ принимают, что источниками питания места КЗ являются турбо- и гидрогенераторы, синхронные компенсаторы и двигатели, асинхронные двигатели. Влияние асинхронных двигателей учитывается только в начальный момент времени и в тех случаях, когда они подключены непосредственно к месту КЗ.

Определяемые величины . При расчёте токов КЗ определяют следующие величины:

-начальное значение периодической составляющей тока КЗ (начальное значение сверхпереходного тока КЗ);

- ударный ток КЗ, необходимый для проверки электрических аппаратов, шин и изоляторов на электродинамическую устойчивость;

- наибольшее действующее значение ударного тока КЗ, необходимое для проверки электрических аппаратов на устойчивость течение первого периода процесса КЗ;

- значениедля

, необходимое для проверки выключателей по отключаемому ими току;

-действующее значение установившегося тока КЗ, по которому проверяют электрические аппараты, шины, проходные изоляторы и кабели на термическую устойчивость;

- мощность КЗ для времени

;определяется для проверки выключателей по предельно допустимой отключаемой мощности. Для быстродействующих выключателей это время может уменьшаться до 0,08 с.

Допущения и расчётные условия . Для облегчения вычислений токов КЗ принимают ряд допущений:

1)ЭДС всех источников считаются совпадающими по фазе;

2)ЭДС источников, значительно удаленных от места КЗ (

),считают неизменными;

3)не учитывают поперечные ёмкостные цепи КЗ (кроме воздушных линий 330 кВи выше и кабельных линий 110 кВи выше) и токи намагничивания трансформаторов;

4)активное сопротивление цепи КЗ учитывают только при соотношении

, гдеи- эквивалентные активные и реактивные сопротивления короткозамкнутой цепи;

5)в ряде случаев не учитывают влияние нагрузок (или учитывают приближенно), в частности влияние мелких асинхронных и синхронных двигателей.

В соответствии с целью определения токов КЗ устанавливают расчётные условия, которые включают в себя составление расчётной схемы, определение режима КЗ, вида КЗ, мест расположения точек КЗ и расчётного времени КЗ.

При определении режима КЗ в зависимости от цели расчёта определяют возможные максимальные и минимальные уровни токов КЗ. Так, например, проверку электротехнического оборудования на электродинамическое и термическое действие токов КЗ осуществляют по наиболее тяжелому режиму -максимальному, когда через проверяемый элемент протекает наибольший ток КЗ. Наоборот, по минимальному режиму, соответствующему наименьшему току КЗ, осуществляют расчёт и проверку работоспособности устройств релейной защиты и автоматики.

Выбор вида КЗ определяется целью расчёта токов КЗ. Для определения электродинамической стойкости аппаратов и жестких шин в качестве расчётного принимают трёхфазное КЗ; для определения термической стойкости аппаратов, проводников -трёхфазное или двухфазное КЗ в зависимости от тока. Проверку отключающей и включающей способностей аппаратов проводят по трёхфазному или по однофазному току КЗ на землю (в сетях с большими токами замыкания на землю) в зависимости от его значения.

Выбор вида КЗ в расчётах релейной защиты определяется её функциональным назначением и может быть трёх-, двух-, однофазным и двухфазным КЗ на землю.

Места расположения точек КЗ выбирают таким образом, чтобы при КЗ проверяемое электрооборудование, проводники находились в наиболее неблагоприятных условиях. Например, для выбора коммутационной аппаратуры необходимо выбирать место КЗ непосредственно на их выходных зажимах, выбор сечения кабельной линии производят по току КЗ в начале линии. Места расположения точек КЗ при расчётах релейной защиты определяют по ее назначению -в начале или конце защищаемого участка.

Расчётное время КЗ. Действительное время, в течение которого происходит КЗ, определяется длительностью действия защиты и отключающей аппаратуры,

. (3.8)

В расчётах используют приведенное (фиктивное) время -промежуток времени, в течение которого установившийся ток КЗ выделяет то же количество тепла, которое должен выделить фактически проходящий ток КЗ за действительное время КЗ.

Приведенное время, соответствующее полному току КЗ,

. (3.9)

где - приведённое время для периодической составляющей тока КЗ;

- приведённое время для апериодической составляющей тока КЗ.

При действительном времени

с приведённое время для периодической составляющей тока КЗ определяют по номограммам.

При действительном времени

с

, где- значение приведённого времени для

с.

Определение приведённого времени для апериодической составляющей , а производится при

по формуле:

, (3.10)

где - отношение начального сверпереходного тока к установившемуся в месте КЗ (

).

При

- по формуле:

. (3.11)

При действительном времени более 1 сек . или

приведённым временем апериодической составляющей тока КЗ () можно пренебречь.

Страница 39 из 77

Знание значений симметричных токов 3-фазного КЗ (Isc) в различных точках установки является необходимым для проектирования установки.
Знание величин симметричных токов 3-фазного КЗ (Isc) в стратегических точках установки необходимо, чтобы рассчитать параметры распределительного устройства (номинальный ток КЗ); кабелей (номинальный ток термической стойкости); защитных устройств (уставки селективной защиты) и т.д.
В следующих примерах будет рассмотрен 3-фазный ток КЗ нулевого сопротивления (так называемый ток КЗ болтового соединения), подаваемый через типовой понижающий распределительный трансформатор.
За исключением очень необычных обстоятельств, этот тип повреждения является наиболее серьезным, и очень простым для вычисления.
Токи КЗ, в цепи, питаемой от генератора переменного тока, а также в цепях постоянного тока, рассматриваются в главе М.
Самые простые вычисления и практические правила, которым нужно следовать, дают результаты достаточной точности, которые в большинстве случаев подходят для целей расчета установки.
4.1 Ток КЗ на зажимах вторичной обмотки понижающего распределительного трансформатора
В случае одного трансформатора
В качестве первого приближения сопротивление высоковольтной цепи принимается
пренебрежительно малым, поэтому:и:
P = номинальная мощность в ^A трансформатора
U2n = межфазное напряжение холостого хода вторичной обмотки
In = номинальный ток в амперах
Isc = ток КЗ в амперах
= напряжение короткого замыкания трансформатора в %. Типовые значения для распределительных трансформаторов даны на Рис. G32.

Рис. G3.: Типовые значения Uso для различных номиналов кВ трансформаторов с напряжением высоковольтной обмотки У 20 кВ
■ Пример
Случай нескольких трансформаторов, параллельно питающих шину
Величину тока КЗ в начале линии, отходящей от сборных шин (см. Рис. G34), можно оценить как сумму токов Isc, вычисленных отдельно для каждого трансформатора. Предполагается, что все трансформаторы питаются от одной высоковольтной сети, в этом случае значения, полученные из Рис. G34, при сложении дадут немного большее значение тока КЗ, чем то, которое будет на самом деле.
Другие факторы, которые не были приняты во внимание, это сопротивление сборных шин и автоматических выключателей.
Трансформатор 400 кВА, 420 В, при отсутствии нагрузки: Usc = 4%


Рис. G3: Случай нескольких трансформаторов, работающих параллельно
Однако, полученное значение тока КЗ является достаточно точным для целей расчета электроустановки. Выбор автоматических выключателей и встроенных устройств, защищающих от тока КЗ, описан в главе Н, подраздел 4.4.
4.2 Ток 3-фазного короткого замыкания (Isc) в любой точке установки низкого напряжения
В 3-фазной установке ток Isc в любой точке находится как: где
U20 = межфазное напряжение холостого хода вторичных обмоток питающего трансформатора(ов).
ZT = полное сопротивление на фазу в цепи, расположенной выше от точки повреждения (Ом) Метод вычисления ZT
Каждый компонент установки (высоковольтная сеть, трансформатор, кабель, автоматический выключатель, сборная шина и т.д..) характеризуется своим полным сопротивлением Z, которое состоит из активного сопротивления (R) и индуктивного реактивного сопротивления (Х). Можно заметить, что емкостные сопротивления не важны при расчете тока КЗ. Параметры R,X и Z выражаются в Омах, и представлены сторонами прямоугольного треугольника, как показано на схеме полного сопротивления на Рис. G35. Метод состоит в разделении сети на удобные участки и вычислении значений R и Х для каждого из них.

Когда участки соединяются в цепь последовательно, все элементы сопротивления в участках складываются арифметически, так же как и реактивные сопротивления, и дают значения RT и ХТ. Полное сопротивление (Z) для объединенных участков затем рассчитывается по формуле:

Любые два участка сети, соединенные параллельно, можно, если они оба являются преимущественно резистивными (или индуктивными), объединить и получить одно эквивалентное сопротивление (или реактивное сопротивление), как показано ниже: Пусть R1 и R2 - это два сопротивления, соединенные в параллель, тогда эквивалентное сопротивление R3 находится по формуле:
или, для реактивного сопротивления
Необходимо отметить, что вычисление X3 относится только к отдельной цепи, без влияния взаимной индуктивности. Если параллельные цепи расположены близко к друг другу, значение Хз будет заметно выше.
Определение полного сопротивления каждого компонента высоковольтной сети

■ Сеть, к которой подключен вход понижающего трансформаторов (См. Рис. G36) Значение 3-фазного тока КЗ (Isc) в кА или мощности (Psc) МВА дается поставщиком энергии, отсюда можно вычислить эквивалентное полное сопротивление.

Рис. G3t: Посное сопротивление высоковольтной сети относительно низковольтных выходов понижающего трансформатора

Формула, которая позволяет вычислить это значение и одновременно приводит полное сопротивление к его эквиваленту на стороне низкого напряжения, следующая:
где
Zs = полное сопротивление высоковольтной сети, выраженный в милли-омах
Uo = межфазное напряжение холостого хода низковольтной цепи, выраженное в вольтах
Psc = мощность 3-фазного КЗ, выраженная в кВА

Рис. 631: Схема полного сопротивления

1. El = межфазное номинальное напряжение сети, выраженное в кВ (ср.квадр.)
2. Isc = ток 3-фазного КЗ, выраженный в кА (ср.квадр.).

Сопротивление входящей высоковольтной сети Ra обычно ничтожно по сравнению с соответствующим сопротивлением Ха, значение которого в омах берется для величины Za. Если нужны более точные вычисления, можно принять, что Ха равно 0,995 Za и Ra равно 0,1 Ха. На Рис. G36 даны значения для Ra и Xa, соответствующие наиболее распространенным значениям мощностей КЗ для высокого напряжения11) в распределительных сетях питания, а именно, 250 МВА и 500 МВА.

■ Трансформаторы (см *рис. G!)
Полное сопротивление Ztr трансформатора, со стороны низкого напряжения, находится по формуле:
где:
U20 = межфазное напряжение холостого хода вторичной обмотки, выраженное в вольтах; Pn = номинальная мощность трансформатора (в кВА);
= напряжение короткого замыкания трансформатора, выраженное в %; Сопротивление обмоток трансформатора Rtr можно затем вычислить из общих потерь следующим образом:
в милли-омах
где:
Pcu = общие потери мощности в ваттах;
In = номинальный ток полной нагрузки в амперах;
Rtr = сопротивление одной фазы трансформатора в милли-омах (в это значение включены низковольтная и соответствующая высоковольтная обмотки для одной фазы низкого напряжения).

При приблизительных вычислениях значением Rtr можно пренебречь, так как X = Z в стандартных распределительных трансформаторах. I Автоматические выключатели
В низковольтных цепях необходимо учитывать полное сопротивление выключателей цепи, расположенных выше точки КЗ. Значение реактивного сопротивления условно принимается равным 0,15 мОм на автоматический выключатель, тогда как активным сопротивлением можно пренебречь. I Сборные шины
Активное сопротивление сборных шин обычно ничтожно, и, практически, все полное сопротивление является реактивным и составляет приблизительно 0,15 мОм/метр(2) длины низковольтных сборных шин (удвоение расстояния между шинами увеличивает реактивное сопротивление только примерно на 10%).

Рис. G37: Значения активного сопротивления, реактивного и полного сопротивления для типовых распределительных трансформаторов 400 В с напряжением высоковольтных обмоток У 20 кВ

Значения реактивного сопротивления кабелей можно получить у производителей. Для кабеля сечением менее 50 мм2 значением реактивного сопротивления можно пренебречь. В отсутствие другой информации, можно использовать значение 0,08 мОм/ м (для сетей с частотой 50 Гц) или 0,096 мОм/ м (для сетей 60 Гц). В случае готовых шинопроводов и похожих кабелепроводов в сборке, обратитесь за данными к производителю.
Двигатели
В момент короткого замыкания, работающий двигатель будет действовать (в течение короткого времени) как генератор, и подавать ток в место повреждения.
В общем случае, этим некоторым увеличением тока КЗ можно пренебречь. Однако, для более точных вычислений, обычно в случае больших двигателей и/или большого числа небольших, общее увеличение тока можно оценить из формулы:
Iscm = З.5 In от каждого двигателя, то есть З.5т In для m похожих двигателей, работающих одновременно. Двигатели, принимаемые во внимание, должны быть только З-фазными, вклад однофазных двигателей в увеличение тока является ничтожным.
Сопротивление дуги в месте повреждения
Короткие замыкания обычно образуют дугу, которая имеет сопротивление. Сопротивление не является стабильным и его среднее значение низкое, но при низком напряжении это сопротивление является достаточным, чтобы в некоторой степени снизить ток повреждения. Практика показывает, что можно ожидать снижения тока порядка 20%. Это явление эффективно облегчает работу автоматического выключателя по отключению цепи, но не оказывает никакого влияния на его ток включения.



U20: Межфазное напряжение холостого хода вторичной обмотки понижающего трансформатора (в вольтах).
Psc: Мощность З-х фазного короткого замыкания КЗ на высоковольтных вводах понижающих трансформаторов (в кВА).
Pcu: Общие потери З-фазной мощности в понижающих трансформаторах (в ваттах).
Pn: Номинальная мощность понижающего трансформатора (в кВА).
Usc: Напряжение короткого замыкания понижающего трансформатора (в %).
RT: Общее сопротивление XT: Общее реактивное сопротивление
р = удельное сопротивление рабочего провода при нормальной температуре
р = 22.5 мОм х мм2/м для меди
р = З6 мОм х мм2/м для алюминия
Если имеется несколько проводов на фазу, подключенных параллельно, то разделите сопротивление одного провода на количество проводов. Значение реактивного сопротивления остается практически неизмененным.
Рис. G3t: Сводная таблица полных сопротивлений для различных частей системы подачи питания.
Сводная таблица (см. Рис. G38)

■ Пример вычисления тока КЗ (см. Рис. G39)



Рис. G3S: Пример вычисления тока КЗ для низковольтной установки, питаемой напряжением 400 В (номинальное значение) от понижающего трансформатора мощностью 1000 кВА
4.3 Ток Isc на приемном конце линии, в зависимости от Isc на подающем конце
Сеть, изображенная на Рис. G40, показывает типичный случай для применения таблицы на Рис. G41 на следующей странице, которая составлена «методом композиции» (описан в главе F, подраздел 6.2). Такие таблицы позволяют быстро получить достаточно точное значение тока КЗ в точке сети, зная:
Значение тока КЗ в точке, расположенной выше по сети от рассматриваемой точки;
Длину и состав цепи между точкой, в которой известно значение тока КЗ, и точкой, в которой его нужно определить.

Рис. G4: Определение значения тока КЗ (^)на нижнем уровне, используя таблицу на Рис. G41
После этого достаточно выбрать автоматический выключатель, который имеет номинальное значение тока КЗ, ближайшее (с большей стороны) к значению, указанному в таблице. Если нужны более точные значения, то можно сделать подробный расчет (см. подраздел 4.2) или использовать программный пакет, например Ecodial. Более того, в таком случае рекомендуется рассмотреть возможность использования каскадной технологии, при которой установка
токоограничивающего автоматического выключателя на верхнем уровне цепи позволит всем автоматическим выключателям, установленным ниже по цепи, иметь номинальный ток КЗ намного ниже, чем это было бы необходимо при других условиях (см. глава Н, подраздел 4.5).
Описание метода
Выберите сечение провода в колонке для медных проводов (в данном примере сечение провода равно 47,5 мм2).
Выберите в строке, соответствующей сечению 47,5 мм2, длину провода, равную длине рассчитываемой цепи (или ближайшему к ней значению с меньшей стороны). Опуститесь вертикально по колонке, где указана эта длина и остановитесь на строке в средней секции (из трех секций, выделенных на таблице), которая соответствует известному току КЗ (или ближайшему к ней значению с большей стороны).
В данном случае значение 30 кА является ближайшим значением к 28 кА с большей стороны. Значение тока КЗ на приемном конце 20-метровой цепи дано на пересечении вертикальной колонки, в которой расположена длина, и горизонтальной строки, соответствующей току Isc в точке выше по цепи (или ближайшему значению с большей стороны). В данном примере видно, что это значение равно 14,7 кА.
Процедура поиска для алюминиевых проводов похожа, но здесь нужно будет подняться по вертикальной колонке, чтобы оказаться в средней секции таблицы.
В результате, можно использовать автоматический выключатель, смонтированный на шине DIN, с номинальным током 63А и Isc = 25 кА (например, выключатель NG 125N) для цепи с током 55А, изображенной на Рис. 40.
Выключатель Compact с номинальным током 160 А и током Isc = 25 кА (например, выключатель NS160), можно использовать для защиты цепи на 160 А.
4 Ток короткого замыкания

Примечание: для 3-фазной системы с межфазным напряжением 230В, разделите вышеуказанные длины на v3
Рис. G41: Ток Isc в точке ниже по цепи, соответствующий известному значению тока КЗ выше по цепи, длине и поперечному сечению соединяющих проводов, в 3-фазной сети номиналом 230/400 В.
4.4 Ток КЗ, подаваемый от генератора переменного тока
G - Защита цепей
или инвертора: См. главу М.

(батарейки и аккумуляторы) настолько прочно вошли в нашу жизнь, став чем-то привычным и естественным, что многие их владельцы даже не читают, что написано на их корпусах и упаковках. А совершенно напрасно, ведь там есть очень любопытное предупреждение - «Не замыкать». Кто хоть немного знаком с основами электротехники, хорошо знает, что такое ток короткого замыкания и почему нельзя замыкать контакты.

У любого источника тока всегда есть два полюса: положительный и отрицательный (+ и -) для а также фаза и земля (нуль, масса, иногда другая фаза) для переменного. Движение заряженных частиц возможно только в том случае, если эти полюса соединены проводящим материалом. Если в разрыв проводника подключить электроприбор, то током, проходящим по цепям прибора, будет совершена определенная работа. Главная особенность - цепи указанного электроприбора не позволяют электронам проходить по ним беспрепятственно, поэтому всегда можно считать, что имеет место сопротивление (нагрузка), ограничивающая максимальный поток частиц (ток короткого замыкания).

Для упрощения понимания приведем пример с водой, текущей по каналу (проводнику). Начало потока - это один полюс, а его конец - второй полюс. Посреди канала расположены лопасти (нагрузка), вращаемые движением воды (током). Очевидно, что скорость потока всегда ограничивается сопротивлением лопастей. Но что произойдет, если мельница исчезнет? Вода, не испытывающая сопротивления, устремится по каналу с предельной скоростью, которую сможет обеспечить источник (короткое замыкание). При этом очень высока вероятность повреждения бурным потоком как источника, так и канала. В электричестве интенсивность потока - это короткого замыкания.

То же самое происходит в электричестве. Если по какой-либо причине сопротивление цепи начинает стремиться к нулю, то возникает ток короткого замыкания. Проводник при этом нагревается, а источник тока повреждается. Данный режим работы электроустановки является аварийным и требует немедленного устранения. Обычно в цепи установлен автоматический выключатель, разрывающий контур, если им фиксируется ток короткого замыкания. По аналогии с водой: канал перекрывается и поток исчезает. При отключенном источнике энергии определить факт короткого замыкания на произвольном участке можно достаточно просто. Для этого специальным прибором (мультиметром) замеряют значение сопротивления между точками приложения щупов. Косвенный способ основан на использовании индикатора или прозвонки: если известно, что на проверяемом участке прямого соприкосновения полюсов быть не должно, то выполняют проверку этого условия. В силовых аппаратах это более рационально, чем замер точного сопротивления мультиметром.

Кстати, именно поэтому замыкать полюса батареек нельзя. Хотя их мощности недостаточно, чтобы существенно повредить проводник, но находящиеся внутри химические составляющие при коротком замыкании быстро деградируют, снижая общий ресурс работы источника.

При изучении электробезопасности часто используется понятие «ударный ток короткого замыкания». Оно определяет наибольшее значение тока, появляющегося в результате возникновения короткого замыкания. В цепях его максимальное значение будет достигнуто спустя полупериод (0,01 с для частоты 50 Гц).

Стоит отметить, что существуют специальные электрические устройства, для которых режим короткого замыкания является не аварийным, а нормальным. Яркий пример - сварочные аппараты, в которых видимая дуга как раз и представляет собой ток короткого замыкания.