Rumus arus hubung singkat. Perhitungan arus hubung singkat satu fasa

DI DALAM dalam contoh ini mempertimbangkan perhitungan saat ini gangguan satu fasa ke tanah (OZZ) untuk gardu induk 10 kV (Diagram gardu induk ditunjukkan pada Gambar 1). Perlindungan relai dan otomatisasi semua pengumpan dilakukan pada terminal mikroprosesor SEPAM S40 (perusahaan Schneider Listrik)

Gambar 1 - Diagram gardu induk 10 kV

1. Untuk meningkatkan akurasi kami perhitungan saat menentukan OZZ kami menggunakan metode berdasarkan penentuan spesifik arus kapasitif kesalahan tanah. (Juga, nilai arus gangguan tanah kapasitif tertentu dapat digunakan dari data referensi dari Tabel 1, atau diambil dari karakteristik teknis kabel yang disediakan oleh pabrikan)

• kamu - tegangan fasa jaringan, kV;
• ω=2Пf=314(rad/s);
• Co adalah kapasitas satu fase jaringan relatif terhadap tanah (μF/km);

2. Setelah kita menentukan arus kapasitif spesifik dari gangguan ground, kita menghitung arus kapasitif saluran kabel itu sendiri:

Hasil perhitungan dimasukkan ke dalam Tabel 2
Tabel 2 - Hasil perhitungan

3. Kita menghitung arus trip proteksi, sementara kita menghilangkan arus kapasitif kita sendiri menggunakan rumus ( keadaan ini memastikan kegagalan proteksi jika terjadi gangguan ground satu fasa eksternal):

• Kn – koefisien reliabilitas (diasumsikan sama dengan 1,2);
• Kbr adalah koefisien “lonjakan”, yang memperhitungkan lonjakan arus kapasitif pada saat SGC terjadi;
• Ic.feed.max – arus kapasitif maksimum dari pengumpan yang dilindungi.

• - CL-10 kV No.1 Iсз= 1,134 A;
• - CL-10 kV No.2 Iсз= 0,62 A;
• - CL-10 kV No.3 Iсз= 1,3 SEBUAH;
• - CL-10 kV No.4 Iсз= 0,62 A;
• - CL-10 kV No.5 Iсз= 0,37 A;
• - CL-10 kV No.6 Iсз= 1,23 SEBUAH

4. Kami memeriksa sensitivitas perlindungan, dengan mempertimbangkan bahwa jumlah minimum saluran yang diaktifkan akan diaktifkan, dalam kasus kami ini semua adalah koneksi yang terletak di bagian tersebut.

Perlu diketahui bahwa koefisien sensitivitas menurut PUE pasal 3.2.21 adalah: untuk jalur kabel- 1,25, untuk saluran udara- 1.5. Pada buku “Perhitungan proteksi relai dan otomasi jaringan distribusi. M.A. Shabad -2003” diberikan Kch = 1,5-2,0. Dalam perhitungan ini saya mengambil koefisien sensitivitas sesuai PUE. Terserah Anda untuk memilih koefisien sensitivitas mana yang akan diambil.

Di mana:
IсΣmin adalah nilai riil terkecil dari total arus kapasitif.

Dalam kasus saya, nilai riil terkecil dari total arus kapasitif adalah total arus kapasitif berdasarkan bagian:

Bagian I - IсΣmin = 2,543 (A);
Bagian II - IcΣmin = 1,849 (A);

5. Tentukan waktu respon proteksi terhadap SPD:

Untuk semua saluran kabel keluar 10 kV, waktu respons proteksi dianggap 0,1 detik.
Tabel 3 - Hasil perhitungan pengoperasian proteksi terhadap proteksi hubung singkat

Untuk sambungan CL 10 kV No. 3 dan No. 6, sensitivitas proteksi tidak cukup, jadi kita harus menggunakan terminal Sepam S40 → terminal Sepam S41 atau S42, yang memungkinkan perlindungan urutan nol terarah.

Agar tidak menghabiskan banyak waktu untuk perhitungan manual, dilakukan hal berikut:

Bibliografi:

• 1.Perhitungan proteksi relai dan otomatisasi jaringan distribusi. MA. Shabad -2003
• 2.RD 34.20.179 Instruksi standar untuk kompensasi arus gangguan tanah kapasitif masuk jaringan listrik 6-35 meter persegi - 1993
• 3. Gangguan tanah pada jaringan 6–35 kV. Perhitungan pengaturan proteksi arus non-arah. Shalin A.I. // Berita Teknik Elektro. – 2005

Detail Dibuat: 24 Agustus 2011

Ik arus hubung singkat satu fasa, A; Tegangan fasa U f jaringan, V; Z t adalah resistansi total transformator terhadap arus hubung singkat satu fasa ke benda, Ohm; Z c resistansi total kawat fase kawat netral, Ohm.

Rumus ini memungkinkan adanya kesalahan pada hasil yang diperoleh dalam kisaran ±10%. Untuk perhitungan yang lebih akurat hubungan pendek perlu menggunakan Gost 28249-93.

Komponen utama dari rumus ini adalah resistansi total rangkaian kawat fasa - kawat netral Zc. Itu dapat ditemukan dalam 2 cara:

Parameter kawat dan resistansi transisi diketahui

Jika parameter kawat dan resistansi transisi diketahui, maka nilai impedansi rangkaian dihitung menggunakan rumus:

Rf resistensi aktif kawat fase, Ohm; resistensi aktif kawat netral, Ohm; r resistansi aktif total dari kontak rangkaian fase-nol (klem pada input dan output perangkat, kontak perangkat yang dapat dilepas, kontak pada titik hubung singkat), Ohm; x f" reaktansi induktif internal kabel fasa, Ohm; x n "reaktansi induktif internal kabel netral, Ohm; x" reaktansi induktif eksternal dari rangkaian fase-nol, Ohm.

Resistivitas total loop fase-nol diketahui

Dengan resistivitas total loop fase-nol yang diketahui, gunakan rumus:

Z f-0 penuh resistivitas loop fase-nol, tergantung pada bahan dan penampang kawat, Ohm/km; - panjang kawat, km.

Jika rangkaian berisi kabel dengan bagian dan panjang berbeda, maka Anda perlu menjumlahkan nilai yang diperoleh Zc.

Contoh mencari arus hubung singkat satu fasa

Untuk lebih jelasnya, mari kita lihat contoh temuannya arus hubung singkat satu fasa.

Misalkan ada rangkaian yang dihubungkan dengan penerima listrik. Kita mengetahui parameter trafo suplai, panjang dan penampang kabel saluran. Anda perlu mengetahui arus hubung singkat di terminal penerima listrik. Untuk melakukan ini, kami akan membuat algoritme tindakan.

a) Perubahan arus pada saat hubung singkat

Arus selama hubung singkat tidak tetap, tetapi berubah, seperti ditunjukkan pada Gambar. 1-23. Dari gambar ini jelas bahwa arus yang meningkat pada saat pertama meluruh ke nilai tertentu, dan kemudian, di bawah pengaruh pengatur eksitasi otomatis (AEC), mencapai nilai tetap.

Jangka waktu terjadinya perubahan nilai arus hubung singkat disebut proses transien. Setelah perubahan nilai arus berhenti dan hingga hubung singkat dimatikan, mode hubung singkat yang ada berlanjut. Bergantung pada apakah kita memilih pengaturan proteksi relai atau memeriksa peralatan listrik untuk stabilitas termal dan dinamis, kita mungkin tertarik pada nilai arus di momen yang berbeda waktu k.z.

Karena setiap jaringan mempunyai resistansi induktif tertentu yang mencegah perubahan arus seketika ketika terjadi korsleting, nilainya tidak berubah secara tiba-tiba, tetapi meningkat secara bertahap. hukum tertentu dari nilai normal ke darurat.

Untuk menyederhanakan perhitungan dan analisis, arus yang lewat selama proses transisi hubung singkat dianggap terdiri dari dua komponen: aperiodik dan periodik.

Aperiodik adalah komponen arus bertanda konstan i a, yang terjadi pada saat hubung singkat dan relatif cepat meluruh menjadi nol (Gbr. 1-23).

Komponen periodik arus hubung singkat. pada saat awal I nmo disebut arus hubung singkat awal. Besarnya arus hubung singkat awal. digunakan, sebagai suatu peraturan, untuk memilih pengaturan dan memeriksa sensitivitas proteksi relai. Arus hubung singkat awal juga disebut subtransien, karena untuk menghitungnya, apa yang disebut resistansi generator subtransien dan e.m subtransien dimasukkan ke dalam rangkaian ekivalen. d.s.

Arus hubung singkat keadaan tunak mewakili arus periodik setelah berakhirnya proses transien, yang disebabkan oleh redaman komponen aperiodik dan aksi ARV. Total arus hubung singkat mewakili jumlah komponen periodik dan aperiodik pada setiap momen proses transisi. Nilai sesaat maksimum arus semu disebut arus kejut hubung singkat. dan dihitung saat menguji peralatan listrik untuk stabilitas dinamis.

Seperti disebutkan di atas, untuk memilih pengaturan dan memeriksa sensitivitas proteksi relai, biasanya digunakan arus hubung singkat awal atau subtransien, yang nilainya dihitung paling sederhana. Menggunakan arus awal saat menganalisis proteksi kecepatan tinggi dan proteksi dengan penundaan waktu singkat, komponen aperiodik diabaikan. Hal ini dapat diterima dengan jelas, karena komponen aperiodik dalam jaringan tegangan tinggi meluruh dengan sangat cepat, dalam waktu 0,05-0,2 detik, yang biasanya kurang dari waktu pengoperasian proteksi yang bersangkutan.

Dengan korsleting dalam jaringan yang ditenagai oleh sistem tenaga yang kuat, yang generatornya dilengkapi dengan ARV yang menjaga tegangan konstan pada busnya, komponen arus periodik selama korsleting. tidak berubah (Gbr. 1-23, b). Oleh karena itu, dihitung nilai arus hubung singkat awal dalam hal ini, dapat digunakan untuk menganalisis perilaku operasi relai proteksi dengan penundaan waktu apa pun.

Dalam jaringan yang ditenagai oleh generator atau sistem dengan daya terbatas tertentu, tegangan pada businya jika terjadi korsleting. tidak tetap konstan, tetapi bervariasi dalam batas signifikan, arus hubung singkat awal dan kondisi tunak. tidak sama (Gbr. 1-23,a). Dalam hal ini, untuk menghitung proteksi dengan waktu tunda sekitar 1-2 detik atau lebih, perlu menggunakan arus hubung singkat kondisi tunak. Namun, sejak Perhitungan arus hubung singkat kondisi tunak. relatif rumit, dalam banyak kasus diperbolehkan menggunakan arus hubung singkat awal. Asumsi seperti itu biasanya tidak menyebabkan kesalahan besar. Hal ini dijelaskan sebagai berikut. Untuk besarnya arus hubung singkat keadaan tunak. Peningkatan resistansi transisi di lokasi kerusakan, arus beban, dan faktor lain yang biasanya tidak diperhitungkan saat menghitung arus hubung singkat memiliki pengaruh yang jauh lebih besar daripada nilai arus awal. Oleh karena itu, perhitungan arus hubung singkat kondisi tunak. mungkin memiliki kesalahan yang sangat besar.

Dengan mempertimbangkan semua hal di atas, penggunaan arus hubung singkat awal dapat dianggap tepat dan dalam banyak kasus cukup dapat diterima untuk analisis proteksi relai yang beroperasi dengan penundaan waktu apa pun. Dalam hal ini, kemungkinan penurunan arus selama hubung singkat harus diperhitungkan untuk proteksi dengan waktu tunda dengan memasukkan peningkatan koefisien keandalan ke dalam perhitungan dibandingkan dengan proteksi kecepatan tinggi.

b) Penentuan arus hubung singkat awal. dalam diagram sederhana

Karena dengan korsleting tiga fasa. (Gbr. 1-24) e. d.s. dan resistansi di semua fasa adalah sama, ketiga fasa tersebut masuk kondisi yang sama. Diagram vektor untuk hubung singkat seperti itu, yang diketahui disebut simetris, ditunjukkan pada Gambar. 1-18,b. Perhitungan sirkuit simetris dapat disederhanakan secara signifikan. Memang benar, karena ketiga fase berada pada kondisi yang sama, maka cukup melakukan perhitungan untuk satu fase dan kemudian memperluas hasilnya ke dua fase lainnya. Skema desain akan memiliki bentuk yang ditunjukkan pada Gambar. 1-24,b. Sangat jelas bahwa bahkan dalam kasus paling sederhana yang sedang dipertimbangkan, skema terakhir jauh lebih sederhana daripada yang ditunjukkan pada Gambar. 1-24, sebuah.

Dalam kesulitan rangkaian listrik memiliki banyak cabang paralel dan berurutan, perbedaannya akan semakin jelas.

Jadi, dalam sistem simetris, arus dan tegangan hanya dapat dihitung untuk satu fasa. Perhitungan dimulai dengan menyusun rangkaian ekivalen, di mana masing-masing elemen rangkaian desain diganti dengan resistansi yang sesuai, dan untuk catu daya, e.mnya ditunjukkan. d.s. atau tegangan terminal. Setiap elemen dimasukkan ke dalam rangkaian ekivalen dengan resistansi aktif dan reaktifnya sendiri. Resistansi generator, trafo, dan reaktor ditentukan berdasarkan data paspor dan dimasukkan ke dalam perhitungan seperti yang ditunjukkan di bawah ini.

Reaktansi saluran listrik dihitung menggunakan rumus khusus atau dapat diambil kira-kira menggunakan persamaan berikut:

dimana l adalah panjang bagian garis, km; x beat adalah reaktansi spesifik saluran, Ohm/km, yang dapat diambil sama dengan:

Kedepannya, untuk menyederhanakan penalaran, kita asumsikan kondisi (1-23), yang biasanya terpenuhi untuk jaringan dengan tegangan 110 kV ke atas, adalah valid, dan kita hanya akan masuk ke dalam perhitungan. reaktansi skema perhitungan.

Penentuan arus hubung singkat ketika didukung oleh sistem daya tak terbatas. Arus hubung singkat dalam diagram desain (Gbr. 1-25) akan ditentukan berdasarkan ekspresi berikut, kA:

di mana x res adalah resistansi yang dihasilkan hingga titik hubung singkat, dalam hal ini sama dengan jumlah resistansi transformator dan saluran, Ohm;

U c - tegangan fasa ke fasa pada bus sistem tenaga tak terbatas, kV.

Yang dimaksud dengan sistem tenaga tak terbatas adalah sumber tenaga yang kuat, yang tegangan busnya tetap konstan terlepas dari lokasi hubung singkatnya. pada jaringan eksternal. Resistansi sistem tenaga listrik tak terbatas diasumsikan nol. Meskipun pada kenyataannya tidak mungkin ada sistem dengan daya yang tidak terbatas, konsep ini banyak digunakan dalam perhitungan hubung singkat. Kita dapat berasumsi bahwa sistem yang dimaksud memiliki kekuatan yang tidak terbatas jika sistem tersebut demikian resistensi internal jauh lebih kecil dibandingkan resistansi elemen eksternal yang dihubungkan antara bus sistem dan titik hubung singkat.

Contoh 1-1. Tentukan arusnya. melewati hubungan pendek tiga fasa. di belakang reaktor dengan resistansi 0,4 Ohm, yang dihubungkan ke bus tegangan generator 10,5 kV dari pembangkit listrik bertenaga.

Larutan. Karena resistansi reaktor jauh lebih besar daripada resistansi sistem, maka dapat dianggap tersambung ke bus daya tak terbatas.

Penentuan arus hubung singkat ketika ditenagai oleh sistem daya terbatas. Jika resistansi sistem yang mensuplai titik hubung singkat relatif tinggi, hal ini harus diperhitungkan saat menentukan arus hubung singkat. Dalam hal ini, resistansi tambahan x spst dimasukkan ke dalam rangkaian ekivalen dan diasumsikan bahwa di balik resistansi ini terdapat bus dengan daya tak terbatas.

Nilai arus hubung singkat ditentukan oleh ekspresi berikut (Gbr. 1-26):

di mana x vn adalah resistansi hubung singkat antara busbar dan titik hubung singkat; sistem x - resistansi sistem dikurangi ke bus sumber.

Resistansi sistem dapat ditentukan jika arus hubung singkat tiga fasa ditentukan. di bannya saya k.z.belakang. :

Contoh 1-2. Tentukan arus hubung singkat tiga fasa. di belakang hambatan 15 Ohm dari saluran 110 kV yang disuplai dari busbar gardu induk. Arus hubung singkat tiga fasa pada bus gardu induk, tegangan diturunkan menjadi 115 kV, sama dengan 8 kA.

Larutan. Menurut (1-26), sistem x ditentukan:

Arus di lokasi hubung singkat ditentukan. sesuai dengan (1-25):

Resistansi sistem saat menghitung hubung singkat. dapat diatur bukan berdasarkan arus, melainkan berdasarkan korsleting daya pada bus gardu induk. Daya hubung singkat adalah nilai konvensional yang sama dengan

di mana saya mengalami korsleting - arus hubung singkat; U cp adalah tegangan rata-rata yang dihitung pada tahap transformasi dimana arus hubung singkat dihitung.

Contoh 1-3. Tentukan arus hubung singkat tiga fasa. di belakang reaktor dengan hambatan 0,5 Ohm. Reaktor ini ditenagai oleh busbar 6,3 kV di gardu induk, daya hubung singkat. yang sama dengan 300 MB A.

Larutan. Mari kita tentukan resistansi sistem:

c) Penentuan tegangan sisa

Dalam diagram yang ditunjukkan pada Gambar. 1-26, besarnya tegangan sisa pada busbar ditentukan berdasarkan persamaan berikut:

x adalah resistansi dari bus catu daya ke titik di mana tegangan sisa ditentukan.

Karena resistansi rangkaian yang dipertimbangkan diasumsikan reaktif murni, persamaan (1-27) dan (1-28) mencakup nilai absolut, bukan vektor.

Contoh 1-4. Tentukan tegangan sisa fasa ke fasa pada bus gardu induk pada contoh 1-2.

Larutan. Menurut ungkapan pertama (1-27):

d) Perhitungan arus dan tegangan hubung singkat pada jaringan bercabang

Pada jaringan bercabang yang kompleks, untuk menentukan arus pada lokasi hubung singkat, terlebih dahulu perlu ditransformasikan rangkaian ekivalennya agar mempunyai bentuk yang sederhana, jika memungkinkan dengan satu sumber listrik dan satu cabang hambatan. Untuk tujuan ini, cabang-cabang yang terhubung seri dan paralel ditambahkan, segitiga resistansi diubah menjadi bintang dan sebaliknya.

Contoh 1-5. Transformasikan rangkaian ekivalen yang ditunjukkan pada Gambar. 1-27, tentukan hambatan dan arus yang dihasilkan pada hubung singkat. Nilai resistansi ditunjukkan pada Gambar. 1-27.

Larutan. Kami mengubah rangkaian ekivalen dalam urutan berikut.

Untuk mendistribusikan arus hubung singkat. di sepanjang cabang rangkaian, Anda dapat menggunakan rumus yang diberikan dalam tabel. 1-1. Pendistribusian arus dilakukan secara berurutan urutan terbalik dimulai dari tahap terakhir transformasi rangkaian ekivalen.

Contoh 1-6. Distribusikan arus hubung singkat. sepanjang cabang diagram yang ditunjukkan pada Gambar. 1-27.

Larutan. Mari kita tentukan arus pada cabang paralel 4 dan 7 sesuai dengan rumus (Tabel 1-1):

Arus I 7 melewati hambatan x 5 dan kemudian bercabang sepanjang cabang sejajar x 2 dan x 3:

Tegangan sisa pada setiap titik dalam rangkaian bercabang dapat ditentukan dengan menjumlahkan dan mengurangkan penurunan tegangan pada cabang-cabangnya secara berurutan.

Contoh 1-7. Tentukan tegangan sisa pada titik a dan b pada rangkaian yang ditunjukkan pada Gambar. 1-27. Larutan.

Jika e. d.s. tidak sama, setara dengan e. d.s. dihitung menggunakan rumus berikut:

e) Perhitungan arus hubung singkat sesuai data paspor reaktor dan trafo

Dalam semua contoh yang dibahas di atas, resistensi elemen individu sirkuit ditentukan dalam ohm. Resistansi reaktor dan transformator di paspor dan katalog tidak ditentukan dalam ohm.

Parameter reaktor biasanya ditentukan dalam persentase sebagai nilai relatif dari penurunan tegangan ketika arus pengenal x P,% dilewatkan.

Resistansi reaktor (Ohm) dapat ditentukan dengan persamaan berikut:

dimana kamu HOM ​​dan aku HOM - Tegangan terukur dan arus reaktor.

Resistansi transformator juga ditentukan dalam persentase sebagai nilai relatif dari jatuh tegangan pada belitannya ketika arus yang sama dengan arus pengenal melewatinya, u K, %.

Untuk trafo dua belitan, Anda dapat menulis hambatannya (Ohm):

dimana u K, %, dan U HOM, kV, ditunjukkan di atas, dan S HOM adalah daya pengenal transformator, MB A.

Jika terjadi korsleting di belakang reaktor atau trafo yang terhubung ke bus sistem tenaga tak terbatas, arus dan daya korsleting tersebut. ditentukan oleh ekspresi berikut:

dimana aku pulang - nilai arus reaktor atau transformator yang sesuai.

Contoh 1-8. Hitung arus maksimum yang mungkin terjadi pada hubung singkat tiga fasa. di belakang reaktor RBA-6-600-4. Reaktor mempunyai parameter sebagai berikut: U H = 6 kV, I H = 600 A, x P = 4%.

Larutan. Karena perlu untuk menentukan arus hubung singkat maksimum yang mungkin, kami berasumsi bahwa reaktor terhubung ke bus sistem dengan daya tidak terbatas.

Sesuai dengan (1-33) arus hubung singkat. di belakang reaktor akan ditentukan sebagai

Contoh 1-9. Tentukan arus dan daya maksimum yang mungkin terjadi pada hubung singkat tiga fasa. di belakang trafo step down : S, H = 31,5MB A, U H1 = 115 kV, U H2 = 6,3 kV, u K = 10,5%

Larutan. Dengan asumsi, seperti pada contoh sebelumnya, transformator dihubungkan dari sisi 115 kV ke bus sistem dengan daya tak terbatas, kita menentukan arus hubung singkat.

Arus pengenal belitan transformator 6,3 kV adalah.