Что такое ток короткого замыкания. Ток короткого замыкания: причины возникновения, виды и методы расчета

Что такое ток короткого замыкания. Каковы причины его возникновения. Какие бывают виды коротких замыканий. Как рассчитать ток короткого замыкания. Почему важно учитывать ток короткого замыкания при проектировании электросетей.

Содержание

Что такое ток короткого замыкания и почему он опасен

Ток короткого замыкания (КЗ) — это резкое увеличение силы тока в электрической цепи при снижении сопротивления между фазами или между фазой и землей. Возникает при нарушении изоляции токоведущих частей.

Основные причины возникновения тока КЗ:

Механические повреждения изоляции проводов и кабелей
Старение и износ изоляционных материалов
Воздействие влаги и агрессивных сред
Ошибки монтажа электропроводки
Перенапряжения в сети

Ток КЗ может в десятки и сотни раз превышать номинальные значения. Это приводит к:

Перегреву и возгоранию проводки
Повреждению электрооборудования
Отключению электроснабжения
Поражению электрическим током

Поэтому расчет и учет токов КЗ критически важен при проектировании и эксплуатации электроустановок.

Виды коротких замыканий в электрических сетях

Различают следующие основные виды коротких замыканий:

Однофазное КЗ — замыкание одной фазы на землю или нулевой провод. Самый распространенный вид.
Двухфазное КЗ — замыкание между двумя фазами.
Трехфазное КЗ — одновременное замыкание трех фаз. Самый тяжелый вид КЗ.
Двухфазное КЗ на землю — замыкание двух фаз на землю.

Также выделяют симметричные (трехфазные) и несимметричные (остальные виды) КЗ. Несимметричные КЗ вызывают перекос напряжения в сети.

Методика расчета тока короткого замыкания

Расчет тока КЗ производится для выбора коммутационных аппаратов, проверки электрооборудования на устойчивость к токам КЗ, настройки релейной защиты.

Основные этапы расчета:

Составление расчетной схемы замещения.

Определение параметров элементов схемы замещения.
Расчет результирующего сопротивления до точки КЗ.
Определение начального значения периодической составляющей тока КЗ.
Расчет ударного тока КЗ.
Построение временной зависимости тока КЗ.

Для упрощенных расчетов используют метод расчетных кривых, типовые кривые спада тока КЗ, приближенные аналитические выражения.

Факторы, влияющие на величину тока короткого замыкания

На величину тока КЗ оказывают влияние следующие основные факторы:

Мощность и удаленность источников питания (генераторов, трансформаторов)
Сопротивление элементов сети до точки КЗ
Наличие синхронных и асинхронных двигателей вблизи точки КЗ
Вид КЗ (однофазное, двухфазное, трехфазное)
Момент возникновения КЗ относительно фазы напряжения
Сопротивление дуги в месте КЗ

Учет этих факторов позволяет более точно определить ожидаемые токи КЗ в различных точках электрической сети.

Способы ограничения токов короткого замыкания

Для снижения разрушительного воздействия токов КЗ применяются следующие основные способы их ограничения:

Секционирование сборных шин
Применение токоограничивающих реакторов
Использование трансформаторов с расщепленной обмоткой
Быстродействующие коммутационные аппараты
Предохранители с высокой отключающей способностью
Ограничение мощности короткого замыкания генераторов

Выбор способа ограничения токов КЗ производится на основе технико-экономического сравнения вариантов с учетом требований надежности электроснабжения.

Релейная защита от токов короткого замыкания

Для быстрого отключения поврежденных участков при КЗ применяются различные виды релейной защиты:

Токовая отсечка — срабатывает без выдержки времени при превышении током заданной уставки
Максимальная токовая защита — действует с выдержкой времени, обратно зависимой от тока
Дифференциальная защита — реагирует на разность токов на концах защищаемого участка
Дистанционная защита — измеряет сопротивление до точки КЗ

Правильный выбор и настройка защит обеспечивает селективное отключение только поврежденного участка сети при возникновении КЗ.

Последствия протекания тока короткого замыкания

Протекание больших токов КЗ сопровождается рядом негативных последствий:

Термическое воздействие — перегрев и разрушение изоляции, оплавление проводников
Электродинамическое воздействие — механические повреждения токоведущих частей и изоляторов
Снижение напряжения в сети — нарушение работы потребителей
Возникновение электрической дуги — пожароопасность
Наведение опасных напряжений на соседних коммуникациях

Для минимизации последствий КЗ важно обеспечить быстрое отключение поврежденного участка и применять оборудование с достаточной стойкостью к токам КЗ.

Как рассчитать ток короткого замыкания в быту

Для приближенной оценки тока КЗ в бытовой электросети можно использовать следующую формулу:

I_кз = U / Z

где:

I_кз — ток короткого замыкания, А
U — напряжение сети, В (обычно 220 В)
Z — полное сопротивление цепи КЗ, Ом

Сопротивление Z можно принять равным 0,3-0,5 Ом для типовой квартирной проводки. Тогда ожидаемый ток КЗ составит:

I_кз = 220 / 0,4 = 550 А

Это значение нужно учитывать при выборе защитных устройств для бытовой электросети.

Требования нормативных документов по расчету токов КЗ

Основные требования по расчету токов КЗ содержатся в следующих нормативных документах:

ГОСТ 27514-87 «Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением свыше 1 кВ»

ГОСТ 28249-93 «Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ»
Правила устройства электроустановок (ПУЭ), 7-е издание

Эти документы устанавливают единые подходы к расчету токов КЗ в электроустановках различного назначения и напряжения.

Ток короткого замыкания: определение и причины

Несмотря на свою очевидную пользу, электрическая энергия, в определенных условиях, представляет серьезную опасность. Среди всех негативных факторов, более всего оказывает отрицательное воздействие ток короткого замыкания, способный нанести вред не только приборам, бытовой технике, оборудованию, но и обслуживающему персоналу. КЗ возникает в результате электрического взаимодействия разных фаз друг с другом или с землей. В точках соприкосновения в цепи наблюдается резкий рост силы тока, многократно превышающий предельно допустимые значения. В результате, возникает аварийная ситуация.

Содержание

Понятие короткого замыкания

Короткое замыкание — КЗ возникает при незапланированном электрическом контакте между точками цепи с разными потенциалами, не предусмотренном нормативными правилами эксплуатации. Зону контакта отличает низкое сопротивление, что приводит к резкому росту силы тока, превышающему номинальное значение.

В качестве наглядного примера можно взять обычную лампочку на 100 Вт, подключенную к напряжению 220В. Для того чтобы сравнить токи в нормальном и аварийном режиме, необходимо воспользоваться законом Ома. При этом, сопротивление источника тока и проводников не учитывается при расчетах.

Сила тока в нормальном рабочем режиме составит I = P/U = 100/220 равно около 0,45А. Далее рассчитывается сопротивление нагрузки: R = U/I = 220/0,45 = около 489 Ом.

Когда появляется ток короткого замыкания, формула показывает, что параметры цепи существенно изменяются. Замыкание между двумя точками осуществляется проводником, сопротивление которого составляет 0,01 Ом. Известно, что ТКЗ всегда выбирает путь с минимальным сопротивлением. С связи с этим, произойдет резкое увеличение силы тока: I = U/R = 220/0,01 = 22000A. Поэтому данное явление и получило свое название, поскольку ток КЗ идет по наиболее минимальному пути, минуя нагрузку. Такое высокое значение получается лишь теоретически, на самом же деле такого роста не произойдет из-за падения напряжения у потребителя.

Таким образом, отвечая на вопрос, что такое короткое замыкание по-простому, можно отметить, что в этом случае положительный и отрицательный проводники создают для тока самый короткий путь, сопротивление начинает стремиться к нулю. Физика утверждает, что без сопротивления схема перестает нормально функционировать, работа источника напряжения сбивается и происходит замыкание с образованием разрушительного тока.

Причины опасной ситуации

Аварийная ситуация и короткое замыкание цепи не может возникнуть просто так.

В каждом конкретном случае имеются определенные причины и негативные факторы:

Высокий уровень напряжения при замыкании. Обычно возникает в результате резкого скачка, при котором наблюдается превышение всех допустимых норм. Вероятность пробоя изоляции или всей схемы становится очень высокой. Повышаются токовые утечки с одновременным повышением температуры дуги. При коротком замыкании большое напряжение всегда создает кратковременный дуговой разряд.
Старые изношенные слои изоляционного покрытия. Подобные ситуации чаще всего встречаются, когда замена проводки не проводилась в течение длительного времени. Слабая изоляция оказывается наиболее подверженной электрическому пробою, чему причина – выработка своего ресурса.
Внешние механические воздействия. Защитная оболочка проводников постепенно перетирается, а изоляционное покрытие оказывается нарушенным. Жилы проводов также подвержены повреждениям, вызывающим не только КЗ, но и возгорания.
В электрическую цепь иногда попадают посторонние предметы – пыль, мусор и т.д. Попадая на проводник, они создают собственную дополнительную цепочку, способную вызвать ток короткого замыкания источника.
Удары молний, создающие высокое напряжение, легко пробивающее всю электрическую схему или изоляцию проводников.

Разновидности коротких замыканий

В зависимости от конкретных обстоятельств и компонентов, участвующих в этом процессе, все аварийные ситуации подобного рода условно разделяются на следующие виды коротких замыканий:

Трехфазное (№ 1 на рисунке). В этом случае между собой контактируют все три фазы, без каких-либо перекосов. Распределение токов происходит симметрично, поэтому силу тока и ЭДС КЗ рассчитать достаточно легко. Главную опасность такого замыкания составляют тепловые и электродинамические воздействия, существенно превышающие такие же факторы в других случаях. Дополнительное замыкание на землю не оказывает какого-либо влияния на общий процесс, что характерно для подобной ситуации.
Двухфазное (№ 2). Подобное замыкание, как и все остальные называется несимметричным из-за происходящих процессов. В результате, они сопровождаются обязательным перекосом напряжения. В кабельных ЛЭП двухфазных процесс может легко превратиться в трехфазный. Это случается из-за высокой температуры в точке замыкания, под действием которой разрушается изоляция токоведущих частей.
Две фазы замыкаются с землей (№ 3). Ситуация характерна для систем, имеющих заземленную нейтраль.
Одна фаза замыкается на землю (№ 4). Считается наиболее частым коротким замыканием, встречающимся на жилых и промышленных объектах.
Замыкание двух фаз на землю (№ 5). Каждая из них замыкается по-отдельности, не контактируя между собой. Обычно такое положение приобретает схема, где имеется заземленная нейтраль.

Опасность и последствия

Практически все короткие замыкания приводят к негативным последствиям различной степени тяжести. Если кратко, то наибольшую опасность представляет возможное возгорание, нередко переходящее в полноценный пожар. В аварийной ситуации сила тока значительно увеличивается, а в проводниках в большом количестве выделяется теплота, оказывающая разрушающее действие на изоляцию.

В большинстве случаев, особенно в быту, при возникновении дугового КЗ между проводниками и местом замыкания образуется электрический разряд большой мощности, способный легко воспламенить находящиеся рядом предметы. Резкое выделение тока и тепла представляет особую опасность для людей, проживающих в доме, и обслуживающего персонала предприятий.

Аварийные ситуации с замыканиями называются просадочными из-за значительных понижений напряжения в данной сети. Особенно большие просадки образуются непосредственно в месте КЗ. Подобные скачки отрицательно влияют на электроприборы и оборудование, особенно с электрическими двигателями. Чувствительные устройства нередко попадают под воздействие сильных электромагнитных волн.

Предотвратить разрушительные последствия, определяемые термином коротких замыканий, вполне возможно при помощи различных защитных средств. Они определяются еще на стадии проектирования в индивидуальном порядке для каждой электроустановки.

Защитные и профилактические мероприятия

Полностью защититься от КЗ практически невозможно, поскольку во многих случаях оно происходит под влиянием случайных факторов. Поэтому основная роль отводится профилактическим мероприятиям, от чего зависит снижение вероятности аварийных ситуаций.

В обязательном порядке планируется и выполняется следующее:

Контроль и определение состояния изоляционного слоя токоведущих частей электроустановок или ЛЭП. В помещениях производственного назначения изоляция проводов проходит испытание 1 раз в 3 года или чаще. Домашние сети нормируются сроками максимальной эксплуатации. Например, скрытая проводка из медного провода может эксплуатироваться в течение 40 лет.
Перед тем как найти скрытую проводку перед сверлением стен, необходимо заранее свериться со схемой или проектом электрических сетей. Это существенно снизит вероятность повреждений, хотя более точные результаты можно получить только с помощью специального поискового прибора.
Выходя из дома следует отключать все электроприборы, особенно мощное оборудование – нагреватели, электроплиты, посудомоечные машины и т.д.
В помещениях, где есть признаки повышенной влажности, количество электрических устройств должно быть минимальным. Допускается эксплуатация приборов только с соответствующим классом защиты.
Не должна подключаться к сети поврежденная электротехника.
Не выходить за рамки установленных норм потребления электроэнергии.

Большое значение имеет использование защитных средств в электрической цепи – автоматов или плавких предохранителей. Они устанавливаются на вводе и на всех внутренних линиях проводки. В случае короткого замыкания произойдет срабатывание и сеть окажется обесточенной. Отработанные предохранители заменяются аналогичными устройствами того же типа. Элементы с меньшими номиналами приведут к ложным срабатываниям, а превышение допустимых токов вызовет повреждение оборудования и проводов.

Как использовать короткое замыкание

КЗ может не только наносить вред, но в чем-то – приносить ощутимую пользу в работе. Если говорить простым языком, то типичным примером такого использования служит дуговая сварка. Принцип действия сварочной аппаратуры заключается во взаимном контакте стержня-электрода и поверхности свариваемого металла.

Свойства КЗ обеспечивают нагрев поверхности до температуры плавления, после чего образуется сварочный шов из сплава металлов, обеспечивающий высокую прочность соединения. С технической точки зрения происходит замыкание сварочного электрода и контура заземления.

Работа сварочного аппарата в режиме электродвижущей силы КЗ происходит в течение короткого времени. В момент соприкосновения электрода с металлом появляется ток короткого замыкания с нестандартным зарядом и высокой ЭДС, сопровождающийся выделением большого количества тепла. Этой теплоты вполне достаточно, чтобы расплавить металл и образовать сварочный шов.

Кроме того, режимы КЗ используются в промышленной автоматике, некоторых видах электроники, в электродинамических датчиках сейсмических приемников и индукционных виброметров.

Токи короткого замыкания от электродвигателей

Общие указания

Увеличение тока в месте к. з. за счет подпитки от синхронных и асинхронных двигателей заметно проявляется в тех случаях, когда мощный двигатель (или группа двигателей) подключен в непосредственной близости к точке повреждения. Такие условия возникают в установках 3-6 кВ собственных нужд тепловых станций или на подстанциях предприятий с двигателями 6-10 кВ.
При внезапном трехфазном к. з. на зажимах двигателя или за малым внешним сопротивлением (например, за кабелем) за счет запасенной электромагнитной энергии двигатель посылает ток к месту повреждения. Этот ток в процессе к. з. у асинхронного двигателя спадает до нуля, а у синхронного — до установившегося значения, определяемого током возбуждения.
Подпитку от двигателей следует учитывать при проверке аппаратов и проводников РУ 3-10 кВ по условиям к. з., а также при расчете релейной защиты оборудования 3-10 кВ. Для указанных целей надо знать сверхпереходный ток двигателя

, ударный ток , периодическую и апериодическую составляющие тока в произвольный момент t переходного процесса и в момент отключения к. з. τ, т. е. .
Общее выражение для периодической составляющей тока асинхронного двигателя спустя время t после начала к. з. имеет вид

где I» — сверхпереходный ток; I‘ — переходный ток; T» и T‘ — постоянные времени затухания сверхпереходного и переходного токов соответственно.
Периодический ток синхронного двигателя содержит установившийся ток

, поэтому для него выражение периодической составляющей будет иметь вид:

Учет двух составляющих свободного тока с постоянными Т» и T’ делает расчет периодического тока двигателя достаточно громоздким. Значения

с приемлемой для практических расчетов точностью можно получить, пользуясь упрощенной формулой, где вместо двух экспонент принята одна экспонента с расчетной постоянной времени (определение см. ниже).
Упрощенное выражение для периодической составляющей тока для асинхронного двигателя имеет вид

для синхронного двигателя

Апериодическую составляющую тока к. з. синхронного или асинхронного двигателя можно представить выражением

где

— постоянная времени апериодического тока.
Наибольший апериодический ток будет при начальном значении , равном

тогда

Приведенные выражения токов справедливы для единичного двигателя. В случае группы двигателей производят замену группы эквивалентным двигателем (см. ниже) и определяют все расчетные токи (

) от группы двигателей как токи от единичного эквивалентного двигателя.

Сверхпереходный ток двигателя

Сверхпереходный ток — это действующее значение периодической составляющей тока в начальный момент к. з. Подставив t=0 в общее выражение тока

найдем:

Ток I» определяют как:

где Е» — сверхпереходная э. д. с. двигателя; х» — сверхпереходное индуктивное сопротивление.
Значение Е» зависит от параметров двигателя и его загрузки до к. з.; его можно найти приближенно по соотношению

где

— напряжение, ток и фазовый угол двигателя в нагрузочном режиме.
Знак «-» соответствует асинхронному двигателю и недовозбужденному синхронному, знак «+»- перевозбужденному синхронному двигателю. При отсутствии исходных данных можно принимать Е»=0,9 для асинхронного двигателя и Е» = 1,1 для синхронного.
Сверхпереходное индуктивное сопротивление х» для асинхронного двигателя в каталоге обычно не приводится, поэтому сверхпереходный ток его определяют по кратности пускового тока :

Для синхронного двигателя и асинхронного двигателя типа ВДД следует принимать

Ударный ток двигателя

Общее выражение ударного тока для двигателя то же, что и для генератора (см. раздел):

Так как постоянные времени затухания периодической и апериодической составляющих тока у двигателя близки друг к другу, то при определении

следует учитывать затухание обеих составляющих, т. е.

где

— действующее значение периодического тока при t=0,01 с, — апериодический ток при t=0,01 с.
Используя приведенную выше упрощенную формулу для тока , получим следующее выражение для ударного коэффициента:

Средние значения

и для разных серий асинхронных двигателей даны в табл. 38-8.
Ударный коэффициент можно приближенно определить по рис. 38-41, где дана зависимость от номинальной мощности асинхронного двигателя.
Для синхронных двигателей ударный коэффициент обычно лежит в пределах 1,75-1,9, причем верхнее значение относится к наиболее мощным двигателям (по 10-12 МВт в единице).

Таблица 38-8 Средние значения постоянных еренени для серий асинхронных двигателей
Серии асинхронных двигателей	Расчетные постоянные времени, с
Серии асинхронных двигателей
АО	0,04	0,028
ДАЗО	0,1	0,01
А	0,04	0,04
АТД	0,0006/Sн	0,058
ATM	0,075	0,043
ВДД	0,06	0,07
ДВДА	0,07	0,04
ДАМСО	0,044	0,035

Рис.

38-41.

Значения ударного коэффициента для асинхронных двигателей

Токи двигателя в переходном процессе короткого замыкания. Ток к моменту отключения короткого замыкания

При расчете тока к.з. от двигателей для проверки аппаратов РУ или выбора релейной защиты периодическую составляющую тока от асинхронного двигателя можно определить по упрощенному выражению

где

— расчетная постоянная времени периодического тока; — сверхпереходное индуктивное сопротивление, определяемое по кратности пускового тока; — активное сопротивление ротора при номинальном скольжении, приведенное к статору.
Апериодические составляющие тока синхронного и асинхронного двигателя при наибольшем ее начальном значении определяют по выражению

где

постоянная времени апериодического тока; — активное сопротивление статорной цепи, включая внешнее сопротивление до точки к. з.
При отсутствии точных параметров значения и для асинхронного двигателя следует принимать по табл. 38-8.
Упрощенное выражение для периодической составляющей тока синхронного двигателя без учета форсйровки возбуждения имеет вид

где

— сверхпереходный ток двигателя; — установившийся ток двигателя.
Синхронная э. д. с. примерно пропорциональна току возбуждения в предшествующем режиме:

Для определения периодического и апериодического токов двигателя к моменту отключения к. з. в выражениях токов

и следует подставить t=τ — расчетное время отключения.
Периодический ток двигателя к моменту отключения:
— асинхронный двигатель;
-синхронный двигатель.
Апериодический ток двигателя к моменту отключения

Ток короткого замыкания от группы двигателей

На некоторых установках к шинам 3-10 кВ подключен ряд двигателей, в общем случае различных по типу и мощности. При оценке результирующего влияния всех двигателей на ток к. з. в месте повреждения целесообразно все двигатели или отдельные группы их заменить одним эквивалентным двигателем. При эквивалентировании должны быть выполнены условия; периодическая и апериодическая составляющие тока в момент t переходного процесса от группы двигателей и от эквивалентного двигателя должны быть равны друг другу с допустимой погрешностью. При малой продолжительности к. з. (до 0,2 с) можно эквивалентировать совместно группу из синхронных и асинхронных двигателей. В этом случае условия эквивалентирования группы из n двигателей будут:

Сверхпереходный ток эквивалентного двигателя

определяют как сумму сверхпереходных токов отдельных двигателей:

Постоянные времени

и эквивалентного двигателя следует определять как средневзвешенные величины в зависимости от сверхпереходных токов отдельных двигателей:

Периодическая и апериодическая составляющие тока к. з. от группы двигателей (или эквивалентного двигателя) равны:

При продолжительности к. з. более 0,2 с синхронные двигатели следует учитывать отдельно.

Учет токов короткого замыкания двигателей в установках собственных нужд 3-6 кВ тепловых электростанций

При выборе аппаратов и кабелей сети 3- 6 кВ собственных нужд тепловых станций с мощными блоками следует учитывать подпитку от двигателей с. н. 3-6 кВ. При определенной мощности генератора и пылеугольном топливе состав двигателей с. н. блока примерно одинаков. Это позволяет упростить учет токов к. з. от двигателей с. н.
Использованием изложенного выше метода эквивалентирования двигателей получены параметры эквивалентного двигателя, заменяющего группу двигателей, подключенных к секции с. н. одного блока. Если секция получает питание от трансформатора с расщепленной обмоткой, то учитываются двигатели одной .полусекции, связанные электрически.
В табл. 38-9 приведены параметры эквивалентного двигателя для с. н. блоков 100- 300 МВт. Даны значения ударного коэффициента

и коэффициентов и , характеризующие периодический и апериодический токи двигателя к моменту отключения к. з.

Время отключения принято τ=0,1 с. Суммарная номинальная мощность двигателей и суммарный номинальный ток должны быть известны для конкретной станции. При отсутствии точных данных можно принимать номинальную мощность двигателей с. н. 6 кв блока равной 6-8% мощности блока.
По данным табл. 38-9 ток к. з. от двигателей с. н. секции блока определяют следующим образом.
Сверхпереходный ток

где

— сумма, номинальных токов двигателей с. н. секции.
Ударный ток

Ток к моменту отключения при t=0,1 с (выключатели ВМП-10, ВМГ-133, ВЭМ-6): периодическая составляющая

апериодическая составляющая

Таблица 38-9 Характеристика группы двигателей собственных нужд блока с турбогенератором
Рн блока, МВт
100 150 200 300	5,7 — 5,8 5,5	0,08 0,08 0,09 0,05	0,04 0,03 0,035 —	1,65 1,59 1,65 —	0,29 0,29 0,33 0,14	0,08 0,04 0,06 —

Ток короткого замыкания

: почему это важно?

Анализ токов короткого замыкания является неотъемлемой частью проектирования и безопасной эксплуатации электрических систем. Многие компании провели исследования вспышки дуги и завершили маркировку для повышения электробезопасности, но знаете ли вы, что получение оборудования, должным образом рассчитанного на короткое замыкание, так же важно, как и знание опасности вспышки дуги и ее снижение?

Подробности

С точки зрения электротехники короткое замыкание — это когда электрический ток протекает по непреднамеренному пути с очень низким импедансом. Это приводит к чрезвычайно высокому току, протекающему по цепи. Доступное короткое замыкание, рассчитанное в точке системы, представляет собой максимальный ток, который система может подать в эту точку. Затем рассчитывается номинал короткого замыкания электрического компонента и проверяется максимальный ток, который устройство может безопасно выдержать.

Согласно Национальному электрическому кодексу, вы должны маркировать сервисное оборудование с указанием возможного короткого замыкания. Промышленные панели управления не должны устанавливаться там, где доступный ток короткого замыкания превышает указанный номинал. Системы могут действовать непредсказуемо, когда доступная энергия короткого замыкания превышает указанную номинальную мощность оборудования.

Что может пойти не так? Контакты внутри автоматического выключателя могут перегореть и не позволить выключателю устранить неисправность. Механические нагрузки на шины внутри распределительного щита могут привести к поломке их опор и возникновению дугового разряда. Оборудование в панели управления могло «сгореть» и перестать работать должным образом. В каждом из этих случаев это может поставить под угрозу здоровье оборудования, безопасность персонала и способность установки нормально работать.

Обеспечение безопасности вашего предприятия

Во избежание подобных ситуаций при внесении изменений в электрическую систему учитывайте следующие рекомендации:

Запасные части должны быть идентичны оригинальным, чтобы не изменить стойкость к короткому замыканию отремонтированного оборудования.
Проведите элементарный анализ короткого замыкания перед заказом нового оборудования и поработайте с производителем, чтобы получить рейтинг, достаточный для установки.
Отрегулируйте конструкцию электрической системы, чтобы уменьшить доступный ток короткого замыкания, чтобы привести его в соответствие с номиналами оборудования.

В качестве примера подумайте об объекте, рассматривающем возможность модернизации воздушного компрессора. Анализ короткого замыкания вернет следующие точки данных:

Трансформатор мощностью 2500 кВА может обеспечить ток короткого замыкания приблизительно 53 000 А.
Распределительный щит 3000A рассчитан на ток 65 кА, чтобы соответствовать доступному току системы.
Рассчитано, что MDP на 600 А обеспечивает доступный ток короткого замыкания приблизительно 37 000 А, поэтому панель приобретается с номинальным током 42 кА, чтобы соответствовать доступному току системы.
Расчетный доступный ток короткого замыкания воздушного компрессора на 200 А составляет примерно 23 000 А, поэтому производитель поставляет воздушный компрессор с номиналом 30 кА для согласования с доступным током системы вместо типичных 5 кА для этой машины.

Если вы хотите узнать больше о последствиях короткого замыкания и электробезопасности для вашего предприятия, позвоните в Interstate сегодня по телефону 712-722-1662.

Сэм Фопма, ЧП, старший инженер проекта

Этот блог изначально был опубликован в выпуске Current Connections за весну 2021 года.

Зачем и как рассчитывать номинальный ток короткого замыкания (SCCR)

Подробнее статьи

Джейкоб Робертсон | 28 октября 2015 г.

Когда речь идет о вашем промышленном оборудовании, очень важно убедиться, что ваши электрические панели спроектированы и изготовлены с использованием надлежащего SCCR для обеспечения бесперебойной работы системы и безопасности сотрудников.

SCCR может звучать как аббревиатура гоночной трассы или определенной рок-группы 60-70-х годов. Однако, к счастью для вас, SCCR намного интереснее. Он расшифровывается как Номинальный ток короткого замыкания , который определяется в статье 100 NEC (Национальный электротехнический кодекс) 2011 года как: « Предполагаемый симметричный ток короткого замыкания при номинальном напряжении, к которому может быть подключено устройство или система. без получения повреждений, превышающих определенные критерии приемки ». Что я тебе говорил, гораздо интереснее! Хорошо, может быть, говорить о SCCR не так уж и интересно, но давайте обсудим его более подробно, в том числе о том, почему сегодня это стало важной темой, касающейся установки электрических панелей промышленного оборудования на объектах заказчика.

Расчет номинального тока короткого замыкания (SCCR)

Проще говоря, SCCR — это максимальный ток короткого замыкания, который электрический компонент может безопасно выдержать, не вызывая поражения электрическим током или возгорания. Не вдаваясь в подробности, рейтинг SCCR для электрической панели основан на рейтинге SCCR каждого электрического компонента в этой панели. Большинство электрических компонентов имеют рейтинг SCCR, указанный на самом компоненте. Если нет, можно задать значение по умолчанию, обратившись к Таблице SB4.1 стандарта UL 508A. Принимая во внимание эти значения и немного больше разбираясь в конструкции схемы (я не буду утомлять вас подробностями), можно сказать, что наименьший компонент с рейтингом SCCR в определенных цепях определяет рейтинг SCCR электрической панели.

Почему это важно для установки

После выпуска NEC 2011 электрические панели промышленного оборудования должны иметь рейтинг SCCR. До этого производители панелей должны были указывать только мощность отключения устройства защиты панели от перегрузки по току или силу тока, при которой главный выключатель панели «отключался». Это означает, что после выпуска NEC 2011 года производители электрических панелей промышленного оборудования должны были начать не только рассчитывать рейтинги SCCR для своих панелей, но и понимать доступный ток короткого замыкания, который подается на объекте клиента, где будет устанавливаться панель. Если доступный ток короткого замыкания, подаваемый на панель, выше, чем рейтинг SCCR панели, установка панели запрещена NEC 2011, 670.5. Это требует, чтобы установщики электрических панелей промышленного оборудования проверяли доступный ток короткого замыкания на объектах своих клиентов.

Соответствие SCCR

Подводя итог, важно помнить о двух вещах при соблюдении рейтингов SCCR.

Доступный ток короткого замыкания должен быть определен на объекте заказчика, где будет установлена электрическая панель.
Номинал SCCR электрической панели должен быть равен или превышать доступный ток короткого замыкания, определенный в № 1.

А вы думали, что я утомлю вас длинной статьей об автогонках или рок-н-ролле. Не здесь! Если у вас есть вопросы относительно номинального тока короткого замыкания или электрических панелей вашего промышленного оборудования, свяжитесь с нами. У нас есть целая команда инженеров по системам управления и сборщиков панелей, которые всегда рады помочь.

Джейкоб Робертсон

щиты управления, электрические щиты, ток короткого замыкания

Любые признаки повреждения с ними являются общими признаками короткого замыкания, и их следует воспринимать как признак того, что вам может понадобиться купить замену очень скоро.