短絡電流の大きさを決定する短絡電流

この記事では、電気ネットワークの短絡に焦点を当てます。代表的な短絡例と短絡電流の計算方法を検討し、短絡電流を計算する際には誘導抵抗と変圧器の定格電力の関係に注意し、具体的な簡単な計算式を示します。

電気設備を設計するときは、三相回路のさまざまな点の対称的な短絡電流の値を知る必要があります。これらの重要な対称電流の値により、ケーブル、開閉装置、 選択的保護装置 等

次に、典型的な配電降圧変圧器を介して供給される三相ゼロ抵抗短絡電流を考えてみましょう。通常の状態では、このタイプの損傷 (ボルト接続部の短絡) が最も危険であり、計算は非常に簡単です。単純な計算により、特定のルールに従って、電気設備の設計に許容できる十分に正確な結果を得ることができます。

降圧配電変圧器の二次巻線の短絡電流。最初の近似として、高電圧回路の抵抗は非常に小さいと想定されているため、無視できます。

ここで、P はボルトアンペア単位の定格電力、U2 は無負荷時の二次巻線の相間電圧、In はアンペア単位の定格電流、Isc はアンペア単位の短絡電流、Usc は短絡電流です。回路電圧をパーセントで表したもの。

以下の表は、20 kV HV 巻線の三相変圧器の標準的な短絡電圧を示しています。

たとえば、いくつかの変圧器が母線に並列に給電されている場合を考えると、母線に接続されている線路の始点における短絡電流の値は、短絡電流の合計に等しいとみなすことができます。電流は、変圧器ごとに事前に個別に計算されます。

すべての変圧器が同じ高電圧ネットワークから給電されている場合、短絡電流の値を合計すると、実際に表示される値よりもわずかに高い値が得られます。バスバーとスイッチの抵抗は無視されます。

変圧器の定格電力が 400 kVA、二次巻線の電圧が 420 V であるとすると、Usc = 4% とすると、次のようになります。

次の図は、この例について説明しています。

得られた値の精度は、電気設備を計算するのに十分です。

低圧側の任意の設置点における三相短絡電流:

ここで、 U2 は変圧器の二次巻線の相間の無負荷電圧です。 Zt — 障害点より上に位置する回路のインピーダンス。次に、Zt を求める方法を考えます。

ネットワーク、電源ケーブル、変圧器自体、回路ブレーカー、バスバーなど、設備の各部分には、アクティブ R とリアクティブ X から構成される独自のインピーダンス Z があります。

ここでは容量抵抗は役割を果たしません。 Z、R、X はオーム単位で表され、次の図に示すように直角三角形の辺として計算されます。インピーダンスは直角三角形の法則に従って計算されます。

計算が便利になるように、グリッドは個別のセクションに分割され、各セクションの X と R を見つけます。直列回路の場合、抵抗値は単純に加算され、その結果が Xt と RT になります。総抵抗 Zt は、直角三角形のピタゴラスの定理により次の式で求められます。

セクションが並列接続されている場合、計算は並列接続された抵抗と同様に実行され、結合された並列セクションにリアクタンスまたはアクティブ抵抗がある場合、等価合計抵抗が得られます。

Xt はインダクタンスの影響を考慮していません。隣接するインダクタンスが相互に影響を与える場合、実際のインダクタンスはより高くなります。 Xz の計算は別個の独立した回路にのみ関連する、つまり相互インダクタンスの影響を受けないことに注意してください。並列回路が互いに近くに配置されている場合、抵抗 Xs は著しく高くなります。

ここで、降圧変圧器の入力に接続されたネットワークを考えてみましょう。三相短絡電流 Isc または短絡電力 Psc は電力会社によって決まりますが、これらのデータに基づいて合計の等価抵抗を求めることができます。等価インピーダンス。同時に低電圧側も等価になります。

Psc-三相短絡電源、U2-低圧回路の無負荷電圧。

一般に、高電圧ネットワークの抵抗の有効成分 Ra は非常に小さく、誘導抵抗と比較すると無視できます。従来、Xa は Za の 99.5% に相当し、Ra は Xa の 10% に相当すると考えられています。以下の表は、500 MVA および 250 MVA 変圧器のこれらの値のおおよその数値を示しています。

Full Ztr — 低電圧側トランス抵抗:

Pn — キロボルトアンペア単位の変圧器の定格電力。

巻線のアクティブ抵抗は次の値に基づきます。 電力損失.

近似計算を行う場合、Rtr は無視され、Ztr = Xtr となります。

低電圧回路ブレーカーを考慮する場合は、短絡点より上の回路ブレーカーのインピーダンスが考慮されます。誘導抵抗はスイッチあたり 0.00015 オームに等しくみなされ、有効成分は無視されます。

バスバーに関しては、その有効抵抗は無視できるほど小さいですが、無効成分は長さ 1 メートルあたり約 0.00015 オームで分布しており、バスバー間の距離が 2 倍になっても、リアクタンスは 10% しか増加しません。ケーブルのパラメータは製造元によって指定されます。

三相モーターの場合、短絡の瞬間に発電機モードになり、巻線の短絡電流は Isc = 3.5 * In と推定されます。単相モーターでは、短絡時の電流の増加は無視できます。

通常、短絡に伴うアークの抵抗値は決して一定ではありませんが、その平均値は極めて低く、アーク両端の電圧降下が小さいため、実質的に電流が20％程度減少し、作業が容易になります。トリップ電流に特に影響を与えることなく、回路ブレーカーの動作を妨げることなく遮断できます。

線路の受信端の短絡電流は、線路の供給端の短絡電流に関連しますが、送電線の断面積と材質、および長さも考慮されます。アカウント。抵抗の概念があれば、この簡単な計算は誰でも行うことができます。私たちの記事がお役に立てば幸いです。