Corrente di cortocircuito, che determina l'entità della corrente di cortocircuito
Questo articolo si concentrerà sui cortocircuiti nelle reti elettriche. Considereremo esempi tipici di cortocircuiti, metodi di calcolo delle correnti di cortocircuito, presteremo attenzione alla relazione tra resistenza induttiva e potenza nominale dei trasformatori durante il calcolo delle correnti di cortocircuito e forniremo anche formule semplici specifiche per questi calcoli.
Quando si progettano impianti elettrici, è necessario conoscere i valori delle correnti di cortocircuito simmetriche per diversi punti di un circuito trifase. I valori di queste correnti simmetriche critiche consentono di calcolare i parametri di cavi, quadri, dispositivi di protezione selettiva eccetera.
Successivamente, si consideri una corrente di cortocircuito trifase a resistenza zero alimentata attraverso un tipico trasformatore step-down di distribuzione. In condizioni normali, questo tipo di danno (cortocircuito della connessione bullonata) è il più pericoloso e il calcolo è molto semplice.Semplici calcoli consentono, fatte salve determinate regole, di ottenere risultati sufficientemente accurati accettabili per la progettazione di impianti elettrici.
Corrente di cortocircuito nell'avvolgimento secondario di un trasformatore di distribuzione step-down. In prima approssimazione si assume che la resistenza del circuito ad alta tensione sia molto piccola e quindi trascurabile:
dove P è la potenza nominale in volt-ampere, U2 è la tensione concatenata dell'avvolgimento secondario senza carico, In è la corrente nominale in ampere, Isc è la corrente di cortocircuito in ampere, Usc è la corrente di cortocircuito tensione del circuito in percentuale.
La tabella seguente mostra le tipiche tensioni di cortocircuito per trasformatori trifase per un avvolgimento AT da 20 kV.
Se, ad esempio, consideriamo il caso in cui più trasformatori sono alimentati in parallelo al bus, allora il valore della corrente di cortocircuito all'inizio della linea collegata al bus può essere preso pari alla somma delle correnti di cortocircuito correnti, che sono precedentemente calcolate separatamente per ciascuno dei trasformatori.
Quando tutti i trasformatori sono alimentati dalla stessa rete ad alta tensione, i valori delle correnti di cortocircuito, sommati, daranno un valore leggermente superiore a quello che effettivamente appaiono. La resistenza delle sbarre e degli interruttori è trascurata.
Lascia che il trasformatore abbia una potenza nominale di 400 kVA, la tensione dell'avvolgimento secondario è 420 V, quindi se prendiamo Usc = 4%, quindi:
La figura seguente fornisce una spiegazione per questo esempio.
L'accuratezza del valore ottenuto sarà sufficiente per calcolare l'impianto elettrico.
Corrente di corto circuito trifase in qualsiasi punto di installazione lato bassa tensione:
Qui: U2 è la tensione a vuoto tra le fasi degli avvolgimenti secondari del trasformatore. Zt — impedenza del circuito situato sopra il punto di guasto. Quindi considera come trovare Zt.
Ogni parte dell'impianto, sia essa una rete, un cavo di alimentazione, il trasformatore stesso, un interruttore o una sbarra, ha una propria impedenza Z composta da attivo R e reattivo X.
La resistenza capacitiva non gioca un ruolo qui. Z, R e X sono espressi in ohm e calcolati come i lati di un triangolo rettangolo come mostrato nella figura sottostante. L'impedenza è calcolata secondo la regola del triangolo rettangolo.
La griglia è divisa in sezioni separate per trovare X e R per ogni sezione in modo che il calcolo sia conveniente. Per un circuito in serie, i valori di resistenza vengono semplicemente sommati e il risultato è Xt e RT. La resistenza totale Zt è determinata dal teorema di Pitagora per un triangolo rettangolo dalla formula:
Quando le sezioni sono collegate in parallelo, il calcolo viene eseguito come per le resistenze collegate in parallelo, se le sezioni parallele combinate hanno reattanza o resistenza attiva, si otterrà la resistenza totale equivalente:
Xt non tiene conto dell'influenza delle induttanze e se le induttanze adiacenti si influenzano a vicenda, l'induttanza effettiva sarà maggiore. Va notato che il calcolo di Xz è relativo solo a un circuito indipendente separato, cioè anche senza l'influenza dell'induttanza reciproca. Se i circuiti paralleli si trovano uno vicino all'altro, la resistenza Xs sarà notevolmente più alta.
Consideriamo ora la rete collegata all'ingresso del trasformatore step-down. La corrente di cortocircuito trifase Isc o potenza di cortocircuito Psc è determinata dal fornitore di energia elettrica, ma sulla base di questi dati si può ricavare la resistenza totale equivalente. Impedenza equivalente, che risulta simultaneamente nell'equivalente per il lato a bassa tensione:
Alimentazione di cortocircuito trifase Psc, tensione a vuoto U2 del circuito a bassa tensione.
Di norma, il componente attivo della resistenza di una rete ad alta tensione - Ra - è molto piccolo e, rispetto alla resistenza induttiva, insignificante. Convenzionalmente si assume Xa pari al 99,5% di Za e Ra pari al 10% di Xa. La tabella seguente mostra le cifre approssimative per questi valori per trasformatori da 500 MVA e 250 MVA.
Full Ztr — Resistenza del trasformatore lato bassa tensione:
Pn — potenza nominale del trasformatore in kilovolt-ampere.
La resistenza attiva degli avvolgimenti si basa su perdite di potenza.
Quando si eseguono calcoli approssimativi, Rtr viene trascurato e Ztr = Xtr.
Se si considera un interruttore di bassa tensione, si considera l'impedenza dell'interruttore al di sopra del punto di cortocircuito. Si assume la resistenza induttiva pari a 0,00015 Ohm per interruttore e si trascura la componente attiva.
Per quanto riguarda le sbarre, la loro resistenza attiva è trascurabilmente piccola, mentre la componente reattiva è distribuita a circa 0,00015 Ohm per metro di loro lunghezza, e quando la distanza tra le sbarre è doppia, la loro reattanza aumenta solo del 10%. I parametri del cavo sono specificati dai rispettivi produttori.
Per quanto riguarda un motore trifase, al momento del cortocircuito va in modalità generatore e la corrente di cortocircuito negli avvolgimenti è stimata come Icc = 3,5 * In. Nei motori monofase l'aumento di corrente al momento del cortocircuito è trascurabile.
L'arco che di solito accompagna un cortocircuito ha una resistenza per nulla costante, ma il suo valore medio è estremamente basso, ma la caduta di tensione attraverso l'arco è piccola, quindi la corrente diminuisce praticamente di circa il 20%, il che facilita l'operazione dell'interruttore senza disturbarne il funzionamento senza incidere particolarmente sulla corrente di intervento.
La corrente di cortocircuito all'estremità di ricezione della linea è correlata alla corrente di cortocircuito all'estremità di alimentazione della linea, ma vengono presi in considerazione anche la sezione trasversale e il materiale dei fili di trasmissione, nonché la loro lunghezza. account. Avendo un'idea della resistenza, chiunque può fare questo semplice calcolo. Speriamo che il nostro articolo ti sia stato utile.