Bok tamo! Kao dobavljača visokonaponske sklopne opreme, često me pitaju kako izračunati otpornost visokonaponske sklopne opreme na kratki spoj. To je ključna tema, posebno kada se radi o osiguravanju sigurnosti i pouzdanosti električnih sustava. Dakle, zaronimo odmah i razložimo to korak po korak.
Prvo, shvatimo što zapravo znači otpornost na kratki spoj. Jednostavno rečeno, to je sposobnost visokonaponske rasklopne opreme da izdrži mehanička i toplinska naprezanja uzrokovana strujom kratkog spoja tijekom određenog razdoblja. Ovo je važno jer tijekom kratkog spoja, ogromna količina struje može proteći kroz sklopni uređaj, a ako ne može podnijeti tu struju, to može dovesti do ozbiljne štete, požara ili čak eksplozije.
Čimbenici koji utječu na otpornost kratkog spoja
Nekoliko je čimbenika koji utječu na otpornost visokonaponskog rasklopnog uređaja na kratki spoj.
1. Materijal vodiča
Materijal koji se koristi za vodiče u rasklopnom uređaju igra veliku ulogu. Bakar i aluminij su dva uobičajena materijala. Bakar ima bolju vodljivost od aluminija, što znači da može podnijeti veće struje s manjim otporom. To rezultira manjim stvaranjem topline tijekom kratkog spoja, omogućujući rasklopnom uređaju da bolje podnosi struju.
2. Površina poprečnog presjeka vodiča
Veće je često bolje kada se radi o površini poprečnog presjeka vodiča. Veća površina presjeka smanjuje otpor vodiča. Prema Ohmovom zakonu (V = IR), manji otpor znači manji pad napona i manje generirane topline za određenu struju. Dakle, sklopni uređaji s vodičima veće površine poprečnog presjeka općenito će imati veću otpornost na kratki spoj.
3. Mehanički dizajn
Mehanički dizajn sklopnog uređaja također je važan. Čvrsta kućišta i odgovarajuća ukrućenja mogu pomoći razvodnom uređaju da izdrži mehaničke sile koje stvara struja kratkog spoja. Na primjer, ako su sabirnice dobro oslonjene i kućište je dovoljno čvrsto, može spriječiti oštećenje unutarnjih komponenti zbog magnetskih sila tijekom kratkog spoja.
Izračun termičke otpornosti kratkog spoja
Kapacitet toplinske otpornosti na kratki spoj ovisi o tome koliko dobro sklopni uređaj može podnijeti toplinu koja se stvara tijekom kratkog spoja.
Formula za izračunavanje toplinske struje kratkog spoja (Ith) temelji se na međunarodnoj normi IEC 60439 - 1. Osnovno je načelo da energija raspršena u obliku topline tijekom vremena kratkog spoja (t) ne smije uzrokovati da temperatura vodiča premaši njihovu najveću dopuštenu temperaturu.
Formula je (I_{th}^2\puta t = k^2\puta S^2)
Gdje:
- (I_{th}) je toplinska struja kratkog spoja u kA
- (t) je vrijeme kratkog spoja u sekundama
- (k) je koeficijent koji ovisi o materijalu vodiča, njegovoj početnoj temperaturi i najvećoj dopuštenoj temperaturi
- (S) je površina poprečnog presjeka vodiča u (mm^2)
Recimo da imate bakreni vodič s površinom poprečnog presjeka (S = 100\ mm^2), vremenom kratkog spoja (t = 1\ s) i (k) vrijednošću od 175 (za tipični bakreni vodič s određenim temperaturnim ograničenjima).
Formulu možemo preurediti da pronađemo (I_{th}): (I_{th}=k\times S/\sqrt{t})
Zamjenom vrijednosti dobivamo (I_{th}=175\times100/\sqrt{1}= 17500\ A = 17,5\ kA)
To znači da sklopni uređaj s ovim bakrenim vodičem može izdržati toplinsku struju kratkog spoja od 17,5 kA tijekom 1 sekunde bez prekoračenja najveće dopuštene temperature.
Izračun dinamičke nosivosti kratkog spoja
Dinamička otpornost na kratki spoj odnosi se na sposobnost sklopnog uređaja da izdrži mehaničke sile koje stvara struja kratkog spoja.
Vršna struja kratkog spoja ((i_{p})) povezana je s efektivnom strujom kratkog spoja ((I_{k})). Odnos je (i_{p}=\sqrt{2}\times k_{p}\times I_{k})
Gdje je (k_{p}) vršni faktor, koji je obično oko 1,8 za trofazni kratki spoj u elektroenergetskom sustavu.
Na primjer, ako je efektivna struja kratkog spoja ((I_{k})) 20 kA, tada je vršna struja kratkog spoja (i_{p}=\sqrt{2}\times1,8\times20\ kA\približno 50,9\ kA)
Razvodni uređaj mora biti projektiran da izdrži ovu vršnu mehaničku silu bez ikakvih strukturnih oštećenja. To uključuje pravilno dimenzioniranje sabirnice, podršku i dizajn kućišta.
Važnost točnog izračuna
Precizan izračun otpornosti na kratki spoj ključan je iz nekoliko razloga. Prvo, osigurava sigurnost električnog sustava. Ako sklopni uređaj ne može podnijeti struju kratkog spoja, to može dovesti do katastrofalnih kvarova, ugrožavajući i opremu i ljude koji rade oko nje.
Drugo, pomaže u pravilnom odabiru opreme. Poznavanjem zahtjeva za kapacitetom otpornosti na kratki spoj za određenu primjenu, možete odabrati pravo visokonaponsko rasklopno postrojenje. Ovo dugoročno može uštedjeti troškove jer nećete pretjerati ili premalo specificirati opremu.
Naša ponuda sklopnih uređaja visokog napona
Kao dobavljač visokonaponske rasklopne opreme, nudimo široku paletu proizvoda dizajniranih da zadovolje različite zahtjeve otpornosti na kratki spoj. Jedan od naših popularnih proizvoda jeSF6 plinom izolirana prstenasta glavna jedinica (RMU). Ovaj RMU je poznat po visokom kapacitetu otpornosti na kratki spoj, kompaktnom dizajnu i pouzdanoj izvedbi. Pogodan je za gradske i ruralne sustave distribucije električne energije.
Kontaktirajte nas za nabavu
Ako ste na tržištu visokonaponske sklopne opreme i trebate izračunati odgovarajuću otpornost na kratki spoj za svoju primjenu, možemo vam pomoći. Naš tim stručnjaka ima dugogodišnje iskustvo na tom području i može vas voditi kroz proces. Bilo da radite na malom projektu ili velikom industrijskom postrojenju, imamo pravo rješenje za vas. Ne ustručavajte se kontaktirati i započeti raspravu o svojim zahtjevima.
Reference
- IEC 60439 - 1 "Niskonaponski rasklopni i upravljački sklopovi - Dio 1: Tipski ispitani i djelomično tipski ispitani sklopovi"
- Electrical Power Systems J. Arrillaga, CA Canizares i NR Watson
- High Voltage Engineering MS Naidu i V. Kamaraju