|
В статье рассмотрим:
|
Причина возникновения дуговых КЗ в сетях до 1 кВ
Согласно исследованиям, проводившимся в СССР, большинство коротких замыканий в сетях 0,4 кВ начинаются как металлические, однако далее, вследствие действия электродинамических сил, происходит быстрый разброс проводников, и в месте замыкания образуется дуга [1]. Эта дуга существенно ограничивает ток короткого замыкания, что должно учитываться в ряде электротехнических расчетов
На рисунке ниже видно направление сил, действующих на параллельные проводники с токами, которые направлены противоположно (двухфазное и однофазное КЗ). Силы возникают вследствие помещения проводников с токов в магнитное поле (закон Ампера). Магнитные поля создают сами проводники с током, их направление можно определить по «правилу буравчика»
Стоит отметить особенности дуговых КЗ именно для сетей до 1000 В:
- Близкое расположение проводников, из-за малой толщины изоляции
- Высокие токи КЗ, из-за низкого номинального напряжения
- Металлические КЗ возможны только в тех местах, где есть надежная механическая фиксация проводников (например, шинные заземлители)
Эти особенности приводят к тому, что только 2% КЗ, в таких сетях, являются металлическими [1]. Как показывают многочисленные эксперименты, металлическое КЗ возможно лишь в случае его специальной подготовки с помощью болтового соединения токоведущих частей, либо термически стойкой штатной закоротки, установленной с помощью струбцины [2]
|
ВАЖНО! Характер возникновения и протекания токов КЗ в сетях 0,4 кВ делает необходимым учет дуговых токов КЗ при выборе защитных аппаратов (автоматических выключателей, плавких вставок, реле). В частности расчет чувствительности автоматических выключателей должен проводиться, в том числе, по минимальным дуговых токам КЗ в конце зоны защиты! Игнорирование этого требования может привести к отказу защиты или недопустимому увеличению времени отключения подобных замыканий |
НТД и литература по расчету дуговых КЗ
ГОСТ 28249-93. Основным документом, регламентирующим расчеты токов КЗ, в сетях до 1000 В, является действующий ГОСТ 28249-93 «Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ». В нем приведены два способа расчета дуговых КЗ – путем введения в цепь сопротивления дуги и путем применения поправочного (снижающего) коэффициента. Последний способ получил наибольшее распространение при практических расчетах и является рекомендуемым
РД 153-34.0-20.527-98. В заданиях на проектирование можно встретить ссылку на РД 153-34.0-20.527-98 «Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору электрооборудования», в котором приведен метод расчета дуговых коротких замыканий, аналогичный методу поправочного коэффициента в ГОСТ 28249-93
Методика ОРГРЭС. Можно также отметить «Методические указания по расчету токов короткого замыкания в сети напряжением 1 кВ электростанций и подстанций с учетом влияния электрической дуги» (ОРГРЭС, 1993 г.), где также приведен способ расчета дуговых КЗ при помощи поправочных коэффициентов. Данные МУ интересны из-за подробных примеров расчета
Книга А.В. Беляева. Стоит также отметить книгу В.А. Беляева «Выбор аппаратуры, защит и кабелей в сетях 0,4 кВ», 1988 г., где приведена другая методика расчета дуговых КЗ, основанная на включение в схему постоянного переходного сопротивления, равного 15 мОм. Данный метод, хотя и не утвержден официально, позволяет быстро оценить минимально возможный ток дугового КЗ, для целей расчета релейной защиты и выбора автоматических выключателей. Однако, стоит отметить, что этот метод дает существенную погрешность при расчете токов дуговых КЗ сразу за мощными трансформаторами. Его стоит использовать только для быстрых оценочных расчетов чувствительности автоматов, отходящих от ГРЩ и РЩ
ГОСТ 28249-202. В настоящее время (апрель 2026 г.) также проходит открытое обсуждение нового ГОСТ 28249-202, который планируется ввести взамен ГОСТ 28249-93. В этом ГОСТ предлагает другой способ расчета сопротивления дуги, который основан на итерационном вычислении Rд, основываясь на начальном металлическом токе КЗ
Далее будет рассмотрен способ расчета дуговых КЗ при помощи поправочных коэффициентов Кс, согласно ГОСТ 28249-93
Расчет дуговых КЗ через поправочный коэффициент Кс
Основной метод расчета тока короткого замыкания через дугу состоит в умножении периодической составляющей тока КЗ, который был рассчитан без учета дуги, на поправочный коэффициент Кс. Этот коэффициент показывает во сколько раз ток дугового КЗ меньше тока металлического КЗ, в конкретной точке сети
Расчет ведется отдельно для каждого вида КЗ – трехфазного, двухфазного, однофазного
Для снижения объемов вычислений (если они ведутся вручную) можно исключить некоторые виды КЗ из рассмотрения:
- Трехфазный дуговой ток КЗ, во всех точках сети
- Двухфазный дуговой ток КЗ, за длинными кабелями 0,4 кВ
Это следует из основного назначения расчета дуговых токов КЗ – проверка чувствительности релейных защит и автоматических выключателей, а значит нужно определить только один, минимальный, ток КЗ
Поправочные коэффициенты Кс вычисляются для двух моментов времени – начального (tкз < 0,05 c) и установившегося (tкз > 0,05 c)
Первое значение Кс может быть использовано при проверке автоматов с мгновенными отсечками (Ii, Im, хар-ки В, С, D), а второе для автоматов с селективными отсечками (Isd, Ig), которые срабатывают с небольшой выдержкой времени
Принцип расчета дугового тока КЗ:
- Находим сопротивление цепи КЗ до нужной точки
- Рассчитываем ток металлического КЗ в этой точке
- Находим поправочный коэффициент Кс
- Рассчитываем ток дугового КЗ, умножив ток металлического КЗ на Кс
Расчет полных сопротивление цепи Zk
На практике удобно привести расчет токов КЗ всех видов к одной формуле:
{\Large \color{#2c5282} I_k^{(j)}=\frac{U_{cp.нн}}{\sqrt{3}\cdot Z_k^{(j)}}}
где \color{#2c5282} I_k^{(j)} — ток КЗ, кА
\color{#2c5282} U_{cp.нн}— среднее номинальное напряжение сети, В;
\color{#2c5282} Z_k^{(j)}– полное сопротивление цепи КЗ, мОм
\color{#2c5282} j – вид короткого замыкания
Такой вид позволяет упрощать автоматизацию расчетов токов КЗ написание программ потому, что для вычисления любого тока КЗ нужно просто подставить соответствующее сопротивление Zk в фиксированную формулу
Формулы расчета полных сопротивлений цепи Zk представлены ниже.
Сопротивление цепи при трехфазном КЗ:
{\large \color{#2c5282} Z_k^{(3)}=\sqrt{r_{1\Sigma}^2 + x_{1\Sigma}^2}}
Сопротивление цепи при двухфазном КЗ:
{\large \color{#2c5282} Z_k^{(2)}=\frac{2}{\sqrt{3}}\cdot\sqrt{r_{1\Sigma}^2 + x_{1\Sigma}^2}}
Сопротивление цепи при однофазном КЗ:
{\large \color{#2c5282} Z_k^{(1)}=\frac{1}{3}\cdot\sqrt{(2\cdot r_{1\Sigma}+r_{0\Sigma})^2 + (2\cdot x_{1\Sigma}+x_{0\Sigma})^2}}
\color{#2c5282} r_{1\Sigma}, x_{1\Sigma} —суммарное активное и суммарное индуктивное сопротивления прямой последовательности цепи КЗ, мОм
\color{#2c5282} r_{0\Sigma}, x_{0\Sigma} —суммарное активное и суммарное индуктивное сопротивления нулевой последовательности цепи КЗ, мОм
Эти сопротивления соответствуют металлическим КЗ и используются для определения поправочных коэффициентов Кс, необходимых для вычисления дуговых токов КЗ
Расчет токов металлических КЗ
Расчет можно провести по соответствующим формулам из ГОСТ 28249-93 (например, (8), (24), (26)), а можно использовать стандартизированную формулу расчета и полные сопротивления КЗ из предыдущего раздела:
{\Large \color{#2c5282} I_k^{(j)}=\frac{U_{cp.нн}}{\sqrt{3}\cdot Z_k^{(j)}}}
При постановке соответствующего вида повреждения вместо индекса j можно получить формулу расчета полностью идентичную, указанной в ГОСТ. Например, для однофазного тока КЗ получим следующее соотношение:
{\Large \color{#2c5282} I_k^{(1)} = \frac{U_{cp.нн}}{\sqrt{3}\cdot Z_k^{(1)}} = \frac{U_{cp.нн}}{\sqrt{3}\cdot \frac{1}{3}\cdot \sqrt{(2\cdot r_{1\Sigma}+r_{0\Sigma})^2 + (2\cdot x_{1\Sigma}+x_{0\Sigma})^2}} = \frac{\sqrt{3}\cdot U_{cp.nn}}{\sqrt{(2\cdot r_{1\Sigma}+r_{0\Sigma})^2 + (2\cdot x_{1\Sigma}+x_{0\Sigma})^2}} }
Это выражение соответствует формуле (24), стр.18
Расчет поправочных коэффициентов Кс
Поправочные коэффициенты вычисляются по эмпирическим формулам, которые были получены при реальных испытаниях КЗ за трансформаторами мощностью 630 и 1000 кВА [1]
Формула для расчета коэффициента Кс для начального момента замыкания (tкз < 0,05 c):
{\large \color{#2c5282} K_c^{(j)<0,05 с}= 0{,}6 - 0{,}0025\cdot Z_k^{(j)} + 0{,}114\cdot \sqrt{Z_k^{(j)}} - 0{,}13\cdot \sqrt[3]{Z_k^{(j)}} }
Формула для расчета коэффициента Кс для установившегося замыкания (tкз > 0,05 c):
{\large \color{#2c5282} K_c^{(j)>0,05 с}= 0{,}55 - 0{,}002\cdot Z_k^{(j)} + 0{,}1\cdot \sqrt{Z_k^{(j)}} - 0{,}12\cdot \sqrt[3]{Z_k^{(j)}} }
При ручных расчетах можно использовать график зависимости Кс от сопротивления Zk, приведенный в то же ГОСТ
На графике добавлены формулы Zk, а также пример определения коэффициентов Кс для полного сопротивления КЗ равного 30 мОм
Из графика видно, что с увеличением Zk (отдаление точки КЗ от трансформатора) влияние дуги на общий уровень тока КЗ падает (растет Кс, а значит Iкз.дуг. → Iкз.мет.). Таким образом, важнейшей зоной учета дуговых токов КЗ является ГРЩ/ВРУ, где находятся самые ответственные присоединения сети 0,4 кВ!
Расчет токов дуговых КЗ
Расчет дуговых токов КЗ производится путем перемножения значений металлических токов КЗ на соответствующие поправочные коэффициенты Кс
{\large \color{#2c5282} I_{k.дуг.}^{(j)} = K_c^{(j)} \cdot I_{k.мет.}^{(j)} }
Это самый простой и понятный метод расчета дуговых КЗ, из-за чего он получил наибольшее распространение
Пример расчета дуговых КЗ
Для примера возьмем ТП с трансформаторами 1000 кВА, ГРЩ на автоматических выключателях и отходящий кабель 0,4 кВ типа ВВГнг 5х120, длиной 100 м (см. слайд ниже)
Расчет полных сопротивлений цепи КЗ
Будем вычислять Zk для двухфазного и однофазного токов КЗ. Трехфазный дуговой ток КЗ рассчитывать не имеет смысла потому, что он не используется при проверке чувствительности защитных аппаратов
Сопротивления катушек АВ не учтены в предположении, что в автоматических выключателях применяются электронные расцепители. Сопротивления контактных соединений также не учтены, для упрощения расчетов (в реальных расчетах требуется учитывать!)
Расчетные сопротивления элементов схемы замещения указаны на слайде. Подробно расписывать их вычисление, в этой статье, не будем. Они вычисляются по известным формулам
Точка К1 (шины ГРЩ)
Сопротивление цепи при двухфазном КЗ:
{\large \color{#2c5282} Z_{k.к1}^{(2)} = \frac{2}{\sqrt{3}}\cdot \sqrt{r_{1\Sigma}^2 + x_{1\Sigma}^2} = \frac{2}{\sqrt{3}}\cdot \sqrt{(1{,}73)^2 + (0{,}88 + 8{,}63)^2} = 11{,}18\ \text{мОм} }
Сопротивление цепи при однофазном КЗ:
{\large \color{#2c5282} Z_{k.к1}^{(1)} = \frac{1}{3}\cdot \sqrt{(2\cdot r_{1\Sigma} + r_{0\Sigma})^2 + (2\cdot x_{1\Sigma} + x_{0\Sigma})^2} }={\large \color{#2c5282} =\frac{1}{3}\cdot \sqrt{(2\cdot 1{,}73 + 1{,}56)^2 + (2\cdot (0{,}88 + 8{,}63) + 7{,}77)^2} = 9{,}09\ \text{мОм} }
Точка К2 (за кабелем)
Сопротивление цепи при двухфазном КЗ:
{\large \color{#2c5282} Z_{k.к2}^{(2)} = \frac{2}{\sqrt{3}}\cdot \sqrt{r_{1\Sigma}^2 + x_{1\Sigma}^2} = \frac{2}{\sqrt{3}}\cdot \sqrt{(1{,}73 + 18{,}05)^2 + (0{,}88 + 8{,}63 + 7{,}63)^2} = 30{,}26\ \text{мОм} }
Сопротивление цепи при однофазном КЗ:
{\large \color{#2c5282} Z_{k.к2}^{(1)} = \frac{1}{3}\cdot \sqrt{(2\cdot r_{1\Sigma} + r_{0\Sigma})^2 + (2\cdot x_{1\Sigma} + x_{0\Sigma})^2} }
{\large \color{#2c5282} =\frac{1}{3}\cdot \sqrt{ (2\cdot (1{,}73 + 18{,}05) + (1{,}56 + 86{,}92))^2 + (2\cdot (0{,}88 + 8{,}63 + 7{,}63) + (7{,}77 + 25{,}71))^2 } = 48{,}29\ \text{мОм} }
Расчет металлических токов КЗ
Для расчета металлических токов КЗ используем стандартизированную формулу, через ранее Zk
Точка К1 (шины ГРЩ)
Ток металлического двухфазного КЗ:
{\large \color{#2c5282} I^{(2)}_{k.к1} = \frac{U_{ср.нн}}{\sqrt{3}\cdot Z_{к.к1}^{(2)}} = \frac{400}{\sqrt{3}\cdot 11{,}18} = 20{,}68\ \text{кА} }
Ток металлического однофазного КЗ:
{\large \color{#2c5282} I_{k.к1}^{(1)} = \frac{U_{ср.нн}}{\sqrt{3}\cdot Z_{к.к1}^{(1)}} = \frac{400}{\sqrt{3}\cdot 9{,}09} = 25{,}44\ \text{кА} }
Точка К2 (за кабелем)
Ток металлического двухфазного КЗ:
{\large \color{#2c5282} I^{(2)}_{k.к2} = \frac{U_{ср.нн}}{\sqrt{3}\cdot Z_{к.к2}^{(2)}} = \frac{400}{\sqrt{3}\cdot 30{,}26} = 7{,}64\ \text{кА} }
Ток металлического однофазного КЗ:
{\large \color{#2c5282} I^{(1)}_{k.к2} = \frac{U_{ср.нн}}{\sqrt{3}\cdot Z_{к.к2}^{(1)}} = \frac{400}{\sqrt{3}\cdot 48{,}29} = 4{,}79\ \text{кА} }
Расчет поправочных коэффициентов Кс
Точка К1 (шины ГРЩ)
Коэффициенты Кс для двухфазного КЗ:
Начальный момент времени КЗ
{\large \color{#2c5282} K_{c.к1}^{(2)<0,05 с} = 0{,}6 - 0{,}0025\cdot Z_{k.к1}^{(2)} + 0{,}114\cdot \sqrt{Z_{k.к1}^{(2)}} - 0{,}13\cdot \sqrt[3]{Z_{k.к1}^{(2)}} } {\large \color{#2c5282} = 0{,}6 - 0{,}0025\cdot 11{,}18 + 0{,}114\cdot \sqrt{11{,}18} - 0{,}13\cdot \sqrt[3]{11{,}18} = 0{,}66 }
Установившееся КЗ
{\large \color{#2c5282} K_{c.к1}^{(2)>0,05 с} = 0{,}55 - 0{,}002\cdot Z_{k.к1}^{(2)} + 0{,}1\cdot \sqrt{Z_{k.к1}^{(2)}} - 0{,}12\cdot \sqrt[3]{Z_{k.к1}^{(2)}} } {\large \color{#2c5282} = 0{,}55 - 0{,}002\cdot 11{,}18 + 0{,}1\cdot \sqrt{11{,}18} - 0{,}12\cdot \sqrt[3]{11{,}18} = 0{,}59 }
Коэффициенты Кс для однофазного КЗ:
Начальный момент времени КЗ
{\large \color{#2c5282} K_{c.к1}^{(1)<0,05 с} = 0{,}6 - 0{,}0025\cdot Z_{k.к1}^{(1)} + 0{,}114\cdot \sqrt{Z_{k.к1}^{(1)}} - 0{,}13\cdot \sqrt[3]{Z_{k.к1}^{(1)}} } {\large \color{#2c5282} = 0{,}6 - 0{,}0025\cdot 9{,}09 + 0{,}114\cdot \sqrt{9{,}09} - 0{,}13\cdot \sqrt[3]{9{,}09} = 0{,}65 }
Установившееся КЗ
{\large \color{#2c5282} K_{c.к1}^{(1)>0,05 с} = 0{,}55 - 0{,}002\cdot Z_{k.к1}^{(1)} + 0{,}1\cdot \sqrt{Z_{k.к1}^{(1)}} - 0{,}12\cdot \sqrt[3]{Z_{k.к1}^{(1)}} }
{\large \color{#2c5282} = 0{,}55 - 0{,}002\cdot 9{,}09 + 0{,}1\cdot \sqrt{9{,}09} - 0{,}12\cdot \sqrt[3]{9{,}09} = 0{,}58 }
Точка К2 (за кабелем)
Коэффициенты Кс для двухфазного КЗ:
Начальный момент времени КЗ
{\large \color{#2c5282} K_{c.к2}^{(2)<0,05\,с} = 0{,}6 - 0{,}0025\cdot Z_{k.к2}^{(2)} + 0{,}114\cdot \sqrt{Z_{k.к2}^{(2)}} - 0{,}13\cdot \sqrt[3]{Z_{k.к2}^{(2)}} } {\large \color{#2c5282} = 0{,}6 - 0{,}0025\cdot 30{,}26 + 0{,}114\cdot \sqrt{30{,}26} - 0{,}13\cdot \sqrt[3]{30{,}26} = 0{,}75 }
Установившееся КЗ
{\large \color{#2c5282} K_{c.к2}^{(2)>0,05\,с} = 0{,}55 - 0{,}002\cdot Z_{k.к2}^{(2)} + 0{,}1\cdot \sqrt{Z_{k.к2}^{(2)}} - 0{,}12\cdot \sqrt[3]{Z_{k.к2}^{(2)}} } {\large \color{#2c5282} = 0{,}55 - 0{,}002\cdot 30{,}26 + 0{,}1\cdot \sqrt{30{,}26} - 0{,}12\cdot \sqrt[3]{30{,}26} = 0{,}67 }
Коэффициенты Кс для однофазного КЗ:
Начальный момент времени КЗ
{\large \color{#2c5282} K_{c.к2}^{(1)<0,05\,с} = 0{,}6 - 0{,}0025\cdot Z_{k.к2}^{(1)} + 0{,}114\cdot \sqrt{Z_{k.к2}^{(1)}} - 0{,}13\cdot \sqrt[3]{Z_{k.к2}^{(1)}} }
{\large \color{#2c5282} = 0{,}6 - 0{,}0025\cdot 48{,}29 + 0{,}114\cdot \sqrt{48{,}29} - 0{,}13\cdot \sqrt[3]{48{,}29} = 0{,}78 }
Установившееся КЗ
{\large \color{#2c5282} K_{c.к2}^{(1)>0,05\,с} = 0{,}55 - 0{,}002\cdot Z_{k.к2}^{(1)} + 0{,}1\cdot \sqrt{Z_{k.к2}^{(1)}} - 0{,}12\cdot \sqrt[3]{Z_{k.к2}^{(1)}} } {\large \color{#2c5282} = 0{,}55 - 0{,}002\cdot 48{,}29 + 0{,}1\cdot \sqrt{48{,}29} - 0{,}12\cdot \sqrt[3]{48{,}29} = 0{,}71 }
Расчет токов дуговых КЗ
Расчет токов дуговых КЗ будем проводить по общей формуле
Точка К1 (шины ГРЩ)
Двухфазное дуговое КЗ:
Начальный момент времени КЗ
{\large \color{#2c5282} I_{k.к1.дуг.}^{(2)<0,05\,с} = K_{c.к1}^{(2)<0,05\,с} \cdot I_{k.к1.мет.}^{(2)} = 0{,}66 \cdot 20{,}68 = 13{,}65\ \text{кА} }
Остальные токи вычисляются аналогично. В таблице ниже приведены рассчитанные значения металлических и дуговых токов короткого замыкания для точек К1 и К2 при различных режимах.
| Точка | Металлический ток КЗ, кА | Коэффициент Кс | Дуговой ток КЗ, кА | |||
|---|---|---|---|---|---|---|
| t < 0,05 c | t > 0,05 c | t < 0,05 c | t > 0,05 c | |||
| К1 | Двухфазный ток | 20,68 | 0,66 | 0,59 | 13,65 | 12,2 |
| Однофазный ток | 25,44 | 0,65 | 0,58 | 16,54 | 14,76 | |
| К2 | Двухфазный ток | 7,64 | 0,75 | 0,67 | 5,73 | 5,12 |
| Однофазный ток | 4,79 | 0,78 | 0,71 | 3,74 | 3,4 | |
Результаты расчетов по Калькулятору ТВК
Близкие по значениям результаты можно получить, если подставить исходных данные для примера в Калькулятор ТВК
Обратите внимание, что для проверки чувствительности вводов используются установившиеся значения токов дуговых КЗ, а для отходящих автоматических выключателей — начальные значения. Ввода всегда срабатывают с выдержкой времени, в то время как отходящие АВ могут быть оснащены быстродействующей уставкой
Данную программу можно использовать для расчета токов КЗ и быстрого выбора уставок РЗА и автоматических выключателей для ТП 6(10)/0,4 кВ
Другие методы расчета токов дуговых КЗ
Расчет и подстановка сопротивления дуги Rд (ГОСТ 28249-93)
Описан в том же ГОСТ 28249-93, как еще один метод расчета
Делится на два способа:
— Через формулу зависимости сопротивления дуги от дугового тока КЗ, что подразумевает итерационные вычисления
— Через набор фиксированных графиков зависимости Rд от длины кабелей различных сечений
Оба способа сложны при практических расчетах, поэтому не получили широкого распространения
На практике бывает полезно использовать Таблицу 2, с примерными значениями Rд если нужно рассчитать токи дуговых КЗ только на шинах ГРЩ
Учет переходного сопротивления 15 мОм
Данный метод приведен в книге А.В. Беляева «Выбор аппаратуры, защит и кабелей в сетях 0,4 кВ»
Его суть состоит в том, что для расчета минимально возможного дугового тока КЗ нужно добавить в схему переходное сопротивление Rп=15 мОм, которое включает как сопротивление дуги, так и сопротивления контактов рубильников, автоматических выключателей и других болтовых соединений [3]
Метод удобен при быстрых оценочных расчетах чувствительности защитных аппаратов, однако, он не утвержден в виде НТД. Также метод дает сильную погрешность в сторону снижения расчетных токов дуговых КЗ на шинах ГРЩ, особенно при питании от мощных трансформаторов. Данные недостатки не позволяют рассматривать этот метод, как основной
Расчет и подстановка сопротивления дуги Rд (ГОСТ 28249-202)
Данный ГОСТ находится в стадии публичного обсуждения и готовится взамен действующему ГОСТ 28249-93
Расчет сопротивления дуги производится формуле
{\Large \color{#2c5282} R_{\text{д}} = \frac{39{,}6}{I_{\text{д}}^{0{,}56}} }где Rд – сопротивление дуги в мОм
Iд – ток дуги, кА
Зависимость сопротивления дуги от тока определена с учетом экспериментальных данных.
Полученное сопротивление дуги следует учитывать в схемах замещения всех последовательностей. Расчет токов КЗ с учетом электрической дуги и теплового спада тока производится методом последовательных приближений. Критерием останова итерационного вычисления тока дуги, следует считать изменение тока дуги по сравнению с предыдущей итерацией менее чем на 1 % [4]
Данный ГОСТ (и метод расчета Rд), на момент написания статьи (апрель 2026 г), не принят, как нормативный документ. Его принятие потребует существенной переделки шаблонов расчета токов КЗ в сетях 0,4 кВ и существующих расчетных программ
Список литературы
- ГОСТ 28249-93 «Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ»
- Методические указания по расчету токов короткого замыкания
в сети напряжением до 1 кв электростанций и подстанций с учетом влияния электрической дуги. ОРГРЭС, 1993 г. - А.В. Беляева «Выбор аппаратуры, защит и кабелей в сетях 0,4 кВ», Энергоатомиздат, 1988 г.
- ГОСТ 28249-202 «Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ» (проект)
Дмитрий, спасибо большое, очень содержательно!
Здравствуйте, Артем!
В своей практике расчетов токов дуговых КЗ так же использую метод понижающих коэффициентов, разработанный предприятием «Сибтехэнерго» (утвержден фирмой «ОРГРЭС») на основе многочисленных экспериментальный опытов, проводимых исполнителем методики М.А. Шиша. Метод включён в ГОСТ 28249-93 и РД 153-34.0-20.527-98 «Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору электрооборудования».
Методика довольно удобна для применения в инженерной практике, но выявилось, что приведённые эмпирические формулы при значениях Zкз более 200 мОм нарушают установленные закономерности влияния дуги на токи КЗ. Так, например, значение установившегося тока КЗ становится больше начального, а коэффициенты Кс с увеличением Zкз уменьшаются увеличивая влияние на ток КЗ, в то время как должно быть наоборот. Особенно нарушения закономерностей касается формул, приведенных в РД 153-34.0-20.527-98, для расчетов минимальных и максимальных значений токов дугового КЗ, где нарушения наступают при Zкз уже менее 100 мОм. Очевидно, в то время авторы не смогли подобрать адекватные эмпирические формулы.
Когда эта информация была доведена до автора исследований и методики М.А. Шиша, было принято совместное решение о подборе других формул и соответствующей публикации. Новые формулы были подобраны и опубликованы в статье Шиша М.А. Влияние электрической дуги на ток КЗ в сетях напряжением до 1кВ / В. М. Александров, В.Н. Рычагов // Новости электротехники. – 2011. – №6 (72).
Однако в статье не было показано — почему понадобилась разработка новых формул и к каким ошибкам может привести применение прежних. Это сделано в статье Александров В.М. О ФОРМУЛАХ УЧЕТА ВЛИЯНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ДУГИ ПРИ РАСЧЕТЕ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ В ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ ДО 1 кВ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА/ к.т.н. Фролова Е.И.// Релейная защита и автоматизация №4 (53) 2023.
Если кто пользуется существующими в нормативных документах формулами учета дуги, делать это надо имея какие-то ориентиры. Предлагаемые же формулы и точнее (отклонение от экспериментов менее 1% против 7%) и не нарушают закономерностей.
Не понятно с какой целью в новом ГОСТ предлагается формула сопротивления дуги зависящая только от дугового тока КЗ и убрана зависимость от длины дуги, как это есть в формуле Фишера и существующем ГОСТ. По предлагаемой формуле при одном значении металлического КЗ будет только одно значение дугового КЗ, в то время как эксперименты показывают другое. При одном металлическом КЗ дуговых множество и в РД 153-34.0-20.527-98 определяется их область от минимального до максимального значений. Сложность в невозможности определения конкретной длины дуги, место КЗ и его условия заранее при расчете неизвестны, длина дуги становится искусственным параметром. Собственно, поэтому в свое время и был предложен вероятностный метод с применением снижающего коэффициента. Если по формуле проекта ГОСТ имеется в виде определять наиболее вероятное значение сопротивление дуги в зависимости от тока металлического КЗ, то ее можно предварительно с итерациями просчитать, потом построить зависимость Rд от Iметал, а потом уже к ней подбирать формулу (в результате, правда, получится аналог Кс только в функции от тока). По формуле проекта ГОСТ будет заставлять инженеров- электриков всей страны (или нескольких) вместо удобного расчета заниматься итерациями…
Всем успехов, с уважением, Александров В.М.