Calculul curentilor de scurtcircuit

Calculul curentilor de scurtcircuit

1 Generalitati

In orice instalatie electrica exista posibilitatea producerii unor scurtcircuite, datorita deteriorarii izolatiei asu greselilor de lucru ale personalului de exploatare.

Curentii de scurtcircuit carerezulta pot avea in unele situatii valori foarte mari, solicitand instalatiile din punct de vedere termic si dinamic. Incalzirea anumitor circuite peste limita admisibila constituie un pericol de incendiu, in timp ce eforturile mecanice mari pot produce deteriorari de aparataj sau parti de instalatii.

Prin protectia corespunzatoare a diferitelor elemente din instalatiile de joasa tensiune se poate evita ca aceste fenomene sa ia amploare deosebita, portiunea defecta fiind deconectata cat mai rapid de la retea.

In timpul scurtcircuitului apare o scadere a tensiunii la instalatiile din apropierea zonei defecte, care afecteaza functionarea normala a consumatorilor pe toata durata defectului. Este posibil sa se produca declansarea contactoarelor sau intrruptoarelor prevazute cu bobine de minima tensiune, ceea ce poate avea urmari nefavorabile asupra productiei in instalatiile industriale. Din acest motiv este de dorit ca deconectarea portiunii defecte, prin protectie, sa se poata face cat se poate de rapid (sub 20 de ms) sau sa se prevada temporizari la protectiile de minima tensiune.

Pentru dimensionarea corecta a protectiilor in instalatiile de joasa tensiune este necesara cunoasterea curentilor de scurtcircuit in diferite puncte din retea sau dinn instalatii, pentru urmatoarele motive:

alegerea unor aparate de protectie (sigurante si intreruptoare automate) cu o capacitate de rupere superioara curentului de scurtcircuit la locul instalarii;

verificarea in ansamblu a sensibilitatii si a selectivitatii protectiei.

Retelele de joasa tensiune sunt alimentate de obicei din retelele de medie tensiune (6.35 kV) prin transformatoare coboratoare, instalate in posturi sau statii de transformare. Aceste transformatoare au puteri nominale intre 10 si 1600 kVA, conexiunea triunghistea, tensiunea secundara nominala de 400 V si tensiunea de scurtcircuit intre 4 si 6 %.

In cele ce urmeaza se va expune metoda de calcul a curentilor de scurtcircuit trifazat si monofazat, acestea fiind cazurile extreme si cele mai reprezentative.

Pentru calculul componentei periodice a curentului de scurcircuit trifazat in reteaua de joasa tensiune se utilizeaza formula:

in care: Isc este curentul de scurtcircuit in reteaua de joasa tensiune, in A;

U -tesiunea nominala secundara intre faze a transformatorului, in V;

Zd -impedanta directa totala pe faza, de la sursa pana la locul defect, in mW

In cazul general, impedanta totala de defect se compune vectorial din impedanta sistemului energetic, cea a transformatorului si cea a retelei de joasa tensiune pana la locul defect, raportate la tensiunea retelei, respectiv la 400 V.

Pentru calculul exact al componentei periodice a curentului de scurtcircuit monofazat trebuie utilizata metoda componentelor simetrice. Formula de calcul este:

unde Zd, Zi, Zh reprezinta impedantele, directa, inversa si respectiv homopolara ale elementelor dintre sursa si locul defect.

Impedantele Z care intra in formule contin atat rezistente pure R, cat si reactante inductive X. Caracteristica pentru retele de joasa tensiune este valoare mare a rezistentei cablurilor, coloanelor  si liniilor aeriene, care nu pot fi neglijate, ca in cazul retelelor de inalta tensiune. La acestea se adauga rezistentele de contact ale aparatajului (intrruptoare, sigurante), ale legaturilor intre bare si ale clemelor, rezistenta transformatoarelor de curent precum si a arcului electric. Efectul acestora este o micsorare de scurtcircuit calculati, mai ales pentru defectele care se produc in apropierea transformatorului.