Ngắn mạch & kiểm tra thiết bị
Mức sự cố IEC 60909, phân cấp theo nút và kiểm tra chịu đựng
Hãy chọn một phương án trước — sau đó mục này mới tính được
Các tính toán trong mục này chạy trên động cơ thực theo «phương án dự án của bạn»; hiện chưa có phương án nên chưa hiển thị nút tính toán — không phải nút bị hỏng. Hãy bắt đầu bằng một trong các cách dưới đây; nhanh nhất là phương án ví dụ (một lần bấm, có tham số thực).
Nguồn vào 10 kV (công suất ngắn mạch 200 MVA) → máy biến áp 1250 kVA (Dyn11) → tủ hạ thế → thanh cái → 5 lộ ra và một nhánh ATS chữa cháy/sự cố. Phụ tải tính toán 1000 kW, cosφ 0,85, hệ số công suất mục tiêu 0,95.
Nạp phương án ví dụ và bắt đầu tính →Phương án và tham số được nạp thẳng vào trình duyệt của bạn; có thể thay bằng dữ liệu của bạn bất cứ lúc nào.
Chế độ máy tính chỉ tính vài kết quả vốn chỉ phụ thuộc vào các tham số do chính bạn nhập. Mọi thứ thực sự cần toàn bộ hệ thống (tính phân bố công suất toàn lưới, ghép nối với thiết bị khác) đều được đánh dấu «cần sơ đồ» và không đưa ra con số nào.
Cột này chưa mở chế độ máy tính — hãy dùng một trong các cách bên dưới.
Không điền sẵn và không bịa đặt: để trống một trường bắt buộc thì vùng kết quả hiển thị «không khả dụng».
Trong xưởng thiết kế: đặt thiết bị, đấu dây và chọn model — đó sẽ thành phương án dự án của bạn (bản vẽ / BOM / báo cáo đều xuất được).
Mở xưởng thiết kế →Dùng biểu tượng trò chuyện ở góc dưới bên phải, hoặc Liên hệ — chúng tôi sẽ chỉnh ví dụ theo thông số công trình của bạn.
Lưu ý: mọi con số đều do động cơ tính ra. Không có phương án thì ở đây không bịa gì cả.
Định nghĩa, đơn vị và lý do con số quan trọng đối với việc lựa chọn và báo giá. Có thể tìm kiếm, nhóm theo chủ đề, mặc định thu gọn.
Mọi dấu ? trên trang này mở cùng một giải thích tại chỗ — không thay đổi trang.
15 thuật ngữ được hiển thị trong số 15
Dòng điện ngắn mạch đối xứng ban đầu tại điểm sự cố (IEC 60909-0): dòng điện hiệu dụng mà lưới điện đưa vào một sự cố ba pha chập cứng, với nguồn điện áp được thay bằng tương đương c·Un/√3.
Tại sao quan trọng: Đây là con số mà mọi thông số định mức của thiết bị được so sánh với — Icw, khả năng cắt và kiểm tra nhiệt của cáp đều được đối chiếu với Ik. Đánh giá thấp Ik thì tủ điện bạn báo giá sẽ bị phá hủy ngay ở sự cố đầu tiên; đánh giá cao nó thì khách hàng phải trả tiền cho thiết bị đóng cắt mà họ không cần.
Dòng điện ngắn mạch một pha chạm đất (IEC 60909-0), được tính từ trở kháng thứ tự không Z0 ngoài Z1 và Z2.
Tại sao quan trọng: Nó định cỡ bảo vệ chạm đất và khả năng chịu đựng định mức của đường trung tính / đường nối đất. Tùy thuộc vào tổ đấu dây máy biến áp và cách bố trí nối đất, Ik1 có thể nhỏ hơn hoặc lớn hơn Ik ba pha, vì vậy không bao giờ được giả định nó bằng Ik.
Dòng điện ngắn mạch đỉnh ip = κ·√2·I″k (IEC 60909-0): giá trị tức thời cao nhất của dòng điện sự cố, đạt được khoảng nửa chu kỳ sau khi bắt đầu.
Tại sao quan trọng: Đây là con số tạo ra lực điện động trên thanh cái, kẹp cáp và đầu cực thiết bị. So sánh nó với khả năng chịu đựng đỉnh định mức Ipk — chỉ trích dẫn Ik sẽ bỏ qua kiểm tra độ bền cơ học của tủ điện.
Hệ số đỉnh κ = ip / (√2·I″k): tỷ số giữa đỉnh đầu tiên và giá trị hiệu dụng, được tính trong IEC 60909-0 từ tỷ số R/X của trở kháng tương đương.
Tại sao quan trọng: Nó là hệ số chuyển đổi dòng điện ngắn mạch thành lực cơ học. Một mạng có tính cảm (cáp hạ áp, máy biến áp) đẩy κ về phía 2,0 và làm tăng lực đỉnh, đó là lý do vì sao ip không thể được suy ra chỉ từ Ik.
Tỷ số giữa điện kháng tương đương và điện trở tương đương nhìn từ điểm sự cố (IEC 60909-0).
Tại sao quan trọng: Nó quyết định hai thứ cùng lúc: hệ số đỉnh κ (do đó là ip) và tốc độ tắt dần của thành phần một chiều. X/R cao (xuất tuyến hạ áp mang tính cảm, nguồn máy phát) cho cả đỉnh cao hơn và quá độ một chiều kéo dài hơn, mà máy cắt phải cắt được.
Hệ số điện áp c dùng cho tính toán ngắn mạch (IEC 60909-0 Bảng 1): tỷ số giữa điện áp giả định tại vị trí sự cố và điện áp định mức — c > 1 cho dòng điện cực đại, c < 1 cho dòng điện cực tiểu (đối với hạ áp: 1.05 / 0.95; đối với cao áp: 1.10 / 1.00).
Tại sao quan trọng: Đây là biên an toàn rõ ràng của tính toán. Hệ số dòng điện cực đại quyết định thông số thiết bị mà bạn đưa ra; hệ số dòng điện cực tiểu quyết định độ nhạy bảo vệ. Dùng sai hệ số sẽ làm Ik lệch đi vài phần trăm theo cách không thể thấy trong báo cáo trừ khi hệ số được in ra.
Thành phần không chu kỳ (DC) của dòng điện ngắn mạch, i_dc = √2·I″k·e^(−ωt·R/X) (IEC 60909-0): thành phần tắt dần chồng lên trên thành phần đối xứng.
Tại sao quan trọng: Đây là dòng điện phụ thêm mà máy cắt phải có khả năng cắt tại thời điểm tiếp điểm tách ra, và là lý do tại sao khả năng cắt yêu cầu cao hơn I″k đối với các sự cố nhanh (gần máy phát). Trong báo giá, nó xuất hiện dưới dạng khả năng cắt định mức tại thành phần % DC đó.
Thời gian loại trừ bảo vệ: tổng thời gian từ khi xảy ra sự cố đến khi dập tắt hồ quang — phát hiện của rơ le + trễ có chủ ý + thời gian tác động của máy cắt.
Tại sao quan trọng: Trong nghiên cứu hồ quang điện, năng lượng tới gần như tỷ lệ thuận với thời gian loại trừ, và cấp PPE được chọn từ đó. Giảm một nửa thời gian loại trừ thường giảm một nửa năng lượng và có thể hạ cấp PPE yêu cầu xuống một bậc — đây là một khoản chi phí vận hành trực tiếp.
Công suất biểu kiến ngắn mạch của lưới thượng nguồn tại điểm đấu nối, Ssc = √3·Un·I″k, hoặc trở kháng nguồn tương đương phía sau nó.
Tại sao quan trọng: Đây là thông số đầu vào duy nhất cho biết lưới điện "cứng" đến mức nào. Không có nó thì không thể tính được dòng điện ngắn mạch, vì vậy phải yêu cầu đơn vị điện lực cung cấp (hoặc lấy từ một giả định đã nêu) trước khi có thể báo giá bất kỳ thiết bị đóng cắt nào.
Dòng điện chịu đựng ngắn hạn định mức: dòng điện hiệu dụng mà một tổ hợp thiết bị đóng cắt có thể mang trong một thời gian ngắn đã định (thường là 1 s hoặc 3 s) mà không bị hư hỏng (IEC 61439-1 / IEC 62271-1).
Tại sao quan trọng: Đây là tiêu chí nghiệm thu cho tủ điện: quy tắc thiết kế là Icw ≥ Ik tại cùng một điểm. Một tủ điện được cung cấp với Icw thấp hơn Ik tính toán đơn giản là không thể sử dụng, bất kể giá cả.
Dòng điện chịu đựng đỉnh định mức: dòng điện đỉnh mà tủ điện và thanh cái của nó chịu được mà không bị biến dạng (IEC 61439-1). Tiêu chuẩn liên hệ Ipk với Icw bằng một hệ số phụ thuộc vào dòng điện ngắn hạn định mức — hãy sử dụng giá trị từ bảng tiêu chuẩn, không phỏng đoán.
Tại sao quan trọng: Đây là đối tác động của Icw và phải ≥ ip. Vì cả hai được trích dẫn cùng nhau và dễ nhầm lẫn, một báo giá chỉ đưa ra một trong hai là không đầy đủ.
Hai xếp hạng chịu đựng khác nhau của cùng một tủ điện. Icw là xếp hạng NHIỆT: dòng điện hiệu dụng mà tổ hợp mang trong 1 s (hoặc 3 s) mà không quá nhiệt. Ipk là xếp hạng CƠ HỌC: dòng điện đỉnh mà thanh cái và giá đỡ chịu được mà không bị uốn cong tách ra.
Tại sao quan trọng: Chúng được so sánh với hai đại lượng tính toán khác nhau — Icw so với Ik, Ipk so với ip. Việc so sánh Icw với ip (hoặc Ipk với Ik) là một sai lầm thường gặp và tốn kém: nó hoặc là làm cho tủ có kích thước quá lớn hoặc để tủ bị đánh giá thấp hơn mức cần thiết.
Điện áp trở kháng ngắn mạch của máy biến áp: điện áp sơ cấp, tính theo phần trăm điện áp định mức, tạo ra dòng điện định mức chạy qua cuộn dây thứ cấp bị ngắn mạch (IEC 60076-1).
Tại sao quan trọng: Nó cố định mức sự cố phía hạ áp (xấp xỉ I″k ≈ In / uk) và đồng thời cố định sụt áp khi mang tải. Đây là một đánh đổi thực tế khi báo giá: uk lớn hơn làm giảm mức sự cố (thiết bị đóng cắt phía sau rẻ hơn) nhưng làm tăng sụt áp và tổn thất. Luôn báo giá uk cùng với công suất định mức của máy biến áp.
Giá trị tương đối: một đại lượng được biểu diễn dưới dạng phân số của một giá trị cơ sở được chọn (1,00 pu = điện áp định mức hoặc công suất định mức), ngôn ngữ chuẩn của các nghiên cứu hệ thống điện.
Tại sao quan trọng: Nó cho phép so sánh một tủ hạ áp 0,4 kV và một lưới 110 kV trên cùng một trục và một biểu đồ. Điện áp 0,95–1,05 pu là dải chấp nhận thông thường, vì vậy mọi giá trị tương đối trong báo cáo có thể được đọc trực tiếp theo tiêu chí này.
Mất cân bằng điện áp: mức độ một bộ điện áp ba pha lệch khỏi tính đối xứng, được biểu thị bằng tỷ số giữa thành phần thứ tự nghịch (hoặc thứ tự không) và thành phần thứ tự thuận.
Tại sao quan trọng: Động cơ và bộ biến đổi bị giảm định mức và quá nhiệt khi nguồn cấp không cân bằng — các giới hạn được đặt theo tiêu chuẩn hoặc theo nhà chế tạo máy (để tham khảo: IEC 61000-2-2 đưa ra 2 % cho lưới hạ áp), vì vậy phải nêu rõ giới hạn áp dụng. Giảm nó thường có nghĩa là phân bố lại tải một pha hoặc chọn lại cỡ dây trung tính.
Câu hỏi thường gặp
- Công cụ tính này làm được gì?
- Nhập các điều kiện bên ngoài (Ssc và X/R), Sn và uk của máy biến áp, chiều dài, tiết diện và vật liệu của mọi nhánh từ nguồn đến điểm sự cố, công suất động cơ (động cơ lớn nhất và tổng động cơ), loại sự cố và thời gian cắt. Trang chạy nghiên cứu ngắn mạch theo IEC 60909 của sơ đồ — phương pháp nguồn điện áp tương đương, engine engines/shortcircuit-60909.js — và chuyển kết quả theo từng nút thành kết luận chọn cho bốn loại sự cố (ba pha, hai pha, hai pha chạm đất, một pha chạm đất) trên cả phía trung áp và hạ áp. Ứng dụng điển hình: cố định dòng chịu ngắn hạn định mức và khả năng cắt để đặt hàng, tìm tiết diện cáp nhỏ nhất chịu được nhiệt độ cho đến khi bảo vệ cắt, và kiểm tra rằng cài đặt bảo vệ vẫn có thể chọn lọc. Dữ liệu thiếu được hiển thị là thiếu, không bao giờ là không.
- Tổng trở lưới được xây dựng như thế nào?
- Z_Q đến từ công suất ngắn mạch bên ngoài Ssc với tỷ số X/R chia thành R và X, sau đó quy đổi về phía hạ áp qua Sn và uk của máy biến áp, và các nhánh trên đường đến điểm sự cố cộng thêm tổng trở riêng từ chiều dài, tiết diện và vật liệu. Đóng góp của động cơ (động cơ lớn nhất và tổng động cơ) được bao gồm, đó là điều làm cho giá trị khác với ước tính chỉ máy biến áp đơn giản.
- Bốn loại sự cố thay đổi điều gì?
- Chúng thay đổi cả độ lớn và quyết định chọn nào bị ràng buộc: sự cố ba pha đặt nhiệm vụ cắt trên tủ điện, các trường hợp hai pha cho so sánh mà tiêu chuẩn yêu cầu, và trường hợp một pha chạm đất là trường hợp định cỡ bảo vệ chạm đất và đường trung tính. Bảng theo từng nút cho phép mỗi kết luận được truy nguyên về trường hợp sự cố đã tạo ra nó.