Corrente de curto-circuito, que determina a magnitude da corrente de curto-circuito

Este artigo terá como foco os curtos-circuitos em redes elétricas. Consideraremos exemplos típicos de curtos-circuitos, métodos de cálculo de correntes de curto-circuito, prestaremos atenção à relação entre a resistência indutiva e a potência nominal dos transformadores ao calcular as correntes de curto-circuito e também forneceremos fórmulas simples específicas para esses cálculos.

Ao projetar instalações elétricas, é necessário conhecer os valores das correntes simétricas de curto-circuito para diferentes pontos de um circuito trifásico. Os valores dessas correntes simétricas críticas permitem calcular os parâmetros de cabos, aparelhagem, dispositivos de proteção seletiva etc.

Em seguida, considere uma corrente de curto-circuito trifásica de resistência zero alimentada por um transformador abaixador de distribuição típico. Em condições normais, esse tipo de dano (curto-circuito da conexão do parafuso) é o mais perigoso e o cálculo é muito simples.Cálculos simples permitem, sujeitos a certas regras, obter resultados suficientemente precisos e aceitáveis ​​para o projeto de instalações elétricas.

Corrente de curto-circuito no enrolamento secundário de um transformador de distribuição abaixador. Como primeira aproximação, a resistência do circuito de alta tensão é considerada muito pequena e, portanto, pode ser desprezada:

Aqui P é a potência nominal em volt-amperes, U2 é a tensão fase-fase do enrolamento secundário sem carga, In é a corrente nominal em amperes, Isc é a corrente de curto-circuito em amperes, Usc é o curto-circuito tensão do circuito em porcentagem.

A tabela abaixo mostra tensões típicas de curto-circuito para transformadores trifásicos para um enrolamento de 20 kV HV.

Se, por exemplo, considerarmos o caso em que vários transformadores são alimentados em paralelo ao barramento, então o valor da corrente de curto-circuito no início da linha conectada ao barramento pode ser considerado igual à soma das correntes de curto-circuito correntes, que são previamente calculadas separadamente para cada um dos transformadores.

Quando todos os transformadores são alimentados pela mesma rede de alta tensão, os valores das correntes de curto-circuito, quando somados, darão um valor um pouco maior do que realmente aparecem. A resistência dos barramentos e chaves é desprezada.

Deixe o transformador ter uma potência nominal de 400 kVA, a tensão do enrolamento secundário é de 420 V, então se tomarmos Usc = 4%, então:

A figura abaixo fornece uma explicação para este exemplo.

A precisão do valor obtido será suficiente para calcular a instalação elétrica.

Corrente de curto-circuito trifásica em qualquer ponto de instalação no lado de baixa tensão:

Aqui: U2 é a tensão sem carga entre as fases dos enrolamentos secundários do transformador. Zt — impedância do circuito localizado acima do ponto de falha. Em seguida, considere como encontrar Zt.

Cada parte da instalação, seja uma rede, um cabo de alimentação, o próprio transformador, um disjuntor ou um barramento, possui sua própria impedância Z composta por ativo R e reativo X.

A resistência capacitiva não desempenha um papel aqui. Z, R e X são expressos em ohms e calculados como os lados de um triângulo retângulo conforme mostrado na figura abaixo. A impedância é calculada de acordo com a regra do triângulo retângulo.

A grade é dividida em seções separadas para encontrar X e R para cada seção para que o cálculo seja conveniente. Para um circuito em série, os valores de resistência são simplesmente somados e o resultado é Xt e RT. A resistência total Zt é determinada pelo teorema de Pitágoras para um triângulo retângulo pela fórmula:

Quando as seções são conectadas em paralelo, o cálculo é realizado como para resistores conectados em paralelo, se as seções paralelas combinadas tiverem reatância ou resistência ativa, a resistência total equivalente será obtida:

Xt não considera a influência das indutâncias e, se as indutâncias adjacentes influenciarem uma à outra, a indutância real será maior. Deve-se notar que o cálculo de Xz está relacionado apenas a um circuito independente separado, ou seja, também sem a influência da indutância mútua. Se os circuitos paralelos estiverem localizados próximos um do outro, a resistência Xs será visivelmente maior.

Considere agora a rede conectada à entrada do transformador abaixador. A corrente de curto-circuito trifásica Isc ou a potência de curto-circuito Psc é determinada pelo fornecedor de eletricidade, mas com base nesses dados a resistência equivalente total pode ser encontrada. Impedância equivalente, que resulta simultaneamente no equivalente para o lado de baixa tensão:

Fonte de curto-circuito trifásica Psc, tensão U2 sem carga do circuito de baixa tensão.

Via de regra, o componente ativo da resistência de uma rede de alta tensão — Ra — é muito pequeno e, em comparação com a resistência indutiva, insignificante. Convencionalmente, Xa é considerado igual a 99,5% de Za e Ra é igual a 10% de Xa. A tabela abaixo mostra valores aproximados desses valores para transformadores de 500 MVA e 250 MVA.

Full Ztr — Resistência do transformador lateral de baixa tensão:

Pn — potência nominal do transformador em kilovolt-amperes.

A resistência ativa dos enrolamentos é baseada em perdas de energia.

Ao realizar cálculos aproximados, Rtr é desprezado e Ztr = Xtr.

Se um disjuntor de baixa tensão for considerado, a impedância do disjuntor acima do ponto de curto-circuito é considerada. A resistência indutiva é considerada igual a 0,00015 Ohm por chave e o componente ativo é desprezado.

Quanto aos barramentos, sua resistência ativa é desprezível, enquanto o componente reativo é distribuído em aproximadamente 0,00015 Ohm por metro de seu comprimento, e quando a distância entre os barramentos é dobrada, sua reatância aumenta em apenas 10%. Os parâmetros do cabo são especificados por seus fabricantes.

Já para um motor trifásico, no momento do curto-circuito ele entra no modo gerador, e a corrente de curto-circuito nos enrolamentos é estimada como Isc = 3,5 * In. Nos motores monofásicos, o aumento da corrente no momento do curto-circuito é desprezível.

O arco que geralmente acompanha um curto-circuito tem uma resistência nada constante, mas seu valor médio é extremamente baixo, mas a queda de tensão no arco é pequena, portanto a corrente diminui praticamente em cerca de 20%, o que facilita a operação do disjuntor sem perturbar sua operação sem afetar particularmente a corrente de disparo.

A corrente de curto-circuito na extremidade receptora da linha está relacionada à corrente de curto-circuito na extremidade fornecedora da linha, mas a seção transversal e o material dos fios transmissores, bem como seu comprimento, também são levados em consideração. conta. Tendo uma ideia de resistência, qualquer um pode fazer esse cálculo simples. Esperamos que nosso artigo tenha sido útil para você.