Ahoj! Ako dodávateľ vysokonapäťových rozvádzačov sa ma často pýtajú, ako vypočítať skratovú odolnosť vysokonapäťových rozvádzačov. Je to zásadná téma, najmä pokiaľ ide o zaistenie bezpečnosti a spoľahlivosti elektrických systémov. Poďme sa teda ponoriť a rozobrať to krok za krokom.
Po prvé, poďme pochopiť, čo v skutočnosti znamená odolnosť proti skratu. Jednoducho povedané, je to schopnosť vysokonapäťového rozvádzača odolávať mechanickému a tepelnému namáhaniu spôsobenému skratovým prúdom po určitú dobu. Je to dôležité, pretože pri skrate môže rozvádzačom pretiecť veľké množstvo prúdu a ak tento prúd nezvládne, môže to viesť k vážnym škodám, požiarom alebo dokonca výbuchom.
Faktory ovplyvňujúce odolnosť proti skratu
Existuje niekoľko faktorov, ktoré ovplyvňujú skratovú odolnosť vysokonapäťových rozvádzačov.
1. Materiál vodičov
Veľkú úlohu zohráva materiál použitý na vodiče v rozvádzači. Meď a hliník sú dva bežné materiály. Meď má lepšiu vodivosť ako hliník, čo znamená, že zvládne vyššie prúdy s menším odporom. To má za následok menšiu tvorbu tepla počas skratu, čo umožňuje, aby rozvádzač lepšie odolával prúdu.
2. Prierezová plocha vodiča
Väčšie je často lepšie, pokiaľ ide o prierez vodiča. Väčšia plocha prierezu znižuje odpor vodiča. Podľa Ohmovho zákona (V = IR) nižší odpor znamená menší pokles napätia a menej tepla generovaného pre daný prúd. Takže rozvádzače s vodičmi s väčším prierezom budú mať vo všeobecnosti vyššiu odolnosť proti skratu.
3. Mechanický dizajn
Dôležitá je aj mechanická konštrukcia rozvádzača. Pevné kryty a správne vystuženie môžu pomôcť rozvádzaču odolávať mechanickým silám generovaným skratovým prúdom. Napríklad, ak sú prípojnice dobre podopreté a kryt je dostatočne pevný, môže zabrániť poškodeniu vnútorných komponentov v dôsledku magnetických síl počas skratu.
Výpočet tepelnej skratovej kapacity
Tepelná odolnosť proti skratu je o tom, ako dobre dokáže rozvádzač zvládnuť teplo vznikajúce počas skratu.
Vzorec na výpočet tepelného skratového prúdu (Ith) vychádza z medzinárodnej normy IEC 60439 - 1. Základným princípom je, že energia rozptýlená vo forme tepla počas skratovej doby (t) by nemala spôsobiť prekročenie teploty vodičov ich maximálnej prípustnej teploty.
Vzorec je (I_{th}^2\krát t = k^2\krát S^2)
kde:
- (I_{th}) je tepelný skratový prúd v kA
- (t) je čas skratu v sekundách
- (k) je koeficient, ktorý závisí od materiálu vodiča, jeho počiatočnej teploty a maximálnej prípustnej teploty
- (S) je plocha prierezu vodiča v (mm^2)
Povedzme, že máte medený vodič s plochou prierezu (S = 100\ mm^2), dobou skratu (t = 1\ s) a hodnotou (k) 175 (pre typický medený vodič s určitými teplotnými limitmi).
Vzorec môžeme zmeniť tak, aby sme našli (I_{th}): (I_{th}=k\krát S/\sqrt{t})
Dosadením hodnôt dostaneme (I_{th}=175\times100/\sqrt{1}= 17500\ A = 17,5\ kA)
To znamená, že rozvádzač s týmto medeným vodičom odolá tepelnému skratovému prúdu 17,5 kA po dobu 1 sekundy bez prekročenia maximálnej prípustnej teploty.
Výpočet dynamickej skratovej kapacity
Dynamická odolnosť proti skratu je o schopnosti rozvádzača odolávať mechanickým silám generovaným skratovým prúdom.
Špičkový skratový prúd ((i_{p})) súvisí s efektívnou hodnotou skratového prúdu ((I_{k})). Vzťah je (i_{p}=\sqrt{2}\krát k_{p}\krát I_{k})
Kde (k_{p}) je špičkový faktor, ktorý je zvyčajne okolo 1,8 pre trojfázový skrat v napájacom systéme.
Napríklad, ak rms skratový prúd ((I_{k})) je 20 kA, potom špičkový skratový prúd (i_{p}=\sqrt{2}\times1,8\times20\ kA\približne 50,9\ kA)
Rozvádzač musí byť navrhnutý tak, aby vydržal túto špičkovú mechanickú silu bez akéhokoľvek poškodenia konštrukcie. To zahŕňa správnu veľkosť prípojnice, podporu a dizajn krytu.
Dôležitosť presného výpočtu
Presný výpočet skratovej odolnosti je rozhodujúci z niekoľkých dôvodov. Po prvé, zaisťuje bezpečnosť elektrického systému. Ak rozvádzač nezvládne skratový prúd, môže to viesť ku katastrofálnym poruchám, ktoré ohrozia ako zariadenie, tak aj ľudí pracujúcich v jeho okolí.
Po druhé, pomáha pri správnom výbere vybavenia. Na základe znalosti požiadaviek na odolnosť proti skratu konkrétnej aplikácie si môžete vybrať ten správny vysokonapäťový rozvádzač. To môže z dlhodobého hľadiska ušetriť náklady, pretože nebudete preháňať – ani pod – špecifikovať vybavenie.
Naša ponuka vysokonapäťových rozvádzačov
Ako dodávateľ vysokonapäťových rozvádzačov ponúkame širokú škálu produktov navrhnutých tak, aby spĺňali rôzne požiadavky na kapacitu odolnosti voči skratu. Jedným z našich obľúbených produktov jePlynom izolovaná kruhová rozvodná jednotka SF6 (RMU). Tento RMU je známy svojou vysokou odolnosťou proti skratu, kompaktným dizajnom a spoľahlivým výkonom. Je vhodný pre mestské aj vidiecke rozvody elektrickej energie.
Kontaktujte nás a obstarajte
Ak hľadáte vysokonapäťové rozvádzače a potrebujete vypočítať vhodnú skratovú kapacitu pre vašu aplikáciu, môžeme vám pomôcť. Náš tím odborníkov má dlhoročné skúsenosti v tejto oblasti a môže vás previesť celým procesom. Či už pracujete na malom projekte alebo na veľkej priemyselnej inštalácii, máme pre vás to správne riešenie. Neváhajte nás osloviť a začať diskusiu o vašich požiadavkách.
Referencie
- IEC 60439 - 1 "Zostavy nízkonapäťových rozvádzačov a ovládacích zariadení - Časť 1: Typovo testované a čiastočne typovo testované zostavy"
- Electrical Power Systems od J. Arrillaga, CA Canizares a NR Watson
- Vysokonapäťové inžinierstvo od MS Naidu a V. Kamaraju