محاسبه جریان اتصال کوتاه و قدرت اتصال کوتاه در شبکه فشار ضعیف

در این مطلب آموزشی میخواهیم با نحوه محاسبه جریان اتصال کوتاه در شبکه فشار ضعیف آشنا شویم و سپس می خواهیم با معرفی یک فایل اکسل رایگان که توسط تیم مهندسی شرکت نیکسا (شرکت برق، کنترل و ابزار دقیق) تهیه شده است سرعت و دقت شما را در محاسبه اتصال کوتاه افزایش دهیم.

اتصال کوتاه (Short Circuit) چیست؟

اتصال با مقاومت کم بین دو رسانا با اختلاف پتانسیل متفاوت که سبب جریان بیش از اندازه در مدار شود و باعث اتلاف انرژی گردد را اتصال کوتاه می نامند.تجهیزات و قطعات الکتریکی که از اتصال کوتاه جلوگیری می کنند را فیوز یا کلید قطع اتوماتیک می گویند.

این تجهیزات می بایست در لحظه اتصال کوتاه، توان قطع جریان در مدار را داشته باشند. به عبارتی دقیق تر، اگر جریان اتصال کوتاه بالاتر از توان قطع کلید قطع باشد، امکان دارد این وسیله حفاظتی نتواند عمل کند و منجر به آتش سوزی در محل اتصال کوتاه گردد. بنابراین علاوه بر جریان نامی انواع کلیدها و  انواع فیوزهای قطع و وصل، قدرت قطع اتصال کوتاه آنان نیز در محاسبات باید در نظر گرفته شود. هدف این مقاله، محاسبه قدرت قطع اتصال کوتاه برای انتخاب صحیح تجهیزات می باشد.

بیشتر بخوانید: محاسبه جریان اتصال کوتاه شبکه فشار متوسط

جریان قطع اتصال کوتاه در انواع کلیدهای قطع حفاظتی

1. قدرت قطع فیوزهای فشنگی

قطع اتصال سریع KA 100 جریان قطع اتصال کوتاه فیوزهای فشنگی می‌باشد.

2. قدرت قطع کلیدهای مینیاتوری (Miniature Circuit Breakers: MCB)

رنج های آمپری تا A 125 و بین 3 تا 10 KA جریان قطع اتصال کوتاه کلید مینیاتوری می‌باشد.

3. قدرت قطع کلیدهای اتوماتیک کمپکت (Moulded Case Circuit Breakers: MCCB)

بین 16 تا 100 KA جریان قطع اتصال کوتاه کلید اتوماتیک کمپکت می‌باشد.

4. قدرت قطع کلیدهای اتوماتیک هوایی (Air Circuit Breakers: ACB)

 از 70 تا 300 KA جریان قطع اتصال کوتاه کلیدهای اتوماتیک هوایی می‌باشد.

بیشتر بخوانید: مقالات آموزش برق صنعتی پیشرفته

محاسبه جریان اتصال کوتاه

برای محاسبه جریان و قدرت اتصال کوتاه، فارغ از تمام پیچیدگی هایی که مدار دارد، محاسبه جریان اتصال کوتاه به ولتاژ خط نقطه اتصال کوتاه و امپدانس معادل تا نقطه اتصال کوتاه به دست می آید. طبیعتا جریان از فرمول:

 

 

به دست می آید.که در آن

• I_sc جریان اتصال کوتاه بر حسب آمپر
• V_L ولتاژ فاز به فاز در نقطه اتصال کوتاه
• Z_cs هم امپدانس معادل مدار در نقطه بروز خطا می باشد.

و قدرت اتصال کوتاه نیز از فرمول:

  

 

محاسبه می گردد.

همان طور که دیده می شود، مهم، به دست آوردن امپدانس معادل تا نقطه اتصال کوتاه، برای محاسبات اتصال کوتاه لازم است. در زیر، یک نمونه “برگه محاسبات امپدانس شبکه فشار ضعیف” ارائه شده است:

 

جدول(1)- محاسبات اتصال کوتاه

 

---

برای دریافت فایل محاسبات اتصال کوتاه اینجا کلیک کنید

---

خلاصه محاسبه جریان اتصال کوتاه

بخش های مختلف در محاسبات اتصال کوتاه شبکه فشار ضعیف شامل: شبکه فشار متوسط، ترانسفورماتور قدرت، کابل فشار ضعیف ترانس تا تابلوی توزیع اصلی و کابل ها تا محل اتصال کوتاه، در همگی و با توجه به محل، اتصال کوتاه می تواند بعد از تابلوی توزیع اصلی و یا هر تابلویی که از تابلوی توزیع اصلی تغذیه می گردد، صورت پذیرد.

---

مطلب آموزشی: تابلو برق فشار ضعیف

---

هرچه اتصال دورتر از ترانس اتفاق بیفتد، به دلیل افزایش امپدانس، جریان و به طبع آن قدرت اتصال کوتاه، کاهش می یابد. بنابراین بیش ترین قدرت و جریان اتصال کوتاه در شبکه فشار ضعیف اتصال کوتاه، بعد از ترانس بوده و قدرت سایر اتصال های کوتاه، کم تر از این مقدار می باشد. هم چنین در بسیاری از موارد با دانستن قدرت اتصال کوتاه بعد از ترانس، در نقاط دیگر، نیازی به این محاسبات نخواهد بود.

مقدار امپدانس درصد ترانس  قدرت که با%U_k نمایش می دهند، بر روی پلاک ترانسفورماتور حک شده که معمولا بین 4 تا 6 درصد می باشد.  قدرت اتصال کوتاه بعد از ترانس برابر:

که در آن S_k قدرت اتصال کوتاه بعد از ترانس و S_T قدرت نامی ترانس و %U_K امپدانس درصد ترانسفورماتور است. برای مثال قدرت قطع اتصال کوتاه ترانس KVA 500 با امپدانس 6% برابر MVA 8.3 می باشد و لازم است کلیدهای این تابلو برق صنعتی با ولتاژ ورودی 400 ولت، قدرت اتصال کوتاهی برابر 16KA داشته باشند تا در صورت بروز اتصال کوتاه، به صورت صحیح عمل کنند.

نکته: با توجه به این که ترانسفورماتور قدرت، بخش اعظم امپدانس مسیر را به وجود می آورد، با ایده آل فرض کردن شبکه و کابل های مرتبط، تنها امپدانس ترانسفورماتور در محاسبه قدرت اتصال کوتاه را اعمال می نماییم.

تنها با اعمال امپدانس ترانسفورماتور، حداکثر، قدرت اتصال کوتاه، محاسبه می شود که می تواند مبنای محاسبات بعدی قرار گیرد.

---

حتما بخوانید:محاسبه پارامترهای مدار معادل ترانسفورماتور

---

در زیر، تصاویری ضبط شده از رخ دادن اتصال کوتاه در مدار سیستم های گوناگون را مشاهده می کنید: