Сопротивление низковольтной электрической дуги для расчета коротких замыканий в расширенном диапазоне токов
Ю.П. Гусев, Е.В. Шелковой
Вестник ИГЭУ, 2018 г. выпуск 6, сс. 38—47
Скачать PDF
Состояние вопроса. Рост мощностей трансформаторов в низковольтных электроустановках переменного тока свыше 2500 кВА и необходимость обеспечивать быстрое отключение удаленных дуговых коротких замыканий требуют уточнения расчета сопротивления электрической дуги в области больших и малых токов. Исследования существующего метода показывают, что диапазон токов его применения ограничен значениями от 0,65 до 42 кА, что не всегда соответствует параметрам электроустановок, для которых производится расчет. Специалисты также отмечают необходимость исключения из расчета длины дуги и учета отношения индуктивной и активной составляющих сопротивления цепи при расчете снижающего коэффициента тока. Экспериментальные исследования дуговых коротких замыканий, выполненные за рубежом, предоставляют данные в диапазоне от 20 А до 150 кА при горении дуги в различных условиях, что позволяет уточнить метод расчета сопротивления дуги в области малых и больших токов, а также исключить недостатки существующего метода.
Материалы и методы. Использованы результаты экспериментальных исследований дуговых коротких замыканий в диапазоне токов от 20 А до 150 кА при горении дуги в различных условиях. Данные экспериментов обработаны методами факторного и регрессионного анализов.
Результаты. Разработан метод расчета сопротивления электрической дуги, позволяющий выполнять расчет в диапазоне токов устойчивого дугового короткого замыкания от 80 А до 50 кА вне зависимости от значения длины дугового столба, а также рассчитывать коэффициент снижения тока с учетом отношения индуктивной и активной составляющих сопротивления цепи. Результаты применения предлагаемого метода показали удовлетворительное соответствие имеющимся экспериментальным данным и существующим методам в определенном для них диапазоне токов.
Выводы. Применение разработанного метода позволит повысить качество проектирования низковольтных электроустановок с трансформаторами мощностью свыше 2500 кВА и обеспечить мгновенное отключение удаленных дуговых коротких замыканий электромагнитным расцепителем автоматических выключателей.
- Гусев Ю.П., Гусев О.Ю., Шелковой Е.В. Анализ методов расчета дуговых коротких замыканий в электроустановках переменного тока напряжением до 1000 В // Энергоэксперт. – 2016. – № 3. – С. 44–48.
- Шиша М.А. Учет влияния электрической дуги на ток КЗ в сетях напряжением до 1 кВ переменного и постоянного тока // Электрические станции. – 1996. – № 11. – С. 49–55.
- Fisher L.E. Resistance of Low-Voltage АС Arcs // IEE Transaction of Industry and General Application. – 1970. – Vol. IGA-6N6. – P. 606–616.
- Гусев Ю.П., Чо Г.Ч. Разработка нормативно-технической базы проектирования и эксплуатации систем собственных нужд электростанций и подстанций нового поколения // Труды всероссийской научно-практической конференции «Энерго-2010». – М., 2010. – С. 19–22.
- Wilkins R., Allison M., Lang M. Improved method for arc hazard analysis // IEEE Industrial and Commercial Power Systems Technical Conference. – Florida, 2004. – P. 55–62.
- Stokes A.D., Oppenlander W.T. Electric Arcs in Open Air // Phys. D Appl. Phys. – 1991. – Vol. 24, № 1. – P. 26–35.
- Schau H., Halinka A., Winkler W. Elektrische schutzeinrichtungen in Industrienetzen und anlangen // Hüthing & Pflaum Verlag GmbH & Co. Fachliteratur KG. – München/Heidelberg, 2008. – 270 c.
- Gaudreau А., Koch B. Evaluation of LV and MV arc parameters // IEEE Trans. on Power Delivery. – 2008. – Vol. 23. – P. 487–492.
- Ignatko V.P. Electric characteristics of AC open heavy-current arcs // 3rd International Symposium on Switching Arc Phenomena. – TU Lodz, Poland, 1977. – P. 98–102.
- Poukert J. The arc voltage and the resistance of LV fault arcs // 7th International Symposium on Switching Arc Phenomena. – TU Lodz, Poland, 1993. – P. 49–51.
- Усихин В.Н. Об оценке сопротивления электрической дуги при расчетах короткого замыкания в сетях напряжением до 1000 В // Электрические станции. – 1994. – № 7. – С. 55–57.
- Гусев Ю.П., Шелковой Е.В. Моделирование дуговых коротких замыканий в электроустановках напряжением до 1000 В // Электричество. – 2016. – № 10. – С. 22–28.
- Stanback H.I. Predicting Damage from 277 Volt Single Phase to Ground Arcing Faults // IEEE Trans. Ind. Appl. – 1977. – Vol. IA-13, № 4. – P. 307–314.
- Matthews J., Gammon T. The Application of a Current-Dependent Arc Model to Arcing at a Main Distribution Panel, a Sub-Panel and a Branch Circuit // IEEE Proc. Southeast Conf. – 2001. – P. 72–78.