Calculul curentului de scurtcircuit în instalațiile JT

Calculul curentului de scurtcircuit reprezintă una dintre verificările fundamentale în proiectarea instalațiilor electrice de joasă tensiune.

Determinarea corectă a valorilor Ik este necesară pentru:

• alegerea aparatajului de protecție (Icu / Ics),
• verificarea solicitării termice a conductoarelor,
• verificarea solicitării electrodinamice a barelor,
• verificarea condiției de deconectare automată (ADS),
• analiza selectivității protecțiilor.

Tipuri de curenți de scurtcircuit

În JT analizăm următoarele mărimi:

Ik’’ – curent inițial simetric

Valoarea eficace a componentei alternative imediat după apariția defectului (t = 0+).
Este utilizat pentru dimensionarea capacității de rupere.

ip – curent de vârf

Valoarea maximă instantanee a curentului, care include și componenta continuă.$$i_p = k \cdot \sqrt{2} \cdot I_k”$$

unde k depinde de raportul R/X al rețelei.

Ib – curent stabilizat

Valoarea eficace după dispariția componentei continue.

Ikmin – curent minim

Important pentru:

• verificarea declanșării protecțiilor,
• verificarea condiției ADS.

Ikmax – curent maxim

Important pentru:

• verificarea capacității de rupere Icu / Ics,
• verificarea barelor și echipamentelor.

Metodologia generală de calcul

În instalațiile JT radiale, curentul de scurtcircuit se determină prin metoda impedanțelor în serie:$$I_k = \frac{U_n}{\sqrt{3} \cdot Z_{total}}$$

unde:$$Z_{total} = Z_{rețea} + Z_{trafo} + Z_{linie}$$

Această relație este aplicabilă pentru scurtcircuit trifazat simetric.

Pentru defect monofazat în sistem TN, tensiunea utilizată este U0 = 230 V și se analizează impedanța buclei de defect.

Determinarea impedanței transformatorului

Pentru un transformator:$$Z_{trafo} = \frac{u_k \cdot U_n^2}{100 \cdot S_n}$$

unde:

• uk = tensiunea de scurtcircuit (%)
• Sn = puterea nominală [VA]
• Un = tensiunea secundară [V]

Separarea componentelor R și X

Dacă se cunosc pierderile în scurtcircuit Pk:

Curent nominal:$$I_n = \frac{S_n}{\sqrt{3} \cdot U_n}$$

Rezistența echivalentă:$$R_{trafo} = \frac{P_k}{3 \cdot I_n^2}$$

Reactanța:$$X_{trafo} = \sqrt{Z_{trafo}^2 – R_{trafo}^2}$$

Impedanța rețelei amonte

Dacă se cunoaște puterea de scurtcircuit a rețelei la MT:$$Z_{rețea} = \frac{U^2}{S_k}$$

Impedanța trebuie referită pe partea de JT:$$Z_{rețea,JT} = \frac{Z_{rețea,MT}}{n^2}$$​​

unde n este raportul de transformare.

Impedanța liniei

Pentru o linie de lungime L:$$R = R_{20} \cdot \left(1+\alpha(\theta-20)\right) \cdot L$$$$X = X_{lin} \cdot L$$$$Z_{linie} = \sqrt{R^2 + X^2}$$