Лекция Короткие замыкания в электрических установках. 1. Виды

Лекция
Короткие замыкания в электрических установках.
1. Виды к.з., их особенности
( 3)
I КЗ
- симметричное 3-х фазное
(2)
I КЗ
- двухфазное
5%
10%
(1)
I КЗ
- однофазное
65%
I КЗ (11) - 2-х фазное на землю
20%
I КЗ (111) - 3-х фазное на землю
I ЗЗ - двойное замыкание на землю
К.З.- называется всякое замыкание между фазами, а также замыкание
одной или нескольких фаз на землю.
Причины К.З.- ухудшение изоляции, атмосферные и внутренние
перенапряжения, механические повреждения, попадание птиц и животных,
неправильные действия оперативного персонала.
Опасность
к.з.
в
том,
что
они
сопровождаются
большими
повреждениями оборудования по двум основным факторам: термическим и
электродинамическим.
Поэтому оборудование должно быть устойчиво к этим факторам.
Кроме этого нарушается нормальная работа токоприёмников вследствие
понижения напряжения в крупных системах при больших токах к.з.
возможны развалы системы.
Для того, чтобы снизить последствия к.з. необходимо с учётом этого
режима выбирать оборудование, поэтому необходимо знать, т.е. уметь
рассчитывать величину токов к.з.
Процесс к.з. в электрических сетях
Переходный процесс к.з. можно условно разделить на два типа:
1. Короткое замыкание в цепи источника бесконечной мощности
(источник у которого напряжение на зажимах практически не меняется, или
Z ВН  Z СЕТИ ) к ним можно отнести удаление к.з.
2. к.з. вблизи генератора ограниченной мощности, т.е. близкие к.з. при
которых внутреннее сопротивление генератора влияет на процесс.
Следует иметь в виду, что в месте к.з. происходит не чисто
металлическое замыкание, а через переходное сопротивление, обычно это
дуга. Электрическая дуга имеет преимущественно активное сопротивление и
зависит от длины дуги и тока к.з.
rд  1050
lд
Iд
rд  370
lд
I д0,87
Поэтому величина и фаза т.к.з. зависит от полного сопротивления, как
элементов сети, так и дуги.
Рассмотрим процесс 3-х фазного к.з.
Для одной фазы можем записать по закону Кирхгофа для мгновенных
значений
U  irК  LК
di
dt
Решение этого уравнения имеет вид
t

Um
iК 
sin( t     К )  iаоe Ta  iп  ia
ZК
 - момент к.з.
 К - угол сдвига установившегося тока относительно напряжения
Ta 
LК
x
 К
rК   rК
Ta - постоянная времени цепи к.з.
Начальное значение составляющей определяется для момента t=0 при
этом значении тока i КО = величине мгновенного тока предшествовавшему к.з.
или нагрузки (или нулю при х.х.)
iао  iко  iпл
iпо  I пm sin(    К )
Если был режим х.х. то iко  0 iао  iпо
Представляет
интерес
определения
максимально
возможного
значения тока.
Т.к iК   2 х токов , то необходим максимум обоих и чем меньше i по т.е. до к.з., тем больше i ао . Возьмём х.х. iпо  0 , что допустимо т.к. I К  I нагр .
Если пренебречь r то z К  xК
 К  90 0 то при   0 , т.е. к.з. в момент
перехода напряжения через 0
iао  I пm
Тогда через ? поступают наибольшие значения которые называются
ударным током
i у  I пm  sin( 180  0  90 )  I
0
К у  1 е
Tа 
L
r

0 , 01
Tа
0
0
0 , 01
Tа
пm

 I nm (1  e

0 , 01
Tа
)  I пm  К у
рассмотрим в каком диапазоне может изменяться К у
1. L  0 Tа  0
Ку 1
2. r  0 Tа  0
Ку  2
Для близкого к.з. такое упрощение недопустимо, т.к. необходимо
учитывать изменение индуктивного сопротивления генератора
x а  x 
1
1
1
1


x а xв x у
Для близких к.з. учитываются сверхпереходные сопротивления,
переходные.
Влияние АРВ на переходный процесс- для далёких к.з. приближает
режим к источнику бесконечной мощности, т.к. в системе все АРВ
генераторов работают в режиме постоянства напряжения;
- для близких к.з. при АРВ наступает через некоторое время
увеличения т.к.з. вследствие ? систем регулирования
Допущения и порядок расчёта
При расчётах для х.х. упрощения принимают допущения (при этом
погрешность расчётов не превышает 5-15%).
1.Напряжение всех фаз не изменяется
2.Насыщения не учитываются
3.Система 3-х фаз симметрична
4.При x>3r принимают r=0, иногда x>10r
5.Частота постоянна
6.Ток накапливается трансформаторов=0
7.Расчётное напряжение ступени на 5% более номинального
Порядок
1.Составляется однолинейная упрощённая расчётная схема
2.По расчётной составляется схема замещения
3.Используя ? приведения упрощают схему по одноконтурной
4.Определяют периодические, апериодические, ударные токи в ветвях
5.При необходимости определяются т.к.з. в различные моменты
времени.