9, 10

ЗАМЫКАНИЕ В СЕТЯХ С
ИЗОЛИРОВАННОЙ
НЕЙТРАЛЬЮ И
ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ ДО 1 КВ
7.1. ОБЩИЕ ЗАМЕЧАНИЯ
Характерные особенности
распределительных сетей
1. Сети 6 – 35 кВ удалены от системных генерирующих
источников двумя – тремя ступенями трансформации. Поэтому
при КЗ напряжение на высшей стороне питающего
трансформатора можно считать постоянным.
2. Необходимость учета активных сопротивлений при расчете
режимов КЗ.
3. Распределительные сети 6 – 35 кВ имеют изолированную
или компенсированную нейтраль (заземление нейтрали через
большое индуктивное сопротивление). Сети с изолированной
нейтралью могут длительно работать в режиме однофазного КЗ.
4. При длительных режимах КЗ (t = 0,4 – 0,6 с) вследствие
повышения температуры проводника происходит увеличение
его активного сопротивления проводника.
5. Электрические установки до 1000 В имеют большую
удаленность, что позволяет считать напряжение на высшей
стороне трансформа, питающего эту сеть, постоянным.
7.2. ОДНОФАЗНОЕ ЗАМЫКАНИЕ НА ЗЕМЛЮ В СЕТИ
С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ
Iз 
3U ф
 jx C0Σ

 3U ф j ω C 0
(7.1)
В практических расчетах возможна грубая
оценка величины тока замыкания на землю:
Iз 
N
3U ф
N
L
 А
- коэффициент, принимаемый для воздушных
линий равным 350, для колебательных – 10.
Симметричных составляющих напряжений
U Ka1  Е   I Ka1 j x1  U ф
(7.2)
U Ka 2  0  I Ka 2 j x 2  0
(7.3)
jx C0Σ
U K 0  0  I K 0 jx 0 
U ф  U ф
 jx C0Σ
(7.4)
Емкостные токи здоровых
I B  I C  3U фω С 0
Векторные диаграммы напряжений и токов в
месте простого КЗ
7.3. КОМПЕНСАЦИЯ ЕМКОСТНОГО ТОКА ПРОСТОГО
ЗАМЫКАНИЯ
Резонанс токов наступает при
x Р  x C0Σ 3
В нормальном режиме смещение нейтрали 3 – 4 %
фазного напряжения
При отсутствии реактора
U N 0  U экв
Когда
U Ab A  U BbB  U C bC

b A  b B  bC
U A  U B  UC  0 и
b A  b B  bC
.
Потенциал нейтрали
U N0  0
При включенном реакторе
U экв
U NP 
( R Р  jx Р ) 
1 

RР  j  x Р  xc 
3 

U N 0 ( R Р  jx Р )

1 

RР  j  x Р  xc 
3 

При полной компенсации
xР  xс / 3
xР
| U NP | U N 0
RР
(7.5)
Допустимые токи и приближенная
протяженность линий, соответствующая им
Напряжение Допустимый ток
сети, кВ
замыкания, А
Допустимая протяженность
сети, км
воздушной
кабельной
6
30
1600
47
10
20
660
35
35
10
95
2.6
7.4. Расчет токов коротких замыканий в
установках до 1000 В
1.
На величину тока КЗ существенно влияют
активные и реактивные сопротивления:
- шин, кабелей и проводов длиной 10 м и более;
- токовых катушек расцепителей втоматических
выключателей;
- первичных обмоток многовитковых трансформаторов тока.
2.
На величину тока КЗ так же влияют переходные
сопротивления подвижных контактов коммутационных аппаратов.
3.
Напряжение на высшей стороне питающих
трансформаторов
6/0.4; 10/0.4 кВ можно
принимать неизменным.
4.
Подпитка электродвигателями учитывается
при их мощности более 20% мощности
питающего трансформатора.
5.
Нейтраль
обмотки
НН
питающего
трансформатора заземлена, поэтому ток
трехфазного
КЗ
всегда
больше
тока
однофазного КЗ
U ср.ном  10
3

I п0 
2
2
3 r1  x1
3
При трехфазном КЗ
При однофазном КЗ
(1)
I п0

3  U ср.н ом  10
 2 r1  r0  
2
3
  2 x1  x 0  
2
Ударный ток
i y  2I п K y
При КЗ на низкой стороне распределительного
устройства комплектной трансформаторной
подстанции K y  1,3
ОГРАНИЧЕНИЕ ТОКОВ
КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ
8.1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
Негативное влияние токов КЗ
проявляется в виде:
• Электродинамического воздействия.
• Термического воздействия ( Вк  I п2t откл )
Средства ограничения токов КЗ
• Оптимизация структуры и параметров сети.
• Стационарное или автоматическое деление
сети.
• Применение токоограничивающих устройств.
• Оптимизация режима заземления нейтралей
в электрических сетях.
8.2. ОПТИМИЗАЦИЯ СТРУКТУРЫ СЕТИ
(СХЕМНЫЕ РЕШЕНИЯ)
Рис. 8.1. Схемы выдачи мощности электростанций:
а - ТЭЦ с генераторами 30…100 МВт;
б - блочные станции с генераторами 100…300 МВт;
в - блочные станции с генераторами 500…1200 МВт.
8.3. СТАЦИОНАРНОЕ ИЛИ
АВТОМАТИЧЕСКОЕ ДЕЛЕНИЕ СЕТИ
8.4. ТОКООГРАНИЧИВАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА
1.Токоограничивающие реакторы
Рис. 8.4. Схемы линейного (а), секционного (б)
и сдвоенного (в) включения реакторов
Режимы работы сдвоенного реактора
а - одноцепный режим;
б - продольный режим;
в - двухцепный (сквозной)режим
В одноцепном режиме
x Р  (1  k св ) x ном  k св x ном  x ном
В продольном режиме
x Р  2(1  k св ) x ном
В двухцепном (сквозном)режиме
x Р  x ном  k св x ном  (1  k св ) x ном
2. Токоограничивающие коммутационные
аппараты:
• Токоограничивающие предохранители на
напряжение 3 ÷ 35 кВ (недостатки: одноразовое действие, нестабильность токовременных
характеристик, неуправляемость со стороны
внешних устройств).
• Ограничители ударного тока взрывного
действия.
3. Трансформаторы и автотрансформаторы с
расщепленной обмоткой низшего напряжения
8.5. ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЖИМА ЗАЗЕМЛЕНИЯ
НЕЙТРАЛЕЙ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ
Возможность изменения режима заземления
нейтралей ограничена рядом условий:
1. При КЗ на землю напряжение на неповрежденных фазах относительно земли возрастает
K з  U ф-з U ном
Сети 110 кВ и выше должны быть эффективно
заземлены, т.е. таким образом, чтобы напряжение на
неповрежденных фазах при КЗ на землю в любой
точке не превышало 80 % линейного напряжения сети.
K з  U ф-з U ном  0,8
при
x 0 x1  4  5
2. По условиям работы выключателей
желательно
1
IK
 3
IK
 1,
1.1
IK
 3
IK
Это требование выполняется если
x 0 x1  1
 1;
8.6. КООРДИНАЦИЯ УРОВНЕЙ ТОКОВ КЗ
Координация уровней токов КЗ – это
согласование их значений в различных узлах
энергосистемы и приведение в соответствие с
параметрами электрооборудования.
При проектировании электроустановки
цель координации состоит в выборе ее
оптимальной схемы и связей с узловыми
подстанциями энергосистемы.
При эксплуатации энергосистемы для
координации уровней токов КЗ используются:
– стационарное и автоматическое деление сети;
– разземление нейтралей трансформаторов,
заземление нейтралей трансформаторов;
– токоограничивающие реакторы или
трансформаторы с расщепленной обмоткой НН;
– коммутационные аппараты с улучшенными
характеристиками.