Короткие замыкания в электрических сетях

 

В электрических установках могут возникать различные виды коротких замыканий, сопровождающихся резким увеличением тока. Поэтому электрооборудование, устанавливаемое в системах электро­снабжения, должно быть устойчивым к токам короткого замыкания и выбираться с учетом величин этих токов.

Различают следующие виды коротких замыканий: трехфазное, или симметричное, — три фазы соединяются между собой; двухфазное — две фазы соединяются между собой без соединения с землей; однофаз­ное — одна фаза соединяется с нейтралью источника через землю; двойное замыкание на землю — две фазы соединяются между собой и с землей.

Основными причинами возникновения таких коротких замыканий в сети могут быть: повреждение изоляции отдельных частей электро­установки; неправильные действия обслуживающего персонала; пере­крытия токоведущих частей установки.

Короткое замыкание в сети может сопровождаться: прекращением питания потребителей, присоединенных к точкам, в которых про­изошло короткое замыкание; нарушением нормальной работы других потребителей, подключенных к неповрежденным участкам сети, вслед­ствие понижения напряжения на этих участках; нарушением нормаль­ного режима работы энергетической системы.

Для предотвращения коротких замыканий и уменьшения их по­следствий необходимо: устранить причины, вызывающие короткие замыкания; уменьшить время действия защиты, действующей при коротких замыканиях; применить быстродействующие выключатели; применить АРВ для быстрого восстановления напряжения генерато­ров; правильно вычислить величины токов короткого замыкания и по ним выбрать необходимую аппаратуру, защиту и средства для огра­ничения токов короткого замыкания.

Рассмотрим причины возникновения, особенности протекания ко­роткого замыкания и расчет токов короткого замыкания.

С момента возникновения короткого замыкания до его прекраще­ния в короткозамкнутой цепи протекает переходный процесс, харак­теризуемый наличием двух составляющих токов короткого замыка­ния — периодического (колебательного) и апериодического.

На рис. 3.1 приведены кривые изменения тока короткого замыка­ния системы неограниченной мощности (S_c = оо). Здесь, а также в дальнейшем при рассмотрении явлений, вызванных коротким замы­канием, приняты следующие обозначения токов: i_H0 — мгновенное значение тока нагрузки в момент короткого замыкания: г'_у — мгновен­ное значение ударного тока короткого замыкания через полпериода (0,01 с) после возникновения короткого замьшания (по величине t"_y проверяются электрические аппараты, шины и изоляторы на динамиче­скую устойчивость); /„.маио *'п — соответственно максимальное и мгно­венное значения периодической слагающей тока короткого замыкания

 

 

V2U

Нормальный режим

Переходный процесс

Установившийся режим

Рис. 3.1. Кривые изменения тока при коротком замыкании

 

^а.мако h о — максимальное и мгновенное значения апериодической слагающей тока короткого замыкания; — действующее значение установившегося тока короткого замыкания (по величине /_ю прове­ряют электрические аппараты и токоведущие части на термическую устойчивость); /" = /_п0 — начальное действующее значение периоди­ческой слагающей тока короткого замыкания (сверхпереходный ток короткого замыкания).

 

Действующее значение полного тока короткого замыкания для произвольного момента времени t определяется соответствующими составляющими — периодической i_at и апериодической i_at.

Периодическая составляющая тока изменяется по гармонической кривой в соответствии с синусоидальной ЭДС генератора. Апериоди­ческая ■— определяется характером затухания тока короткого замы­кания, зависящего от активного сопротивления цепи и обмоток статора генератора. В цепи напряжением выше 1000 В, где значение активного сопротивления мало, время затухания апериодической слагаю­щей составляет 0,15—0,2 с.