Короткие замыкания в электрических сетях

 

Коротким замыканием (КЗ) называется преднамеренное или случайное, не предусмотренное нормальными условиями работы соединение двух точек электрической сети через очень малое сопротивление. КЗ является одним из основных видов аварий в электрических сетях. Короткие замыкания делятся на 3х фазные (симметричные), 2х фазные и однофазные (несимметричные) в сети с глухозаземленной нейтралью.

Расчет токов короткого замыкания (как при проектировании, так и при анализе существующих систем) преследует две цели:

1. Определение максимально возможных токов КЗ для проверки проводников и аппаратов на термическую и динамическую стойкость во время КЗ, а также для выбора мер по ограничению токов КЗ или времени их действия.

2. Определение минимально возможных токов КЗ для проверки чувствительности защиты, правильного выбора системы и параметров срабатывания защиты и определения максимально возможного времени срабатывания защиты.

В первом случае расчетным видом короткого замыкания обычно выбирают 3х фазное КЗ. Расчетное место КЗ выбирают так, чтобы ток короткого замыкания через проверяемый проводник или аппарат был максимальным (т.е. рассматривается короткое замыкание в начале линии).

Расчетная схема для этого случая включает в себя все нормально работающие источники питания, в том числе и двигатели, которые при КЗ переходят в режим генератора.

Во втором случае расчетным видом КЗ является 2х или 1 фазные КЗ, происходящие в конце линии. Включено минимально возможное число источников питания.

Расчетные условия (допущения) принимаемые при расчете токов короткого замыкания (ТКЗ):

1. Все источники питания работают одновременно и с номинальной нагрузкой;

2. Все синхронные генераторы и синхронные компенсаторы имеют АРВ;

3. ЭДС всех источников питания совпадают по фазе;

4. КЗ наступает в момент времени, при котором i_уд=max;

5. Асинхронный двигатель учитывается в качестве источника тока КЗ только в

сети, к которой он присоединен;

6. Влияние конденсаторных батарей на величину тока КЗ не учитывается;

7. Сопротивление места КЗ принимается равным нулю (КЗ металлическое);

8. У элементов системы электроснабжения учитываются только их продольные

сопротивления.

При указанных условиях могут применяться такие преобразования схемы, в результате которых каждый отдельный источник (или эквивалентный источник) оказывается связанным с местом КЗ отдельной эквивалентной линией. Схема замещения такой цепи (для одной фазы) имеет вид:

, (6.1)

 

где i_п, i_а – мгновенные значения периодической и апериодической составляющей тока КЗ;

I_п – действующее значение периодической составляющей тока КЗ;

I^″ – начальное действующее значение периодической составляющей тока КЗ (для момента времени t = 0);

ω – угловая частота;

t - время

По характеру изменения периодической составляющей тока короткого замыкания различают 2 случая:

1. Ток КЗ относительно мал по сравнению с номинальным током источника питания, (т.е. источник питания – большой мощности), поэтому действующее значение периодической составляющей тока КЗ во времени практически не меняется.

 

 

 

Рис. 6.1. Кривые изменения тока при коротком замыкании

 

2. Ток КЗ достаточно велик и вызывает заметные электромагнитные переходные явления в генераторах, питающих цепь КЗ, поэтому действующее значение периодической составляющей тока КЗ изменяется во времени.