Лекция Короткие замыкания в электрических установках.

Лекция 1
Короткие замыкания в
электрических установках
Ставрополь, 2010

1. Виды к.з., их особенности
I (3) - симметричное 3-х фазное
КЗ
I (2) - двухфазное
КЗ
I (1) - однофазное
КЗ
I
- 2-х фазное на землю
КЗ(11)
I
КЗ(111) - 3-х фазное на землю
I


5%
10%
65%
20%
ÇÇ- 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 ) 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.
l
r  1050 д
д
I
д


l
r  370 д
д
I 0,87
д
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
di
U  ir  L
К
К dt

Решение этого уравнения имеет вид
Um

i 
К Z
К
sin( t     )  i e
К ао
t

Ta
- момент к.з.
 Ê - угол сдвига установившегося тока
относительно напряжения
L
x
К
T 
 К
a
r
 rК
К
T
a - постоянная времени цепи к.з.
 i i
п a

Начальное значение составляющей
определяется для момента t=0 при этом
значении тока i ÊÎ = величине мгновенного тока
предшествовавшему к.з. или нагрузки (или нулю
при х.х.)
i  i i
ао ко пл

i  I sin(  )
по пm
К
 0 i  i
êî
ао
по
Если был режим х.х. то i
Представляет интерес определения максимально
возможного значения тока.
х токов
i

2
 Т.к
, то необходим максимум
К 
обоих и чем меньше iпо - т.е. до к.з., тем
больше iàî . Возьмём х.х. i  0, что допустимо
по
I

I
т.к.
.
К
нагр
  900 то при
 Если пренебречь r то z  x
К К
К
  0, т.е. к.з. в момент перехода напряжения через 0

i
I
ао
пm

Тогда через ? поступают наибольшие значения
которые называются ударным током
0,01
0,01


T
T
0
0
0
а
i  I sin(180  0  90 )  I
 I (1 e а )  I  К
у пm
пm
nm
пm у
0,01
T
а
К  1 е
у

рассмотрим в каком диапазоне
может изменяться К у
L
T  0 К у 1
1.
L

0
T 
а
а
r
2. r 0 Tа  0 К у  2
Для близкого к.з. такое упрощение недопустимо,
т.к. необходимо учитывать изменение
индуктивного сопротивления генератора
1
x  x 
а

1
1
1


x
x
x
а
в
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 наьагничивания 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 законы приведения упрощают схему
до одноконтурной
4.Определяют периодические, апериодические,
ударные токи в ветвях
5.При необходимости определяются т.к.з. в
различные моменты времени.