трехфазное короткое замыкание — это… Что такое трехфазное короткое замыкание?



трехфазное короткое замыкание

трехфазное короткое замыкание: Короткое замыкание между тремя фазами в трехфазной электроэнергетической системе.

[ГОСТ 26522-85, статья 9]

Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации.
academic.ru.
2015.

  • трехфазная система электрических токов
  • трехфазное состояние грунта

Смотреть что такое «трехфазное короткое замыкание» в других словарях:

  • трехфазное короткое замыкание — Короткое замыкание между тремя фазами в трехфазной электроэнергетической системе [ГОСТ 26522 85] короткое замыкание трехфазное Замыкание в одном месте электрической сети между всеми тремя фазными проводами цепи [ОАО РАО «ЕЭС России» СТО …   Справочник технического переводчика

  • трехфазное короткое замыкание — Короткое замыкание, при котором в трехфазной электрической системе происходит соединение между всеми тремя фазами (в одном и том же месте системы) без соединения с землей …   Политехнический терминологический толковый словарь

  • трехфазное короткое замыкание с землей — Трехфазное короткое замыкание в трехфазной электроэнергетической системе с незаземленными или резонансно заземленными нейтралями силовых элементов, сопровождающееся контактированием точки короткого замыкания с землей [ГОСТ 26522 85] Тематики… …   Справочник технического переводчика

  • трехфазное короткое замыкание на землю — Короткое замыкание на землю в трехфазной электроэнергетической системе с глухо или эффективно заземленными нейтралями силовых элементов, при котором с землей соединяются три фазы [ГОСТ 26522 85] Тематики электробезопасность Классификация… …   Справочник технического переводчика

  • трехфазное короткое замыкание на землю — Короткое замыкание между тремя фазами электрической системы и землей …   Политехнический терминологический толковый словарь

  • симметричное короткое замыкание — Трехфазное короткое замыкание с равными сопротивлениями в фазах (в месте соединения) …   Политехнический терминологический толковый словарь

  • ГОСТ Р 52735-2007: Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением свыше 1 кВ — Терминология ГОСТ Р 52735 2007: Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением свыше 1 кВ оригинал документа: апериодическая составляющая тока короткого замыкания в электроустановке:… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • автоматическое повторное включение — АПВ Коммутационный цикл, при котором выключатель вслед за его отключением автоматически включается через установленный промежуток времени (О tбт В). [ГОСТ Р 52565 2006] автоматическое повторное включение АПВ Автоматическое включение аварийно… …   Справочник технического переводчика

  • Требования — 5.2 Требования к вертикальной разметке 5.2.1 На поверхность столбиков, обращенную в сторону приближающихся транспортных средств, наносят вертикальную разметку по ГОСТ Р 51256 в виде полосы черного цвета (рисунки 9 и 10) и крепят световозвращатели …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • симметричное КЗ — — [В.А.Семенов. Англо русский словарь по релейной защите] симметричное КЗ [Интент] Симметричное трехфазное КЗ наиболее простой для расчета и анализа вид повреждения. Он характерен тем, что токи и напряжения всех фаз равны по значению как в… …   Справочник технического переводчика

normative_reference_dictionary.academic.ru

1. Трёхфазное короткое замыкание в электрической сети

44

1.1. Система относительных единиц

Все физические
величины и параметры режимов работы
энергосистем являются именованными,
следовательно, имеют единицы измерения
(имеют размерность). Однако часто
физические величины и параметры режимов
работы выражают в относительных
(безразмерных) единицах. Это позволяет
упростить теоретические выкладки и
практические расчёты, поэтому в дальнейшем
наряду с именованными единицами будем
пользоваться также относительными. Под
относительным значением физической
величины
(или долей физической
величины) понимают её отношение к другой
одноимённой физической величине,
выбранной за единицу измерения, т.е.
базисную величину (или базу). Относительные
единицы обозначают нижним индексом «*»
(звёздочка)

.

Параметры элементов
электроэнергетических систем (генераторов,
трансформаторов, реакторов, двигателей)
часто задаются не в именованных единицах,
а в процентах или относительных единицах
при номинальных условиях. Это означает,
что при выражении их в относительных
единицах или процентах в качестве
базисных единиц приняты номинальные
напряжение
и номинальный токили номинальная мощность.
Номинальные величины обозначают нижним
индексом«н», при этом относительные
единицы называютсяотносительными
номинальными
величинамии записываются в виде

,

,,,.

Номинальный ток
выражается с помощью формулы мощности
для трёхфазной цепи

, (1.1)

а номинальное
сопротивление
определяется из формулы закона Ома для
трёхфазной цепи

. (1.2)

Установим связь
между именованными и относительными
номинальными единицами. По определению

,

подставляя в
последнюю формулу выражение (1.2), получим

. (1.3)

Формула (1.3)
используется для определения сопротивления
в относительных номинальных единицах
по известному сопротивлению в именованных
единицах. Таким образом, относительное
сопротивление каждого элемента
энергосистемы задаётся приведенным к
своим номинальным параметрам. При
выполнении расчётов токов короткого
замыкания эта формула используется для
вычисления сопротивления в именованных
единицах по известному сопротивлению
в относительных номинальных единицах

. (1.4)

За единицу измерения
угловых скоростей обычно принимают
синхронную угловую скорость
,
т.е..
Тогда произвольная угловая скорость в
относительных единицах будет:

.

Соответственно
этому в качестве номинальных единиц
принимают:

;

,

т.е. потокосцепление,
индуктирующее при номинальной угловой
скорости номинальное напряжение.

Таким образом,
при указанных номинальных единицах и
,
имеем

,

,

т.е. в относительных
единицах индуктивное сопротивление
равно индуктивности, а ЭДС – потокосцеплению.

Фазное напряжение
в относительных единицах

равно линейному
относительному. Аналогично в относительных
единицах амплитудное значение равно
действующему

.

Из этих выражений
можно также установить, что в относительных
единицах мощность одной фазы равна
мощности трёх фаз; ток возбуждения,
поток и ЭДС генератора численно равны
между собой.

Необходимо отметить
также, что для любого элемента электрической
сети относительное сопротивление равно
относительному падению напряжения при
протекании через него номинального
тока (или мощности).

Для выполнения
расчётов токов короткого замыкания ЭДС
и сопротивления элементов расчётной
схемы, приведенные каждый к своим
номинальным параметрам не могут быть
преобразованы; для этого они должны
быть приведены к одним базисным условиям
(общим для всего участка заданной
электрической сети). Это базисные
мощность (),
напряжения (),
токи (),
сопротивления ().
Базисные величины обозначают нижним
индексом «б«. В этом случае
относительные единицы называютотносительными базисными
единицами, например, ЭДС,
токи т.п. Относительные базисные единицы
определяются следующими выражениями:

,

,,и т.п.

Базисные мощность
и напряжение принимаются независимыми
и через них выражаются базисные ток и
сопротивление. Для базисных величин
аналогично (1.1) и (1.2) можно записать

, (1.5)

. (1.6)

Поскольку выбор
базисных единиц произволен, то одна и
та же физическая величина может иметь
разные численные значения при выражении
её в относительных единицах.

Фазное напряжение
в относительных базисных единицах

равно линейному
относительному базисному, как и в
относительных номинальных величинах.
Аналогично в относительных единицах
амплитудное значение равно действующему

.

Перевод именованных
единиц в относительные базисные
осуществляется по формуле, аналогичной
(1.3)

(1.7)

Подставив в (1.7)
значение
из выражения (1.4), получим выражение,
которое устанавливает связь между
относительными номинальными и
относительными базисными единицами

. (1.8)

Выражение (1.8)
используется для перевода относительных
номинальных единиц в относительные
базисные.

Для ограничения
ТКЗ в энергосистемах используются
токоограничивающие реакторы, представляющие
собой линейные индуктивности. Для
реакторов задаются номинальные напряжение
и ток (а не мощность).

Учитывая, что
выражения (1.4) и (1.8) преобразуются
соответственно

(1.9)

и

. (1.10)

Относительные
величины выражаются также и в процентах,
например, сопротивление
.

studfiles.net

Основные сведения о коротких замыканиях.

Основные сведения о коротких замыканиях. Короткое замыкание (КЗ) — электрическое соединение двух точек электрической сети с различными значениями потенциала, не предусмотренное конструкцией устройства и нарушающее его нормальную работу.Короткие замыкания, возникающие в электрических сетях, машинах и аппаратах, отличаются большим разнообразием как по виду, так и по характеру повреждения.

Для упрощения расчетов и анализа поведения релейной защиты при повреждениях исключаются отдельные факторы, не оказывающие существенного влияния на значения токов и напряжений. В частности, как правило, не учитывается при
расчетах переходное сопротивление в месте КЗ и все повреждения рассматриваются как непосредственное (или, как говорят, «глухое» или «металлическое») соединение фаз между собой или на землю (для сети с заземленной нейтралью). Не учитываются токи намагничивания силовых трансформаторов и емкостные токи линий электропередачи напряжением до 330 кВ. Сопротивления всех трех фаз считаются одинаковыми.

Основные виды КЗ показаны на рис.1.17. Междуфазные КЗ – двухфазные и трехфазные – возникают в сетях как с заземленной, так и с изолированной нейтралью. Однофазные КЗ могут происходить только в сетях с заземленной нейтралью.

Основными причинами, вызывающими повреждения на линиях электропередачи, являются перекрытия изоляции во время грозы, схлестывание и обрывы проводов при гололеде, набросы, перекрытия загрязненной и увлажненной изоляции, ошибки персонала и др.

Трехфазное короткое замыкание. Симметричное трехфазное КЗ – наиболее простой для расчета и анализа вид повреждения. Он характерен тем, что токи и напряжения всех фаз равны по значению как в месте КЗ, так и в любой другой точке сети:

Векторная диаграмма токов и напряжений при трехфазном КЗ приведена на рис.1.18. Поскольку рассматриваемая система симметрична, ток, проходящий в каждой фазе, отстает от создающей его ЭДС на одинаковый угол φk, определяемый соотношением активного и реактивного сопротивления цепи короткого замыкания:

        Для линий 110 кВ этот угол равен 60-78о; 220 кВ (один провод в фазе) – 73-82о; 330 кВ (два провода в фазе) – 80-85о; 500 кВ (три провода в фазе) – 84-87о; 750 кВ (четыре провода в фазе) – 86-88о (большие значения угла соответствуют большим сечениям проводов).

      Напряжение в месте КЗ равно нулю, а в любой другой точке сети может быть определено, как показано на рис.1.18, в. Так как все фазные и междуфазные напряжения в точке трехфазного короткого замыкания равны нулю, а в точках, удаленных от места КЗ на небольшое расстояние, незначительны по значению, рассматриваемый вид повреждения представляет наибольшую опасность для работы энергосистемы с точки зрения устойчивости параллельной работы электростанций и узлов нагрузки.

        Двухфазное короткое замыкание. При двухфазном КЗ токи и напряжения разных фаз неодинаковы. Рассмотрим соотношения токов и напряжений, характерные для двухфазного КЗ между фазами В и С (рис.1.19). В поврежденных фазах в месте КЗ проходят одинаковые токи, а в неповрежденной фазе ток отсутствует

Междуфазное напряжение  в месте КЗ равно нулю, а фазные напряжения

       Так же как и при трехфазном КЗ, токи, проходящие в поврежденных фазах, отстают от создающей их ЭДС (в данном случае от ЭДС  или параллельного ему вектора) на угол φk, определяемый соотношением активных и реактивных сопротивлений цепи.

       Соответствующие векторные диаграммы для места КЗ построены на рис.1.19, а. По мере удаления от места КЗ фазные напряжения , и междуфазное напряжение будут увеличиваться, как показано на рис.1.19, а штриховыми линиями для точки n.

      С точки зрения влияния на устойчивость параллельной работы генераторов и на работу электродвигателей рассматриваемый вид повреждения представляет значительно меньшую опасность, чем трехфазное КЗ.

   Двухфазное короткое замыкание на землю в сети с заземленной нейтралью. Этот вид повреждения для сетей с изолированной нейтралью практически не отличается от двухфазного КЗ. Токи, проходящие в месте КЗ и в ветвях рассматриваемой схемы, а также междуфазные напряжения в разных точках сети имеют те же самые значения, что и при двухфазном КЗ.

     В сетях с заземленной нейтралью двухфазное КЗ на землю значительно более опасно, чем двухфазное КЗ. Это объясняется более значительным снижением междуфазных напряжений в месте КЗ, так как одно междуфазное напряжение уменьшается до нуля, а два других – до значения фазного напряжения неповрежденной фазы (рис.1.20).

Соотношение токов и напряжений в месте КЗ для этого вида повреждения имеют следующий вид:

   Однофазное короткое замыкание в сети с заземленной нейтралью. Однофазное КЗ может иметь место только в сетях с заземленной нейтралью (на пост советском пространстве, как правило, с заземленной нейтралью работают сети напряжением 110 кВ и выше). Векторные диаграммы токов и напряжений в месте однофазного КЗ фазы А приведены на рис.1.21, а формулы, определяющие соотношения между ними, даны ниже:

    Однофазное КЗ, сопровождающиеся снижением до нуля в месте повреждения только одного фазного напряжения, представляют меньшую опасность для работы энергосистемы, чем рассмотренные выше междуфазные КЗ.

     Однофазное замыкание на землю в сети с малым током замыкания на землю. В сетях с малыми токами замыкания на землю, к которым относятся сети 3-35 кВ, работающие с изолированной нейтралью или с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор, замыкание одной фазы на землю сопровождается значительно меньшими токами, чем токи КЗ.

       где ХΣ – суммарное сопротивление цепи замыкания на землю.

      Поскольку активные и индуктивные сопротивления генераторов, трансформаторов и кабельных линий много меньше, чем емкостное сопротивление сети, ими можно пренебречь. Тогда

      где f – частота сети, равная 50 Гц; С – емкость одной фазы сети относительно земли.

       Поскольку при замыкании фазы А на землю напряжение фаз В и С относительно земли равны по значению междуфазному напряжению и сдвинуты на угол 60о, то

В результате

       Емкость сети в основном определяется длиной присоединённых линий, в то время как емкости относительно земли обмоток генераторов и трансформаторов сравнительно невелики. Для расчета емкостного тока (А/км), проходящего при замыкании на землю в сети с изолированной нейтралью, можно воспользоваться следующими выражениями, определяющими ток на 1 км кабельной линии:

        Для линии 6 кВ и 10 кВ соответственно.

      где S – сечение кабеля, мм2Uном – номинальное междуфазное напряжение кабеля, кВ.

      Для воздушных линий можно принимать следующие удельные значения емкостных токов: 6 кВ – 0,015 А/км; 10 кВ – 0,025 А/км; 30 кВ – 0,1 А/км.

   Для снижения тока замыкания на землю применяются специальные компенсирующие устройства – дугогасящие катушки, которые подключаются между нулевыми точками трансформаторов или генераторов и землей. В зависимости от настройки дугогасящей катушки ток замыкания на землю уменьшается до нуля или до небольшого остаточного значения.

      Поскольку токи замыкания на землю имеют небольшие значения, а все междуфазные напряжения остаются неизменными (рис.1.22), однофазное замыкание на землю не представляет непосредственной опасности для потребителей. Защита от этого вида повреждения, как правило, действует на сигнал. Однако длительная работа сети с заземленной фазой нежелательна, так как длительное прохождение тока в месте замыкания на землю, а также повышенные в 1,73 раза напряжения неповрежденных фаз относительно земли могут привести к пробою или повреждению их изоляции и возникновению двухфазного КЗ. Поэтому допускается работа сети с заземлением одной фазы только в течении 2 ч. За это время оперативный персонал с помощью устройств сигнализации должен обнаружить и вывести из схемы поврежденный участок.

     В сетях, питающих торфопредприятия и передвижные строительные механизмы, для обеспечения условий безопасности обслуживающего персонала защита от замыканий на землю выполняется с действием на отключение.

releyka.blogspot.com

Что такое межфазное короткое замыкание и как защититься от него?

Не будет сильным преувеличением утверждение о том, что такой нештатный режим работы электросети, как короткое замыкание известен даже тем, кто не изучал основы электротехники. Сегодня мы предлагаем рассмотреть частный случай этого явления – межфазное замыкание. Из материалов нашей статьи Вы узнаете, особенности данного вида КЗ и вызванные им последствия. В завершении мы рассмотрим способы защиты электросети от различных видов замыканий.

Что такое межфазное замыкание?

Это аварийный режим работы электросети, вызванный электроконтактом разноименных фаз. В качестве примера приведем типовые виды замыканий.

Виды коротких замыканий

Обозначения:

  1. Трехфазные КЗ.
  2. Замыкание двух фазных проводов.
  3. КЗ на землю при двухфазном замыкании.
  4. Фазное (однофазное) КЗ. Замыкание может происходить с землей или нулевым проводом в системах с изолированной или заземленной нейтралью.

Как видно из рисунка, под определение межфазного замыкание подходит пункт 2. Заметим, что при определенных условиях 1 и 3 также можно рассматривать как частный случай межфазного КЗ.

Где возникает и почему?

Теоретически КЗ может образоваться в любой точке сети. Этот процесс носит случайный характер, за исключением тех случаев, когда короткое замыкание вызывается принудительно, при помощи короткозамыкателя для оперативного отключения высоковольтных линий электропередач.

Короткозамыкатель КЗ-110

Непреднамеренное КЗ может возникнуть в следующих местах:

  • На изоляторах, как проходных, так и опорных, используемых для токоведущих частей.
  • Между фазными обмотками электрических машин и электромагнитных устройств, например, трансформаторов тока, двигателей или генераторов.
  • В воздушных и кабельных линиях электропередач.
  • В коммутаторах электрических цепей, например, разъединителях, рубильниках, автоматических выключателях и т.д.
  • В цепях оборудования или других потребителей электроэнергии.

Причины КЗ могут быть вызваны различными условиями, перечислим наиболее распространенные электрические соединения:

  • Металлический контакт межфазных напряжений с минимальным переходным сопротивлением и исключением электрической дуги.
  • Дуговые замыкания. Между фазными проводниками протекают сильные токи нагрузки даже при воздушном зазоре.
  • Тлеющие КЗ, как правило, возникают в силовых КЛ при разрушении или повреждении изоляции токопроводящих линий. В результате на участке сети между фазными проводниками может образоваться зона с малым сопротивлением, что приводит к перегреву изоляции.
  • Пробой силовых полупроводниковых элементов, например, тиристоров.

Ток межфазного КЗ

При любом виде замыкания ток является основной характеристикой аварийного режима работы трехфазной сети. Эго необходимо принимать во внимание при разработке электрооборудования, для чего применяется специальная методика, описание которой можно найти на нашем сайте.

Расчет тока КЗ помимо электроустройств также необходим для выбора характеристик аппаратов, производящих защитное (аварийное) отключение, например автоматические выключатели или системы релейной защиты.

Перечислим факторы, от которых зависит ток КЗ:

  • Удаление аварийного участка от источника питания. Чем больше расстояние между ними, тем меньшим будет уровень тока КЗ.
  • Тип, сечение токоведущих элементов и длина силовых магистралей между аварийным участком и источником электроэнергии. При этом немаловажное влияние оказывают параметры и состояние коммутаторов, расположенных в данной цепи. Перечисленные выше характеристики цепи позволяют рассчитать эквивалентное сопротивление нагрузки, необходимое для определения тока замыкания.

Обратим внимание, что вид электрического соединения при КЗ влияет на величину тока замыкания. Наблюдается следующая зависимость:

  • Металлический контакт фазных напряжений образует наибольшую величину тока. Именно поэтому при проектировании электрооборудования производятся расчеты для данного электрического соединения.
  • Дуговое КЗ образует меньший ток. Но на практике можно часто наблюдать неустойчивую дугу, то есть, периодически зажигающуюся и затухающую, что приводит к образованию переходных процессов. Они, в свою очередь, могут вызвать превышение расчетных характеристик тока КЗ.
  • Тлеющее КЗ образует уровень тока существенно меньше расчетного, что может негативно отразиться срабатывании автоматов защиты. На практике наблюдались случаи, когда данный вид замыкания становился дуговым или образовывал металлический контакт, вызывая срабатывание АВ. Но после включения линии электрическое соединение вновь возвращалось к состоянию тлеющего замыкания, нее распознаваемое АВ. В таких случаях для распознавания аварийного участка необходимо подать на линию повышенное напряжение или провести измерение сопротивление изоляции.

Проверка изоляции с помощью мегаомметра

Последствия

Межфазные КЗ могут не только отразиться на режимах работы электроустройств, ни и стать причиной их выхода из строя. Помимо этого токоведущие элементы подвергаются как термической, так и динамической нагрузке. Последняя характерна для мощных энергосистем, в которых наблюдается притягивание или отталкивание токопроводящих элементов. Это взаимодействие зависит от направления тока.

При аварии высоковольтных цепей динамическая нагрузка может привести к разрушению изоляторов, поддерживающих токопроводные магистрали, что только усугубляет ситуацию.

Термическая нагрузка проявляется в виде нагрева проводников при прохождении по ним тока замыкания. В результате токопроводы становятся, в буквальном смысле, нагревательными элементами.

Не менее опасным поражающим фактором при межфазном КЗ является образование электродуги, оказывающей негативное воздействие как на человека, так и оборудование. Она способна в течение микросекунд нагреть поверхность контакта до 4000°С – 10000°С, а в некоторых случаях и более. Соответственно, при такой высокой температуре плавится практически все металлические элементы. Нередко до срабатывания защиты дуга успевает пережечь токоведущие шины.

Образование электрической дуги на размыкателях

Электродуга не только нагревает как место контакта, так и окружающее ее пространство. Если рядом с ней расположены горючие материалы, то вероятность пожара существенно увеличивается.

Ожог, вызванный дугой, сложно поддается лечению. Это связано с тем, что мелкие брызги расплавленных металлов оседают на коже, образуя эффект металлизации. Характерно, что на практике случайно попасть под воздействие дуги практически нереально. Как правило, причина кроется в нарушении ТБ, технологических процессов, а также других ошибок, связанных с воздействием человеческого фактора.

К негативным последствиям КЗ также стоит отнести снижение уровня напряжения на аварийном участке. Это создает ряд дополнительных проблем, проявляющихся в виде сбоев в работе оборудования, подключенного к данной сети. Например, отключаются магнитные пускатели, срабатывает защита блоков питания электронных систем, повышается рабочий ток электродвигателей и т.д.

Способы защиты

Мы уже рассматривали ранее способы защиты от КЗ, но учитывая актуальность данной темы, будет полезным напомнить о них. В быту для этих целей используются автоматические выключатели, встроенная в них электромагнитная защита реагирует на токи замыкания, и снимает нагрузку при межфазных, однофазных и других замыканиях.

Селективность устройств защиты в бытовых и распределительных сетях позволяет локализовать аварийный участок, оставив подключенными потребителей, запитанных от неповрежденных фаз.

Для защиты электроцепей с классом напряжения более 1-го киловольта не применяются АВ или аналогичная коммутационная аппаратура. Это связано с тем, что даже при нормальных режимах работы величина нагрузки может привести к образованию дуги, с которой не справятся дугогасящие катушки. Именно поэтому в высоковольтном оборудовании применяется релейная защита, управляющая вакуумными, масляными и элегазовыми разъединителями.

Профилактика

Несмотря на то, что образование замыкания носит случайный характер, применяя ряд профилактических мер, можно несколько снизить вероятность его возникновения. К таковым мерам относятся:

  • Своевременная замена электрооборудования, у которого закончился срок эксплуатации.
  • Регулярное проведение планово-предупредительных ремонтов. При таких процедурах можно своевременно обнаружить и устранить повреждение изоляции токоведущих линий, межвитковые замыкания первичных или вторичных обмоток трансформатора и другие неисправности.
  • Электрооборудование необходимо эксплуатировать в штатном режиме, перегрузка существенно снижает его ресурс.
  • Соответствующая подготовка и регулярный инструктаж обслуживающего и электротехнического персонала.

www.asutpp.ru

6.8. Однофазное короткое замыкание

Предположим
в точке К (рис. 6.9) в сети с глухозаземленной
нейтралью происходит однофазное КЗ
фазы А на землю.

Для
однофазного КЗ необходимо иметь схемы
замещения прямой, обратной и нулевой
последовательностей, из которых
определяются величины
,,,.

Уравнения
(6.10) дополняются следующими тремя
граничными условиями:

,
,.
(6.19)

Рис.
6.9. Принципиальная схема однофазного
КЗ

Симметричные
составляющие тока в поврежденной фазе
с учетом граничных условий будут:

(6.20)

т.е.
.

Таким
образом, токи в фазах:
;;.
Ток, протекающий через землю:.

Напряжение
для поврежденной фазы А:

.
(6.21)

Симметричные
составляющие напряжений в месте КЗ:

(6.22)

Фазные
напряжения в месте КЗ:

(6.23)

Выражения
(6.20) и (6.21) позволяют построить векторные
диаграммы токов и напряжений (рис. 6.10).
На векторной диаграмме напряжений
(рис.6.10б) угол θ
между напряжениями неповрежденных фаз
зависит от отношения между
ии изменяется в пределах 60° ≤θ
≤ 180°.
Нижний предел соответствует
,
верхний — при.
Приуголθ
равен 120°.

а б

Рис.
6.10. Векторные диаграммы токов (а) и
напряжений (б) однофазного короткого
замыкания

Подставим
в уравнение (6.21) симметричные составляющие
напряжений из (6.10):

откуда
с учетом уравнения (6.20) получим:

(6.24)

Комплексная
схема замещения, соответствующая
выражению (6.24), имеет вид (рис. 6.11).

Рис.
6.11. Комплексная схема замещения
однофазного КЗ

Выводы
из анализа однофазного КЗ

  1. Ток
    КЗ, протекающий в поврежденной фазе,
    состоит из прямой,
    обратнойи
    нулевойпоследовательностей.

  2. Напряжение
    в поврежденной фазе в СЭС резко снижается,
    что приводит к искажению треугольника
    линейных напряжений и это отражается
    на нормальной работе потребителей.

  3. Напряжение
    неповрежденных фаз в месте КЗ незначительно
    повышается. Это объясняется тем, что в
    «здоровых» фазах наводится ЭДС
    взаимоиндукции от тока КЗ, протекающего
    в поврежденной фазе.

  4. Линейные
    напряжения в месте КЗ не выше напряжения
    нормального режима.

6.9. Двухфазное короткое замыкание на землю

Предположим
в точке К
(рис. 6.12) в сети с глухозаземленной
нейтралью происходит двухфазное КЗ на
землю между фазами В
и С
и землей.

Для
расчета К(1,1)
необходимо иметь схемы замещения прямой,
обратной и нулевой последовательностей,
из которых определяются величины
сопротивлений прямой
,
обратнойи нулевойпоследовательностей.

Уравнения
(6.6) дополняются тремя граничными
условиями:

,

,.
(6.25)

Cимметричные
составляющие напряжений фазы А
с учетом граничных условий будут:

(6.26)

т. е.
,
откуда.

Рис.
6.12. Принципиальная схема двухфазного
КЗ на землю

Из
исходных уравнений (6.10):

(6.27)

Так
как ток фазы А
,
то, подставляя уравнения (6.27) в последнее
выражение, имеем:

.

Из
последнего выражения получим:

Подставляя
полученное значение
из выражения (6.28) в формулы (6.27), после
преобразований имеем:

(6.29)

Схема
замещения при двухфазном КЗ К(1,1),
соответствующая выражению (6.29),
представлена на рис. 6.13.

Рис.
6.13. Комплексная схема замещения цепи
при двухфазном КЗ на землю

Токи
в поврежденных фазах:

(6.30)

Модуль
выражений в квадратных скобках в
уравнениях (6.30) составляет:

.
(6.31)

Следовательно,
абсолютная величина токов в поврежденных
фазах В
и С
запишется как
;.

В
зависимости от отношения между
изначение
m(1,1)
находится в пределах
1,5 ≤ m(1,1)
.Нижний
предел наступает при
,
а верхний – при,
равном 0 или ∞.

Ток,
протекающий через землю (и параллельным
ей путем), будет:

.
(6.32)

Выражение
(6.28) можно представить в следующем виде:

(6.33)

Напряжение
неповрежденной фазы в месте КЗ

Векторные
диаграммы токов и напряжений в месте
двухфазного КЗ на землю приведены на
рис. 6.14. На
векторной диаграмме токов угол θ может
изменяться в пределах 60º ≤ θ ≤ 180º,
стремясь к нижнему пределу при
и к верхнему при.

а.
б.

Рис.
6.14. Вектор диагр напряж(а)и токов(б)при
двухф КЗ на землю

Выводы
из анализа двухфазного КЗ на землю:

  1. Напряжения
    поврежденных фаз в месте КЗ равны нулю
    и значительно ниже нормальных значений
    во всей СЭС.

  2. Напряжение
    неповрежденной фазы не изменяется и
    равно номинальному напряжению.

  3. В
    системе электроснабжения протекают
    токи КЗ всех последовательностей.

studfiles.net

Трехфазное короткое замыкание в системе электроснабжения

Находим фазные составляющие тока в месте, приведённые к месту короткого замыкания,в момент времени t=1,25 сек:

Находим симметричные составляющие напряжения в месте повреждения, приведённые к месту короткого замыкания,в момент времени t=1,25 сек.

Находим фазные составляющие тока в месте повреждения, приведённые к месту короткого замыкания, в момент времени t=1,25 сек:

Производим построение диаграмм токов и напряжений в месте повреждения.

Рис 16. – Векторная диаграмма токов в месте повреждения.

Рис 17.- векторная диаграмма напряжений в месте повреждения.

Ответы на контрольные вопросы.

1. Как изменится схема замещения нулевой последовательности, если в месте повреждения предусмотреть продольную несимметрию?

Примерами продольной несимметрией являются обрыв одной (двух) фаз и включение в одну (две) фазы элементов, обладающих сопротивлением. На схеме замещения продольную несимметрию показывают либо видимым обрывом, либо сопротивлением между точками, которые являются местом повреждения. Таким образом, если при поперечной несимметрии в схеме замещения нулевой последовательности симметричная составляющая тока нулевой последовательности проходит от узла с нулевым потенциалом к узлу, в котором произошло несимметричное короткое замыкание, а напряжением нулевой последовательности является разность потенциалов этих узлов, то при продольной несимметрии место повреждения будет состоять из двух точек, между которыми либо разрыв (обрыв фазы или фаз), либо сопротивление (включение в одну (две) фазы элементов, обладающих сопротивлением). И симметричная составляющая нулевой последовательности тока и напряжения будет рассматриваться между этими двумя точками. Схемы замещения других последовательностей рассматриваются таким же образом. При этом в зависимости от вида повреждения применяются те или иные граничные условия.

2. Указать порядок вычисления несимметричного короткого замыкания с использованием метода расчётных кривых?

Порядок расчета токов поврежденных фаз при несимметричных коротких замыканиях (как и токов при трехфазных коротких замыканиях) с использованием метода расчетных кривых зависит от исходной расчет­ной схемы. Если эта схема содержит только один синхронный генера­тор (синхронный компенсатор), то расчет тока поврежденной фазы в заданный момент времени при любом несимметричном коротком замыкании ведут в следующей последовательности.

1. Составляют схему замещения прямой последовательности для определения начального значения тока прямой последовательности (т.е. синхронный генератор учитывают сверхпереходным сопротив­лением по продольной оси и сверхпереходной ЭДС, найденной с уче­том предшествующей нагрузки генератора), а также схемы замеще­ния обратной и нулевой последовательностей и определяют их параметры, выражая, как правило, все сопротивления в относитель­ных единицах.

2. Преобразуют все схемы замещения относительно точки корот­кого замыкания и находят эквивалентные сопротивления

3. В зависимости от вида несимметричного короткого замыкания определяют дополнительное сопротивление

и начальное зна­чение тока прямой последовательности при выбранных базисных условиях:

4. Находят начальное значение тока прямой последовательности генератора, отнесенное к его полной номинальной мощности и номи­нальному напряжению

5. Если ток

, то подбирают соответствующую типо­вую кривую и для заданного момента времени определяют коэффи­циент

6. Определяют искомое значение периодической составляющей тока поврежденной фазы (поврежденных фаз) в расчетный момент времени, используя формулу

В том случае, когда исходная расчетная схема содержит несколько однотипных и одинаково удаленных от точки короткого замыкания синхронных генераторов (синхронных компенсаторов), расчет пери­одической составляющей тока поврежденной фазы (поврежденных фаз) в заданный момент времени при несимметричном коротком замыкании производят в том же порядке, только при нахождении тока

, определяющего удаленность точки эквивалентного трехфазного короткого замыкания от синхронного генератора, учиты­вают суммарную мощность всех генераторов.

Если исходная расчетная схема содержит неодинаково удаленные от точки короткого замыкания генераторы и энергетическую систему, то при преобразовании схемы замещения прямой последователь­ности отдельно выделяют генератор, для которого расчетное корот­кое замыкание предполагается близким, а остальные генераторы объ­единяют с энергосистемой. Однако даже при радиальной схеме связи выделенного генератора с энергосистемой и несимметричном корот­ком замыкании в какой-либо промежуточной точке делить эту схему на две независимые части, как это делается при трехфазном коротком замыкании, нельзя, так как при несимметричном коротком замыка­нии напряжение в месте повреждения не равно нулю и дополнитель­ное сопротивление

, за которым находится точка эквивалент­ного трехфазного короткого замыкания, оказывается общим для выделенного генератора и системы (рис. 9,а). Если же несим­метричное короткое замыкание происходит на ответвлении с сопро­тивлением Хк
,

которое в схеме замещения прямой последователь­ности образует отдельную ветвь (рис. 9, б), то точка эквивалентного трехфазного короткого замыкания оказывается еще более удаленной от генератора.

mirznanii.com

Трехфазное короткое замыкание

Количество просмотров публикации Трехфазное короткое замыкание — 185

В нормальном режиме работы и при КЗ на зажимах сохраняется симметричная и неизменная по значению трехфазная система напряжений, как это показано на рисунке 6.1.

Рисунок 6.1 — Трехфазная симметричная цепь, питаемая от шин неизменного напряжения (от источника бесконечной мощности)

При коротком замыкании углы между током и напряжением меняются, а токи существенно возрастают. Короткое замыкание делит цепь на две части: правую, с сопротивлениями r1 и х1L1, и левую, содержащую источник питания и сопротивления в цепи КЗ rки xкLк.

Правая часть цепи зашунтирована КЗ и ток в ней будет поддерживаться до тех пор, пока запасенная в индуктивности L1 энергия магнитного поля не перейдет в тепло, выделяющееся в активном сопротивлении r1. Этот ток не превышает тока нормального режима и, постепенно затухая до нуля, не представляет опасности для оборудования.

Изменение режима в левой части цепи, содержащей источник питания, при наличии индуктивности Lктакже сопровождается переходным процессом в соответствии с уравнением

(6.1)

где u и i – соответственно мгновенные значения напряжения и тока.

Решение уравнения дает

(6.2)

где Um — амплитудное значение фазного напряжения источника;

Zk — сопротивление присоединœенного к источнику участка цепи КЗ;

α — фазовый угол напряжения источника в момент t=0;

φк – угол сдвига тока в цепи КЗ относительно напряжения источника той же фазы;

Та – постоянная времени цепи КЗ, равная .

Полный ток КЗ слагается из двух составляющих.

Вынужденная составляющая имеет периодический характер с частотой, равной частоте напряжения источника и принято называть периодической составляющей тока КЗ

(6.3)

где In,m – амплитудное значение периодической составляющей тока.

Свободная составляющая имеет апериодический характер изменения

, (6.4)

Начальное значение апериодической составляющей тока КЗ в каждой фазе определяется для момента времени t=0

, (6.5)

Максимальное значение тока iа,0 будет в случае, в случае если напряжение в момент возникновения КЗ проходит через нулевое значение и тока в цепи до КЗ нет, ᴛ.ᴇ. i(0)=0. При этом iа,0=In,m, как это показано на рисунке 6.2.

Максимальное мгновенное значение полного токанаступает через 0,01 с после начала процесса КЗ, носит название ударного тока и обозначается iу

(6.6)

где kу – ударный коэффициент, зависящий от постоянной времени.

Рисунок 6.2 — Изменение тока КЗ в цепи, питаемой от шин неизменного напряжения при максимальном значении апериодической составляющей

Переходный процесс завершается после затухания апериодической составляющей, и далее полный ток КЗ равен его периодической составляющей.

При снижении напряжения на выводах генератора ниже 0,85-0,9 номинального срабатывает форсировка возбуждения, обеспечивающая нарастание возбуждения генератора до предельного значения. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, АРВ изменяет магнитный поток возбуждения Фf, ЭДС генератора, а, следовательно, и ток КЗ. Все АРВ действуют с небольшим запаздыванием. В результате этого действие АРВ начинает проявляться только спустя неĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ время после возникновения КЗ.

referatwork.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о