Руководящие указания по ограничению токов однофазных коротких замыканий в электрических сетях 110-220 кв энергосистем

Разновидности коротких замыканий и вероятности их возникновения

Коротким замыканием называется нарушение нормальной работы электроустановки, вызванное замыканием фаз между
собой, или замыканием фазы на землю.

Токи к.з. в современных мощных электросистемах могут достигать огромных значений (10-100 тыс. ампер). Поэтому
оборудование электроустановок должно обладать достаточной электродинамической (механической) и термической
стойкостью к действию токов к.з.


Причинами возникновения короткого замыкания могут быть:

  1. Нарушение изоляции происходящее в следствии её несовершенства, или посторонних причин (обрыв, удар молнии,
    попадание посторонних предметов).
  2. Ошибки при ремонтных работах, включениях и отключениях.

Несмотря на все меры, принимаемые при проектировании и эксплуатации, вероятность короткого замыкания не
исключена, поэтому правильный выбор электрооборудования, основанный на знании характера протекания короткого
замыкания и ожидаемого тока, является самой действенной мерой предотвращения опасных последствий к.з.


Короткие замыкания бывают:

  • трёхфазные — возникающие при одновременном замыкании накоротко всех трёх фаз (I(3)max
    1,6 I(2)min);
  • двухфазные;
  • однофазные — возникающие при замыкании между фазой и землёй (возможны только в системах с заземлённой
    нейтралью)

Процесс протекания короткого замыкания слагается из двух режимов:

  1. Переходного:
    • ударный ток — возникает в течении первых 0,01-0,2 секунд, сопровождается электродинамическим
      эффектом,
      способным сорвать провода с изоляторов, повредить обмотки двигателей, трансформаторов;
    • разрывной ток — появляется в течении первых 0,2 секунд, в течении которых сеть должна быть отключена
      автоматической защитой.
  2. Установившегося. Возникает при несрабатывании защиты, ведёт к злектротермическому эффекту.

Действующее значение периодической составляющей к.з. может быть определено по формулам Тоя:

  • I(3) = E / (31/2 Z) ;
  • I(2) = E / (Z1 + Z2);
  • I(1) = (3 1/2 E) / (Z1 + Z2 + Z3), где

Е — действующее значение ЭДС генератора;

Z1, Z2, Z3 — сопротивление прямой, обратной и нулевой последовательности.

Знать токи короткого замыкания необходимо:

  • для выбора электрооборудования;
  • для проектирования релейной защиты;
  • выбора средств ограничения токов к.з.

Как правило, в точке к.з. возникает электродуга, которая образует переходное сопротивление. Для упрощения
расчётов, будем рассматривать только металлическое к.з., т.е. без учётов переходного сопротивления.

При появлении к.з., сопротивление в сети падает. Однако, скачком ток увеличиться не может, т.к. сеть обладает
индуктивностью. Из курса ТОЭ известно, что ток можно представить, как сумму апериодической (iа) и
периодической
iр) составляющих.

iк = iа + iр

В результате этого, результирующий ток в некоторые моменты времени может превосходить амплитуду установившегося
тока. Быстрота перехода в установившийся режим определяется постоянной установления:

τ = L / r, где L — индуктивность

Через время t ≈ 3τ (0,1-0,2 сек) в цепи будет протекать только периодический или установившийся ток
короткого замыкания.

В конце первого полупериода ток достигает максимального значения, называемого ударным током (iу).

Для удобства расчёта ударного тока, вводят ударный коэффициент 1 ≤ kу ≤ 2

  • При к.з. вблизи генераторной станции величина активного сопротивления будет минимальной, τ →
    ∞, ударный ток
    будет 2 max;
  • Когда к.з. происходит в удалённой точке, то τ → 0, r → ∞. kу = 1

По ударному току проверяют электроаппараты, шины, изоляторы — на электродинамическую стойкость. По действующему
значению установившегося тока проверяют аппаратуру на термическую стойкость.

Ограничение мощности короткого замыкания осуществляется с помощью бетонных реакторов (РБ, РБН). Они имеют
мизерное активное сопротивление и достаточно большое индуктивное. РБ устанавливаются на поверхности, в спец
камерах подстанций, в начале и конце линии.

На новых угольных шахтах допускаемая мощность короткого замыкания не должна превышать S ≤ 100 МВА (старые
шахты —
до 50).

Защита от токов короткого замыкания производится плавкими предохранителями и максимально-токовой защитой.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: