Вопрос 1: Общая характеристика процесса

Короткие замыканиЯ в электриЧеских системах

Тема 2

Совокупность процессов, характеризующих условия работы системы электроснабжения в любой момент времени называется режимом системы.

Вопрос 3: Режимы системы электроснабжения

Количественными показателями режима является значение мощности, напряжения и тока, связанные между собой через сопротивления или проводимости элементов системы. В системах электроснабжения выделяют установившиеся и переходные режимы.

Различают 4 вида режимов: 1) нормальный установившийся; 2) нормальный переходный; 3) аварийный установившийся и переходный; 4) после аварийный установившийся.

Основной задачей сохранения требуемого режима системы является поддержание таких параметров режима, при которых обеспечивается устойчивость данного режима.

Устойчивость режима - это совокупность системы при внезапном случайном возмущении ее режимов сохранить допустимое значение параметров в узловых точках.

Различают статическую и динамическую устойчивость.

Статической устойчивостью называется способность возвращаться к исходному установившемуся режиму после малых отклонений параметров ее элементов от допустимых пределов.

Динамическая устойчивость - способность системы возвращаться после временного приложения внезапного и резкого возмущения к такому установившемуся режиму, при котором значение параметров режима в основных точках системы находятся в допустимых пределах.

Переходный процесс в системах электроснабжения - это следствие изменения эксплуатационных условий или результат повреждения изоляции и токоведущих частей. Причины переходных процессов - многократные воздействия на элементы системы (включения, отключения, переключения, отключения или обрывы фаз, КЗ).

Короткими замыканиями (КЗ) называют замыкания между фазами (фазными проводниками электроустановки), замыкания фаз на землю (нулевой провод) в сетях с глухо- и эффективно -заземленными нейтралями, а также витковые замыкания в электрических машинах.

Короткие замыкания возникают при нарушении изоляции электрических цепей. Причины таких нарушений различны: старение и вследствие этого пробой изоляции, обрывы проводов с падением на землю, механические повреждения изоляции кабельных линий при земляных работах, удары молнии в линии электропередачи и др.

Чаще всего КЗ происходят через переходное сопротивление, например через сопротивление электрической дуги, возникающей в месте повреждения изоляции. Для упрощения анализа в большинстве случаев при расчете токов КЗ рассматривают металлическое КЗ без учета переходных сопротивлений.

В трехфазных электроустановках возникают трех- и двухфазные КЗ. В трехфазных сетях с глухо- и эффективно- заземленными нейтралями дополнительно могут возникать также одно- и двухфазные КЗ на землю (замыкание двух фаз между собой с одновременным соединением с землей).

При трехфазном КЗ все фазы электрической сети оказываются в одинаковых условиях, поэтому его называют симметричным. При расчете других видах КЗ фазы сети находятся в разных условиях, поэтому векторные диаграммы токов и напряжений искажены. Такие КЗ называют несимметричными.

В табл.1. представлены виды КЗ и вероятность возникновения каждого вида.

КЗ сопровождаются увеличением токов в поврежденных фазах до значений, превосходящих в несколько раз номинальные значения. Протекание токов КЗ приводит к увеличению потерь электроэнергии в проводниках и контактах, что вызывает их повышенный нагрев. Нагрев может ускорить старение и разрушение изоляции, вызвать сваривание и выгорание контактов, потерю механической прочности шин и проводов и т.п. Проводники и аппараты должны без повреждений переносить в течение заданного расчетного времени нагрев токами КЗ, т.е. должны быть термически стойкими.

Таблица 1

Виды коротких замыканий

Вид КЗ	Поясняющая схема	Вероятность возникновения данного вида КЗ,%
Трехфазное		1-7
Двухфазное		2-13
Однофазное		60-92
Двухфазное на землю		5-20

Протекание токов КЗ сопровождается также значительными электродинамическими усилиями между проводниками. Токоведущие части, аппараты д.б. сконструированы так, чтобы выдерживать без повреждений усилия, возникающие при КЗ, т.е. должны обладать электродинамической стойкостью.

КЗ сопровождаются понижением уровня напряжения в электрической сети, особенно вблизи места повреждения. Снижение напряжения на шинах у потребителя может привести к опасным последствиям. Для обеспечения надежной работы энергосистем и предотвращения повреждений оборудования при КЗ необходимо быстро отключать поврежденный участок.

КЗ сопровождается переходным процессом, при котором значения токов и напряжений, а также характер их изменения во времени зависят от соотношения мощностей и сопротивлений источника питания (генератор, система) и цепи, в которой произошло повреждение. С учетом этого все возможные случаи КЗ можно условно разделить на две группы, а именно: КЗ в цепях, питающихся от шин неизменного напряжения (энергосистемы); КЗ вблизи генератора ограниченной мощности.

Шинами неизменного напряжения (системой бесконечной мощности) условно считают такой источник, напряжение на зажимах которого остается практически неизменным при любых изменениях тока в подключенной к нему цепи. Собственное сопротивление этой системы ничтожно мало по сравнению с сопротивлением цепи КЗ. При вычислении токов КЗ для выбора электрооборудования и уставок релейной защиты можно не учитывать сопротивление питающей энергосистемы, если оно не превышает 5-10% результирующего сопротивления цепи КЗ.

Ко второй группе относят повреждения, происходящие на выводах генераторов или на таком удалении от них, что сопротивление цепи КЗ соизмеримо с сопротивлением генератора. В этом случае изменение параметров самого генератора при КЗ существенно влияет на ход процесса и им нельзя пренебречь.

Дата добавления: 2014-01-07