Территория электротехнической информации WEBSOR
Общие сведения о расчетах несимметричных видов КЗ
Расчет токов и мощности трехфазного короткого замыкания. Определение параметров схемы замещения. Расчетная схема электрической цепи
Короткие замыкания КЗ , как правило, сопровождаются увеличением токов в поврежденных фазах до величин, превосходящих в несколько раз номинальные значения. Протекание токов КЗ вызывает повышенный нагрев элементов электроустановки. Нагрев может ускорить старение и разрушение изоляции, вызвать сваривание или выгорание контактов, потерю механической прочности шин и проводов и т. Проводники и аппараты должны без повреждений переносить нагрев токами КЗ, т. Протекание токов КЗ сопровождается, кроме того, значительными электродинамическими усилиями между проводниками. Если не принять должных мер, под действием этих усилий токоведущие части и их изоляция могут быть разрушены. Токоведущие части, аппараты, электрические машины должны быть сконструированы так, чтобы выдерживать без повреждений усилия, возникающие при КЗ, т. Для правильного выбора элементов электроустановок и их защиты необходимо уметь определять величину тока КЗ, знать физику процесса при их возникновении. Коротким замыканием КЗ называется соединение между фазами, фазой и землей нулевым проводом , непредусмотренные нормальными условиями работы сети. В большинстве случаев причиной возникновения КЗ в системе является нарушение изоляции электрического оборудования вследствие износа изоляции, не выявленного своевременно при профилактических испытаниях, или из-за перенапряжений. КЗ могут быть вызваны ошибочными действиями обслуживающего персонала, механическими повреждениями кабельных линий, схлестыванием, набросом на провода или перекрытием птицами проводов воздушных линий. При возникновении КЗ общее сопротивление цепи системы электроснабжения уменьшается, вследствие чего токи в ветвях системы резко увеличиваются, а напряжения на отдельных участках системы снижаются. Короткие замыкания в трехфазных сетях разделяют на трех-, двух-, однофазные и двухфазные на землю а системы токов и напряжений получачаются искаженными. Трехфазное КЗ является симметричным , поскольку при нем все три фазы оказываются в одинаковых условиях. Все остальные виды КЗ являются несимметричными, поскольку фазы оказываются в разных условиях, а системы токов и напряжений получачаются искаженными. Относительная вероятность возникновения, условные обозначения вида КЗ и поясняющие схемы приведены в табл. Величина тока однофазного замыкания на землю зависит от режима работы нейтралей электрической сети см. Короткое замыкание сопровождается переходным процессом. Рассмотрим переходный процесс, возникающий при трехфазном КЗ в цепи, питающейся от источника бесконечной мощности. Источником бесконечной мощности называется такой источник, на зажимах которого в нормальном режиме и при КЗ сохраняется симметричная и неизменная по величине трехфазная система напряжений. Процессы обеих частей схемы при трехфазном КЗ протекают независимо. Правая часть рассматриваемой цепи оказывается зашунтированной коротким замыканием, и ток в ней будет поддерживаться до тех пор, пока запасенная в индуктивности L энергия магнитного поля не перейдет в тепло, выделяющееся в активном сопротивлении r 1. Величина тока при активно—индуктивном характере сопротивление цепи не превысит тока нормального режима, который постепенно затухая до нуля, не представляет опасности для оборудования. Изменение режима в левой части цепи, содержащей источник питания, при наличии индуктивности L к также сопровождается переходным процессом. Из курса ТОЭ уравнение этого процесса:. Решение этого уравнения даст выражение для мгновенного значения тока в любой момент времени t от начала КЗ. Как видим из 4. Вынужденная составляющая тока КЗ имеет периодический характер с частотой, равной частоте напряжения источника. Называют эту составляющую обычно периодическим током КЗ. Здесь i k0 — начальное значение тока КЗ, которое с учетом невозможности изменения тока в цепи с индуктивностью скачком равно. Рассмотрим условия возникновения максимально возможного значения полного тока КЗ и его апериодической составляющей. Кривая изменения тока при условии максимального значения апериодической составляющей тока выглядит следующим образом:. Максимальная величина мгновенного значения тока наступает через 0,01 с после начала процесса КЗ. Она носит название ударного тока и обозначается i у. Переходный процесс при питании цепи от источника бесконечной мощности завершается после затухания апериодической составляющей тока, и далее полный ток КЗ равен его периодической составляющей, неизменной по амплитуде. Расчеты токов КЗ производятся для выбора или проверки параметров электрооборудования, а также для проверки уставок релейной защиты и автоматики. Основная цель расчета состоит в определении периодической составляющей тока КЗ для наиболее тяжелого режима работы сети. Учет апериодической составляющей производится приближенно, исходя из допущения, что она имеет максимальное значение в рассматриваемой фазе. Расчет токов КЗ как при проектировании систем и элементов электроснабжения, так и при анализе работы существующих систем преследует две цели:. Под расчетной схемой понимают упрощенную однолинейную схему с указанием всех элементов электроустановки и их параметров, которые влияют на величину тока КЗ мощности источников питания, средне номинальные значения ступеней напряжения, паспортные данные электрооборудования и расчетные точки, в которых необходимо определить токи КЗ. На расчетной схеме указываются номинальные параметры напряжение, мощности, сопротивления отдельных элементов. В целях упрощения расчетов для каждой электрической ступени напряжения на расчетной схеме вместо ее действительного напряжения на шинах указывают среднее напряжение U срном , кВ, согласно следующей шкале:. На расчетной схеме сети намечают точки, в которых необходимо рассчитать токи КЗ. Затем для выбранной точки КЗ составляют эквивалентную электрическую схему замещения. По расчетной схеме составляется электрическая схема замещения. Схемой замещения называется схема, соответствующая по своим параметрам расчетной схеме, в которой все электромагнитные трансформаторные , связи заменены электрическими. После составления схемы замещения необходимо определить ее параметры. Параметры схемы замещения определяются в зависимости от выбранного метода расчета токов КЗ в именованных или относительных единицах. Формулы для определения параметров схемы замещения приведены в табл. Далее схему замещения путем постепенного преобразования последовательное или параллельное сложение, преобразование треугольника в эквивалентную звезду и др. Преобразования схемы замещения производятся для каждой точки КЗ отдельно. При необходимости определяют апериодическую составляющую тока КЗ в сельских электрических сетях питающихся от энергосистемы ее обычно не учитывают, так как она успевает затухнуть к моменту отключения тока КЗ выключателем , ударный ток, периодическую составляющую в отдельных ветвях схемы распределение тока КЗ. Элемент электроустановки Исходный параметр Именованные единицы, Ом Относительные единицы, о. Если напряжение ступени КЗ отличается от напряжения принятого при расчете за базисное напряжение, полученный ток КЗ необходимо привести к реальному напряжению ступени КЗ по выражению:. Определяется по выражению 4. В трехфазных сетях могут возникать следующие виды несимметричных КЗ: Вспомним основные положения этого метода. Суть его состоит в том, что любую несимметричную систему токов или напряжений, состоящую из трех векторов А, В, С , можно заменить тремя симметричными системами векторов прямой А 1 , В 1 , C 1 , обратной А 2 , В 2 , C 2 нулевой А 0 , В 0 , C 0 последовательностей, то есть для каждой из трех фаз имеем:. Оператор фазы позволяет выразить векторы симметричной системы через вектор какой-либо одной фазы, принятой за основную в нашем случае — фаза А. Векторы системы нулевой последовательности совпадают по направлению и равны по величине, образуют симметричную, но неуравновешенную систему. Отдельные симметричные составляющие фазы А можно определить через фазные величины. Все приведенные уравнения справедливы как для токов, так и для напряжений при несимметричных режимах трехфазных установок. При несимметричных КЗ напряжение в месте КЗ не равно нулю, симметричные составляющие его в месте КЗ определяются в соответствии со вторым законом Кирхгофа:. Для расчета несимметричных КЗ возникает необходимость составления схем замещения прямой, обратной, а при КЗ на землю - и нулевой последовательности. Так как все генераторы создают только симметричную трехфазную систему ЭДС прямой последовательности, то в схемах замещения указывается только ЭДС прямой последовательности источников питания и симметричные составляющие напряжения в месте КЗ. При расчетах несимметричных КЗ составляются схемы замещения отдельных последовательностей, в каждую из которых входят все элементы, по которым при данном несимметричном КЗ проходят токи соответствующих последовательностей. Схема замещения прямой последовательности составляется так же, как для расчета симметричного трехфазного КЗ. Она сворачивается относительно точки КЗ, и определяется результирующее сопротивление прямой последовательности X 1рез. Схема замещения обратной последовательности состоит из сопротивлений обратной последовательности. Схема замещения нулевой последовательности необходима при расчетах токов коротких замыканий на землю. В эту схему вводятся только те элементы расчетной схемы, по которым могут протекать токи нулевой последовательности, а именно: Сопротивления нулевой последовательности у всех элементов сети значительно отличаются от сопротивлений прямой последовательности. Сопротивления нулевой последовательности трансформаторов зависят от схемы соединения обмоток и конструкции магнитопровода. При KЗ на землю токи нулевой последовательности попадают в обмотки ВН трансформаторов, имеющих заземленную нейтраль. Они трансформируются на сторону НН и замыкаются, протекая по обмоткам НН , соединенным в треугольник, не вытекая за его пределы. По этой причине сопротивление обмоток НН трансформаторов, соединенных по схеме треугольника, вводится в схему замещения нулевой последовательности трансформаторов с заземленными нейтралями. Сопротивления ЛЭП в схеме замещения нулевой последовательности отличаются по величине от тех значений, которые они имели в схеме замещения прямой последовательности. Индуктивное сопротивление нулевой последовательности двухцепных линий больше, чем одноцепных, за счет наличия взаимной индуктивности между цепями, которая сказывается при расстоянии между ними до — м. Сопротивления обратной последовательности, как указывалось выше для всех элементов сети, кроме генераторов, равно сопротивлению прямой последовательности. Следовательно, сила тока однофазного КЗ будет зависеть от сопротивления нулевой последовательности:. Электрические сети всех напряжений необходимо проверять на чувствительность срабатывания защиты при минимальных токах короткого замыкания. Такими токами в зависимости от режима нейтрали сети могут быть токи двухфазного короткого замыкания чаще всего для сетей 10 — 35 кВ , которые определяются по формуле 4. Как показывают расчеты и опыт эксплуатации сетей напряжением ниже В, наименьшими токами короткого замыкания в них являются токи однофазных коротких замыканий в наиболее удаленной точке за большим сопротивлением. Ток однофазного короткого замыкания определяется по приближенной формуле. Это сопротивление зависит от мощности трансформаторов и схемы соединения обмоток и принимается по табл. Если фазный и нулевой провода разного сечения, то полное сопротивление петли. Если соотношение мощностей трансформаторов меньше указанной величины, то необходимо учитывать сопротивление линии 10 35 кВ и вычислять однофазный ток КЗ по формуле. Определить токи КЗ в схеме электроснабжения населенного пункта, расчетная схема которого приведена на рис. Расчет токов короткого замыкания проведем в относительных единицах. Для определения ударных токов короткого замыкания необходимо определить ударные коэффициенты и постоянные времени цепей короткого замыкания формулы 4. Рассчитаем токи однофазного короткого замыкания в конце каждой линии 0,4 кВ точки К5, К7 и К8 рис. Определим сопротивление петли фаза-ноль ВЛ до точки К5 по формуле 4. Какой эффект дает применение быстродействующих устройств релейной защиты и отключающих аппаратов? Каковы преимущества и недостатки сетей с изолированными, компенсированными, эффективно заземленными и глухо заземленными нейтралями? При каких условиях при расчете токов КЗ в сети напряжением 0,38 кВ можно пренебречь сопротивлением системы и питающих линий напряжением 35 и 10 кВ? Почему при вычислении тока КЗ в сети напряжением 0,38 кВ нужно обязательно учитывать активное сопротивление? Какой величины достигает ток однофазного замыкания на землю в сетях с изолированными нейтралями?
Расчетные значения для выбора аппаратов в цепях вводов кВ блочных трансформаторов T3, T4 зона I на рисунке 3. Расчетные значения для выбора аппаратов в цепи вводов 10,5 кВ трансформаторов связи T1, T2 зона II на рисунке 3. Расчетные значения для выбора аппаратов в цепи вводов генераторов G1, G2 зона III на рисунке 3. Расчетные значения для выбора аппаратов в цепи генератора G4 зона III на рисунке 3. Расчетные значения для выбора аппаратов в цепи отпайки к ТСН блока G4-T4 зона II на рисунке 3. Расчетные значения для выбора аппаратов в цепи ввода 6,3 кВ ТСН зона VI на рисунке 3. Сопротивления обмоток трансформатора x T сквозному току КЗ при КЗ за трансформатором. Действительное значение тока КЗ в точке К-2, отнесенное к напряжению 10,5 кВ: Действительное значение тока КЗ в точке К-3, отнесенное к напряжению 10,5 кВ:
Виру мерц мазь инструкция
Бумажные истории томск
Белые листья у перцев причина
Вентиляционные решетки вр
Уфмс ульяновск радищева 39 график работы