Режимов электрических систем

Основной причиной возникновения несимметричных режимов являются несимметричные короткие замыкания (КЗ).

Подавляющее число коротких замыканий, при которых возникает несимметричный режим электрической системы, связано с замыканием на землю одной или нескольких фаз. Относительная вероятность основных видов замыканий при глухозаземленной нейтрали в линиях электропередач приведена в табл. 1. В большинстве случаев такие несимметричные замыкания возникают из–за перекрытия через дугу, однако, возможны и так называемые металлические или глухие короткие замыкания.

При возникновении таких коротких замыканий в электрической системе сопротивление отдельных фаз цепи уменьшается (степень уменьшения зависит от положения точки короткого замыкания в системе), что приводит к увеличению тока в короткозамкнутых фазах различных ветвей системы. Одновременно это вызывает «перекос» и уменьшение напряжения, особенно вблизи точки КЗ. Обычно в месте замыкания образуется переходное сопротивление из–за возникшей электрической дуги. Обладая некоторым сопротивлением дуга способствует ограничению токов КЗ.

Аварийные короткие замыкания не единственный источник несимметрии при эксплуатации электрических систем. Процесс включения любого трехфазного приемника, например двигателя, по существу можно рассматривать как несимметричное короткое замыкание (из–за неодновременностей замыкания фазных цепей), которое переходит в трехфазное за некоторым сопротивлением.

Наконец, несимметрия нагрузки по фазам при наличии однофазных потребителей, несимметричные режимы малых потребителей также могут явится причиной небольшой несимметрии.

Т а б л и ц а 1

Виды короткого замыкания	Принципиальная схема	Обозначение вида КЗ	Относительная вероятность КЗ, %
1	2	3	4
Трехфазное     Двухфазное     Однофазное     Двухфазное на землю		К(3)   К(2)     К(1)  К(1.1)	5     10     65   20

Несимметричные короткие замыкания представляют так называемую поперечную несимметрию, в отличие от продольной несимметрии, примером которой может служить обрыв линейного провода, или незамыкание одного полюса трехфазного выключателя при включении.

Наиболее тяжелым является трехфазное короткое замыкание, особенно вблизи генератора. Однако, и несимметричные замыкания оказывают значительное отрицательное влияние на работу электрических систем. Степень влияния зависит от вида и места несимметричного КЗ в электрической системе и от параметров предшествующего режима системы (загрузки линий активной и реактивной мощностью).

Заметим, что при возникновении несимметрии вследствие КЗ электрическая система может в принципе оставаться в работе. При этом передача мощности от генератора в приемную систему происходит по напряжению и току прямой последовательности. Симметричная составляющая напряжения прямой последовательности при возникновении несимметричного КЗ уменьшается, особенно вблизи места КЗ. При этом, как и при трехфазном КЗ, асинхронные потребители вблизи места несимметричного короткого замыкания оказываются под питанием при сниженном напряжении и будут работать с перегрузкой по току или вообще остановятся.

Токи обратной последовательности приводят к образованию в генераторах и асинхронных двигателях обратновращающихся магнитных полей, которые индуктируют в роторах машин токи с двойной частотой. Эти токи являются источниками опасных дополнительных нагревов роторов, снижают КПД машин, вызывают их повышенную вибрацию.

При замыканиях на землю возникают неуравновешенные системы токов, которые способны создавать сильные магнитные поля, достаточные для нарушения работы расположенных вблизи систем связи и сигнализации. Наводимые магнитными полями ЭДС в линиях этих систем могут быть опасны для обслуживающего персонала и самой аппаратуры. Степень неуравновешенности системы токов характеризуется величиной симметричных составляющих токов нулевой последовательности.

Итак, несимметричные короткие замыкания, которые возникают на отдельных участках цепей электрической системы, представляют опасность и должны быть отключены действием релейной защиты. Задержка с отключением короткого замыкания может привести к нарушению устойчивости электрической системы, что является одним из наиболее опасных последствий короткого замыкания, так как оно отражается на работе всей системы.