 |
3 Виды коротких замыканий. 3.1 Трёхфазное короткое замыкание
|
|
|
|
3 Виды коротких замыканий
3. 1 Трёхфазное короткое замыкание
Симметричное трёхфазное короткое замыкание К(3) – наиболее простой для расчёта и анализа вид повреждения. Оно характерно тем, что токи КЗ во всех фазах равны по величине как в месте возникновения КЗ, так и в любой другой точке сети, а также равны между собой фазные и линейные напряжения в любом сечении трёхпроводной линии, т. е.
; ; .
На рисунке 3. 1 показан участок воздушной ЛЭП, на котором возникло металлическое трёхфазное КЗ.
В приведённой схеме векторами 
показаны условно положительные направления токов КЗ - от источника питания к месту повреждения.
При расчётах токов короткого замыкания и остаточных напряжений на шинах подстанции 1 токами нагрузки следует пренебречь.
Построение векторной диаграммы следует начать с векторов фазных ЭДС 
Под действием фазных ЭДС в каждом фазном проводе протекает ток короткого замыкания 
величина которого определяется выражением:
|
где:
- 
- фазная ЭДС ( 
или 
или 
);
- ZC и ZЛ полные комплексные сопротивления электрической системы и участка линии от шин питающей подстанции, где установлена релейная защита, до места КЗ;
- RC, XC, RЛ, XЛ – активные и реактивные сопротивления системы и участка линии.
 |
Токи КЗ в фазах сдвинуты в сторону отставания относительно одноимённых ЭДС на угол системы 
.
|
.
Междуфазные напряжения в точке К равны нулю. Фазные напряжения в точке К также равны нулю.
а также 
Остаточные фазные напряжения на шинах подстанции 1 определяются выражениями:
|
|
|
|
или для фазы А
, т. е. равно геометрической сумме векторов напряжений на активном и реактивном сопротивлениях повреждённого участка линии от шин до точки К.
Модули фазных напряжений на шинах подстанции 1 имеют одинаковые значения. Каждый вектор напряжения на шинах подстанции опережает ток в своей фазе на угол 
.
|
.
Для воздушных ЛЭП 35 кВ угол 
лежит в пределах 450 
500;
110 кВ - 600 700; 220 кВ (один провод в фазе) - 730 820; 330 кВ (два провода в фазе – RЛ меньше) - 800 850; 500 (три провода в фазе) - 860 880. Большему сечению фазного провода соответствует большие значения и .
Когда воздушная ЛЭП питает потребители с активным и реактивным характером сопротивления, то в целом в нормальном режиме линия совместно с потребителями имеет сопротивление активно-индуктивного характера. Наличие в линии на промежуточных подстанциях мощных силовых трансформаторов, реакторов ещё более увеличивает индуктивность системы в целом и линии в частности. На рисунке 3. 3 приведены треугольники сопротивлений для случая нормального режима (OMN) и для случая трёхфазного КЗ в конце воздушной линии (OM/N/)
 |
При возникновении трёхфазного КЗ местом КЗ «отсекается» потребитель и сопротивление линии становится преимущественно индуктивным. А резкое снижение активной нагрузки увеличивает угол системы до 600 880. Другими словами 
закороченной воздушной линии резко уменьшается
|
.
Кабельная линия (0, 4 кВ; 6кВ; 10кВ) в нормальном режиме работы и при КЗ в конце кабеля ведёт себя иначе, чем воздушная ЛЭП. Известно, что в силу конструктивных особенностей кабельных ЛЭП, характер полного сопротивления жилы кабеля существенно активный, а 
весьма велик. Подключённые к кабелю активные потребители и асинхронные двигатели несколько снижают 
, отчего угол сдвига фаз между фазным током 
нормального режима и напряжением на одноимённой фазе 
несколько увеличивается. На рисунке 3. 4 приведены треугольники сопротивлений кабельной ЛЭП для случая нормального режима и для случая КЗ в конце кабельной линии.
|
|
|
Рисунок 3. 4 показывает, что угол сдвига фаз между током в фазе и остаточным напряжением на шинах подстанции 
достаточно велик ( 
), он во многом зависит от характера сопротивления поключённого потребителя.
При возникновении КЗ в конце кабеля, когда коротким замыканием «отсекается» потребитель, 
возрастает, а угол сдвига фаз уменьшается ( 
).
В этом заключается одна из многих особенностей кабельных ЛЭП в сравнении с воздушными ЛЭП.
На этих общих рассуждениях остановимся. Более подробно процессы в кабельных присоединениях собственных нужд АЭС 0, 4 кВ; 6, 3 кВ должны быть рассмотрены при изучении конкретных релейных защит на конкретных кабельных присоединениях.
В дальнейшем при рассмотрении иных видов КЗ будем ориентироваться на воздушные ЛЭП.
|
|
|
