 |
3.2 Двухфазное короткое замыкание
|
|
|
|
Выводы
1. Векторные диаграммы токов короткого замыкания К(3) и остаточных напряжений на шинах подстанции являются симметричными и уравновешенными. В составе полных токов и напряжений нет составляющих ОП и НП.
2. Трёхфазное КЗ сопровождается резким увеличением токов во всех трёх фазах и резким снижением фазных и междуфазных напряжений. Поэтому трёхфазное КЗ является самым опасным повреждением для устойчивости работы энергосистемы и потребителей.
3. В начальном периоде (во время развития КЗ из-за неодинаковости дуговых сопротивлений) может кратковременно нарушаться симметрия токов и напряжений.
4. Величина остаточного напряжения на шинах подстанции во многом зависит от удалённости места КЗ от шин.
5. Угол сдвига фаз между током КЗ 
и напряжением одноимённой фазы зависит от конструктивных особенностей и технических характеристик ЛЭП.
3. 2 Двухфазное короткое замыкание
При двухфазном КЗ токи и напряжения в различных фазах неодинаковы. Рассмотрим соотношения токов и напряжений при двухфазном КЗ. На рисунке 3. 5 приведена схема замещения трёхфазной электрической сети, в которой произошло двухфазное КЗ (К(2)).
|
Векторами 
и 
обозначены условно положительные направления токов КЗ от источника к месту КЗ.
Под действием междуфазной ЭДС 
в линии возникают токи КЗ и . Их значения определяются выражением
|
, где:
- 2(ZC+ZЛ) – полное сопротивление прямой последовательности повреждённых фаз (петли короткого замыкания).
Ток фазы А мал, им можно пренебречь.
Токи в повреждённых фазах равны по модулю и противоположно направлены, - ток КЗ в фазе В совпадает с выбранным условно положительным направлением, а ток КЗ в фазе С противоположен условно положительному направлению. Поэтому в векторной форме следует записать
|
|
|
Вектор тока КЗ отстаёт от создавшей его ЭДС 
на угол 
Известно, что при
двухфазном КЗ токи НП
отсутствуют, т. к.
Напряжение неповреждённой фазы А одинаково в любой точке сети и равно ЭДС 
Определим напряжения в точке К на повреждённых фазах относительно земли.
Поскольку: 1) междуфазное напряжение 
в точке К при металлическом К(2) равно нулю, то можно записать 
; отсюда 
;
2) при двухфазном КЗ фазные напряжения не содержат составляющих НП, то должно удовлетворяться условие
Учитывая, что 
, а 
, находим 
; отсюда
Следовательно, в месте КЗ напряжение каждой неповреждённой фазы относительно земли равно половине напряжения неповреждённой фазы и противоположно ему по знаку (рисунок 3. 6).
Для релейной защиты больший интерес представляют токи и остаточные напряжения на шинах подстанции. Построим векторные диаграммы токов и напряжений в точке 1, в месте установки РЗ (на шинах подстанции).
Векторы 
и векторы токов КЗ 
и 
остаются без изменений. Остаточные напряжения на шинах В и С 
и 
равны геометрическим суммам напряжений 
и 
, а также 
и , т. е.
|
Выводы
1. Чем дальше отстоит место КЗ от шин подстанции, тем больше полное сопротивление цепи короткого замыкания и тем больше остаточные фазные и междуфазные напряжения на шинах подстанции.
2. Напряжение неповреждённой фазы 
остаётся неизменным по всей длине линии и равным 
.
3. Вектор тока 
отстаёт по фазе от остаточного междуфазного напряжения 
, на угол линии 
, который равен
В общем случае
4. Векторы токов и 
, а также векторы фазных остаточных напряжений 
, 
, 
образуют несимметричные, но уравновешенные системы, что указывает на отсутствие составляющих НП. Наличие несимметрии говорит о том, что в составе полных токов и напряжений есть составляющие ПП и ОП.
|
|
|
Этот последний важный вывод подтвердим рядом примеров. Построим векторные диаграммы полных токов 
, , и напряжений , 
, 
в различных сечениях сети и разложим полные токи и напряжения на симметричные составляющие.
На рисунке 3. 9 приведено разложение полных токов двухфазного КЗ на симметричные составляющие.
В составе полных токов двухфазного КЗ нет составляющих НП.
|
Разложение полных напряжений на симметричные составляющие произведём для различного удаления места КЗ от шин подстанции: рисунок 3. 10, а) – КЗ вблизи подстанции; 3. 10, б) – КЗ на некотором удалении от шин подстанции; 3. 10, в) – КЗ на значительном удалении.
 |
5. Величины напряжений ПП и ОП в месте установки защиты зависят от удалённости места КЗ от шин подстанции
6. Из векторных диаграмм на рисунках 3. 9 и 3. 10 следует, что токи обратной последовательности 
, 
, 
опережают «свои» напряжения 
, 
, 
на 1100 
1200
|
|
|
