Расчет токов короткого замыкания

Общие сведения о коротких замыканиях

Коротким замыканием (КЗ) называется замыкание, при котором токи в ветвях электроустановки, примыкающих к месту его возникновения, резко воз­растают, превышая наибольший допустимый ток продолжительного режима.

Электрическое соединение фаз на землю в глухозаземленных сетях напряжением 0,38 - 0,66 кВ, а также 110 кВ и выше называется КЗ на землю.

В месте КЗ обычно возникает электрическая дуга.

Чаще всего КЗ возникают при:

- нарушении изоляции токоведущих частей, происходящем в результате старения или износа изоляции, перенапряжений, плохого ухода за оборудованием, механических повреждений;

- создании преднамеренных КЗ на подстанциях с упрощенными схемами при помощи короткозамыкателей;

- неправильных действий обслуживающего персонала. Как правило, до 50 - 70 % всех КЗ возникает по вине обслуживающего персонала.

Наибольшая частота возникновения КЗ приходится на ЛЭП - 47 %, на электрическую часть электростанций - 19 %, цепи собственных нужд электростанций - 26 %, другие элементы системы - около 8 %. [2]

Последствия коротких замыканий:

КЗ сопровождаются увеличением тока в поврежденных фазах, что вызывает различные последствия:

- ухудшение показателей качества электроэнергии – снижение напряжения на зажимах электроприёмников, уменьшение частоты, несимметрия фазных напряжений сети, изменение синусоидальности формы кривой напряжения и тока, провалы питающего напряжения;

- термическое действие – недопустимый нагрев проводников и электрооборудования током, превышающим номинальное значение в 10 - 15 раз, ускоряет их старение, разрушает изоляцию, вызывает сваривание и выгорание кон­тактов, потерю механической прочности;

- электродинамическое воздействие – сила, действующая на токоведущие части F ~ i², приводит к разрушению изоляции, механическим повреждениям и деформациям;

- влияние на линии связи, устройства релейной защиты, автоматики и телемеханики – наведение ЭДС в соседних линиях вызывает ложные срабатывания аппаратуры и приводит к отключению нормально работающих электроустановок;

- ухудшение электробезопасности – появление опасного потенциала на электропроводящих частях электроустановок;

- появление возможности пожаро- и взрывоопасности – перегрев токоведущих частей и электрическая дуга могут привести к воспламенению горючих изоляционных материалов и взрывоопасных смесей;

-  нарушение устойчивости работы элементов СЭС в результате резкого снижения напряжения – опрокидывание двигателей, механический момент на валах которых зависит от квадрата величины напряжения.

С целью упрощения расчетов токов КЗ принимается ряд допущений:

- не учитывается сдвиг по фазе ЭДС различных источников питания;

- трехфазная сеть принимается симметричной;

- не учитываются ёмкостные токи в ВЛ и КЛ;

- не учитывается насыщение магнитных систем;

- не учитывается поперечная ёмкость ВЛ-110 кВ;

- не учитываются активные сопротивления элементов (если ).

Назначение расчета токов короткого замыкания:

- сопоставление, оценка и выбор схемы СЭС;

- прогнозирование условий работы электроприёмников при аварийных режимах;

- проверка выбранных коммутационных аппаратов и проводников по условиям работы при КЗ;

- проектирование и настройка устройств релейной защиты и автоматики (РЗиА);

 

- конструирование элементов распределительных устройств и токопроводов;

- проектирование компенсирующих дугогасящих устройств, заземлителей, АГП и АРВ;

- прогнозирование влияния линий электропередач (ЛЭП) на линии связи, автоматики и телемеханики;

- выбор ограничителей перенапряжений;

- проведение различных испытаний, расследования и анализа аварий.