Причины возникновения переходных процессов в электроэнергетических системах.

Любой переходный процесс в электрической системе (в нормальных или аварийных условиях) обусловливает изменения электромагнитного состояния элементов системы и нарушение баланса между моментом на валу каждой вращающейся машины и электромагнитным моментом. Однако, при относительно небольших возмущениях весь переходный процесс практически можно рассматривать как электромагнитный, т.е. сложный переходный процесс можно разложить на две составляющие-электромагнитную и электромеханическую.

В большинстве случаев электромагнитные переходные процессы в электрической системе обусловлены коротким замыканием (КЗ) в системе, под которым понимают всякое, не предусмотренное нормальными условиями работы замыкание между фазами, а в системах с заземленными нейтралями (или четырехпроводных) – также замыкание одной или нескольких фаз на землю (или на нулевой провод).

Отметим, что в системах с изолированной нейтралью или с заземлением нейтрали через специальное компенсирующее устройство, замыкание одной из фаз на землю называют простым замыканием (прохождение тока обусловлено, главным образом, емкостью фаз относительно земли).

Если переходное сопротивление в месте короткого замыкания мало, то КЗ называют металлическим. Во всех остальных случаях переходное сопротивление определяется, в основном, сопротивлением электрической дуги (особенно при междуфазных КЗ) равным десяткам или сотням Ом (соответственно в начале замыкания и с развитием переходного процесса).

При анализе обычно рассматривают наихудший случай, то есть металлические КЗ, так как величина тока в этом случае максимально возможная. Кроме того, переходные процессы в электрических системах также могут быть вызваны:

- включением и отключением двигателей и других приемников энергии;

- повторным включением и отключением КЗ цепи;

- возникновением местной несимметрии в системе (например, отключение одной фазы линии передачи);

- действием форсировки возбуждения синхронных машин, а также их развозбуждением (гашением их магнитного тока);

- несинхронным включением синхронных машин.

В трехфазных системах с заземленной нейтралью различают замыкания трехфазное, двухфазное, однофазное и двухфазное на землю (КЗ между фазами с одновременным КЗ этой же точки на землю).

Для трехфазных сетей с глухо-заземленной нейтралью по статистике на первом месте однофазные КЗ (буквенный код - К ⁽¹⁾) – 65 %, на втором двухфазное на землю – 20 %. Трехфазные замыкания бывают очень редко и по сути является симметричными, а остальные несимметричными. Это обстоятельство используют при анализе переходных процессов с использованием метода симметричных составляющих любого несимметричного замыкания.

Отметим, что процесс включения любого трехфазного приемника, по существу, можно рассматривать как трехфазное КЗ за некоторым сопротивлением. Необходимо также помнить, что первоначальный вид КЗ может перейти в другие (например однофазное КЗ на землю в кабеле переходит в трехфазное КЗ вследствие разрушения изоляции).

Различают поперечную несимметрию, к которой относят несимметричные короткие замыкания и несимметричные нагрузки, и продольную несимметрию, которая обусловлена нарушением симметрии какого-либо промежуточного звена трехфазной цепи (например, одной фазы линии передачи). Все виды повреждений, сопровождающихся многократной несимметрией, называют сложными.

Короткие замыкания носят случайный характер. Однако иногда создаются преднамеренные короткие замыкания на понижающих подстанциях при помощи короткозамыкателей с целью быстрых отключений ранее возникших повреждений.