Трехфазное короткое замыкание: причины, последствия и методы расчета

Что такое трехфазное короткое замыкание. Как оно возникает в электрических сетях. Какие последствия может иметь для оборудования. Какие методы используются для расчета токов короткого замыкания. Как защитить электрические сети от коротких замыканий.

Что такое трехфазное короткое замыкание

Трехфазное короткое замыкание — это одновременное замыкание между собой всех трех фаз в трехфазной электрической сети. Это наиболее тяжелый вид короткого замыкания, при котором возникают максимальные токи.

Основные характеристики трехфазного короткого замыкания:

• Одновременное замыкание всех трех фаз между собой
• Максимальные токи короткого замыкания
• Симметричный режим работы сети
• Наибольшее термическое и динамическое воздействие на оборудование

Причины возникновения трехфазных коротких замыканий

Трехфазные короткие замыкания могут возникать по следующим причинам:

• Пробой изоляции кабелей или электрооборудования
• Ошибочные действия персонала при оперативных переключениях
• Набросы посторонних предметов на токоведущие части
• Повреждения опор воздушных линий электропередачи
• Неисправности коммутационных аппаратов

Последствия трехфазных коротких замыканий

Трехфазное короткое замыкание может привести к серьезным последствиям для электрооборудования и энергосистемы в целом:

• Термическое повреждение изоляции кабелей и обмоток электрических машин
• Механические повреждения токоведущих частей и опорных конструкций от динамических усилий
• Нарушение устойчивости параллельной работы генераторов
• Глубокие просадки напряжения в сети
• Нарушение электроснабжения потребителей

Методы расчета токов трехфазного короткого замыкания

Для расчета токов трехфазного короткого замыкания применяются следующие основные методы:

Метод симметричных составляющих

Основан на разложении несимметричной трехфазной системы токов и напряжений на симметричные составляющие прямой, обратной и нулевой последовательностей. Позволяет рассчитывать как симметричные, так и несимметричные режимы коротких замыканий.

Метод эквивалентной ЭДС

Заключается в замене всех источников питания одним эквивалентным источником с ЭДС, равной напряжению в точке КЗ до аварии. Применяется для приближенных расчетов.

Метод расчетных кривых

Использует типовые кривые изменения тока КЗ во времени. Позволяет быстро определить ударный ток КЗ и его действующее значение в произвольный момент времени.

Защита от трехфазных коротких замыканий

Для защиты электрических сетей и оборудования от трехфазных коротких замыканий применяются следующие основные меры:

• Установка токоограничивающих реакторов
• Применение быстродействующих релейных защит
• Секционирование электрических сетей
• Использование автоматического повторного включения
• Повышение уровня изоляции электрооборудования

Расчет тока трехфазного короткого замыкания

Рассмотрим пример расчета тока трехфазного короткого замыкания для простейшей схемы, состоящей из источника питания и линии электропередачи:

1. Исходные данные:
   • Напряжение источника: U = 10 кВ
   • Мощность короткого замыкания в точке подключения: Sкз = 250 МВА
   • Длина линии: l = 5 км
   • Удельное сопротивление линии: x0 = 0.4 Ом/км
2. Рассчитываем сопротивление системы:

   Xс = U^2 / Sкз = 10^2 / 250 = 0.4 Ом

3. Определяем сопротивление линии:

   Xл = x0 * l = 0.4 * 5 = 2 Ом

4. Суммарное сопротивление до точки КЗ:

   X∑ = Xс + Xл = 0.4 + 2 = 2.4 Ом

5. Рассчитываем ток трехфазного КЗ:

   Iкз = U / (√3 * X∑) = 10000 / (1.73 * 2.4) = 2406 А

   
   

Таким образом, ожидаемый ток трехфазного короткого замыкания в конце линии составит 2406 А.

Сравнение трехфазного и однофазного короткого замыкания

Трехфазное короткое замыкание обычно считается наиболее тяжелым видом КЗ. Однако в некоторых случаях ток однофазного КЗ может превышать ток трехфазного КЗ:

• В сетях с глухозаземленной нейтралью
• При близких к источнику питания КЗ
• В сетях с мощными заземляющими трансформаторами

Поэтому при выборе электрооборудования необходимо рассчитывать как трехфазные, так и однофазные токи КЗ и выбирать наибольшее значение.

Влияние трехфазного КЗ на устойчивость энергосистемы

Трехфазное короткое замыкание оказывает наиболее сильное влияние на устойчивость параллельной работы генераторов в энергосистеме:

• Вызывает глубокие просадки напряжения
• Приводит к торможению роторов генераторов
• Нарушает баланс между механической и электрической мощностью
• Может вызвать выпадение генераторов из синхронизма

Для сохранения устойчивости требуется быстрое отключение КЗ (доли секунды) и применение специальных устройств противоаварийной автоматики.

Мероприятия по снижению токов трехфазного КЗ

Для ограничения токов трехфазного короткого замыкания в электрических сетях применяются следующие основные мероприятия:

• Секционирование сети
• Применение трансформаторов с расщепленными обмотками низкого напряжения
• Использование токоограничивающих реакторов
• Применение быстродействующих выключателей
• Использование современных ограничителей тока КЗ

Эти меры позволяют снизить уровни токов КЗ и уменьшить воздействие на электрооборудование.

Заключение

Трехфазное короткое замыкание является наиболее тяжелым аварийным режимом в электрических сетях. Расчет и ограничение токов трехфазного КЗ — важнейшая задача при проектировании и эксплуатации энергосистем. Применение современных методов расчета и средств защиты позволяет обеспечить надежную работу электрооборудования в условиях возможных коротких замыканий.

Трехфазное короткое замыкание машины, работающей в режиме под нагрузкой

Подробности

Категория: Разное-архив

• эксплуатация
• энергоблок
• электродвигатель
• повреждения
• режимы работы

Содержание материала

• Эксплуатационные режимы электроэнергетических систем
• Предисловие к пятому немецкому изданию
• Системы составляющих
• Эквивалентная схема для перехода из системы к системе
• Размыкание в цепи трехфазного тока
• Размыкание — трехфазная емкостная электрическая цепь
• Влияние восстанавливающегося напряжения
• Синхронные машины
• Трехфазное короткое замыкание машины, работающей в режиме под нагрузкой
• Двухфазное короткое замыкание синхронной машины
• Процесс изменения апериодической составляющей синхронной машины
• Влияние реактивных сопротивлений сети и реакторов
• Влияние регулятора напряжения на процесс изменения во времени тока внезапного короткого замыкания
• Нагрев и охлаждение проводников
• Плавление вставок предохранителей
• Возникновение высших гармонических
• Формы кривых для электрических машин и выпрямителей
• Искажение формы кривой, вносимое трансформаторами, реакторами и линиями
• Высшие гармонические в трехфазных системах
• Основные свойства электрической дуги
• Отключение индуктивных цепей постоянного тока
• Отключение переменного тока
• Величины, единицы измерения, символы формул

Страница 9 из 23

Рассмотрим машину, которая до момента возникновения режима внезапного короткого замыкания работает под нагрузкой, причем ее ток равен ί0, а напряжение и0.

Составляющие напряжения и0d, и0q и тока i0d, i0q могут быть определены либо из векторной диаграммы, либо из уравнений (24) — (27) главы 6. С момента короткого замыкания ud=uq = 0.
Подставим эти значения составляющих тока и напряжения в уравнения (107), (108) главы 6. В результате получим уравнения для составляющих тока внезапного трехфазного короткого замыкания по продольной и поперечной осям:

(9)
(10)
Выражение для расчета огибающей результирующего тока короткого замыкания таково:

(11)
Все то время, пока угол нагрузки машины в исходном установившемся режиме мал — несколько меньше 30° эл., — процессами изменения токов преимущественно в контурах по продольной оси определяются процессы изменения результирующего тока короткого замыкания в обмотке статора. Осциллограммы этого тока существенно не отличаются от осциллограмм, полученных из опыта внезапного короткого замыкания машины, работающей до момента возникновения короткого замыкания в режиме холостого хода. Однако, если угол нагрузки в исходном режиме  ϑ≥30° эл., то необходимо учитывать неустановившиеся процессы также и в контурах по поперечной оси. Такие режимы имеют место в особенности при недовозбуждении или емкостной нагрузке машины с большими значениями синхронных реактивных сопротивлений. В качестве предельного случая рассмотрим режим внезапного короткого замыкания синхронной машины, которая работала до момента возникновения короткого замыкания в режиме нагрузки с углом ϑ= 90° эл. Это соответствует режимам с емкостной нагрузкой или кратковременному асинхронному с полной потерей возбуждения. Отметим, что режим при постоянном токе возбуждения и угле ϑ≈90° эл. неустойчив.

В данном случае справедливы соотношения u0d = u0, u0q = 0. Из уравнений (9) и (10) получаем

(12)
(13)
Из этих формул следует, что составляющая тока по продольной оси после того, как обмотка статора была замкнута накоротко, сохраняет свое прежнее значение, а составляющая тока по поперечной оси изменяется. Рассмотрим в качестве примера машину, параметры которой приведены на стр. 192. Примем для исходного режима работы машины под нагрузкой следующие значения составляющих тока: i0d = 0,1; i0q=l,43.
Подставим вместо xq(t) последовательно значения x»q и xq со стр. 192. Составляющие тока при коротком замыкании получаем в соответствии с (13):

На рис. 5 представлены кривые изменения составляющих тока по продольной и поперечной осям и результирующего тока в обмотке. Так как ток по поперечной оси затухает по экспоненциальному закону со сверхпереходной постоянной времени, то периодическая составляющая тока короткого замыкания затухает до своего установившегося значения очень быстро. Ниже при рассмотрении апериодической составляющей будет показано, что периодическая составляющая затухает быстрее, чем апериодическая; в результате достаточно длительное время ток короткого замыкания может не принимать нулевое значение.

• Назад
• Вперёд

• Назад
• Вперёд

org/BreadcrumbList»>
• Вы здесь:  
• Главная
• Архив
• Разное архив
• Система обслуживания и ремонта оборудования энергохозяйств промпредприятий

Еще по теме:

• Основные повреждения электродвигателей
• Повреждения электродвигателей с термореактивной изоляцией
• Нахождение повреждений в обмотках электрических машин
• Повреждения электродвигателей на электростанциях
• Эксплуатация энергетических блоков

Трехфазное короткое замыкание в неразветвленной цепи — Студопедия

Поделись  

Обратимся к рис. 3-1, на котором представлена простейшая симметричная трехфазная цепь.

В ней условно принято, что на одном ее участке имеется взаимоиндук­ция между фазами, а на другом она отсутствует. Цепь присоединена к источнику синусоидального напряжения с неизменными амплитудой и частотой.

Рассмотрим переходный процесс, вызванный включе­нием выключателя В, за которым сделана закоротка, что равносильно возникновению металлического трех­фазного короткого замыкания между двумя участками данной цепи.

Пусть векторы , , , , , (рис. 3-2) характеризуют предшествующий режим рассматривае­мой цепи, а вертикаль tt является неподвижной линией времени, т. е. мгновенные значения отдельных величин определяются проекциями на эту линию соответствую­щих вращающихся векторов. Момент возникновения ко­роткого замыкания будем фиксировать значением угла а (т. е. фазой включения) между вектором напря­жения фазы А и горизонталью (рис. 3-2).

После включения выключателя

В цепь рис. 3-1 рас­падается на два независимых друг от друга участка. Участок с и оказывается зашуитированным корот­ким замыканием и ток в нем будет поддерживаться лишь до тех пор, пока запасенная в индуктивности энергия магнитного потока не перейдет в тепло, погло­щаемое активным сопротивлением .

Дифференциальное уравнение равновесия в каждой фазе этого участка имеет вид:

. (3-1)

Его решение общеизвестно:

, сек. (3-2)

оно показывает, что здесь имеется лишь свободный ток. который затухает по экспоненте с постоянной времени

, сек. (3-3)

Начальное значение свободного тока в каждой фазе зашунтированного участка цепи, очевидно, равно пред­шествовавшему мгновенному значению тока, поскольку в цепи с индук­тивностью не может произойти внезапного (скачком) изменения тока. В общем случае свободные токи в фазах различны, хотя их затухание, разумеется, происходит с од­ной и той же постоянной времени. В одной из фаз свободный ток может во­обще отсутствовать, если в момент возникновения

короткого замыкания предшествовавший ток в этой фазе проходил через нуль; при этом свободные токи в двух других фазах будут одинаковы по величине, но противопо­ложны по направлению.

На рис. 3-3 слева приведены кривые изменения фаз­ных токов в зашунтированном участке рассматриваемой цепи, с учетом, что короткое замыкание произошло в мо­мент, отвечающий положению векторов на рис. 3-2.

Напомним, что подкасательная в любой точке экспоненты в принятом для оси времени масштабе дает значение постоянной времени, с которой происходит изменение экспоненты (рис. 3-3). Имея в виду, что при значение , постоянную обычно трактуют как время, в течение которого переменная величи­на снижается до 0,368 своего начального значения; при этом за на­чальную может быть принята любая точка кривой.

Перейдем теперь к участку цепи, который остался присоединенным к источнику. Здесь помимо свободного тока будет новый принужденный ток, величина которого, очевидно, больше предыдущего и сдвиг по фазе которого в общем случае иной. Допустим, что векторы

, , (рис. 3-2) отвечают новому установившемуся режиму данного участка цепи.

Дифференциальное уравнение равновесия для любой фазы, например фазы А, этого участка

,

имея в виду, что , можно представить (опуская индекс фазы) как

, (3-la)

где — результирующая индуктивность фа­зы, т. е. индуктивность с учетом влияния двух других фаз.

Решение (3-1а) имеет вид:

, (3-2a)

где — полное сопротивление присоединенного к источ­нику участка цепи или, короче, цепи короткого замыкания; — угол сдвига тока в этой цепи; — постоянная времени цепи короткого замыкания, определяемая по (3-3), где вместо , , следует ввести , , .

Первый член правой части (3-2а) представляет пери­одическую слагающую тока, которая при рассматривае­мых условиях является принужденным током с постоянной амплитудой . Соответственно второй член представляет, как и раньше, затухающий по экспо­ненте свободный ток; его называют также апериодиче­ской слагающей тока. Начальное значение этой слагаю­щей определяется из начальных условий, т. е.

, (3-3)

откуда после подстановки соответствующих выражений имеем:

. (3-4)

Поскольку токи и являются проекциями векторов и на линию времени, то ток также можно рассматривать как проекцию вектора на ту же линию (рис. 3-2). В зависимости от фазы включения на­чальное значение тока может изменяться от возможной наибольшей величины, когда вектор параллелен линии времени, до нуля, когда этот вектор норма­лен к ней. В трехфазной системе такие частные условия, разумеется, могут быть лишь в одной из фаз.

На рис. 3-3 справа представлены кривые изменения токов в фазах рассматриваемого участка при трехфаз­ном коротком замыкании. Как видно, чем больше апе­риодическая слагающая тока, тем больше смещение кривой полного тока относительно оси времени. Эту сла­гающую можно рассматривать как криволинейную ось симметрии кривой полного тока, из которой ее легко вы­делить. Для этого нужно сначала провести огибающие по максимальным положительным и отрицательным зна­чениям заданной кривой тока (см. пунктирные линии у кривой тока фазы А на рис. 3-3). Каждая точка кри­вой апериодической слагающей лежит посредине верти­кального отрезка между этими огибающими.

Из (3-4) и рис. 3-2 следует, что наибольшее значение апериодической слагающей тока определяется не только фазой включения, но также предшествующим режимом цепи. Так, например, при отсутствии предшествующего тока в данной цепи величина может достигать амплитуды периодической слагающей, если в момент ко­роткого замыкания эта слагающая проходит через свой положительный или отрицательный максимум (рис. 3-4). Обычно этот случай рассматривается как расчетный.

Важно отметить, что фаза включения, при которой возникает наибольшее значение апериодической слагаю­щей, еще не предопределяет того, что именно три ней будет максимум мгновенного значения полного тока. В самом деле, из (3-2а) и (3-4) при отсутствии предше­ствующего тока следует, что полный ток в цепи короткого замыкания является функцией двух независи­мых переменных: времени t и фазы включения и вы­ражается уравнением

(3-5)

Приравняв нулю частные производные этого уравнения, т. е.

;

,

и совместно решив эти уравнения, найдем, что максимум тока наступает при

, т. е. при .

Следовательно, в предварительно разомкнутой цепи с r и L максимум мгновенного значения полного тока при коротком замыкании наступает, если в момент воз­никновения короткого напряжение источника проходит через нуль.

Для цепей с преобладающей индуктивностью , поэтому условие возникновения наибольшей апериодиче­ской слагающей и условие, при котором достигается максимум мгновенного значения полного тока очень близки друг к другу. Поэтому в практических расчетах максимальное мгновенное значение полного тока коротко­го замыкания, которое называют ударным током короткого замыкания , обычно находят при наибольшем значении апериодической слагающей (рис. 3-4), считая, что он наступает приблизительно через полпериода, что при f=50 Гц составляет около 0,01 сек с возникновения короткого замыкания.

Таким образом, выражение для ударного тока корот­кого замыкания можно записать в следующем виде:

(3-6)

где , (3-7)

который называют ударным коэффициентом, показывает превышение ударного тока над амплитудой периодической слагающей; его величина находится в пре­делах 1< <2, что соответствует предельным значениям , т. е. (при L_K=0) и (при r_к=0).

Естественно, чем меньше , тем быстрее затухает апериодическая слагающаяи тем соответственно меньше ударный коэффициент. Влияние этой слагающей сказы­вается лишь в начальной стадии переходного процесса; в сетях и установках высокого напряжения она практи­чески исчезает спустя 0,1—0,3 сек, а в установках низко­го напряжения она практически совсем незаметна.

Еще раз подчеркнем, что апериодические слагающие токов в фазах различны. Поэтому определение трехфаз­ного короткого замыкания как симметричного, строго говоря, справедливо применительно к периодическим слагающим фазных токов.



типов короткого замыкания | Кабельные скобы

Наш инструмент Product Finder позволит вам найти идеальный продукт, отвечающий вашим требованиям.

Тип продуктаКабельные скобы (12)Кабельный ввод (106)

Код установкиГорнодобывающая промышленность AS/NZS (Группа I) (15)Зоны AS/NZS (48)Разделы класса CEC (20)Зоны класса CEC (26)CEC без классификации ( 3)Зоны ГОСТ (36)Горное дело IEC (Группа I) (14)Неклассифицированный IEC (45)Зоны IEC (49)Разделы класса NEC (19)Зоны класса NEC (19)Неклассифицированный NEC (3)Зоны Norsok (11)Параллельная формация (8)Одинарный кабель (8)Трилистник (7)

Форма защиты 1Ex d IIC Gb X (27)1Ex e IIC Gb X (36)2Ex nR IIC Gc X (27)Класс I, раздел 1 (8)Класс I, раздел 1, группы ABCD (8)Класс I, Div 2 (18)Класс I, Div 2, группы ABCD (17)Класс I, группы ABCD (6)Класс I, группы BCD (2)Класс I, зона 1 (19)Класс I, зона 1, AEx d IIC Gb (10)Класс I, зона 1, AEx e IIC Gb (19)Класс I, зона 2 (19)Класс I, зона 2, AEx d IIC Gb (10)Класс I, зона 2, AEx e IIC Gb (12) Класс I, Зона 2, AEx nR IIC Gc (8)Класс I, Зона 20 (10)Класс I, Зона 20, AEx ta IIIC Da (10)Класс I, Зона 21 (10)Класс I, Зона 21, AEx tb IIIC Db (10)Класс I, зона 22 (10)Класс I, зона 22, AEx tc IIIC Dc (10)Класс II, раздел 1 (10)Класс II, раздел 1, группы EFG (10)Класс II, раздел 2 (18)Класс II, раздел 2, группы EFG (18)Класс III, раздел 1 (15)Класс III, раздел 2 (13)Ex d I Mb (20)Ex d IIC Gb (36)Ex db I Mb (1 )Ex db IIC Gb (1)Ex e I Mb (20)Ex e IIC Gb (46)Ex eb I Mb (1)Ex eb IIC Gb (3)Ex nR IIC Gc (34)Ex nRc IIC Gc (1) Ex ta IIIC Da (43)Ex ta IIIC Da X (35)Ex tb IIIC Db (43)Ex tb IIIC Db X (35)Ex tc IIIC Dc (43)Ex tc IIIC Dc X (35)Ex tD A21 IP66 (2)Промышленные (45)Обычные места (6)Один болт (10)Два болта (10)Влажные места (6)

Тип кабеляАлюминиевая ленточная броня (ASA) (25)Алюминиевая ленточная броня (например, ATA) (24)Алюминиевая проволочная броня (AWA) (34)Бронированный и с оболочкой (24)Корабельный кабель с оплеткой (24)Непрерывно сварная гофрированная металлическая броня (MC-HL) — Алюминий (4) Броня из гофрированного металла с непрерывной сваркой (MC-HL) — Сталь (4) Броня из гофрированного металла с блокировкой (MC) — Алюминий (4) Броня из гофрированного металла с блокировкой (MC) — Сталь (4)Сверхтвердый шнур (2)Плоский небронированный кабель (2)Гибкий шнур (5)Свинцовая оболочка и алюминиевая проволочная броня (LC/AWA) (9)Свинцовая оболочка и гибкая проволочная броня (LC/PWA) (8)Свинцовая оболочка и однопроволочная броня (LC/SWA) (9)Свинцовая оболочка и броня из стальных лент (LC/STA) (8)Свинцовая оболочка и ленточная броня (LC /ASA) (8) Броня со свинцовой оболочкой и проволочной оплеткой (8) Небронированный кабель со свинцовой оболочкой (2) M10 (12) M12 (8) Морской корабельный армированный кабель в оплетке (24) Морской корабельный кабель (11) Морской корабельный небронированный кабель Кабель (19) Гибкая проволочная броня (PWA) (27) Экранированная и алюминиевая проволочная броня (AWA) (4) Экранированная и однопроволочная броня (SWA) (4) Экранированная гибкая (ЭМС) проволочная оплетка (например, CY / SY) (42 )Однопроволочная броня (SWA) (38)Стальная ленточная броня (STA) (24)TECK (4)TECK 90 (4)TECK 90-HL (4)Кабельный лоток (9)Небронированный (27)Броня из проволочной оплетки (42)

Конфигурация уплотненияДвойное наружное уплотнение (3)Внутреннее и внешнее уплотнение (28)Внутреннее барьерное уплотнение и соединение кабелепровода (2 ) Внутреннее барьерное уплотнение и внешнее уплотнение (18) Внутреннее барьерное уплотнение и внешнее уплотнение / соединение шланга FRAS (1) Без уплотнения (4) Внешнее уплотнение (46) Внешнее уплотнение / соединение кабелепровода (3) Внешнее уплотнение / соединение шланга FRAS (1) Очень тяжелый (12)

СертификатыABS (67)Алюминий (3)Алюминий/нержавеющая сталь (1)ATEX (61)BS 6121 (45)BV (40)c-CSA-us (19))CCO-PESO (44)CSA (11)DNV-GL (41)Алюминий с эпоксидным покрытием (2)ГОСТ-К (74)ГОСТ-Р (44)IEC 62444 (45)IECEX (61)INMETRO (30)KCC ( 27)Lloyds (70)LSF (2)Полимер, одобренный LUL (2)NEPSI (34)Нейлон (2)RETIE (35)Нержавеющая сталь (6)TR-CU-EAC (38)UL (9)

Защита от затопления Осевая нагрузка (12)Боковая нагрузка (12)Нет (68)Силы короткого замыкания (8)Да (41)

Токи короткого замыкания | 3-фазный VS 1-фазный – Основы PAC

Содержание

 [скрыть]

Введение

Расчеты короткого замыкания выполняются по нескольким причинам. В исследованиях короткого замыкания, как правило, используются различные характеристические значения тока короткого замыкания, например, пиковый ток короткого замыкания ( i _p ), эквивалентный тепловой ток короткого замыкания ( I _th ) и т.д. Также часто возникает необходимость рассчитать различные типы токов короткого замыкания, например. симметричный или несимметричный. В каждом приложении в качестве входных данных используется разное значение тока короткого замыкания. Например, при расчетах заземления ясно, что входное значение представляет собой ток короткого замыкания одиночной линии на землю. Напротив, для выбора автоматического выключателя генератора и анализа распространения гармоник в качестве входных данных требуются значения трехфазного короткого замыкания.

Исходя из этих соображений, определение размеров электрических устройств с учетом теплового и динамического воздействия токов короткого замыкания может оказаться сложной задачей. Электроконструктору необходимо использовать для этих целей максимальные значения токов короткого замыкания. Как правило, значение трехфазного тока короткого замыкания является самым высоким значением. Но это не всегда так. Очень важно, чтобы проектировщик электротехники понимал, какое значение тока короткого замыкания следует принимать для определения размеров электрических устройств. Основная цель этой статьи — указать на тонкую дилемму выбора правильного значения тока короткого замыкания для определения размеров электрооборудования. Теоретический вывод сделан на очень простом примере схемы.

Ток трехфазного короткого замыкания

Предположим, что существует простая сеть согласно рисунку 1. Полное сопротивление трансформатора на единицу было рассчитано на основе следующих базовых значений: S _{базовое} = 100 МВА и В _{базовое} = 110 кВ.

Рисунок 1. Однолинейная схема электрической сети

Трансформатор T1 питает распределительную нагрузку. Предположим далее, что сеть 110 кВ эксплуатируется как глухозаземленная. На рис. 2 показана эквивалентная схема для случая трехфазного замыкания в точке F:

Рисунок 2. Схема эквивалентной последовательности для трехфазного короткого замыкания

Трехфазное короткое замыкание является симметричным, поэтому компоненты обратной и нулевой последовательности отсутствуют. Эквивалентная сеть последовательностей состоит только из сети положительной последовательности. Решение для тока короткого замыкания,

, где индекс 1 используется для обозначения прямой последовательности

Расчет тока короткого замыкания даст,

-на землю) короткое замыкание в точке F. Значение тока короткого замыкания зависит от соединения нулевой последовательности трансформатора Т1 (которое определяется типом трансформатора и соединением его обмотки).

Рассмотрим корпусной трансформатор. Согласно [2], [3] трансформаторы корпусного типа имеют отношение нулевой последовательности к прямой в диапазоне X ₀ / X ₁ = 1:10 в зависимости от соединения обмоток трансформатора. Рассмотрим, например, отношение нулевой последовательности к прямой последовательности, X ₀ / X ₁ = 1. Это означает, что импеданс нулевой последовательности трансформатора равен его импедансу прямой последовательности, Z _T0 = Z _T1 . Эквивалентная схема показана на следующем рисунке.

Рисунок 3. Эквивалентная схема последовательности для однофазного короткого замыкания

Поскольку импедансы всех трех последовательностей равны, Z _T1 = Z _{T2 = Z T0 , мы можем вычислить ток короткого замыкания, как показано ниже.}

Значение тока однофазного короткого замыкания в этом случае равно току трехфазного короткого замыкания.

Во втором случае рассмотрим трансформатор с сердечником (T1) с импедансом нулевой последовательности, Z _T0 = 0,85 Z _T1 . Решение для тока короткого замыкания,

В этом случае значение однофазного короткого замыкания больше, чем трехфазного тока короткого замыкания. Такая ситуация может возникнуть в случае «близких» замыканий на глухозаземленных трансформаторах или заземляющих трансформаторах. Это особенно актуально для трансформаторов со следующими соединениями обмоток:

• Yz
• Dy
• Dz

, где y или z заземлены на стороне низкого напряжения.

В технической литературе можно найти, что однофазные токи короткого замыкания могут в 1,5 раза превышать трехфазные токи короткого замыкания.

В глухозаземленных сетях электрические устройства должны быть рассчитаны на большее значение тока короткого замыкания.

В незаземленных сетях (изолированных) или в резонансных, заземленных через активное/реактивное сопротивление сетях однофазное короткое замыкание не может произойти (вместо этого в этих сетях происходит замыкание на землю). Поэтому в этом типе сети значение трехфазного тока короткого замыкания всегда самое высокое.

Ссылки

[1] IEC 60909 – 0: Токи короткого замыкания в трехфазной сети переменного тока.