Лекции по электроснабжению

Тема:

Токи коротких замыканий и замыкания на землю

Содержание:

1. Токи коротких замыканий и замыканий на землю………………………………………….1

2. Причины к. з. и замыканий на землю………………………………………………………..3

3. Назначение расчетов к. з. Основные допущения при расчетах……………………………3

4. Составление расчетных схем, схем замещения и применения системы единиц…………4

5. Система именованных единиц……………………………………………………………….4

6. Система относительных единиц……………………………………………………………..6

7. Методы преобразования и упрощения эквивалентных схем………………………………8

8. Определение сопротивлений элементов системы электроснабжения…………………….9

9. Трехфазное к. з. в простейшей электрической цепи………………………………………12

10. Определение токов к. з. по расчетным кривым. Расчет по индивидуальному затуханию……………………………………………………………………………………….25

11. определение токов к. з. в сельских сетях напряжением выше 1кВ……………………..32

12. вычисление токов к. з. со стальными проводами………………………………………..34

13. Учет влияния синхронных и асинхронных электродвигателей в величине токов к. з..35

14. Пример……………………………………………………………………………………...36

ТОКИ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ И ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ

Коротким замыканием называется всякое непредусмотренное нормальным режимом замыкание между токоведущими частями, принадлежащими разным фазам.

Замыканием на землю называется всякое непредусмотренное нормальнымрежимом

Системы замыкание на землю токоведущих частей

По числу фаз замкнутых накоротко между собой или с нулевым проводом различают:

трёхфазное, двухфазное и однофазное к.з..

По числу фаз замкнутых на землю также различают: трёхфазное, двухфазное и однофазное к.з..

При анализе процессов, связанных с замыканиями на землю, различают случаи, когда

нейтраль системы заземлена наглухо, или через какое-либо сопротивление или когда она изолирована.

Несколько обоснованно стоят вопросы, связанные с к. з. в сетях два провода-земля

(ДПЗ). Замыкание между двумя проводами линии. ДПЗ не отличается от двухфазного к. з.

Для сетей ДПЗ является также замыканием одного из проводов на землю. Замыкание на землю двух проводов линии ДПЗ соответствует трёхфазному к. з. трёхпроводной линии.

Возможно на различных “U” различные сочетания проводов в ЛЭП. Так в сетях 0,38 Кв

четырёхпроводная система.В сетях 6-35 кВ трёхпроводная и выше 55 кВ четырёхпроводная. (см. рис. 1)

РИС. 1

0,38 Кв 6-35и кВ

≥ 110кВ

РИС 2 Кривые изменения тока трёхфазного к. з.

а-в цепи синхронного генератора без АВР; б- в цепи синхронного генератора с АВР

в-в цепи, питающейся от энергосистеми

В результате к.з. резко повышается ток в сети. На рис2 осциллограммы токов к.з. при замыкании в близи от эл. станции с генераторами не имеющих АВР и имеющих. До точки

“О”-нормальный режим, i0 – мгновенное значение тока в момент к. з. В течение первого полупериода ток возрастает до наибольшего мгновенного значения iу, которое называют

ударным током. В последующие периоды времени, ток к.з. постепенно убывает до своего установившегося значения. Если к.з. произошло от ЭС с генераторами снабжёнными АРВ, то процесс протекает по другому. При к.з. “U” генератора снижается, но спустя некоторое время, определяемое запаздыванием системы, вступает действие АРВ, которое повышает. “U”, а следовательно и значение “I”.

К симметричному к.з. относят трёхфазное к.з. .Сопротивление всех трёх фаз до точки к.з. одинаково. Расчёт можно вести по одной фазе. К несимметричным к.з. относят двухфазное , двухфазное на землю и однофазное ,которое может возникнуть только в системах с заземлённой нейтралью. В сетях с заземлённой нейтралью

65% составляют ,20 % - , 10 % - ,и только 5 %- . В ВЛ с изолированной нейтралью более 2/3 к.з. приходится на двухфазные и остальные на трёх –

фазные.

Причины к.з. и замыканий на землю

Как правило весьма разнообразны, но в основном их две: -нарушение изоляции и ошибки в действиях обслуживающего персонала.

Нарушение изоляции:

ВЛ - имеют большое число пролётов. Появление на изоляторах пыли, грязи, отложение солей значительно снижает диэлектрическую прочность изоляторов, Важной причиной уменьшения электрической прочности изоляторов является старение изоляторов, изменение структуры материала и появления микротрещин.

КЛ - находятся в более благоприятных условиях чем ВЛ,т.к. нет атмосферных воздействий. Однако КЛ менее доступны надзору и профремонту. Слабое место КЛ – кабельные муфты, несовершенная защита от попадания влаги. В северных условиях в наружних установках теряют пластичность – растрескивание массы из- за низких t°С.

Распределительные устройства - в них применяются изоляционные материалы с разными свойствами, поэтому сложно добиться одинаковой надёжности изоляции. Повреждения в РУ гораздо реже чем в ВЛ и КЛ, в том числе и из-за возможности профилактических осмотров (территория мала).

Назначение расчётов к.з.

Основные допущения при расчётах.

Наиболее часто расчёты режимов к.з. выполняются для решения следующих задач:

- выбор аппаратуру и проверка токоведущих частей по режиму к.з.;

- выбор и оценка схемы эл. соединений как отдельных установок,так и системы в целом.

- проектирование и настройка устройств РЗ и А

- конструктивное исполнение элементов РУ;

- определение числа заземлённых нейтралей;

- проектирование и проверка защитных заземлений;

- подбор характеристик разрядников для защиты от перенапряжений.

Перечисленные задачи решаются при проектировании и в эксплуатации как промышленных, так и сельских объектов. Однако необходимо учитывать некоторые особенности с/х электроснабжения. Аппараты выпускаемые промышленностью рассчитаны для установки в СЭС централизованных и, следовательно, они рассчитаны на большие токи к.з. В децентрализованных СЭС токи к.з. малы и поэтому проверку аппаратов на них часто не делают. Когда же сеть работает совместно с районной энергосистемой считать надо.

На протекание процесса к.з. в сложной системе влияет значительное число факторов. Характер изменения токов и напряжений при к.з. определяется значениями R и X цепи к.з., параметрами генераторв, их регулировочными характеристиками (АВР), величиной и характером нагрузки ЭЭС. При расчёте режима сети, а затем и к.з. все или часто указанных параметров могут быть известны лишь приближённо. Кроме того на величину тока к.з. большое влияние оказывает величина переходного сопротивления в месте к.з. (дуга), которая может колебаться в значительных пределах. Для абсолютного большинства электротехнических задач интерес представляют лишь предельные значения токов к.з.- максимально возможные и минимально возможные (РЗА).

Учитывая это при расчётах к.з. делается ряд достаточно обоснованных допущений, значительно упрощающих расчёты и вместе с тем не приводящих к большим погрешностям в результатах.

- все источники питания работают с номинальной нагрузкой и синхронно (нет качаний);

- все генераторы имеют АРВ и форсировку возбуждения;

- расчётное “U” каждой ступени сети на 5 % больше номинального;

- пренебрежение емкостными проводимостями всех элементов системы и намагничивающими токами трансформаторов и схем их замещения-одно индукт. сопротивление.

- у всех элементов сети учитывается только индуктивное сопротивление. Активное, если R≥0.33X, Поэтому только для ВЛ 0,4 Кв, выполненных стальными проводами;

- равенство сопротивлений отдельных фаз всех элементов трёхфазной системы кроме сетей (ДПЗ).

- пренебрежение переходным сопротивлением в месте к.з.

Составление расчётных схем- схем замещения и применение системы единиц

Целью расчёта режима к.з. является определение величины токов, а иногда и “U” и “Р” в одном или нескольких элементах СЭС. Для расчётов прежде всего необходимо составить расчётную схему установки, которая включает все элементы, влияющие на режим к.з. (см. рис.3)

РИС 3.

На основании расчётной схемы составляют однолинейную схему замещения, в которую все элементы системы вводятся своими эквивалентными сопротивлениями, а источники питания –ЭДСами