Общая характеристика процесса короткого замыкания

 

Короткое замыкание (КЗ) в электрической системе приводит к уменьшению сопротивления внешней цепи по отношению к источникам питанияи к увеличению тока в большинстве ветвей, а также к снижению напряжения в отдельных точках системы.

С момента возникновения КЗ и до момента его отключения в ветвях источников и других элементах системы происходит переходный процесс изменения токов и напряжения, вызванный коротким замыканием.

Решение дифференциального уравнения переходного процесса КЗ для каждой отдельной фазы дает две слагающие тока: периодическую и апериодическую.

В случае симметричного короткого замыкания периодический ток одинаков для всех фаз на всех стадиях переходного процесса. Величина же апериодического тока КЗ в фазных проводах может существенно отличаться. Мгновенное значение полного тока короткого замыкания можно представить в виде суммы периодической и апериодической составляющих

i = i_п + i_a.

 

Для расчетов принимается фаза, в которой апериодический ток наибольший, и строится однофазная (однолинейная) схема замещения. Схема замещения включает только реактивные сопротивления элементов и ЭДС источников, которые представляются в относительных единицах.

На величину начального значения периодического тока КЗ существенное влияние оказывает электрическая близость точки КЗ к источникам – генераторам электрических станций. В начальный момент внезапного нарушения режима при КЗ внутреннее сопротивление генератора уменьшается от своего установившегося значения Х_d до так называемого сверхпереходного  Возникающий при этом периодический ток КЗ называется сверхпереходным, его величина определяется из отношения

 

где  - переходная ЭДС генератора;

Х_к - сопротивление ветви генератора до точки КЗ.

Начальный момент времени КЗ определяется как t = 0. В последующем при t > 0 периодическая составляющая тока  убывает, а с момента начала действия АРВ (автоматики регулирования возбуждения) может вновь возрастать.

Наибольшее начальное значение апериодической слагающей тока i_ao может достигать значения амплитуды сверхпереходного тока

 

.

 

Апериодический ток затухает по экспоненциальному закону

 

,

 

где Т_а – постоянная затухания.

В момент времени t = 0,01 с после начала переходного процесса апериодический ток КЗ арифметически суммируется с мгновенным амплитудным значением периодического. Полный ток при этом достигает максимума и называется ударным током

 

 

где  ударный коэффициент.

Затуханием периодического тока за время t = 0,01 можно пренебречь.

К моменту отключения короткого замыкания t = τ периодическая и апериодическая составляющие полного тока КЗ затухают и оказываются меньше своих начальных значений. Отношение

 

 

называют коэффициентом относительного содержания апериодической составляющей тока КЗ.

При выборе или проверке выключателя его отключающая способность оценивается из условия

 

I_пτ  I_откл.н;

β < β_н,

 

где    β_н – номинальное относительное содержание апериодической составляющей тока КЗ (β_н задается графиком в функции τ);

I_откл.н – номинальный ток отключения аппарата (задается в технических условиях на аппарат).