Причины и последствия коротких замыканий

Из всего многообразия причин возникновения КЗ можно выделить несколько основных:

1) нарушение изоляции ЭУ, вызываемое ее старением в процессе эксплуатации, перенапряжением, загрязнением поверхности изоляторов, механическими повреждениями;

2) механические повреждения элементов электрической сети (обрыв провода линии электропередачи, набросов посторонних предметов на токоведущие части и т.п.);

3) преднамеренные КЗ, вызываемые действием короткозамыкателелей;

4) перекрытие токоведущих частей животными и птицами;

5) неудовлетворительный уход за электрическим оборудованием и ошибки персонала подстанций при проведении переключений.

Уменьшение количества КЗ в ЭС связано со строгим соблюдением Правил технической эксплуатации электроустановок и повышением качества продукции электротехнической промышленности.

Последствиями КЗ являются:

- недопустимый нагрев электрического оборудования и его термическое повреждение из-за значительного увеличения токов (в 10-15 раз и более), так как тепловыделение пропорционально квадрату тока;

- появление больших механических усилий между токоведущими частями, которые могут привести к их механическому повреждению и даже разрушению;

- снижение напряжения и искажение его симметрии, что отрицательно сказывается на работе потребителей. Так, при понижении напряжения на 30-40% в течение времени более 1 секунды происходит отключение пусковой аппаратуры и отключение двигателей, в результате чего возможны нарушения технологического цикла на предприятиях, появление брака продукции и другие последствия;

- наведение при несимметричных КЗ электродвижущей силы в соседних линиях связи и сигнализации, опасных для обслуживающего персонала;

- нарушение устойчивости отдельных элементов и режима СЭС в целом, приводящее к возникновению аварийных ситуаций с отключением большого количества потребителей электрической энергии;

- возгорание электроустановок.

Наибольшая опасность при КЗ угрожает элементам системы, прилегающим к месту его повреждения. В зависимости от места и продолжительности КЗ его последствия могут иметь местный характер (удаленное от источников питания КЗ) или отражаться на функционировании всей системы.

 

Назначение расчетов коротких замыканий

Расчет электромагнитных переходных процессов в СЭС при КЗ предусматривает определение токов и напряжений в той или иной короткозамкнутой цепи при заданных (расчетных) условиях. В зависимости от назначения такого расчета находят указанные величины для заданного момента времени или находят их изменения в течение всего переходного процесса.

Расчеты токов КЗ необходимы для следующих конечных целей:

- выявления условий работы потребителей при возможных КЗ и определения допустимости того или иного режима;

- выбора электрических аппаратов электроустановок по условиям термической и электродинамической стойкости;

- проектирования и настройки средств релейной защиты и автоматики СЭС;

- сопоставления и выбора схем электрических соединений СЭС;

- координации и оптимизации значений токов КЗ;

- оценки устойчивости работы СЭС и ее узлов нагрузки;

- проектирования заземляющих устройств;

- определения влияния токов КЗ на линии связи;

- выбора разрядников;

- анализа аварий в электроустановках;

- проведения различных испытаний в СЭС.

Точность расчета КЗ зависит от его целевого назначения. Для выбора и проверки электрических аппаратов точность расчета может быть ниже, чем для решения других задач. Так, при выборе средств релейной защиты и автоматики точность расчета аварийных режимов должна быть значительно выше. В этом случае необходимо определить наибольшие и наименьшие значения токов и напряжений, возможный сдвиг между ними в отдельных фазах либо между их симметричными составляющими и т. п.