Метод расчёта несимметричных электрических систем

При несимметричных режимах и КЗ, когда токи и напряжения в трёх фазах различны возникают токи и напряжения прямой, обратной и нулевой последовательности.

Распространенным случаем аварии в трехфазной системе является короткое замыкание на землю. Короткие замыкания, как правило, сопровождаются увеличением токов в поврежденных фазах до значений, превосходящих в несколько раз номинальные значения, а также понижением уровня напряжения в электрической сети.

Разложение токов на последовательности из теории электрических машин, вкратце:

1)токи прямой последовательности создают магнитное вращающееся поле с частотой 50 Гц синхронно с ротором,

2) токи обратной последовательности создают магнитное вращающееся поле с частотой 100 Гц противоположно к вращающемуся полю прямой последовательности,

2) токи нулевой последовательности создают пульсирующее магнитное поле рассеяния обмотки статора с частотой нечётных гармоник 3-ей, 9-ой, 15-ой и т.д.

Из этих определений следует, что токи обратной последовательности создают вращающееся магнитное поле противоположно вращающемуся полю прямой последовательности, что значительно уменьшает вращающий момент машины. Токи нулевой последовательности не создают вращающегося поля, но с частотой 150 Гц разогревают железо машины.

Метод симметричных составляющих широко применяется для расчёта несимметричных режимов и несимметричных КЗ.

Метод основан на разложении несимметричной системы на три симметричные — прямую, обратную и нулевую.

Рис.30. Векторные диаграммы токов прямой, обратной и нулевой последовательностей.

 

Из векторных диаграмм следует, что вектора токов фаз прямой и обратной последовательностей сдвинуты относительно друг друга на 120⁰ и, при суммировании в нулевом проводе дают ноль, т.е. I_A1+I_B1+I_C1=0 и I_A2+I_B2+I_C2=0. А вектора токов фаз нулевой последовательности не имеют угла сдвига и при суммировании дают арифметическую сумму трёх токов нулевой последовательности т.е. I_A0+I_B0+I_C0=3I₀.

В системе прямой последовательности токи и напряжения равны по амплитуде и сдвинуты на 120^о с прямым чередованием фаз.

В системе обратной последовательности токи и напряжения равны по амплитуде и сдвинуты на 120^о с обратным чередованием фаз.

В системе нулевой последовательности токи и напряжения равны по амплитуде и совпадают по фазе.

 

Токи  нулевой последовательности появляются при обрыве одной или двух фаз, однофазном или двухфазном КЗ на землю. При межфазных замыканиях без земли, сумма токов нулевой последовательности равна нулю. Появился ток нулевой последовательности, значит есть замыкание на землю, защита срабатывает. Поэтому применяются ТЗНП - токовые защиты нулевой последовательности для защиты от замыканий на землю -

Токи обратной последовательности возникают при появлении в сети любой не симметрии (обрыв фазы, включение несимметричной нагрузки, однофазное или двухфазное КЗ). Ток обратной последовательности появляется при любом несимметричном КЗ. Поэтому применяются ТЗОП - токовые защиты обратной последовательности.

Понятия о действии максимальных токовых

Защит.

Из всех видов защиты по надёжности лидирует токовая отсечка.

Токовые защиты подразделяются на МТЗ, в которых для обеспечения селективности используется выдержка времени, и токовые отсечки, где селективность достигается выбором тока срабатывания. Таким образом, главное отличие между разными типами токовых защит в способе обеспечения селективности.

Токовая отсечка.

Токовая отсечка – это разновидность максимальной токовой защиты с ограниченной зоной действия, предназначенная для быстрого отключения короткого замыкания.

 

Рис. 31. Схема сети с токовыми отсечками и диаграммами токов КЗ.

 

Iк – зависимость тока КЗ от длины линии. Чем ближе ток КЗ Iк к шинам подстанции В, тем больше ток КЗ.

Зона действия – зона, которую гарантированно защищает токовая отсечка.

 

 

Рис. 32. Схема токовой отсечки.

 

Отсечки бывают мгновенные и с малой выдержкой времени до 0,6 секунд. Отличие отсечки от МТЗ в отсутствии у токовой отсечки реле времени.

 

Ток срабатывания отсечки Iсз отстраивается от максимального значения тока КЗ в конце защищаемой линии:

Ток срабатывания реле:

где k_СХ – коэффициент схемы, учитывающий схему соединения вторичных обмоток трансформаторов тока, для соединений звезда и неполная звезда k_СХ=1, для соединения в треугольник k_СХ=√3.

n_Т – коэффициент трансформации трансформатора тока.

Коэффициент чувствительности отсечки рассчитывается по выражению:

I_{К.МАХ(В)} – максимальное значение тока КЗ для подстанции В. Коэффициент k_Ч не должен превышать k_Ч ≤1.5.