2 Короткие замыкания в системах электроснабжения

2.1 Виды коротких замыканий Для электроустановок характерны четыре режима работы: нормальный, аварийный, послеаварийный и ремонтный [24].

Нормальным режимом работы системы электроснабжения называется режим, при котором все элементы системы работают при номинальном напряжении с допустимыми отклонениями и с номинальными (длительно допустимыми) токами нагрузки. В таком режиме элементы СЭС могут работать сколь угодно долго (в течение всего срока эксплуатации).

Нарушения нормального режима работы СЭС связаны с факторами, не предусмотренными характеристиками оборудования, а именно:

• возникновением различных видов коротких замыканий (КЗ), приводящих к повышению тока в электроустановке в несколько раз по сравнению с номинальным,

• перенапряжениями,

• перегрузками (нагрузкой свыше номинальной или длительно допустимой),

• снижениями напряжения ниже допустимого уровня,

• возникновением асинхронного хода;

• неправильной работой устройств защиты и автоматики и т.п. Наиболее часто встречающимся видом нарушений нормального режима и наиболее опасным по своим последствиям являются короткие замыкания, причиной которых являются повреждения изоляции фаз и, как следствие, ее пробой. При этом возникают замыкания между фазами или между фазами и землей. Причинами ослабления или повреждения изоляции могут быть перенапряжения, прямые удары молнии, старение изоляции, проезд под линиями негабаритных механизмов или провоз негабаритных грузов; механические повреждения (например, при выполнении земляных работ, обрыв провода при значительных ветровых нагрузках и гололедообразовании), набросы на линии посторонних предметов и т.п. На рис.2.1 представлены возможные виды КЗ в трехфазных сетях переменного тока в зависимости от режима нейтрали сети.

При возникновении КЗ в сети, прилегающей к месту повреждения, токи могут увеличиваться в несколько раз и даже на порядок по сравнению с их величинами в нормальном режиме. При этом напряжение в этой части сети резко снижается. Значительные токи при КЗ могут привести к авариям, отказам, возгораниям, а при замыкании дуги на человека – к электротравмам различной степени тяжести. Поэтому во избежание развития аварийной ситуации режимы КЗ должны ликвидироваться срабатыванием защит и коммутационных аппаратов за минимально короткий срок (0,1 ÷ 3-4с). Больший период времени относится к резервным защитам.

Расчетным видом для выбора оборудования и проводников, как правило, является трехфазное КЗ, хотя короткие замыкания одной фазы на землю являются наиболее распространенным видом нарушения нормального режима [8]. Кроме того, в ряде случаев в сетях с эффективным и глухим заземлением нейтрали (например, при наличии автотрансформаторной связи между сетями) токи однофазных КЗ превышают токи трехфазных КЗ. Это следует учитывать при выборе оборудования и расчете уставок релейных защит.

Во внутризаводских сетях напряжением 6 – 10 – 35 кВ, работающих с изолированной или компенсированной нейтралью (рис.2.1, ж-и) расчетным видом для выбора оборудования и проводников является трехфазное или двухфазное КЗ.