14. Виды коротких замыканий. Параметры цепи короткого замыкания.

В трёхфазных электрических сетях различают следующие виды коротких замыканий

• Однофазное (замыкание фазы на землю в сетях с заземленной нейтралью трансформатора) 

• Двухфазное (замыкание двух фаз между собой) 

• Двухфазное на землю (2 фазы между собой и одновременно на землю) 

• Трёхфазное (3 фазы между собой) 

В электрических машинах возможны короткие замыкания:

• Межвитковые — замыкание между собой витков обмоток ротора или статора во вращающихся машинах, а также замыкание между собой витков обмоток трансформаторов;

• Замыкание обмотки на металлический корпус.

При коротком замыкании резко возрастает сила тока протекающего в цепи, что обычно приводит к механическому или термическому повреждению устройства. В месте короткого замыкания может возникнуть электрическая дуга. Все это нередко становится причиной пожаров.

Короткое замыкание в одном из элементов энергетической системы способно нарушить её функционирование в целом — у других потребителей может снизиться питающее напряжение, при коротких замыканиях в трёхфазных сетях возникает асимметрия напряжений, нарушающая нормальное электроснабжение. В больших энергосетях короткое замыкание может вызывать тяжёлые системные аварии.

В случае повреждения проводов воздушных линий электропередачи и замыкании их на землю, в окружающем пространстве может возникнуть сильное электромагнитное поле, способное навести в близко расположенном оборудовании ЭДС, опасную для аппаратуры и работающих с ней людей.

Рядом с местом аварии происходит растекание потенциала по поверхности земли, шаговое напряжение может достигнуть опасного для человека значения.

15.Расчет токов короткого замыкания в относительных единицах.

При расчетах в относительных единицах все величины сравнивают с базисными, в качестве которых принимают базисную мощность Sб и базисное напряжение Uб. За базисную мощность принимают мощность одного трансформатора ГПП или условную единицу мощности, например, 100 или 1000 МВА.

В качестве базисного напряжения принимают среднее напряжение той ступени, на которой имеет место КЗ (Uср=0,133; 0,23; 0,4; 0,525; 0,69; 3,15; 6,3; 10,5; 13,8; 15,75; 18; 24; 37; 115; 154; 230; 340; 515 кВ).

16. Выбор оборудования и токоведущих частей. Ограничение токов короткого замыкания.

Электрические аппараты и токоведущие части любой электроустановки должны быть выбраны так, чтобы могли надежно работать как в нормальном режиме работы, так и при отклонении от него.

Выбор электрических аппаратов и токоведущих частей электроустановок производят по условиям работы в нормальном режиме и проверяют на термическую и динамическую устойчивость при коротком замыкании. Выбранные электрические аппараты и токоведущие части по условию длительного нагрева должны удовлетворять форсированному режиму работы электроустановки.

а) Цепь генератора.

Наибольший ток нормального режима определяется по выражению:

, (1.1)

где - номинальный ток генератора, кА,

- номинальная мощность генератора, МВт,

- номинальное напряжение генератора, кВ,

- номинальный коэффициент мощности генератора.

Ток форсированного режима определяется при условии работы генератора при снижении напряжения на пять процентов по выражению:

. (1.2)

б) Цепь двухобмоточного трансформатора.

Ток нормального режима определяется при номинальной мощности трансформатора и номинальном напряжении по выражению:

, (1.3)

где - номинальная мощность трансформатора, МВА,

- номинальное напряжение соответствующей обмотки трансформатора, кВ.

Ток форсированного режима определяется при условии отключения параллельно работающего трансформатора, когда оставшийся в работе трансформатор может быть перегружен по правилам аварийных длительных или систематических перегрузок, т.е.

, (1.4)

где - коэффициент аварийной допустимой или систематической перегрузки трансформатора.

в) Цепь трехобмоточного трансформатора или автотрансформатора.

Загрузка обмоток высшего, среднего и низкого напряжений трансформаторов электростанции зависит от графиков нагрузки, на низком и среднем напряжении, и схемы соединения электростанции на низком напряжении. При блочном соединении генератора с трансформатором на стороне низкого напряжения ток нормального и форсированного режимов определяется по выражениям (1.1) и (1.2).

При поперечных связях между генераторами ток нормального и форсированного режимов на стороне высшего и низшего напряжений определяется по номинальной мощности трансформатора с учетом его перегрузки по выражениям (1.3) и (1.4). На стороне среднего напряжения, если отсутствует связь с энергосистемой, ток нормального и форсированного режимов определяется по выражениям:

_, (1.5)

где - мощность нагрузки на стороне среднего напряжения, МВА.

. (1.6)

Если к шинам среднего напряжения присоединена энергосистема и возможны перетоки мощности между высшим и средним напряжениями, то ток нормального и форсированного режимов определяется по выражениям (1.3) и (1.4) .

Ток нормального и форсированного режимов обмоток трехобмоточного трансформатора или автотрансформатора подстанции определяются с учетом фактической максимальной нагрузки каждой обмотки.

г) Цепь линии.

Если линия одиночная, то определяется по максимальной нагрузке линии.

Для двух параллельно работающих линий ток нормального и форсированного режимов определяется по выражениям:

, (1.7)

где - наибольшая мощность потребителей, присоединенных к линиям.

. (1.8)

Для параллельных линий ток нормального и форсированного режимов определяется по выражениям:

, (1.9)

. (1.10)

д) Цепь секционных, шиносоединительных выключателей, сборные шины.

Ток нормального режима определяется с учетом токораспределения по шинам при наиболее неблагоприятном эксплуатационном режиме [1]. Обычно ток, проходящий по сборным шинам, секционному и шиносоединительному выключателям, не превышает максимального тока самого мощного генератора или трансформатора, присоединенного к этим шинам.

Ограничение токов КЗ

В мощных электроустановках и питаемых ими электросетях токи короткого замыкания могут достигать столь больших величин, что электрооборудование электрических станций и подстанций, а также сечения кабелей электросети приходится выбирать не по условиям нормального режима, а исходя из устойчивости работы их при коротких замыканиях. Применение электрооборудования и кабелей, рассчитанных на большие токи короткого замыкания, приводит к значительному увеличению затрат на сооружение электроустановок и их сетей. В некоторых случаях токи короткого замыкания могут быть настолько велики, что вообще оказывается невозможным или весьма затруднительным выбор электрооборудования и кабелей, устойчивых при коротких замыканиях. Поэтому в мощных электроустановках применяют искусственные меры ограничения токов короткого замыкания, чем достигается возможность применения более дешевого электрооборудования: более легких типов электроаппаратов, шин и кабелей меньших сечений. Существуют несколько способов ограничения токов короткого замыкания. Выбор того или иного способа ограничения определяется местными условиями установки и должен быть подкреплен технико-экономическим расчетом. В общем случае ограничение тока короткого замыкания достигается увеличением сопротивления цепи короткого замыкания либо путем осуществления раздельной работы питающих агрегатов и линий электросети, либо путем включения последовательно в цепь специальных сопротивлений. Для искусственного увеличения сопротивления цепи короткого замыкания (КЗ) включают последовательно в три фазы индуктивные сопротивления, называемые реакторами.