1.3 Причины возникновения и последствия коротких замыканий

Причины возникновения КЗ весьма многообразны. Выделим некоторые из них, которые имеют наибольшую вероятность:

1. Механическое повреждение воздушных линий, опор, вызванное ветровыми нагрузками или гололёдными явлениями;

2. Нарушение изоляции электрооборудования, вызванное её естественным старением или термическим разрушением (характерно для электродвигателей и кабельных линий);

3. Перекрытие изоляции вследствие прямых ударов молнии в провода воздушных линий или открытые распределительные устройства (ОРУ);

4. Ошибочные действия персонала подстанций при проведении оперативных переключений;

5. Перекрытие токоведущих частей животными и птицами.

Уменьшение количества КЗ в электрических системах напрямую связано с повышением качества электрооборудования, его монтажа и соблюдения правил технической эксплуатации электроустановок.

Прямым следствием коротких замыканий является снижение напряжения в узлах и увеличение токов. Этими двумя факторами в конечном итоге определяются многочисленные последствия режима КЗ. Выделим из них наиболее тяжелые и значимые:

1. Системная авария, вызванная нарушением устойчивости энергосистемы. Это наиболее опасное последствие КЗ, которое может приводить к разделению системы на автономные части, прекращению энергоснабжения ответственных электроприемников и связана со значительным технико-экономическим ущербом;

2. Термическое повреждение электрооборудования, связанное с его недопустимым перегревом токами КЗ;

3. Механическое повреждение электрооборудования, вызываемое воздействием больших электромагнитных сил между токоведущими частями.

4. Ухудшение устойчивой работы электроприемников. Момент вращения асинхронных двигателей (основного элемента электропривода) пропорционален квадрату питающего напряжения. При незначительных снижениях напряжения скорость двигателя уменьшается, что приводит к увеличению потребляемого тока и перегреву изоляции. При глубоком снижении напряжения (до 60 – 70 % от номинального) происходит его аварийное отключение, что в свою очередь может вызывать нарушение технологического процесса (экономический ущерб);

5. Неблагоприятное воздействие на близлежащие линии связи и сигнализации. При несимметричных режимах в указанных линиях возникают индуцированные ЭДС, которые могут быть опасны для обслуживающего персонала и аппаратуры.

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

2 Порядок выполнения лабораторной работы. Метрологическое обеспечение экспериментальных данных

1 Собрать схему лабораторных испытаний (рисунок 18) (ВСЕ модули стенда должны быть ОТКЛЮЧЕНЫ!). На схеме показан вариант подключения короткозамыкателя (трехфазный выключатель Q) для имитации режима трехфазного короткого замыкания в точке К1. Ток короткого замыкания каждой фазы проходит через датчик тока модуля ввода-вывода (каналы А1, А2, АЗ). Это позволяет использовать персональный компьютер как регистрирующий осциллограф. Аналогичным образом собирается схема для имитации режима трехфазного короткого замыкания в точке К2.

2 Установить максимальное значение продольной составляющей сопротивления ЛЭП (переключатель SА1 в положение 3) и отключить поперечную составляющую (переключатели SА2, SАЗ в положение 1).

3 Установить переключатель величины индуктивности SА1 модуля индуктивной нагрузки в положение 3.

4 Перевести переключатели режима управления всех задействованных блоков в положение «Руч».

Рисунок 18 – Схема лабораторных испытаний

5 Подать питание на стенд (включить автомат модуля питания стенда).

6 Включить все задействованные модули, имеющие индивидуальный тумблер подачи питания «Сеть».

7 Включить выключатель модуля трехфазной сети.

8 На персональном компьютере запустить программный комплекс «DeltaProfi» (Пуск – Программы – Лабораторный комплекс – DeltaProfi). Открыть лабораторную работу командой «Работы – Переходные процессы в ЭЭС – Переходные процессы при симметричных КЗ».

9 Запустить процесс осциллографирования токов кнопкой «Пуск» или командой главного меню «Управление – Пуск» или горячей клавишей F5.

10 Нажать кнопку включения выключателя Q и через секунду нажать кнопку отключения выключателя Q. Повторить опыт несколько раз.

11 Остановить процесс осциллографирования кнопкой «Стоп», командой главного меню «Управление – Стоп» или горячей клавишей F6. Нажать кнопку «Откл» модуля трехфазной сети. Отключить питание стенда.

12 Установить необходимую величину развертки и масштаба отображения сигналов по амплитуде, используя элементы управления программного комплекса DeltaProfi.

13 Используя элементы навигации в нижней части графика, просмотреть записанную осциллограмму.

14 Определить влияние момента включения на характер переходного процесса.

15 Провести аналогичный опыт трехфазного короткого замыкания в точке К2. Определить величину периодической составляющей тока короткого замыкания. Результаты занести в таблицу 2.

16 По полученным данным определить влияние удаленности КЗ от источника питания на действующее значение тока трехфазного КЗ.

17 Оформить отчет по лабораторной работе.

Таблица 2 – Результаты наблюдений

№ опыта	Точка КЗ	Данные испытаний
		IП, А
		A1	А2	А3
1	К1	-0,011	0,011	-0,017
2	К2	-0,006	0,020	-0,022

Измерение показателей качества электрической энергии

Цель работы:

- изучить методы измерения показателей качества электрической энергии;

- провести измерения основных показателей качества электрической энергии, сопоставить полученные результаты с требованиями государственного стандарта на качество электрической энергии.