2. Причины возникновения и последствия коротких замыканий.

Причины возникновения коротких замыканий

Из всего многообразия причин возникновения КЗ можно выделить несколько основных:

• нарушение изоляции электрооборудования, вызываемое ее старением, загрязнением поверхности изоляторов, механическими повреждениями;

• механические повреждения элементов электрической сети (обрыв провода линии электропередачи и т. п.);

• перекрытие токоведущих частей животными и птицами;

• ошибки персонала подстанций при проведении переключений;

• преднамеренные КЗ, вызываемые действием короткозамыкателей.

Преднамеренные КЗ как средство управления предусматриваются на некоторых подстанциях невысоких классов напряжений с целью экономии выключателей. Специально созданное КЗ отключается РЗ и выключателем на питающей подстанции и, как следствие, снимает напряжение и прекращает электропередачу.

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

Последствия коротких замыканий

Можно выделить несколько последствий КЗ:

1. Системная авария, вызванная нарушением устойчивости системы. Это наиболее опасное последствие, способное привести к значительному технико-экономическому ущербу.

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

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

4. Ухудшение условий работы потребителей. При понижении напряжения, например до 60–70 % от номинального, в течение 1 с и более возможна остановка двигателей промышленных предприятий, что, в свою очередь, может вызвать нарушение технологического процесса, приводящее к экономическому ущербу.

5. Наведение при несимметричных КЗ в соседних линиях связи и сигнализации ЭДС, опасных для обслуживающего персонала.

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 источников питания КЗ) или отражаться на функционировании всей системы.

3. Назначение расчетов токов короткого замыкания.

Цели расчетов коротких замыканий

Результаты расчетов КЗ могут быть использованы для различных целей, основные среди которых следующие:

• проектирования и настройки устройств релейной защиты и автоматики;

• проектирования станций, подстанций; сопоставления, оценки и выбора схемы электрических соединений сетей, в том числе выбора аппаратов и проводников и их проверки по условиям электродинамической и термической стойкости и т. п.;

• определения режимов работы ЭС (например, выбор числа заземленных нейтралей и их размещения в ЭС);

• определения условий работы потребителей в аварийных режимах;

• анализа аварий;

• определения электромагнитной совместимости.

4. Основные допущения при расчете токов короткого замыкания.

Основные допущения при расчетах токов КЗ в сетях напряжением до 1 кВ

Для практических методов расчетов токов КЗ разработан ряд допущений, которые, как и в сетях более высоких напряжений, упрощают расчеты, сохраняя при этом их достаточно высокую точность [2,3,4]. При расчетах не учитываются

- токи намагничивания трансформаторов,

- насыщение магнитных систем электрических машин,

- сопротивление внешней (питающей) энергосистемы при расчете токов металлических КЗ на силовых сборках, сборка РТЗО, а также при КЗ в конце кабелей, отходящих от сборок и шин,

- при питании от энергосистемы не учитывается затухание периодической составляющей тока КЗ во времени ввиду большой электрической удаленности точки КЗ от источника питания,

- сопротивление мощной питающей энергосистемы при расчетах дуговых КЗ,

- влияние асинхронных двигателей при расчетах дуговых КЗ,

- влияние асинхронных двигателей, если их суммарный номинальный ток не превышает 1% начального значения периодической составляющей тока КЗ, рассчитанного без учета этих двигателей (индивидуально учитываются только автономные источники питания и двигатели, непосредственно примыкающие к месту КЗ, что было рассмотрено выше) [8].

Все расчеты токов КЗ для сетей напряжением до 1 кВ выполняются с использованием коэффициентов трансформации, равных отношению средних номинальных напряжений тех ступеней напряжения, которые связывают эти трансформаторы.

Шкала средних номинальных напряжений принята в соответствии с действующими ГОСТ на расчеты токов КЗ и содержит следующие значения напряжений (в кВ): 37; 24; 20; 15,75; 13,8; 10,5; 6,3; 3,15; 0,69; 0,525; 0,4; 0,23.