ЭлектрО

ТРЕХФАЗНОЕ КОРОТКОЕ ЗАМЫКАНИЕ

 Для того чтобы ознакомиться с сущностью процесса КЗ, оста­новимся на наиболее простом с точки зрения понимания проис­ходящих при КЗ процессов повреждении – трехфазном КЗ (рис. 1).

Трехфазное КЗ является симметричным, так как при нем не на­рушается симметрия токов и напряжений (предполагается равен­ство сопротивлений трех фаз цепи короткого замыкания). По срав­нению с режимом нагрузки при КЗ токи в фазах увеличиваются, а фазные и междуфазные напряжения уменьшаются. Чем меньше сопротивление цепи КЗ (r_к, ωL_к), тем больше ток КЗ и больше посадки напряжения в сети. При трехфазном КЗ система остается уравновешенной, так как геометрические суммы токов и напряжений в любом месте цепи КЗ остаются равными нулю. Угол сдвига фаз между током и напряжением (угол φ) при КЗ определяется соотношением индуктивного и активного сопротивлений цепи КЗ. При относительно малом значении активного сопротивления цепи КЗ, что имеет место в установках напряжением выше 1000 В, угол φ Приближается к 90º, т.е. ток КЗ является либо чисто индуктивным, либо обладает значительной индуктивной составляющей.

Короткое замыкание (см. рис. 1) делит цепь на две части: пра­вую с сопротивлениями r₁ и ωL₁=x₁ и левую, содержащую источ­ник питания и сопротивления цепи КЗ r_к и ωL_к = x_к.

Известно, что в цепях, содержащих индуктивность, не может быть мгновенного изменения тока. Всякое изменение сопротивле­ния цепи вызывает переходный процесс, в течение которого ток в цепи изменяется до некоторого установившегося значения.

Процессы в обеих частях рассматриваемой нами схемы при трехфазном КЗ протекают независимо.

Правая часть оказывается зашунтированной КЗ, поэтому ток в ней будет поддерживаться лишь до тех пор, пока запасенная в индуктивности L₁ энергия магнитного поля не перейдет в теп­ло, выделяющееся в активном сопротивлении r₁. Этот ток при активно-индуктивном характере сопротивления цепи не превышает тока нормального режима и, затухая постепенно до нуля, не пред­ставляет опасности для оборудования.

Изменение режима в левой части цепи, содержащей источник питания (генераторы, двигатели, синхронные компенсаторы), при наличии индуктивности L_к тоже сопровождается переходным про­цессом, но характер его и длительность перехода к установивше­муся режиму будут различными в зависимости от того, изменяет­ся ЭДС источника во время КЗ или нет.

В соответствии с вышесказанным рассматриваются три случая

трехфазного КЗ:

а) КЗ в цепи, питающейся от шин энергосистемы неизменно­го напряжения;

Рис. 1. Трехфазное КЗ в симметричной цепи, питаемой от шин неиз­менного напряжения.

Рис. 2. Кривые изменения тока трехфазного КЗ при максимальном значении апериодической составляющей:

а – в цепи, питаемой от шин неизменного напряжения; б – в цепи синхронного генератора без АВР; в – в цепи синхронного генератора с АВР.

б) КЗ в цепи, питающейся от генератора ограниченной мощ­ности без устройств автоматического регулирования возбуждения (АРВ);

в) КЗ в цепи, питающейся от генератора ограниченной мощ­ности с АРВ.

На рис. 3.3 показаны графики изменения токов трехфазного КЗ для всех трех случаев.

В левой части графиков (см. рис. 2) изображена кривая тока предшествующего нагрузочного режима i_н. Пересечение оси то­ков i с осью времени t соответствует моменту возникновения КЗ (t = 0). В правой части графика показаны кривые токов i_к, i_п, i_а. Кривая тока i_к изображает ток КЗ, фактически протекающий по цепи, или полный ток КЗ. Кривые i_п и i_а соответствуют пе­риодической и апериодической составляющим полного тока i_к. В качестве общего положения при составлении графиков было принято, что индуктивное сопротивление цепи КЗ x_к = ωL_к значительно преобладает над активным r_к (х_к>> r_к) и периодическая составляющая тока КЗ i_п отстает по фазе от ЭДС примерно па 90º.

 Часть процесса, которая характеризуется изменением ампли­тудных значений тока КЗ, называется переходным (неустано­вившемся) режимом. В установившемся режиме амплитуды тока КЗ постоянны.