ЭлектрО

ВИДЫ, ПРИЧИНЫ И ПОСЛЕДСТВИЯ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ

Коротким замыканием (КЗ) называется нарушение нормальной работы электрической установки, вызванное замыканием фаз между собой, а также замыканием фаз на землю в сетях с глухозаземленными нейтралями.

Причинами КЗ обычно являются нарушения изоляции, вызванные ее механическими повреждениями, старением, набросами посторонних тел на провода линий электропередачи, проездом под линиями негабаритных механизмов (кранов с поднятой стрелой и т.п.), прямыми ударами молнии, перенапряжениями, неудовлетворительным уходом за оборудованием. Часто причной повреждений в электроустановках, сопровождающихся короткими замыканиями, являются неправильные действия обслуживающего персонала. Примерами таких действий являются ошибочные отключения разъединителем цепи с током, включения разъединителей на закоротку, ошибочные действия при переключениях в главных схемах и в схемах релейной защиты и автоматики.

При КЗ токи в поврежденных фазах увеличиваются в несколько раз по сравнению с их нормальным значением, а напряжения снижаются, особенно вблизи места повреждения. Протекание больших токов КЗ вызывает повышенный нагрев проводников, а это ведет к увеличению потерь электроэнергии, ускоряет старение и разрушение изоляции, может привести к потере механической прочности токоведущих частей и электрических аппаратов.

Снижение уровня напряжения при КЗ в сети ведет к уменьшению вращающего момента электродвигателей, их торможению, снижению производительности и даже к полному останову.

Резкое снижение напряжения при КЗ может привести к нару­шению устойчивости параллельной работы генераторов электро­станций и частей электрической системы, возникновению си­стемных аварий.

Рис. 1. Виды коротких замыканий:

а – трехфазное КЗ; б – двухфазное КЗ; в – двухфазное КЗ на землю; г – однофазное КЗ.

Виды КЗ в трехфазной сети и их обозначения приведены на рис. 1.

Трехфазные и двухфазные КЗ возможны в любых трехфазных сетях.

Для прохождения тока при однофазном или двухфазном КЗ на землю необходимо, чтобы на участке сети, где произошло по­вреждение, была хотя бы одна заземленная нулевая точка (нейт­раль) трансформатора, электрически связанная с местом КЗ (см. рис. 1, в, г). Чем больше будет заземленных нейтралей, тем больше будет ток КЗ при этих видах повреждений.

Важным фактором является относительная частота возникнове­ния различных видов КЗ. По усредненным данным она составля­ет, %: трехфазные — 5; двухфазные — 10; однофазные — 65; двух­фазные КЗ на землю — 20. Иногда один вид замыканий переходит в другой (например, в кабельных линиях 6—10 кВ замыкание од­ной фазы на землю часто переходит в междуфазные КЗ).

Как правило, в месте КЗ возникает электрическая дуга, кото­рая образует вместе с сопротивлениями элементов пути тока КЗ переходное сопротивление. Иногда возникают металлические КЗ без переходного сопротивления.

Для обеспечения надежной работы энергосистем и предотвра­щения повреждений оборудования при КЗ необходимо быстро отключать поврежденный участок, что достигается применением устройств релейной зашиты с минимальными выдержками времени и быстродействующих отключающих аппаратов (выключа­телей). Немаловажную роль играют устройства АРВ и быстродей­ствующей форсировки возбуждения (УВФ) синхронных генера­торов, которые увеличивают ток возбуждения синхронных генераторов при коротких замыканиях, благодаря чему меньше пони­жается напряжение в различных звеньях сети, а после отключе­ния КЗ напряжение быстрее восстанавливается до нормального.

К мерам, уменьшающим опасность развития аварий, относят­ся: выбор рациональной схемы сети, правильный выбор аппаратов по условиям КЗ, применение токоограничивающих устройств и т.п.

Для осуществления указанных мероприятий необходимо уметь определить токи КЗ и учитывать характер их изменения во вре­мени.