Формы тока короткого замыкания. Основные определения

Из всех видов короткого замыкания самым «тяжелым» является трехфазное. «Тяжелое» означает, что при коротком замыкании появляются большие значения токов короткого замыкания. А, следовательно, и самые серьезные последствия.

Так как трехфазное короткое замыкание является симметричным, достаточно рассмотреть токи только в одной фазе.

Точки нулевых потенциалов () можно соединить (провод называют обратным).

В соответствии с ТОЭ при трехфазном КЗ возникает переходный процесс, при этом ток КЗ можно представить как сумму двух составляющих - периодическую и апериодическую:

где Z_Э (Z_рез, Z_Σ) – эквивалентное, результирующее или суммарное сопротивление контуров КЗ.

i_П – периодическая составляющая тока;

I_пм- амплитудное значение периодической составляющей тока кз

i_а – апериодическая составляющая тока;

Z_K – сопротивление контура;

- амплитудное значение тока короткого замыкания;

α – фаза напряжения источника в момент КЗ или начальная фаза;

- угол схемы замещения сети,

где X_K – индуктивное сопротивление контура;

X_к=X_c+X_л.г

R_K – активное сопротивление контура.

R_к=R_c+R_л.г

Если ток КЗ не влияет на режим работы генераторов, то периодическую составлюющюю можно называть принужденной составляющей, а саму систему называют энергосистемой бесконечной мощности.

При питании от системы бесконечной мощности:

где I_пm – амплитудное значение периодической составляющей тока КЗ.

- начальная фаза напряжения

, где ,

Апериодическая составляющая тока i_а носит экспоненциальный характер.

3Ta

Начальные условия тока КЗ:

i₀=i_п0+i_a0;

по первому закону коммутации: i₀(+)=i₀(-)

i₀(-)=i_нагр(0). Так как i_нагр<<i_к.з., то можно принять i_нагр=0 тогда i₀=0, а i_п0=-i_a0

примем:

φ_нач=0

R_э<<X_э, тогда φ_кз=90

i_п(0)=I_m sin90

при φ_нач=180^о то i_a0=i_пм.

Построим графики токов i_П и i_а и просуммируем их для получения тока i_К.

I, A

i_П

t, c

I, A

i_a

t, c

I, A

i_наиб. i_K

t, c

переходный режим уст. режим

Режим от момента короткого замыкания до затухания апериодической составляющей называется переходный режим короткого замыкания.

Режим после затухания апериодической составляющей называется установившийся режим короткого замыкания.

Время затухания периодического режима равно примерно трем постоянным времени

где Т_а – постоянная времени.

Постоянная времени равна нескольким сотым долям секунды. Например, T_a =0,05, следовательно

Действующее значение тока в установившемся режиме называется установившимся током короткого замыкания (I_k или I_∞).

Действующее значение периодической оставляющей тока за первый полупериод КЗ называется начальным значением тока КЗ (I_П.О.).

В частном случае, когда питание происходит от мощной энергосистемы I_П.О= I_∞=I_К.

Наибольшая величина мгновенного значения тока i_наиб. Она зависит от фазы напряжения в момент замыкания, i_наиб.=f(α) и может изменяться в широких пределах.

Наибольшее возможное мгновенное значение тока короткого замыкания называется ударным током короткого замыкания.

Оно будет иметь место при следующих условиях.

1) Все активные сопротивления в схеме замещения равны нулю (R=0), то есть присутствуют только индуктивные сопротивления. Следовательно, угол схемы замещения сети φ=90˚.

2) фаза напряжения источника в момент КЗ (начальная фаза) α=0.

3) Ток нагрузки до аварии отсутствовал (I_Н=0).

I, A

i_y=I_пм+i_a0*e^-0.01/Ta = I_пм(1+e^-0.01/Ta).

t, c

0,01

Если все эти три условия выполняются, то начальное значение апериодической составляющей тока КЗ будет наибольшим и равно

Если угол схемы замещения сети φ=90˚, то, синусоида начинается с отрицательного максимума. Тогда при нулевой начальной фазе максимум мгновенного значения тока наступает через полпериода. Это самый неблагоприятный случай, При этом мгновенное значение тока КЗ достигнет наибольшего возможного значения.

I, A

t, c

Этот случай положен в основу расчета ударного тока

где К_У – ударный коэффициент,

В приближенных расчетах токов КЗ в сетях напряжением 6, 10. 35, 110 кВ можно принимать К_У= 1.8.

Дата добавления: 2015-07-08