Общая характеристика процесса к.з.

Коротким замыканием (к.з.) называют всякое случайное или преднамеренное, не предусмотренное нормальным режимом работы, электрическое соединение различных точек ЭУ между собой или землей, при котором токи в ветвях ЭУ резко возрастают, превышая наибольший допустимый ток продолжительного режима.

В системе трехфазного переменного тока могут быть следующие виды к.з. (рис.6.1).

а)трехфазные к.з.;

б)двухфазные к.з.;

в)однофазные к.з.;

г)двойные к.з. на землю.

Причинами к.з. могут быть: повреждения изоляции отдельных частей ЭУ; неправильные действия дежурного персонала; перекрытия токоведущих частей ЭУ.

Последствиями к.з. являются: резкое увеличение токов в короткозамкнутой цепи, приводящее к значительным механическим воздействиям на токоведущие части и изоляторы, обмотки электрических машин и повышенному нагреву токоведущих частей и изоляции; снижение напряжения в отдельных точках сети; возникновение дуги в месте к.з., приводящей к повреждению ЭУ.

Рассмотрим особенности протекания токов к.з. При трехфазном к.з. в цепи с активным и индуктивным сопротивлениями происходит переходный процесс, характеризуемый наличием двух составляющих тока к.з.: периодической и апериодической.

На рисунке 6.2 приведены кривые изменения тока к.з. и его составляющих для системы неограниченной мощности ( ). При рассмотрении явлений, вызванных к.з., приняты следующие обозначения токов:

- мгновенное значение тока нагрузки в момент к.з.;

- периодическая составляющая тока к.з., которая изменяется по гармонической кривой в соответствии с синусоидной ЭДС генератора.

, , - соответственно максимальное, мгновенное и действующее значения периодической составляющей тока к.з.;

- начальное действующее значение периодической составляющей тока к.з. (сверхпереходный ток к.з.).

В цепи, содержащей индуктивность, изменение тока вызывает изменение магнитного потока, который наводит в этой цепи ЭДС самоиндукции. Под действием последней в цепи устанавливается апериодический ток обратного направления, который в начальный момент (t=0) равен разности

Благодаря инерции магнитного потока не происходит мгновенного изменения тока в начальный момент возникновения к.з. от до из-за апериодической составляющей.

Апериодическая составляющая определяется характером затухания тока к.з., определяемым постоянной времени затухания апериодической составляющей

.

В цепи напряжением выше 1000 В мало и время затухания составляет 0,15-0,2 с. затухает по экспоненциальному закону

где - соответственно максимальное и мгновенное значения апериодической составляющей тока к.з.

Действующее значение полного тока к.з. для произвольного момента времени t определяется соответствующими составляющими – периодической и апериодической .

Через пол-периода (0,01с) после возникновения к.з. ток достигает максимального мгновенного значения, называемого ударным током к.з. .

через t=0,01с после возникновения к.з.

В момент t=0 , тогда

.

Обозначив величину

,

получим

.

Ударный коэффициент учитывает удаленность места к.з. от генератора, (т.е. соотношение между и ), через .Так для линий выше 1 кВ постоянная времени Т_а=0,05с, а =1,8.

После окончания переходного процесса в цепи будет установившийся режим, характеризуемый величиной действующего значения установившегося тока к.з. .

Если ЭДС источника неизменна (S_c= ), то и периодическая составляющая тока будет неизменна

Наибольшее действующее значение полного тока к.з. в течении первого периода к.з.

Так как для t=0,01 с

то заменяя на получим

[1,с.224-227; 2,с.353-359]