Пример изменения тока и напряжения в сети при КЗ.

Назначение релейной защиты.

Назначение – выявление места КЗ и быстрое отключение поврежденного участка от неповрежденной части а также подает сигнал дежурному персоналу.

Виды повреждений.

Рис. 1. Виды повреждений в электроустановках.

Пример изменения тока и напряжения в сети при КЗ.

В нормальном режиме:

Дано: Iн=100А, Хл=10 Ом, Хг=5 Ом, Ег=12000 В, тогда

Напряжение на шинах нагрузки

Uн=Eг-Iн×Хг-Iн×Хл=12000-100×5-100×10=10500 В.

На шинах генератора

Uг= Uг= Eг-Iн×Хг=12000г-100×5=11500 В

Iн

ℓк

~

Ег

Хг

нагрузка

UН

UГ

Хл

В случае КЗ, допустим на середине линии, сопротивление линии до точки КЗ будет в два раза меньше Хлк=10/2=5 Ом,

тогда ток КЗ увеличится от 100А до Iкз=Ег/(Хг+Хлк)=12000/(5+5)=1200 А.

Напряжение в точке КЗ стане Uк=0, напряжение на шинах нагрузки также Uн=0, напряжение на шинах генератора:

Uг= Eг-Iкз×Хг=12000-1200×5=6000 В, т.е. напряжение на шинах генератора понизится почти в два раза.

Хлк

Iкз

~

Ег

Хг

UН=0

UК=0

UГ

С увеличением тока при КЗ в активных сопротивлениях обмотки генератора и в линии Σr по закону Джоуля-Ленца выделяется много тепла Q=k·Iкз²·Σr·t, где t–время протекания тока Iкз.

Из формулы видно, что количество выделяемого тепла зависит от времени протекания тока Iкз и его величины.

Длительное протекание тока Iкз вызывает разрушения обмоток генераторов и проводов, что в итоге приводит:

• к большим затратам на восстановление оборудования,

• к нарушению питания потребителей,

• к нарушению устойчивости параллельной работы генераторов электростанции.

Вывод: короткое замыкание нужно как можно быстрее устранять.

Достигается это немедленным отключением участка сети, где произошло КЗ. Справиться с этим может только релейная защита.

Аппараты, осуществляющие защиту от коротких замыканий:

- плавкие предохранители,

- электромагнитные реле,

- автоматические выключатели с электромагнитным расцепителем.

Пример простейшей токовой защиты.

ток I

ток I к нагрузке

Рис.2. Простейший автоматический электромагнитный выключатель.

При увеличении тока нагрузки потребителя больше нормального одновременно возрастает ток в цепи катушки электромагнита. Электромагнит 1 притягивает якорь 2, при этом рычаг 5 освобождает защёлку 6. Пружина 7 быстро размыкает контакты 8 выключателя. Пружина 3 служит для удержания рычага 5 и защёлки 6 в замкнутом исходном состоянии.