§2. Кз в сетях постоянного тока
Постоянный ток применяется для питания сетей внутризаводского электротранспорта, электропривода, электролизных и зарядных установок.
Системы постоянного тока для цепей сигнализации и диспетчеризации обычно имеют малую мощность. Процессы при КЗ во всех сетях постоянного тока одинаковы, КЗ в этих сетях возникают в основном по тем же причинам, что и в сетях переменного тока.
Аварийные режимы возможны при недопустимых перегрузках, выходе из строя отдельных элементов силовой схемы выпрямителя или нарушениях в его системах управления и автоматического регулирования. Расчет этих режимов необходим для выбора параметров силовой схемы преобразователя и средств защиты.
Аварии можно разделить на внешние и внутренние (неисправность элементов силовой схемы, повреждение одного из вентилей моста). Внешняя авария может вызвать выход из строя вентилей и развитие внутренней аварии.
Ток внешнего КЗ выпрямителя в переходном режиме:
где Iк – установившийся ток КЗ, величина и формула расчета которого зависит от схемы выпрямителя, режима его работы, параметров цепи, удаленности КЗ;
Id – ток нагрузки;
Rd, Ld – сопротивления и индуктивность нагрузки.
Внутреннее КЗ, вызванное пробоем вентиля трех фазного мостового выпрямителя находится так:
определяют максимальный базисный ток в схеме:
где U2ф – вторичное фазное напряжение трансформатора, питающего выпрямитель;
Ха, Rа – суммарные индуктивные и активные сопротивления одной фазы.
Зная
и по расчетным кривым (рис. 9.4. стр.218 в
Вин.) находят i*
- мгновенное значение аварийного тока
тиристоров и диодов и рассчитывают:
§3. Короткие замыкания в сетях повышенной частоты
Электромагнитные процессы в сетях повышенной частоты (до 10 000 Гц) при аварийных режимах, рассчитывают по тем же условиям и формулам ,что и в сетях промышленной частоты (50 Гц). При работе на повышенных частотах появляется поверхностный эффект и эффект близости. Поэтому ток по сечению провода распределяется неравномерно. Глубина проникновения тока в проводник из немагнитного материала определяется выражением:
,
где ρ – уд. сопротивление проводника, Ом·см;
f – частота тока, Гц.
Величина Δ уменьшается с увеличением частоты и поперечного сечения проводника. Активное и индуктивное сопротивления проводника при этом возрастают, что вызывает уменьшение допустимого длительного тока нагрузки и увеличение потери напряжения.
В проводниках сечением 10 мм² и менее коэффициент поверхностного эффекта незначителен и при расчетах сетей повышенной частоты его не учитывают.
Эффект близости определяет перераспределение переменного тока в проводнике при приближении к нему другого проводника с током или проводника с наведенным током. Он существует при любой конфигурации сечения проводников.
Основной задачей расчета и анализа аварийных режимов в сетях повышенной частоты, является определение их параметров при междуфазных и однофазных КЗ на корпус (землю), перегрузках, снижениях напряжения или при его кратковременном отключении.
Электрические сети повышенной частоты выполняются в виде кабелей и шинопроводов, изолированных проводов, проложенных открыто или в трубах. Проводники обычно выбираются по допустимому нагреву и потере напряжения, затем проверяются по току КЗ.
Аварийные режимы в таких сетях рассчитываются с учетом схемы.