4.2. Векторные диаграммы замыканий в сети

Векторные диаграммы позволяют получить наглядное отображение установившихся токов и напряжения при коротких замыканиях. Для проверки условий срабатывания защиты часто необходимо знание параметров нормального режима. Для нормального режима при отсутствии исходных данных принимается .

Все короткие замыкания рассматриваются далее для электрически удаленной точки. Для точек КЗ, электрически неудаленных от источника, расчет токов производится с учетом изменения периодической составляющей тока повреждения по типовым кривым генераторов.

4.2.1. Трехфазное кз

Ток 3-х фазного замыкания часто принимается за единицу сравнения при анализе различных видов повреждений и схем защит. Он наиболее прост для определения в силу симметрии, когда достаточно составить схему замещения только для одной фазы. Этот вид КЗ является наиболее тяжелым с точки зрения устойчивости, поскольку происходит сильное снижение напряжения (в месте повреждения напряжение равно нулю). Снижение более чем на шинах подстанции, через которые проходит системная или межсистемная связь может привести к потере устойчивости.

Обычно рассматриваются металлические симметричные КЗ, т.е. при отсутствии дуги.

Угол сдвига между током и напряжением фазы при КЗ определяется отношением индуктивного и активного сопротивлений цепи короткого замыкания. При относительно малом значении активного сопротивления цепи КЗ, что имеет место при КЗ в сетях более 1 кВ, фазный угол короткого замыкания лежит в пределах 60...85 эл. град. Чем выше напряжение сети, тем больше угол короткого замыкания. Ток трехфазного КЗ определяется по известным параметрам цепи короткого замыкания. При этом обычно предполагается, что активным сопротивлением энергосистемы (источника питания) можно пренебречь.

где – эквивалентное сопротивление цепи КЗ,

– расстояние до точки КЗ.

Схема и векторная диаграмма трехфазного КЗ показаны на рис.5.5. На рисунке приведены диаграммы фазных напряжений в различных точках сети. При этом в месте повреждения фазные напряжения равны нулю, у источника питания равны номинальным значениям, а у шин питающей подстанции зависят от соотношения сопротивления энергосистемы и сопротивления части линии от подстанции до места повреждения.

а) схема замещения, б) векторная диаграмма

4.2.2. Двухфазное короткое замыкание

С одной стороны двухфазное короткое замыкание является несимметричным, так как при нем нарушается симметрия напряжений и токов трехфазной системы. С другой стороны двухфазное КЗ является уравновешенным, так как геометрические суммы напряжений и токов остаются равными нулю (отсутствуют нулевые составляющие). Схема и векторная диаграмма двухфазного КЗ представлены на рис.5.6.

а) схема замещения, б) векторная диаграмма

Ток двухфазного КЗ для электрически удаленной точки равен:

Величина тока не зависит от режима нейтрали.

4.2.3. Двойное замыкание на землю одной точке в сетях с изолированной нейтралью.

Двойное замыкание на землю в одной точке возникают обычно в местах с ослабленной изоляцией. Двухфазные КЗ на землю в сетях с изолированными нейтралями или заземленными через дугогасящие реакторы отличаются от двухфазных замыканий в основном только тем, что поврежденные фазы в месте металлического КЗ принужденно приобретают потенциал земли; появляется напряжение нулевой последовательности, практически одинаковое во всей сети. Нейтраль системы получает по отношению к земле смещение в половину ЭДС неповрежденной фазы, а напряжение неповрежденной фазы возрастает до 1,5 своего нормального значения. Значения токов поврежденных фаз, междуфазные напряжения и их фазные соотношения остаются такими же, как при двухфазном КЗ.

На рис.5.7 представлены векторные диаграммы двойного замыкания на землю в одной точке.