3. Призначення розрахунків струмів кз

Обчислення струмів КЗ виконується для визначення умов роботи споживачів при аварійних режимах; вибору електричних апаратів, шин, ізоляторів, силових кабелів; проектування та налаштування пристроїв релейного захисту та автоматики; проектування захисних заземлень; підбору характеристик розрядників та обмежувачів перенапруг для захисту від перенапруг.

При розрахунку струмів КЗ приймають, що джерелами живлення місця КЗ є: синхронні генератори, синхронні компенсатори і двигуни, асинхронні двигуни в початковий період часу.

У сучасних електричних системах точний розрахунок струмів КЗ з урахуванням всіх умов дуже складний і практично неможливий. З іншого боку, необхідна точність розрахунків залежить від його призначення. Наприклад, для вибору електричних апаратів вибирають наближене визначення струмів КЗ, так як інтервали між значеннями параметрів, що характеризують різні типи апаратів, великі. Для вибору і налагодження пристроїв релейного захисту та автоматики точність розрахунків повинна бути великою.

З цих причин у розрахунках струмів КЗ приймаються наступні допущення:

• протягом всього процесу КЗ е.р.с. генераторів системи вважають співпадаючими по фазі;

• не враховують насичення магнітних систем, що дозволяє рахувати , що всі ланцюги лінійні, отже, може бути застосований принцип накладення;

• нехтують намагнічуючими струмами силових трансформаторів;

• трифазну систему вважають симетричною;

• нехтують ємнісними провідностями всіх елементів короткозамкненої мережі за винятком ліній великої протяжності і напруги, наприклад ліній напругою 500 кВ;

• електрорушійні сили всіх джерел живлення, значно віддалених від місця КЗ (Х_розр. ≥3), вважають незмінними;

• активний опір ланцюга КЗ враховують тільки тоді, коли він більше однієї третини індуктивного опору того ж ланцюга.

3. Криві зміни струму короткого замикання.

З моменту виникнення к.з. до його зупинки в коротко замкнутому колі протікає перехідний процес, який характеризується наявністю двох складових струмів короткого замикання: періодичної (коливальної) складової та аперіодичною складової.

Рис.20.2. Криві зміни струму при короткому замиканні системи необмеженої потужності.

При розгляді цих явищ, прийняті наступні позначення:

і_но – миттєве значення струму навантаження в момент короткого замикання;

і_у – миттєве значення ударного струму короткого замикання через півперіода (0,01с) після

виникнення короткого замикання, по значенню і_у перевіряються електричні апарати,

шини та ізолятори на динамічну стійкість;

І_п.макс. – максимальне значення періодичної складової струму короткого замикання;

і_п. – миттєве значення періодичної складової струму короткого замикання;

І_а.макс. – максимальне значення аперіодичної складової струму короткого замикання;

І_ао. – миттєве значення аперіодичної складової струму короткого замикання.

При замиканні всіх трьох фаз в одній точці в перший момент напруга залишається такою ж, як і при нормальному режимі. Струм К.З. також не може миттєво змінитись, тому, що обмотки статорів синхронних генераторів і елементи короткозамкнутого кола мають індуктивність, що затримує зміну та зниження напруги в колі. В наступні моменти, так як опір в кожній фазі різко зменшився, то в колі різко збільшується струм в порівнянні з нормальним режимом мережі. При цьому напруга також швидко змінюється внаслідок збільшення втрат напруги у всіх елементах коротко замкнутого кола. За час к.з. з моменту його виникнення струм змінюється від максимального значення до встановленого значення. Зміна струму за цей період називається перехідним процесом.

Величину повного миттєвого струму к.з. в будь-який період перехідного процесу можна визначити:

і_к.з. = і_{п +} і_а;

Періодична складова струму короткого замикання і_п змінюється по гармонічній кривій згідно із синусоїдальної Е.Р.С. генераторів. Аперіодична складова струму короткого замикання і_а визначається характером затухання струму кола і обмоток статора генератора. В колі напругою вище 1000 В, в якому значення активного опору малий, час затухання аперіодичної складової складає 0,15-0,2 с.

Відомо, що в колі, що має індуктивність, будь-яка зміна струму викликає зміну магнітного потоку, який наводить в цьому колі Е.Р.С. самоіндукції. Під дією Е.Р.С. в колі встановлюється аперіодичний струм зворотнього напрямку, величина якої в початковий момент (t = 0) рівна різниці миттєвих значень струму навантаження робочого режиму і періодичної складової струму короткого замикання.

i_ао = i_но- і_{п макс};

Відповідно, із-за інерції магнітного потоку не виникає миттєвої зміни магнітного потоку, тому що виникаюча аперіодична складова не дозволяє в початковий момент к.з. миттєво змінитись струму від і_но до І_п.макс.