Добавка к параграфу 1.2 темы 1:

Однофазное КЗ - это замыкание одной фазы на землю в СЭС с глухо- или эффективно-заземленной нейтралью силовых элементов.

Двойное КЗ на землю ^_ это совокупность двух однофазных КЗ на землю в различных, но электрически связанных точках ЭУ.

Аналогично определяются и другие виды КЗ.

Трехфазное КЗ, при котором все фазы находятся в одинаковых условиях, называется симметричным.

КЗ, при котором фазы находятся в разных условиях, в связи с чем диаграммы тока и напряжения искажены, называется несимметричным.

Чаще КЗ происходит через переходное сопротивление, например, через сопротивление электрической дуги, возникающей в месте повреждения. Непосредственное КЗ без переходного сопротивления в месте повреждения называется металлическим КЗ. Мы будем рассматривать только металлические КЗ. Пренебрежение переходным сопротивлением значительно упрощает расчет и дает максимальное, при одних и тех же условиях, значение тока КЗ. Для выбора аппаратуры, например, необходим именно такой расчет; при расчетах релейной защиты возможное снижение значения тока за счет переходного сопротивления в месте КЗ учитывается введением специального коэффициента.

Вероятность появления того или иного вида КЗ определяется уровнем напряжения ЭУ, конструкцией ЛЭП, климатическими и другими факторами. В таблице 1.2 приведены статистические данные Московского энергетического института.

Таблица 1.2

Вид КЗ	Вероятность КЗ в %
	6-20 кВ распред - сеть	6-20 кВ блочная сеть	35 кВ	110 кВ	220 кВ	330 кВ
К	61	60	67	83	88	91
К	17	20	18	5	3	4
К	11	15	7	8	7	4
К	11	5	8	4	2	1

1.3 Причины кз _ это повреждение изоляции

Причины повреждения изоляции ЭУ:

1. Старение изоляции в процессе эксплуатации ЭУ и в результате - пробой изоляции.

2. Перенапряжение.

3. Прямые удары молнии.

4. Наброс на токоведущие части посторонних предметов.

5. Механические повреждения изоляции кабельных линий при земляных работах.

6. Обрывы проводов с падением на землю.

7. Неудовлетворительный уход за электрооборудованием.

8. Ошибочные действия обслуживающего персонала.

1.4 Последствия кз

Из-за уменьшения сопротивления КЗ цепи токи в поврежденных фазах увеличиваются, а напряжения узлов, близких к точкам КЗ, снижаются. Эти токи превосходят в несколько раз номинальные значения (в 5-10 раз).

Протекание токов КЗ приводит к:

1) увеличению потерь электроэнергии в проводниках и контактах, что вызывает их повышенный нагрев, а этим ускоряет старение и разрушение изоляции, вызывает возгорание ЭУ, сваривание и выгорание контактов, потерю механической прочности шин и проводников; проводники и аппараты должны без повреждений перено­сить в течение заданного расчетного времени нагрев токами КЗ, т.е. должны быть термостойкими;

2) появлению значительных электродинамических усилий между проводниками, под действием которых, если не принимать должных мер, токоведущие части и изоляция могут быть разрушены; токоведущие части, аппараты, электрические машины (ЭМ) должны быть сконструированы так, чтобы выдержать возникающие при КЗ усилия, т.е. должны обладать электродинамической стойкостью;

3) снижению напряжения в СЭС, особенно вблизи места пов­режде­ния; особенно к этому чувствительна двигательная нагруз­ка; при глубоких снижениях уровней напряжений, падает вращающий момент до значений, меньших момента сопротивления механизма; двигатель тормозится, что влечет повышенное потребление тока; при этом еще больше возрастает падение напряжения, а значит уменьшается уровень напряжения, вследствие чего может развиться лавинообразный процесс, захватывающий все большее количество потребителей электроэнергии;

4) нарушению устойчивости параллельной работы генераторов;

5) наведению при несимметричных КЗ в соседних линиях сигнализации и связи ЭДС, опасных для обслуживающего персонала.

Чтобы обеспечить надежность работы СЭС и предотвратить повреждение оборудования при КЗ, принимают ряд мероприятий, для осуществления которых необходимо правильно рассчитать ток КЗ и оценить характер его изменения во времени.

1.5 Электродинамическое и термическое действие токов кз

Электродинамическое действие токов КЗ. Прохождение токов в проводниках приводит к возникновению между ними электродинамических (механических) усилий. Одинаковое направление токов в параллельных проводниках вызывает их притягивание, противоположное – отталкивание. При этом механические силы взаимодействия, незначительные в режиме нормальной нагрузки, во время КЗ могут достигнуть значений, опасных для аппаратуры и ошиновки, и вызвать их деформацию или разрушение.

Максимальное механическое усилие возникает при двухфазном КЗ, при котором токи в поврежденных фазах одинаковы по значению. Сила взаимодействия между проводниками определяется по формуле:

=2 = .

Вследствие того, что максимальные усилия при КЗ возникают практически мгновенно, обеспечить механическую прочность установленного оборудования можно путем уменьшения тока КЗ – установкой реакторов, трансформаторов с расщепленными обмотками, секционированием шин.

Термическое действие токов КЗ. По закону Джоуля – Ленца количество тепла, выделяемое электрическим током в проводнике, пропорционально квадрату силы тока, сопротивлению проводника и времени.

Время прохождения тока КЗ определяется действием защитных устройств и отключающей аппаратуры. Для того чтобы повреждение от термического (теплового) воздействия тока КЗ были наименьшими, стремятся отключать КЗ возможно быстрее, так что обычно длительность КЗ находиться в пределах от долей секунды до нескольких секунд.

Поскольку ток КЗ может во много раз превышать нормальный ток нагрузки, очевидно, что, несмотря на сравнительно небольшую длительность процесса, при КЗ возможен значительный перегрев проводника. Перегрев сверх допустимой температуры может вызвать повреждение изоляции – выгорание, потерю эластичности и электрической прочности; быстрый нагрев до определенной температуры с последующим медленным охлаждением может привести к отжигу металла, то есть к потере механических качеств проводника.

При нагреве проводника током нагрузки часть выделенного тепла рассеивается в окружающую среду, причем степень рассеивания зависит от условий охлаждения. Кратковременность КЗ в большинстве случаев позволяет не считаться с отводом тепла в окружающую среду и принимать, что все выделяемое тепло идет на нагрев и повышение температуры проводника.

Условия выбора и проверки электрических аппаратов и проводников (выключатели, разъединители, короткозамыкатели, отделители, плавкие предохранители, выключатели нагрузки, разрядники, измерительные трансформаторы тока и напряжения, опорные и проходные изоляторы, реакторы, автоматические выключатели, контакторы, рубильники, шины, провода) проверяются по условиям КЗ (Л.15, стр. 27-30).