39 Вопрос: Симметричное трехфазное короткое замыкание
Симметричное трехфазное короткое замыкание - наиболее простой для расчета и анализа вид повреждения.
Симметричное короткое замыкание - короткое замыкание в электроустановке, при котором все ее фазы находятся в одинаковых условиях.
При симметричном трехфазном коротком замыкании напряжение в месте короткого замыкания равно нулю; при несимметричных коротких замыканиях напряжение в месте замыкания не равно нулю и является несимметричным.
При симметричном трехфазном коротком замыкании на входе ( на первичной стороне) активно-емкостного фильтра напряжений отрицательной последовательности на выходе фильтра возникает кратковременно напряжение также за счет разряда емкостей и неодинаковых постоянных времени контура плеч фильтра.
При симметричном трехфазном коротком замыкании происходит внезапное изменение токов и напряжений во всех трех фазах. Почему возникновение этих токов будет сопровождаться кратковременным появлением напряжения на выходе фильтров отрицательной последовательности.
Известно, что при внезапном симметричном трехфазном коротком замыкании на выходе фильтра появляется напряжение переходного процесса, которое может вызвать срабатывание реле.
Трехфазные повреждения обычно начинаются с замыкания одной или двух фаз и затем переходят в трехфазное замыкание. Такое положение имеет место при перекрытии изоляции, набросах на провода, падении опор и в подобных им случаях. Даже при включении на трехфазную закоротку за счет разновременности замыкания контактов выключателя сначала возникает несимметричное короткое замыкание. Кроме того, теоретические исследования показывают, что и при одновременном замыкании трех фаз следует ожидать кратковременного появления тока в реле обратной последовательности за счет переходных процессов в фильтре, обусловленных, во-первых, внезапным изменением тока или напряжения в первичной цепи и, во-вторых, появлением апериодической составляющей в токе и напряжении при коротком замыкании. Таким образом, в начальный момент симметричного трехфазного короткого замыкания на выходе фильтра появляется быстрозатухающее напряжение, продолжительность которого, однако, достаточна для действия питающегося от фильтра реле.
А) Изменение тока при коротком замыкании
Рассчитать трехфазное короткое замыкание — это значит определить токи и напряжения, имеющие место при этом виде повреждения как в точке к. з., так и в отдельных ветвях схемы.
Ток в процессе короткого замыкания не остается постоянным, а изменяется, как показано на рис. 1-23. Из этого рисунка видно, что ток, увеличившийся в первый момент времени, затухает до некоторой величины, а затем под действием автоматического регулятора возбуждения (АРВ) достигает установившегося значения.
Промежуток времени, в течение которого происходит изменение величины тока к. з., называется переходным процессом. После того как изменение величины тока прекращается и до момента отключения короткого замыкания продолжается установившийся режим к. з. В зависимости от того, производится ли выбор уставок релейной защиты или проверка электрооборудования на термическую и динамическую устойчивость, нас могут интересовать значения тока в разные моменты времени к. з.
Поскольку всякая сеть имеет определенные индуктивные сопротивления, препятствующие мгновенному изменению тока при возникновении короткого замыкания, величина его не изменяется скачком, а нарастает по определенному закону от нормального до аварийного значения.
Для упрощения расчета и анализа ток, проходящий во время переходного процесса к. з., рассматривают как состоящий из двух составляющих: апериодической и периодической.
Апериодической называется постоянная по знаку составляющая тока ia, которая возникает в момент короткого замыкания и сравнительно быстро затухает до нуля (рис. 1-23).
Периодическая
составляющая тока к. з. в начальный
момент вре мени Inmo называется
начальным током короткого замыкания.
Величину начального тока к. з. используют,
как правило, для выбора уставок и проверки
чувствительности релейной защиты.
Начальный ток короткого замыкания
называют также сверхпереходным, так
как для его подсчета в схему замещения
вводится так называемое сверхпереходное
сопротивление генератора 
и
сверхпереходная э. д. с. 
Установившийся ток к. з. представляет собой периодический ток после окончания переходного процесса, обусловленного как затуханием апериодической составляющей, так и действием АРВ. Полный ток к. з. представляет собой сумму периодической и апериодической составляющих в любой момент переходного процесса. Максимальное мгновенное значение полного тока называется ударным током к. з. и вычисляется при проверке электротехнического оборудования на динамическую устойчивость.
Как уже отмечалось выше, для выбора уставок и проверки чувствительности релейной защиты используется обычно начальный или сверхпереходный ток к. з., расчет величины которого производится наиболее просто. Используя начальный ток при анализе быстродействующих защит и защит, имеющих небольшие выдержки времени, пренебрегают апериодической составляющей. Допустимость этого очевидна, так как апериодическая составляющая в сетях высокого напряжения затухает очень быстро, за время 0,05—0,2 с, что обычно меньше времени действия рассматриваемых защит.
При к. з. в сети, питающейся от мощной энергосистемы, генераторы которой оснащены АРВ, поддерживающими постоянным напряжение на ее шинах, периодическая составляющая тока в процессе к. з. не меняется (рис. 1-23,б). Поэтому расчетное значение начального тока к. з. в этом случае можно использовать для анализа поведения релейной защиты, действующей с любой выдержкой времени.
В сетях же, питающихся от генератора или системы определенной ограниченной мощности, напряжение на шинах которой в процессе к. з. не остается постоянным, а изменяется в значительных пределах, начальный и установившийся ток к. з. не равны (рис. 1-23,а). При этом для расчета защит, имеющих выдержку времени порядка 1—2 с и более, следовало бы использовать установившийся ток к. з. Однако поскольку Расчет установившегося тока к. з. сравнительно сложен, допустимо в большинстве случаев использовать начальный ток к. з. Такое допущение, как правило, не приводит к большой погрешности. Объясняется это следующим. На величину установившегося тока к. з. значительно большее влияние, чем на величину начального тока, оказывают увеличение переходного сопротивления в месте повреждения, токи нагрузки и другие факторы, не учитываемые обычно при расчете токов к. з. Поэтому расчет установившегося тока к. з. может иметь весьма большую погрешность.
Принимая во внимание все сказанное выше, можно считать целесообразным и в большинстве случаев вполне допустимым использование для анализа релейных защит, действующих с любой выдержкой времени, начального тока к. з. При этом возможное снижение тока в течение короткого замыкания следует учитывать для защит, имеющих выдержку времени, введением в расчет повышенных коэффициентов надежности по сравнению с быстродействующими защитами.