4.Какие воздействия оказывает ток кз на электротехническое оборудование и какими параметрами тока кз определяются эти воздейсвия.

Вследствие КЗ существенно снижается напряжение и возрастают токи. Увеличившийся ток оказывает два воздействия на электротехническое оборудование: 1)механическое-определяется по амплитудному мгновенному значению тока КЗ (по ударному току).2) термическое, т.е. тепловое-определяется по тепловому импульсу, где используется действующая характеристика тока КЗ (действующее значение тока КЗ).

5 . Какими параметрами учитываются генераторы в начальный момент внезапного нарушения режима и каким образом определяются эти параметры. Для выявления параметров генераторов, т.е. ЭДС и сопротивлений, мы исходим из принципа Ленца-о неизменности результирующего потокосцепления обмотки возбуждения в момент внезапного нарушения режима. Для синхронной машины без демпферных обмоток. Для получения параметров воспользуемся приёмом преобразования электромагнитной схемы в эквивалентную электрическую.

В продольной оси

Машину можно представить сопротивлением:

-переходное сопротивление по продольной оси(паспортная величина).

-переходная ЭДС её нельзя измерить. Это величина расчётная, определяется по параметрам нормального режима, который предусматривал КЗ. В поперечной оси нет магнитосвязанных контуров (имеет место лишь статорная обмотка)Xq=Xq˙; E’d=0. Для синхронной машины с демперными обмотками. Преобразуя три магнитосвязанных контура в эквивалентную электрическую схему, получаем

-сверхпереходное сопротивление по продольной оси. сверхпереходная ЭДС по поперечной оси.

Величина расчётная и определяется по параметрам предшествующего режима. В момент КЗ остаётся неизменной. В поперечной оси два контура.

-сверхпереходное сопротивление по поперечной оси. -сверхпереходная ЭДС по продольной оси.

6.Что представляет собой ударный ток кз и при каких условиях он рассчитывается.

Нарисуем волновую диаграмму токов для условия, когда апериодическая слагаемая имеет максимальное значение.

Ударный ток КЗ- это максимальное мгновенное значение полного тока КЗ. Для принятых условий он наступает спустя 0,01 с после КЗ.

-ударный коэффициент;

-постоянная времени затухания апериодической слагаемой.

7.Принцип независимости действия симметричных составляющих токов и напряжений и преимущества его использования при расчётах несимметричных режимов. Если исходная схема энергосистемы пофазно физически несимметрична, то для неё соблюдается принцип независимости, а именно напряжение прямой последовательности будет зависеть от тока прямой, обратной и нулевой последовательности. Тоже можно сказать о напряжении обратной последовательности. Если схема выполнена физически симметрично, т.е. сопротивление собственной индуктивности для фаз А,В,С одинаковы (ХМ(АВ)=ХМ(АС)=ХМ(ВС)),то для такой схемы справедлив принцип симметричных составляющих.

Т .е.ток какой-либо последовательности вызывает падение напряжения только однолинейной последовательности. Каждую последовательность рассматривают автономно, независимо от других последовательностей. Этот принцип справедлив для энергосистемы. В этих уравнениях Х1,Х0,Х2-сопротивления прямой, нулевой и обратной последовательностей для какого либо элемента. В общем случае указанные сопротивления различны.

8.От каких факторов зависит величина индуктивного сопротивления нулевой последовательности ВЛЭП. Ток нулевой последовательности в качестве обратного провода использует землю и если есть, заземлённые тросы. Ток в земле носит распределительный характер в соответствии с проводимостью слоёв. Распределительную картину возвращения тока по земле заменяют фиктивной картиной, считая, что ток возвращается по некоторой эквивалентной трубке с глубиной Дз. Глубина залегания эквивалентной трубки зависит от проводимости земли. Данный провод и эквивалентную трубку можно рассматривать как двухпроводную электропередачу с расстоянием Дз.

По закону Кирхгофа:

Хо увеличивается вследствие того, что токи по фазам совпадают и арифметически складываются с токами фазы. Заземление тросов позволяет создать контур трос-земля. При наличии этого контура токи нулевой последовательности возвращаются также и по тросу. В этом случае трос, благодаря взаимной индуктивности оказывает влияние на сопротивление линии Хо. Ток троса течёт встречно току линии. Трос уменьшает сопротивление линии.

9.Правило эквивалентности токов прямой последовательности и его использование для расчётов токов несимметричных КЗ. Правило: ток прямой последовательности при любом несимметричном КЗ в точке численно равен току 3-х фазного КЗ в некоторой фиктивной точке , удалённой от реальной точки КЗ на сопротивление , которое зависит от сопротивлений обратной и нулевой последовательностей.

,

Ток повреждённых фаз где

n- вид замыкания.

Вид КЗ
		3
		1,5-1,73
	0	1

Остаточное напряжение прямой последовательности ; ;

Приведённые расчётные выражения как для симметричных составляющих токов обратной и нулевой последовательностей, так и для симметричных составляющих напряжений прямой обратной и нулевой последовательностей однозначно определяются током прямой последовательности. Поэтому расчёт несимметрии сводится к нахождению тока прямой последовательности. Правило указывает на то, что аналитический метод, и метод расчётных кривых в равной мере применимы для расчёта несимметрии.

10.Сущность метода симметричных составляющих для расчета несимметричных режимов. Несимметричный режим возникает при однофазном, двухфазном, двухфазном на землю КЗ, при неравенстве фазных сопротивлений элементов, при отключённых одной или двух фаз какого либо элемента. При этом все фазы находятся в разных условиях, т.е. периодические слагаемые токов по фазам и фазные напряжения различны. Для анализа несимметрии используют метод симметричных составляющих, т.е. когда система трёх несимметричных векторов заменяется тремя системами симметричных векторов. Анализ на базе симметричных составляющих показывает, что как и при трёхфазном КЗ, все расчёты можно вести на 1фазу, используя однолинейную схему замещения. Расчётное выражение для тока прямой последовательности в реальной точке КЗ оказывается совершенно аналогичным расчётному выражению для трёхфазного КЗ в некоторой фиктивной точке. Это говорит о том, что методы расчёта 3-х фазного замыкания справедливы для расчётов несимметричных КЗ. Если задана несимметричная система трёх векторов, то она может быть разложена на три симметричные системы векторов.

Прямая обратная нулевая

В пределах прямой и обратной последовательностей вектора фаз В и С могут быть выражены через вектор фазы А с использованием оператора поворота:

;

Используя оператор поворота получим:

11.От каких факторов зависит схема замещения нулевой последовательности трансформатора. Конфигурация схемы нулевой последовательности в основном определяется схемой соединения обмоток трансформатора и их конструкцией. Составление схемы нулевой последовательности целесообразно начинать от места КЗ, просматривая пути циркуляции токов нулевой последовательности. Схемы соединения обмоток: звезда с нулевым проводом, звезда, треугольник. В каждой фазе обмоток, соединённых в треугольник, приложен потенциал Uо. Разность потенциалов, т.е. напряжение, приложенное к обмотке фазы равно 0. Ток тоже равен 0. Отсутствие тока в первичной обмотке свидетельствует о том, что и во вторичной ток тоже отсутствует, т.е. такой трансформатор не пропускает токи нулевой последовательности и его сопротивление равно бесконечности. Аналогичные условия имеют место, если КЗ происходит со стороны обмотки звезда. Трансформатор может иметь конечное сопротивление Хо, если КЗ происходит со стороны обмотки звезда с нулём. Конструкция транса - количество стержней магнитопровода. Конструкция влияет на величину Хм. Для мощных силовых трансформаторов (более 2 МВА), с напряжением 10 кВ и выше независимо от конструкции всегда можно принимать Хмо=бесконечности. Для маломощных трансов (менее 2 МВА) с напряжением 6-10/0,4 кВ при наличии трёхстержневой конструкции Хмо учитывают как конечную величину. Трансформатор звезда с нулём-треугольник независимо от конструкции входит в схему замещения сопротивлением Х1. За сопротивление ставится нулевой потенциал. Трансформаторы звезда с нулём-звезда с нулём входят в схему замещения сопротивлением Хо=Х1, если со стороны вторичной обмотки просматривается хотя бы ещё одна нейтраль. Если же нейтрали нет, то Хо=бесконечности, т.е. во вторичной обмотке тока нет.

12.В чем состоит отличие схемы замещения обратной последовательности от схемы замещения прямой последовательности. Схема прямой последовательности является обычной схемой, используемой для расчёта трёзфазного КЗ. Генерирующие источники (синхронные генераторы, двигатели, компенсаторы, асинхронные двигатели) входят в схему замещения сверхпереходными ЭДС и сопротивлением Xd”,E”. Началом схемы прямой последовательности считаются точки нулевого потенциала источника питания. Концом схемы считается место КЗ, в котором приложено U1к-напряжение прямой последовательности в месте КЗ. Из схемы прямой последовательности находят Х1∑ и Е1∑. Схема обратной последовательности является копией схемы прямой последовательности. Отличие в том, что ЭДС источника питания в схеме обратной последовательности принимается равным 0. Для всех элементов Х2 практически равно Х1 за исключением генераторов и синхронных двигателей, для которых Х2 не равно Х1, не существенно. В этом случае Х2∑=Х1∑. Началом схемы считается место КЗ, в котором приложено напряжение U2к. Из схемы находят Х2∑.

13.При каких условиях синхронные двигатели увеличивают или уменьшают величину тока в точке КЗ. Синхронные двигатели как и генераторы в момент КЗ характеризуются сверхпереходной ЭДС и сверхпереходным сопротивлением (Е”,Х”).Е” в момент t=0 не изменяется и определяется из предшествующего режима. Влияние синхронного двигателя на величину тока в точке КЗ определяется двумя режимами. 1)СД в режиме перевозбуждения является дополнительным источником подпитки места КЗ. Eo”>Uo выделяется I. 2) СД в режиме недовозбуждения является дополнительным потребителем тока из сети Eo”<Uo.

14.Какую совокупность условий считают «расчётными условиями» при расчётах режимов КЗ. При расчёте режимов КЗ необходимо выбрать соответствующие расчётные условия. Эти условия находятся в тесной взаимосвязи с решаемой задачей. К расчётным условиям относятся:

- рассчитываемая схема

- место КЗ

- вид КЗ

-время, для которого производится расчёт

- режим работы источников питания

- расчётные условия регламентируются руководящими указаниями.

15.Для каких моментов времени эффективно используется аналитический метод расчёта токов КЗ. Аналитический метод целесообразно использовать, когда речь идёт о расчёте токов для t=0. Для расчёта токов необходимо составит электрическую схему замещения, генераторы ввести в схему значениями Х”,Е”. система вводится напряжением Uном, если нет иных сведений. Вопрос об учёте двигательной и обобщенной нагрузке на решать персонально применительно к схеме. Двигательную нагрузку учитывают персонально, если её мощность более 1 МВА и расположена на одной ступени с КЗ или в пределах одной ступени. Обобщённая нагрузка учитывается, если она расположена на ступени КЗ или за одной ступенью трансформации. Параметры Х”=0,35; E”=0,85. Учитываемые двигатели вводятся в схему замещения также сверхпереходными сопротивлениями и ЭДС Х”,Е”.Е”для двигателей и генераторов, как правило, рассчитывают без разложения на продольную и поперечную составляющие по выражению, вытекающему из следующей векторной диаграммы.

п ервый IoX”- режим перевозбуждения, второй недовозбуждения.

-до КЗ; «+» для синхронных генераторов, двигателей компенсаторов в режиме перевозбуждения, «-» всё тоже и АД в режиме недобозбуждения. Решив вопрос об учёте источников питания составляется электрическая схема замещения. Расчёт тока КЗ осуществляется по выражению , где

-эквивалентная ЭДС всех ист-ов.

(кА), (кА).

16.Расчётные условия, используемые при расчёте токов КЗ в сетях до 1000 В. Сети имеют класс напряжения 660, 500, 380, 220, 127 В. В расчетах токов КЗ необходимо принимать среднее номинальное напряжение 690, 525, 400, 230, 130 В. Особенностью этих сетей является то, что они существенно удалены от централизованных источников питания, поэтому в расчётах токов КЗ напряжение высшей стороны транса, от которого получают питание указанные сети считается неизменным. Второй особенностью является то, что в этих сетях используются ВЛЭП с достаточно низким сечением и кабельные линии. У этих элементов активные сопротивления больше индуктивных, поэтому расчёт требуется вести с учётом активных сопротивлений всех элементов. Опыты, проведённые в указанных сетях, показывают, что реальные значения токов КЗ могут составлять 0,5-0,7 от расчётных. Разница результатов обусловлена неучётом сопротивлений во всех контактных соединениях. Рекомендуется при расчётах токов КЗ в таких сетях к сопротивлению контура КЗ включить дополнительное сопротивление, которое компенсирует неучтённые сопротивления контактов. Rконт=0,015-0,03 Ом. В соответствии с этим расчётные выражения для определения токов КЗ имеют вид:

1 7.Изменение симметричных составляющих напряжений по мере удаления от точки КЗ для двухфазного КЗ на землю. Если требуется рассчитать остаточное напряжение в узле М, то в основе расчёта лежит второй закон Кирхгофа. Будем считать, что узел М связан с местом КЗ Х1-1, Х2-2, Х0-0.

Расчёт ведётся по симметричным составляющим. В каждой последовательности остаточное напряжение узла М можно представить как напряжение в узле К + падение напряжения в сопротивлении связи.

U1к,U2к,Uок- симметричные составляющие в месте КЗ. I1к,I2к,Iок- симметричные составляющие токов в месте КЗ. С1,С2,С3- коэффициенты распределения рассматриваемой ветви МК. Остаточные фазные напряжения определяются как геометрическая сумма симметричных составляющих.

(кВ)

(кВ)

(кВ)

Симметричные составляющие напряжения прямой последовательности по мере удаления от места КЗ увеличиваются, доходя до Е” и.п. Сим-ые составляющие обратной и нулевой последовательностей по мере удаления от места КЗ уменьшаются (по модулю).

18.Причины возникновения КЗ и их последствия. В сетях с глухозаземлённой нейтралью различают следующие виды КЗ

Т рёхфазное КЗ является симметричным, остальные несимметричные (токи и напряжения по фазам различны). Причины коротких замыканий:

1) старение изоляции

2) механические повреждения

3)пробой изоляции в силу атмосферных перенапряжений (молнии)

4)от неправильных действий персонала и т.д.

Последствия КЗ

1)существенно снижается напряжение и возрастают токи

2) Увеличившийся ток оказывает два воздействия на электротехническое оборудование:

-механическое-определяется по амплитудному мгновенному значению тока КЗ (по ударному току).

-термическое, т.е. тепловое-определяется по тепловому импульсу, где используется действующая характеристика тока КЗ (действующее значение тока КЗ).

3)нарушается // работа энергосистемы

4) у электроприёмников может происходить опрокидывание синхронных и асинхронных двигателей в силу снизившегося напряжения.

19.Какое влияние оказывают АД на ток КЗ и как это учитывать в расчётах. АД является симметричным и характеризуется некоторым сопротивлением и ЭДС- сверхпереходные X”,E”.X”=1/Iпуск.*

Iпуск*=(5-7)Iном-паспортная величина.

X”=(0,2-0,35);E”=0,9; cosφ=0,8.

Влияние АД на ток КЗ аналогично влиянию СД (компенсатора) в режиме недовозбуждения Eo”<Uo. В зависимости от удалённости КЗ двигатель может являться либо дополнительным источником подпитки, либо, как в нормальном режиме, потреблять ток из сети (уменьшает ток в месте КЗ).

20.Параметры элементов электрической системы (синхронных генераторов и линий электропередач) в схемах замещения различных последовательностей. Схема прямой последовательности является обычной схемой, используемой для расчёта трёзфазного КЗ. Генерирующие источники (синхронные генераторы) входят в схему замещения сверхпереходными ЭДС и сопротивлением Xd”,E”, а линии электропередач сопротивлением Х. Схема обратной последовательности является копией схемы прямой последовательности. Отличие в том, что ЭДС источника питания в схеме обратной последовательности принимается равным 0. Для всех элементов Х2 практически равно Х1 за исключением генераторов, для которых Х2 не равно Х1, но несущественно. Для машин с демпф. об-ми

Для машин без демпферных обмоток:

В практических расчётах пренебрегают изменением сопротивления Х2 к Х1, считая что Х2=Xd”. Хо генератора теоретически должно быть равно 0, потому что потоки нулевой последовательности по фазам совпадают, а обмотки сдвинуты на 120º. Практически машина имеет Хо=(0,16-0,6)Xd”. Ток нулевой последовательности линий в качестве обратного провода использует землю, и если есть заземлённые тросы. Ток в земле носит распределительный характер в соответствии с проводимостью слоёв. Распределительную картину возвращения тока по земле заменяют фиктивной картиной, считая, что ток возвращается по некоторой эквивалентной трубке с глубиной Дз. Глубина залегания эквивалентной трубки зависит от проводимости земли. Данный провод и эквивалентную трубку можно рассматривать как двухпроводную электропередачу с расстоянием Дз. Хо=0,435lg(Дз/Rср).

ВЛЭП снабжены грозозащитными тросами, которые как правило заземлены. Заземление позволяет создать контур трос-земля. При наличие этого контура токи нулевой последовательности возвращаются также и по тросу. В этом случае трос, благодаря индуктивности с линией оказывает влияние на сопротивление линии Хо. Чтобы исключить отрицательное влияние троса на Хо, используют видоизменённую схему. На одном конце трос заземляют наглухо, а другой конец заземляют через разрядный промежуток. В этих условиях ток нулевой последовательности по тросу протекать не может и его отрицательное влияние исключают.

21.Комплексная схема замещения энергосистемы для однофазного КЗ. Если схему прямой, обратной и нулевой последовательности соединить между собой по определённому правилу по клеммам начала и конца, то получаем так называемую комплексную схему замещения. Правила соединения основаны на соотношении м/у симметричными составляющими токов и напряжений отдельных последовательностей.

22. Комплексная схема замещения энергосистемы для двухфазного КЗ на землю. Если схему прямой, обратной и нулевой последовательности соединить между собой по определённому правилу по клеммам начала и конца, то получаем так называемую комплексную схему замещения. Правила соединения основаны на соотношении м/у симметричными составляющими токов и напряжений отдельных последовательностей.U1к=U2к=Uок

2 3. Комплексная схема замещения энергосистемы для двухфазного КЗ. Если схему прямой, обратной и нулевой последовательности соединить между собой по определённому правилу по клеммам начала и конца, то получаем так называемую комплексную схему замещения. Правила соединения основаны на соотношении м/у симметричными составляющими токов и напряжений отдельных последовательностей.

24.Понятие источника бесконечной мощности; расчёт периодической слагаемой тока КЗ при наличии указанного источника. Источник бесконечной мощности- это такой источник, напряжение на выводах которого остаётся неизменным независимо от условий работы внешней сети.

Считаем, что напряжение источника питания

;

В нормальном режиме по схеме протекал ток для фазы А.

;

При КЗ в точке КЗ в точке К в силу резкого сокращения сопротивления периодическая слагаемая тока резко возрастает. Для цепи КЗ запишем диф.уравнение переходного процесса для фазы А:

Запишем для любой фазы:

Решением этого уравнения является функция iк=iп+iа, где

iп- периодическая слагаемая вынужденного режима. iа-свободная апериодическая слагаемая. При принятых условиях амплитуда периодической слагаемой остаётся неизменной в течении переходного процесса, если схема питается источником неограниченной (бесконечной мощности).

25.Основные допущения, принимаемые при расчётах переходных процессов в электрических сетях. Считаем, что трансы работают без насыщения. Это позволяет использовать линейные характеристики этого элемента. Можно пренебречь активными сопротивлениями элементов с номинальным напряжением 35 кВ и выше. Учет активных сопротивлений необходим при расчёте сетей 10,6, и 0,4 кВ. Активные сопротивления кабельных линий необходимо учитывать. Для сетей 110,220 кВ можно не учитывать ёмкостную проводимость. В сетях 35,10,6 кВ ёмкостную проводимость надо учитывать при расчёте однофазных замыканий и замыканий, связанных с землёй.