2.2. Виды коротких замыканий, назначения расчетов и основные допущения при расчете токов короткого замыкания

Коротким замыканием называется случайное или преднамеренное электрическое соединение различных точек электроустановки между собой или с землей, не предусмотренное нормальным режимом работы.

Замыканием называется соединение одной фазы с землей в сетях с изолированной, компенсированной (резонансно-заземлен­ной) нейтралью, которая используется в сетях до 35 кВ.

Замыкания в глухо или эффективно заземленных сетях через дугу либо непосредственные соединения электрической установки относят к коротким замыканиям (табл. 1).

Таблица 1

Виды коротких замыканий

Схема замыкания	Режим нейтрали
	Глухо или эффективно заземленная нейтраль		Незаземленная или резонансно заземленная нейтраль
	Наименование	Обозначение	Наименование	Обозначение
1	2	3	4	5
	Трехфазное КЗ	К(3)	Трехфазное КЗ	К(3)
	Трехфазное КЗ на землю	К(1.1,1)	Трехфазное КЗ на землю (имеет контакт с землей)	К(3.З)
	Двухфазное КЗ	К(2)	Двухфазное КЗ	К(2)
	Двухфазное КЗ на землю	К(1, 1)	Двухфазное КЗ (имеет контакт с землей)	К(2, З)
	Однофазное КЗ	К(1)	Однофазное замыкание на землю	З(1)
	Двойное КЗ на землю	К(1+1)	Двойное замыкание на землю	З(1+1)

По усредненным данным, короткие замыкания различных видов в сетях распределяются следующим образом:

трехфазные – 5 %,

двухфазные – 10 %,

однофазные – 65 %,

двухфазные на землю и двойные – 20 %.

Причины коротких замыканий:

1) старение изоляции;

2) перенапряжение;

3) прямые удары молнии;

4) механические повреждения;

5) набросы и падение посторонних предметов на токоведущие части;

6) неудовлетворительный уход за электрическим оборудованием;

7) ошибочные действия персонала.

Последствия коротких замыканий:

1) нарушение термической стойкости (нагрев электрического оборудования или термические повреждения);

2) нарушение электродинамической стойкости (появление больших усилий между токоведущими частями, которые ведут к возникновению механических повреждений и разрушению);

3) снижение напряжения и искажение его симметрии, что отрицательно сказывается на работе потребителей (нарушения технологического цикла, брак продукции и т.д.);

4) наведение ЭДС, опасных для обслуживающего персонала и используемой аппаратуры в соседних линиях связи и сигнализации при несимметричных КЗ;

5) нарушение устойчивости отдельных элементов и режима СЭС в целом, приводящее к возникновению аварийных ситуаций с отключением большого количества потребителей электроэнергии;

6) возгорание электроустановок.

С целью обеспечения безаварийного электроснабжения всех потребителей необходимо проектировать и сооружать СЭС с учетом возможных КЗ. При этом востребованы расчеты переходных процессов, которые предусматривают определение токов и напряжений в короткозамкнутой цепи, например при заданных (расчетных) условиях для интересующего момента времени или с учетом протекания времени.

Расчеты токов короткого замыкания и переходных процессов необходимы:

1) для определения допустимости режимов возможных КЗ;

2) выбора электрических аппаратов и проводников по условиям электродинамической и термической стойкости;

3) проектирования и настройки РЗА;

4) выбора наиболее рациональных схем электрических соединений;

5) проектирования заземляющих устройств;

6) определения влияния тока КЗ на линии связи;

7) выбора разрядников;

8) анализа аварий в электроустановках;

9) проведения различных испытаний в СЭС;

10) при оценке и определении параметров устройств гашения магнитного поля синхронных машин (СМ);

11) при оценке и выборе системы возбуждения СМ.

При расчетах токов короткого замыкания принимаются следующие основные допущения.

В сетях выше 1000 В:

1. Пренебрегают насыщением магнитных систем всех элементов цепи КЗ (генераторов, трансформаторов, двигателей).

2. Если отношение результирующих сопротивлений (активного и реактивного) от источника до точки КЗ о. е., то пренебрегают активным сопротивлением элементов схемы; активное сопротивление учитывают только в кабельных линиях и воздушных линиях со стальными проводами.

3. Пренебрегают различиями значений сверхпереходных индуктивных сопротивлений по продольной и поперечной осям синхронных машин.

4. Приближенно учитывают нагрузки в схемах замещения.

5. Пренебрегают емкостными проводимостями воздушных линий до 220 кВ, при напряжениях свыше 220 кВ ими пренебрегать нельзя, так как они влияют на переходные процессы.

6. Система, в которой протекает переходной процесс, считается симметричной, все расчеты проводятся на одну фазу (обычно фазу А).

7. Пренебрегают токами намагничивания трансформаторов и автотрансформаторов (исключение: случай включения трехстержневого трансформатора на напряжение нулевой последовательности).

Расчеты тока КЗ в сетях до 1 000 В выполняют с такими же допущениями, но с учетом активных сопротивлений силовых элементов сети. В расчетную схему КЗ необходимо включать также сопротивление проводников, кабелей, шин длиной 10–15 м и более, токовых катушек расцепителей автоматических выключателей, первичных обмоток многовитковых трансформаторов тока, переходных сопротивлений контактов, коммутационных аппаратов, переходных сопротивлений в месте КЗ, несимметрию сопротивлений фаз.