- •IV. Короткие замыкания в электрических системах
- •IV.1. Виды кз
- •IV.2. Причины возникновения кз
- •IV.3. Последствия протекания токов кз по проводникам аппарата
- •IV.4. Координация (методы ограничения) токов кз
- •IV.5. Переходные процессы при кз. Начальное значение периодической составляющей тока кз. Ударный ток кз. Ударный коэффициент кз
- •V. Основные процессы и явления, определяющие конструкцию аппаратов и проводников
- •V.1. Нагрев аппаратов (а) и проводников (п) токами длительного режима.
- •V.2 Нагрев п и а токами кз. Термическая стойкость а и п.
- •V.3. Электродинамические усилия возникающие в п при протекании в них токов кз
- •V.3.1.Общие замечания.
- •V.3.2. Электродинамическая стойкость
- •III. Основное электрооборудование электрических станций и подстанций
- •III.1. Синхронные генераторы
- •III.1.1. Особенности конструкции турбогенераторов
- •III.1.2. Номинальные параметры синхронного генератора
- •III.1.3. Системы охлаждения генераторов
- •III.1.4. Маркировка турбогенераторов
- •III.1.5. Система возбуждения (св).
- •III.1.6. Автоматическое гашение поля
- •III.1.7. Автоматическая регулировка возбуждения и форсировка возбуждения.
IV. Короткие замыкания в электрических системах
IV.1. Виды кз
КЗ называют замыкание между фазами, замыкание фаз на землю или нулевой провод в сетях с глух и эффективно заземленной нейтралями, а также витковое замыкание в эл машинах.
Виды КЗ представлены в таблице IV.1.
Таблица IV.1.
IV.2. Причины возникновения кз
Старение и, вследствие этого, пробой изоляции.
Набросы на провода ЛЭП.
Обрывы проводов ЛЭП с падением на землю.
Механические повреждения изоляции кабельных ЛЭП при земляных работах.
Удары молнии в ЛЭП.
Чаще всего КЗ происходит через переходное сопротивление (через сопротивление электрической. дуги, возникающей в месте повреждения изоляции). Иногда возникают металлические КЗ без переходного сопротивления.
IV.3. Последствия протекания токов кз по проводникам аппарата
Увеличиваются потери энергии в проводниках и контактах, что вызывает их повышенный нагрев. Нагрев может вызвать разрушение изоляции, сваривание и выгорание контактов, потерю механической прочности шин и проводов и т.п.
Резко увеличиваются электродинамические усилия (силы Ампера) между проводниками (см. рис. IV.1.)
Рис. IV.1. Возникновение электродинамических сил в изогнутом проводнике
Под действием этих сил токоведущие части и их изоляция могут быть разрушены.
Понижаются уровни напряжения в электрической сети, особенно вблизи места КЗ, что может привести к следующим опасным явлениям:
торможение электродвигателей собственных нужд электростанций, что может привести к аварийному останову блока;
нарушению устойчивости параллельной работы генераторов.
IV.4. Координация (методы ограничения) токов кз
Уровень токов КЗ, повышающийся в процессе развития современной электроэнергетики, ограничен параметрами аппаратов и проводников, а также условиями обеспечения устойчивости энергосистемы.
Наиболее распространенными способами ограничения токов КЗ приведены ниже.
1). Секционирование электрических сетей.
Примерs секционирования электроустановки показан на рис. IV.2. и IV.3.
а). б)
Рис. IV.2. Распределение токов КЗ: а) секционный выключатель Q1 включен; б) секционный выключатель Q1 отключен
При включенном выключателе Q1 в нормальном режиме (см. рис. IV.2.(а)) ток КЗ от генераторов G1 и G2 проходит непосредственно к месту повреждения и ограничен лишь сопротивлением генераторов и трансформаторов соответствующих блоков.
Если Q1 отключен (см. рис. IV.2.(б)), в цепь КЗ дополнительно включается сопротивление линий, что резко снижает ток КЗ.
В сетях 10 кВ и ниже широко применяется раздельная работа секций шин, питающихся от различных трансформаторов подстанций.
|
|
а) |
б) |
Рис. IV.3. Распределение токов КЗ на подстанциях: а) секционный выключатель Q1 отключен в нормальном режиме ; б) секционный выключатель Q1 включен |
2). Использование трансформаторов с расщепленными обмотками.
При мощности трансформатора собственных нужд электростанций и трансформаторов связи РУВН и РУНН подстанций 25 МВА и выше применяют расцепление обмотки низшего напряжения на две, что позволяет увеличить сопротивление такого трансформатора в режиме К.З. примерно в 1,875 раз по сравнению с сопротивлением трансформатора обычного исполнения
3). Установка токоограничивающих реакторов.
Ограничение токов КЗ с помощью реакторов происходит за счет их большого индуктивного сопротивления в режиме КЗ.