7.Перехідні процеси в електричних системах.

7.1 Причини виникнення коротких замикань. Основні припущення при розрахунку струмів короткого замикання. Види коротких замикань. Наслідки дії струмів короткого замикання.

Причини виникнення КЗ:

1. Порушення ізоляції електрообладнання і струмопровідних частин, яке викликано:

а) природним старінням ізоляційного матеріалу;

б) перенапругами (комутаційні, атмосферні);

в) механічними пошкодженнями ізоляції;

г) недостатній догляд за електрообладнанням з боку персоналу.

2. Помилки обслуговуючого персоналу.

3. Перекриття струмопровідних частин птахами і пацюками.

4. Навмисні КЗ здійснювані обслуговуючим персоналом.

Основні допущення при розрахунку струмів КЗ:

1. Нехтують насиченням магнітних систем електрообладнання, тобто вважають ВАХ елементів лінійною. Опори всіх елементів вважаємо постійними.

2. Нехтують струмами намагнічення трансформаторів і автотрансформаторів.

3. Нехтують ємнісними провідностями ЛЕП.

4. У високовольтних мережах нехтуємо активним опором.

5. Вважаємо відсутність коливань роторів генераторів.

6. Вважаємо, що до КЗ ЕМ була симетричною.

7. Допускається враховувати електричне навантаження при КЗ наближено.

Види КЗ:

1. Якщо між собою з’єднуються всі три фази, таке КЗ називається трифазним.

2. Якщо між собою з’єднується дві фази, таке КЗ називається двохфазним.

3. Якщо фаза з’єднується з нульовим проводом або землею, таке КЗ називається однофазним.

4. Якщо дві фази з’єднуються між собою і на землю то їх можна розглядати як два однофазних КЗ, таке КЗ називається двохфазним КЗ на землю.

Також КЗ поділяють на металічні та через дугу.

Наслідки дії струмів КЗ:

1. Втрата термічної стійкості електрообладнання (додатковий нагрів всіх елементів по яким протікає струм КЗ).

2. Втрата електродинамічної стійкості елементів (виникнення сильних механічних зусиль між елементами по яким протікає струм КЗ).

3. Зниження рівня напруги в мережі де виникло КЗ і як наслідок відключення від мережі споживачів (чим ближча точка КЗ до станції тим гірше).

4. При несиметричних КЗ на землю виникають струми нульової послідовності, які можуть наводити високі ЕРС в мережах контролю і сигналізації.

5. Втрата динамічної стійкості енергетичної системи.

7.2 Перехідний процес в трифазних електричних колах. Визначення основних величин, які характеризують перехідний процес.

Основні поняття і величини які характеризують процес КЗ:

1. Періодичний струм КЗ (миттєве значення) – це примусова складова струму КЗ, яка змінюється по синусоїді з частотою 50 Гц і відстає від фазної напруги на кут ≈ 90°.

2. Аперіодичний струм КЗ (миттєве значення) – це вільний струм перехідного процесу, який зменшується до нуля в залежності від параметрів короткозамкненої мережі.

Швидкість затухання залежить від Т_а. Т_а = L_к/R_к.

Величина аперіодичного струму залежить від трьох факторів:

а) характер навантаження ЕМ до КЗ (Найбільше значення аперіодичного струму за режиму RC (для ЕМ дуже рідкісний випадок), тоді для отримання максимального значення аперіодичного струму в розрахунках береться режим ХХ);

б) фаза включення напруги на режим КЗ (кут α, найбільше значення аперіодичного струму при α=0);

в) час КЗ (максимальне значення струму при t=0).

3. Ударний струм КЗ – це максимальне миттєве значення повного струму КЗ, яке визначається при умовах: режим ХХ і α=0. Ударний струм наступає через час t=T/2 (≈0,01c).

4. Ударний коефіцієнт – це число, яке показує в скільки разів ударний струм більше амплітуди періодичного струму.

Ударний коефіцієнт змінюється від 1 до 2. В наших високовольтних мережах Kу≈1,8 → Т_а ≈ 0,05c.

5. Діюче значення періодичного струму в момент часу t – це середньоквадратичне значення струму за один період при умові, що момент часу t знаходиться посередині періоду і за цей період періодичний струм не змінюється по амплітуді

6. Надперехідний струм КЗ – це значення періодичного струму КЗ за перший період.

7. Усталений струм КЗ – це діюче значення періодичного струму КЗ після закінчення перехідного процесу.

8. Діюче значення аперіодичного струму в момент часу t – це миттєве значення аперіодичного струму в момент часу t при умові, що момент часу t знаходиться посередині періоду і за цей період аперіодична складова не змінювалась. Струм дорівнює тому значенню, яке було в момент часу t.

9. Діюче значення повного струму КЗ в момент часу t.

10. Діюче значення ударного струму КЗ

11. Постійна часу затухання аперіодичного струму – це час в секундах, за який би аперіодичний струм затух до 0, якби швидкість його затухання була постійною і дорівнювала б тій швидкості, яка була в початковій точці експоненти.