Общие сведения о коротких замыканиях. Виды коротких замыканий. Виды коротких замыканий

2. Виды коротких замыканий

– 3-х фазное КЗ. Схема трехфазного КЗ в электрической сети имеет вид:

или, например, на выводах электрической машины

Трехфазное КЗ является симметричным, так как сопротивления в трех фазах короткозамкнутой цепи будут одинаковыми.

– 2-х фазное КЗ.

Является несимметричным КЗ. Возникает между 2-мя фазами сети

– Однофазное КЗ.

Однофазное КЗ, может происходить в сети с глухо-заземленной нейтралью (сети до 1 кВ) и с эффективно-заземленной нейтралью (сети 110 кВ и выше), когда один из проводов замкнут на землю.

– 2-х фазное КЗ на землю

Это замыкание, когда два провода соединены между собой и замкнуты на землю.

2.1. Распределение кз по видам повреждений, по данным аварийной статистики

– на однофазное КЗ приходится 65% повреждений;

– на 2-х фазное КЗ на землю – 20%;

– на 2-х фазное КЗ – 10%;

– на 3-х фазное КЗ – 5%.

Виды повреждения, которые сопровождаются многократной несимметрией (замыкание различных фаз в различных точках одновременно) называются сложными видами повреждений.

Все виды рассмотренных КЗ называют поперечной несимметрией.

3. Причины возникновения переходных процессов

Переходные процессы в электрических системах являются следствием изменения режимов обусловленых эксплуатационными условиями или результатом повреждения изоляции и токоведущих частей электроустановок. Причинами возникновения П.П. могут быть многочисленные воздействия на элементы системы:

включение, отключение и переключение источников электроэнергии, трансформаторов, ЛЭП, электроприемников и др. элементов;
появление несимметрии токов и напряжений в результате отключения отдельных фаз, обрывов фаз и т.д.;
короткие замыкания в элементах системы;
форсировка возбуждения синхронной машины и гашение магнитного поля;
внезапные набросы и сбросы нагрузки;
синхронный пуск двигателей и синхронных компенсаторов;
асинхронный ход синхронных машины после выпадения их из синхронизма;
атмосферно-климатические воздействия на элементы электрической системы;
повторные включения и отключения короткозамкнутых цепей.

4. Причины возникновения кз

Основной причиной возникновения КЗ является нарушение изоляции линий, электрических аппаратов и др. электрооборудования.

Причинами нарушения изоляции являются:

перенапряжения в электрических сетях и установках, вызванные прямыми ударами молний или же вызванные коммутацией;
нарушение правил технической эксплуатации;
замыкания при неквалифицированных действиях обслуживающего персонала;
механические повреждения элементов электрической сети;
перекрытие токоведущих частей животными.

5. Последствия коротких замыканий

Последствиями КЗ являются:

Тепловые или термические воздействия тока КЗ на элементы электрической системы (размягчение, выплавление металла, выжигание изоляции, разрушение контактов).
Динамические действия, возникающие между токоведущими проводниками.
Резкое снижение напряжения в месте КЗ.
При длительном снижении напряжения на 30-40% от номинального (на время более 1 с.) двигатели начинают останавливаться.
Перерывы в электроснабжении.
Нарушение устойчивости отдельных элементов и режима электроэнергетической системы в целом.
Выгорание элементов электроустановок.

studfiles.net

Общие сведения о коротких замыканиях. Виды коротких замыканий

К о р о т к и м з а м ы к а н и е м называют всякое не предусмотренное нормальными условиями работы замыкание между фазами, а в системах с заземленными нейтралями – также замыкание одной или несколько фаз на землю.

В системах с незаземленными нейтралями или с нейтралями, заземленными через специальные компенсирующие устройства, замыкание одной из фаз на землю называют простым замыканием. При этом виде повреждения прохождение тока обусловлено только емкостью фаз относительно земли.

При возникновении короткого замыкания (к.з.) в сети сопротивление короткозамкнутой цепи уменьшается, что приводит к увеличению токов в отдельных ветвях сети по сравнению с их значениями в нормальном режиме.

В трехфазных системах с заземленной нейтралью различают следующие основные виды к.з. в одной точке: трехфазное; двухфазное; однофазное и двухфазное на землю, то есть замыкание между двумя фазами с одновременным замыканием той же точки на землю.

Трехфазное к.з. является симметричным, так как при нем все фазы остаются в одинаковых условиях. Напротив, все остальные виды к.з. являются несимметричными, поскольку при каждом из них фазы находятся уже в неодинаковых условиях.

Аварийная статистика по электрическим системам России показывает, что при глухозаземленной нейтрали относительная вероятность различных видов к.з. (в процентах) характеризуется данными:

Трехфазное; ; 5%;

Двухфазное; ; 10%;

Однофазное; ; 65%;

Двухфазное на землю;

; 20%.

Причины возникновения и следствия

Основной причиной к.з. явл. нарушение изоляции электрического оборудования.

Ток к.з. обычно во много раз превышает номинальный ток самой аварийной ветви.

Последствия

1тепловое действие

2 токи к.з. вызывают между проводниками фаз большие механические усилия. При недостаточной прочности проводников и их креплений они могут быть разрушены при к.з

3 нарушение устойчивой работы электрической системы.

Назначение расчетов и требования, предъявляемые к ним

Под расчетом электромагнитного переходного процесса обычно понимают вычисление токов и напряжений в рассматриваемой схеме при заданных исходных условиях.

Задачи :

а) сопоставление, оценка и выбор схемы электрических соединений б) выявление условий работы потребителей при аварийных режимах;

в) выбор аппаратов и проводников и их проверка

г) проектирование и настройка устройств релейной защиты;

д) Выявление условий работы потребителей

ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ РАСЧЕТОВ

Допущения:

а) отсутствие насыщения магнитных систем. При этом все элементы схем обладают линейными характеристиками;

б) пренебрежение токами намагничивания силовых трансформаторов и автотрансформаторов;

в) сохранение симметрии трехфазной системы до места повреждения;

г) приближенный учет нагрузок;

д) неучет активных сопротивлений при определенных условиях;

е) отсутствие качаний роторов синхронных машин.

Понятие о расчетных условиях

При решении различных задач могут возникать противоречивые условия.

Например, для выбора высоковольтного выключателя должны быть определены наибольшие токи к.з. Для этого предполагают что все генераторы находятся в отключенном состоянии

Предполагая что к.з. произошло у самого вывода выкл. Необходимо ввести разрядник.

Основные понятия о системе относительных единиц

Представление любых физических величин в относительных (безразмерных) единицах позволяет существенно упростить некоторые теоретические выкладки и придать им общий характер. В практических расчетах такое представление величин , позволяет лучше ориентироваться в порядке определяемых значений.

Для применения системы относительных единиц необходимо принять какую-то физическую величину за единицу измерения и выбрать базисные условия.

Для расчета токов к.з. достаточно выбрать базисные условия для полной мощности ( ), линейного напряжения ( )

;

где - значение э.д.с. в относительных единицах, приведенное к базисным условиям; - заданное значение э.д.с. в кВ; - напряжение в кВ, принятое за основную базисную единицу.

;

Анализ трёхфазного к.з.

Простейшая трёхфазная цепь - это цепь с сосредоточенными активными сопротивлениями и индуктивностями, при отсутствии в ней трансформаторных связей.

Питание данной цепи осуществляется от источника с сопротивлением отличным от 0 и напряжение имеет незначительную амплитуду и постоянную частоту.

Рассмотрим схему замещения (рис.3.1.) Как видно, она является симмеричной, так как сопротивления всех трех фаз равны между собой.

Рис.3.1.

Предположим, что до к.з. в схеме протекал процесс, характеризуемый параметрами .

Допустим, что произошло металлическое трехфазное к.з. так, что схема распалась на две независимые части.

После этого в левой части схемы наступит новый установившийся режим, характеризуемый параметрами: , где -

установившиеся значения токов фаз.

Построим векторную диаграмму, характеризующую режим левой части схемы до к.з. и после к.з. (рис.3.2), где ось

- есть ось времени.

Рис.3.2.

Следует отметить, что в новом режиме фаза и величина токов изменились в сторону увеличения. Увеличение фазы (углового сдвига тока относительно напряжения своей фазы) обусловлено увеличением доли реактивной составляющей сопротивления цепи к.з. по сравнению с ее активной составляющей (сказывается отсутствие сопротивления нагрузок, имеющего преимущественно активную составляющую сопротивления с целью получения высокого значения коэффициента мощности).

Общие сведения о коротких замыканиях. Виды коротких замыканий

Трехфазное; ; 5%;

Двухфазное; ; 10%;

Однофазное; ; 65%;

Двухфазное на землю; ; 20%.

infopedia.su

Виды коротких замыканий в электроустановках

1. Трехфазное КЗ. Нарушение изоляции между всеми фазами. – К(3). Составляют 3-5% от всех КЗ. Две трети всех трехфазных КЗ приходится на электрические сети, т.к. у них большая протяженность.2. Двухфазной КЗ. Нарушение изоляции между двумя фазами. К(2). Составляют 20-25% от всех КЗ.3. Двойное замыкание на землю. Две фазы замыкаются на землю в разных точках. Возникает в сетях с изолированной нейтралью. Составляет 10-15% от общего числа.

4. Однофазное замыкание на землю. Составляет 60-70% от общего числа. В сетях с глухоизолированной нейтралью замыкание на землю является КЗ и в этом случае должна быть защита.В сетях с изолированной или заземленной через дугогасящие реакторы нейтралью замыкание на землю не является КЗ. Токи протекают небольшие. Междуфазные напряжения при этом не изменяются и работа системы электроснабжения не нарушается. Тем не менее это ненормальный режим работы, так как напряжения неповрежденных фаз относительно земли возрастают и существует опасность перехода однофазного замыкания на землю в многофазные короткие замыкания. Однако, необходимости в быстром отключении поврежденного участка нет, поэтому устройства релейной защиты от замыканий на землю обычно действуют на сигнал, привлекая внимание персонала. В некоторых случаях возможны отключения. (Эти случаи определяются правилами по ТБ).

Величина тока КЗ зависит от следующих условий:1. Вида и характера КЗ;2. Мощности и схемы ЭС;3. Режима работы нейтрали трансформаторов;4. Удаленности КЗ от генерирующих источников;5. От продолжительности КЗ.

Токи КЗ оказывают термическое и динамическое воздействие на оборудование.Основными особенностями системы электроснабжения являются быстротечность явлений и неизбежность повреждений аварийного характера - коротких замыканий в электрических установках. Поэтому, для надежного и экономичного функционирование систем электроснабжения необходимо автоматическое управление. К устройствам автоматического управления относится релейная защиты, действующая при повреждении электрических установок.

www.consultelectro.ru

45. Виды, причины и последствия коротких замыканий

Коротким замыканием (КЗ) называется нарушение нормальной работы электрической установки, вызванное замыканием фаз между собой, а также замыканием фаз на землю в сетях с глухозаземленными нейтралями.

Причинами КЗ обычно являются нарушения изоляции, вызванные ее механическими повреждениями, старением, набросами посторонних тел на провода линий электропередачи, прямыми ударами молнии, перенапряжениями, неудовлетворительным уходом за оборудованием. Часто причиной повреждений в электроустановках, сопровождающихся короткими замыканиями являются неправильные действия обслуживающего персонала.

При КЗ токи в поврежденных фазах увеличиваются в несколько раз по сравнению с их нормальным значением, а напряжения снижаются, особенно вблизи места повреждения. Протекание больших токов КЗ вызывает повышенный нагрев проводников, а это ведет к увеличению потерь электроэнергии, ускоряет старение и разрушение изоляции, может привести к потере механической прочности токоведущих частей и электрических аппаратов.

Снижение уровня напряжения при КЗ в сети ведет к уменьшению вращающего момента электродвигателей, их торможению, снижению производительности и даже к полному останову. Резкое снижение напряжения при КЗ может привести к нарушению устойчивости параллельной работы генераторов электростанций и частей электрической системы, возникновению системных аварий.

Важным фактором является относительная частота возникновения различных видов K3. По усредненным данным она составляет, %: трехфазные — 5; двухфазные — 10; однофазные — 65; двухфазные K3 на землю — 20. Иногда один вид замыканий переходит в другой (например, в кабельных линиях 6 — 10 кВ замыкание одной фазы на землю часто переходит в междуфазные K3).

Как правило, в месте K3 возникает электрическая дуга, которая образует вместе с сопротивлениями элементов пути тока K3 переходное сопротивление. Иногда возникают металлические K3 без переходного сопротивления.

Для обеспечения надежной работы энергосистем и предотвращения повреждений оборудования при K3 необходимо быстро отключать поврежденный участок, что достигается применением устройств релейной защиты с минимальными выдержками времени и быстродействующих отключающих аппаратов (выключателей). Немаловажную роль играют устройства АРВ и быстродействующей форсировки возбуждения (УБФ) синхронных генераторов, которые увеличивают ток возбуждения синхронных генераторов при коротких замыканиях, благодаря чему меньше понижается напряжение в различных звеньях сети, а после отключения K3 напряжение быстрее восстанавливается до нормального.

46. Назначение и порядок выполнения расчетов

Расчеты токов K3 необходимы:

1.для сопоставления, оценки и выбора главных схем электрических станций, сетей и подстанций;

2.выбора и проверки электрических аппаратов и проводников;

3.проектирования и настройки устройств релейной защиты и автоматики;

4.определения влияния токов нулевой последовательности линий электропередачи на линии связи;

5.проектирования заземляющих устройств;

6.анализа аварий в электроустановках и электрических системах;

7.оценки допустимости и разработки методики проведения различных испытаний в электрических системах;

8.анализа устойчивости работы энергосистем.

При расчетах токов K3 допускается не учитывать:

1.сдвиг по фазе ЭДС и изменение частоты вращения роторов синхронных генераторов, компенсаторов и электродвигателей, если продолжительность КЗ не превышает 0 5 с;

2.ток намагничивания силовых трансформаторов и автотрансформаторов; насыщение магнитных систем электрических машин;

3.поперечную емкость воздушных линий электропередачи напряжением 110 — 220 кВ, если их длина не превышает 200 км, и напряжением 330 — 500 кВ, если их длина не превышает 150 км;

4.при расчете периодической составляющей тока КЗ — активные сопротивления элементов электроэнергетической системы, в частности воздушных и кабельных линий электропередачи, если результирующее эквивалентное активное сопротивление относительно точки K3 не превышает 30% результирующего эквивалентного индуктивного сопротивления. Однако активное сопротивление необходимо учитывать при определении постоянной времени затухания апериодической составляющей тока КЗ Тa.

Указанные допущения приводят к некоторому увеличению токов K3 (погрешность расчетов не превышает 5 — 10 %).

Расчет токов трехфазного K3 выполняется в следующем порядке.

1.Составляется расчетная схема рассматриваемой электроустановки, намечаются расчетные точки КЗ.

2.На основании расчетной схемы составляется эквивалентная схема замещения, все сопротивления на ней нумеруются.

3.Определяются величины сопротивлений всех элементов схемы замещения в относительных или именованных единицах и указываются на схеме замещения; обозначаются расчетные точки K3.

4.Путем постепенного преобразования относительно расчетной точки K3 приводят схему замещения к наиболее простому виду, чтобы каждый источник питания или группа источников, характеризующаяся определенными значениями эквивалентной ЭДС Е’’экв и ударного коэффициента kуд, были связаны с точкой K3 одним результирующим сопротивлением.

5.Определяют по закону Ома начальное действующее значение периодической составляющей тока K3 Iп.о., а затем ударный ток iуд, периодическую и апериодическую составляющие тока K3 для заданного момента времени t (Iп.t, ia.t).

studfiles.net

45. Виды, причины и последствия коротких замыканий

46. Назначение и порядок выполнения расчетов

Расчеты токов K3 необходимы:

1.для сопоставления, оценки и выбора главных схем электрических станций, сетей и подстанций;

2.выбора и проверки электрических аппаратов и проводников;

3.проектирования и настройки устройств релейной защиты и автоматики;

4.определения влияния токов нулевой последовательности линий электропередачи на линии связи;

5.проектирования заземляющих устройств;

6.анализа аварий в электроустановках и электрических системах;

7.оценки допустимости и разработки методики проведения различных испытаний в электрических системах;

8.анализа устойчивости работы энергосистем.

При расчетах токов K3 допускается не учитывать:

Указанные допущения приводят к некоторому увеличению токов K3 (погрешность расчетов не превышает 5 — 10 %).

Расчет токов трехфазного K3 выполняется в следующем порядке.

1.Составляется расчетная схема рассматриваемой электроустановки, намечаются расчетные точки КЗ.

studfiles.net

1. Особенности сэс. Виды коротких замыканий. Назначение релейной защиты.

Основные особенности систем электроснабжения (СЭС):

1) быстротечность явлений;

2) неизбежность повреждений аварийного характера - коротких замыканий в электрических установках.

Действия человека не в состоянии обеспечить надежную работу СЭС.

Поэтому надежное и экономичное функционирование систем электроснабжения возможно только при широкой их автоматизации.

Релейная защита относится к устройствам автоматического управления. Она действует при повреждениях электрических установок.

В процессе эксплуатации систем электроснабжения возможны аварии и ненормальные режимы работы электрооборудования (ЭО).

Наиболее опасные и частые повреждения – короткие замыкания.

Короткое замыкание – это повреждение изоляции либо между фазами, либо между фазой и землей.

Виды коротких замыканий.

2. Двухфазной КЗ. Нарушение изоляции между двумя фазами. К(2). Составляют 20-25% от всех КЗ.

3. Двойное замыкание на землю. Две фазы замыкаются на землю в разных точках. Возникает в сетях с изолирован. нейтралью.

Составляет 10-15% от общего числа.

4. Однофазное замыкание на землю. Составляет 60-70% от общего числа. В сетях с глухоизолированной нейтралью замыкание на землю является КЗ и в этом случае должна быть защита.

В сетях с изолированной или заземленной через дугогасящие реакторы нейтралью замыкание на землю не является КЗ. Токи протекают небольшие. Междуфазные напряжения при этом не изменяются и работа системы электроснабжения не нарушается. Тем не менее это ненормальный режим работы, так как напряжения неповрежденных фаз относительно земли возрастают и существует опасность перехода однофазного замыкания на землю в многофазные короткие замыкания. Однако необходимости в быстром отключении поврежденного участка нет, поэтому устройства релейной защиты от замыканий на землю обычно действуют на сигнал, привлекая внимание персонала. В некоторых случаях возможны отключения. (Эти случаи определяются правилами по ТБ).

Величина тока КЗ зависит от следующих условий.

1. Вида и характера КЗ. 2. Мощности и схемы ЭС. 3. Режима работы нейтрали трансформаторов.

4. Удаленности КЗ от генерирующих источников. 5. От продолжительности КЗ.

Токи КЗ оказывают термическое и динамическое воздействие на оборудование.

Основными особенностями системы электроснабжения являются быстротечность явлений и неизбежность повреждений аварийного характера - коротких замыканий в электрических установках. Поэтому для надежного и экономичного функционирование систем электроснабжения необходимо автоматическом управлении. К устройствам автоматического управления относится релейная защиты, действующая при повреждении электрических установок.

Назначение релейной защиты.

РЗ предназначена для определения поврежденного элемента и его отключения. РЗ - наиболее распространенный вид автоматики.

Основным аппаратом РЗ является реле. КЗ и ненормальные режимы сопровождаются изменением тока, напряжения, частоты, направлением перетока активной и реактивной мощности. Поэтому реле может работать в зависимости от изменения одного или нескольких параметров.

В ряде случаев одной РЗ недостаточно для повышения надежности электроснабжения. Совместно с РЗ используется автоматика.

studfiles.net

Причины , виды и последствия коротких замыканий

Количество просмотров публикации Причины , виды и последствия коротких замыканий - 494

Занятие 30

Практическое занятие №8

Занятие 29

Практическое занятие №8

Занятие 28

Занятие 27

Занятие 26

Тема 3.4 Расчет электрических нагрузок в электроустановках напряжением выше 1000 В.

Выбор количества и месторасположения подстанций

(см.работа – Шеховцов)

Тема 3.5 Выбор числа и мощности трансформаторов на подстанциях

(см.работа – Шеховцов)

Определение типа, числа и мощности трансформаторов на подстанции. Компоновка трансформаторной цеховой подстанции

Тема 3.6 Короткие замыкания в системах электроснабжения

Коротким замыканием называют всякое случайное или преднамеренное, не предусмотренное нормальным режимом работы, электрическое соединение различных точек электроустановок между собой или землей, при котором токи в ветвях электроустановки резко возрастают, превышая наибольший допустимый ток продолжительного режима.

В системе трехфазного переменного тока бывают замыкания между тремя фазами – трехфазные КЗ, между двумя фазами –двухфазные КЗ (7,1 а,,б). если нейтраль энергетической системы соединена с землей, то возможны однофазные КЗ (в). Чаще всего возникают однофазные КЗ (60-92% общего числа КЗ), реже трехфазные КЗ (1-7%).

Возможно двойное замыкание на землю в различных, но электрически связанных частях электроустановки в системах с незаземленными или резонансно-заземленными нейтралями (г).

Трехфазные КЗ вызывают в поврежденной цепи наибольшие токи, в связи с этим при выборе аппаратуры обычно за расчетный ток КЗ принимают ток трехфазного КЗ.

Причинами коротких замыканий бывают: механические повреждения изоляции – проколы и разрушение кабелей при земляных работах; поломка фарфоровых изоляторов; падение опор воздушных линий; старение, ᴛ.ᴇ. износ, изоляции, приводящее постепенно к ухудшению электрических свойств изоляции; увлажнение изоляции; различные набросы на проводах воздушных линий; перекрытие фаз животными птицами; перекрытие между фазами вследствие атмосферных перенапряжений. Короткое замыкание может возникнуть при неправильных опе5ративных переключениях, к примеру при отключении нагруженной линии разъединителем, когда возникающая дуга перекрывает изоляцию между фазами.

Некоторые КЗ являются устойчивыми условия возникновения их сохраняются во время бестоковой паузы коммутационного аппарата͵ ᴛ.ᴇ. после снятия напряжения с электроустановки. К ним относятся КЗ вследствие механических повреждений, старения и увлажнения изоляции. Условия возникновения неустойчивых КЗ самоликвидируются во время бестоковой паузы коммутационного аппарата. Так перекрытие гирлянды изоляторов воздушной линии вследствие атмосферного перенапряжения прекращается после снятия напряжения с линии.

Последствиями коротких замыканий является резкое увелечение тока в короткозамкнутой цепи и снижение напряжения в отдельных точках системы. Дуга возникшая в месте КЗ приводит к частичному или полному разрушению аппаратов, машин и других устройств. Увеличение тока в ветвях электроустановки, примыкающих к месту КЗ, приводит к значительным механическим воздействиям на токоведущие части и изоляторы, на обмотки электрических машин. Прохождение больших токов вызывает повышенный нагрев токоведущих частей и изоляции, что может привести к пожару в распределительных устройствах, в кабельных сетях и других элементах энергоснабжения и будет причиной дальнейшего развития аварии.

Снижение напряжения приводит к нарушению нормальной работы механизмов, при напряжении ниже 70% номинального напряжения двигателя затормажиаются, работа механизмов прекращается. Еще больше влияние снижение напряжения оказывает на работу электросистемы, где бывают нарушены условия синхронной параллельной работы отдельных генераторов или станций между собой.

Ток КЗ зависит от мощности генерирующего источника, напряжения и сопротивления короткозамкнутой цепи. В мощных энергосистемах токи КЗ достигают нескольких десятков ампер, в связи с этим последствия таких ненормальных режимов оказывают существенное влияние на работу электрической установки.

Для уменьшения последствий коротких замыканий крайне важно как можно быстрее отключить поврежденный участок что достигается применением быстродействующих выключателей и релейной защиты с минимальной выдержкой времени.

referatwork.ru