Короткие замыкания в электрических системах

1.Короткие замыкания в электрических системах
2.Что приводит к коротким замыканиям?
3.Чем сопровождается протекание тока КЗ в сети?
4.Мероприятия, улучшающие работу электрической системы при КЗ.
5.Для чего необходим расчет токов КЗ?

Короткие замыкания в электрических системах возникают при нарушении изоляции токоведущих элементов электрических устройств в результате ее естественного старения (износа), своевременно не выявленного путем профилактических испытаний, или каких-либо повреждений в эксплуатации.

Механические повреждения изоляции возможны, например, при разрушении силовых кабелей во время раскопок траншей, при падении опор или обрыве проводов воздушных линий электропередачи и т. п.

Возможны повреждения изоляции при перенапряжении, например, при прямых ударах молнии в провода воздушных линий или открытых распределительных устройств.

К коротким замыканиям часто приводят (одиночные действия эксплуатационного персонала в результате невыполнения им правил технической эксплуатации, эксплуатационных инструкций и правил по технике безопасности.

Короткие замыкания возникают также при перекрытии голых токоведущих частей животными и птицами.

Короткое замыкание сопровождается протеканием в электросети тока короткого замыкания, значительно превышающего ток нормального режима работы поврежденного элемента системы (генератора, трансформатора, линии передачи и др.), а также снижением напряжения в электросети и тем большим, чем ближе короткое замыкание к сборным шинам электроустановки.

В целях предупреждения развития аварии поврежденный элемент системы должен быть автоматически и возможно быстрее отключен ближайшим к месту повреждения выключателем. Если при этом поврежденный элемент не замещается резервным, то прекращается электроснабжение питавшихся от него потребителей.

В современных мощных электроустановках напряжением 6–20 кВ токи короткого замыкания достигают значений в несколько десятков и даже сотен тысяч ампер. Применяемое электрооборудование должно выдерживать механические и тепловые действия столь больших токов, в т. ч. должно быть электродинамически и термически устойчивым.

Понижение напряжения в электросети при коротком замыкании объясняется тем, что при протекании тока короткого, который значительно больше тока нормального режима элементов сети и обладает большой индуктивной составляющей, во-первых, уменьшаются э. д. с. генераторов вследствие увеличения размагничивающего действия реакции статора и, во-вторых, увеличиваются потери напряжения во всех элементах цепи короткого замыкания.

Длительность понижения напряжения определяется временем автоматического отключения места повреждения, зависящим от времени действия релейной защиты и выключателя.

Значительное снижение напряжения в основной электросети системы может привести к нарушению устойчивости параллельной работы станций, выходу их из синхронизма и отключению линий, связывающих станции. В результате этого система может распасться на группы не синхронно работающих станций. Это в свою очередь может привести к перегрузке некоторых станций, что потребует отключения части потребителей. Чем больше понижение напряжения при коротком замыкании, время действия релейной защиты и время действия выключателя, отключающего поврежденный участок, тем вероятнее нарушение Устойчивости параллельной работы станций системы.

Из сказанного выше вытекают следующие основные мероприятия, улучшающие работу электрической системы при коротких замыканиях:
1) автоматическое быстрое отключение места короткого замыкания;
2) автоматическое замещение резервным аварийно отключившегося элемента системы;
3) применение на генераторах станций автоматических регуляторов возбуждения, увеличивающих ток возбуждения генераторов при коротких замыканиях, благодаря чему меньше понижается напряжение в сети, а после отключения короткого напряжение быстрее восстанавливается до нормального. В ряде случаев искусственно ограничивают величину тока короткого замыкания.

Вычисление токов короткого замыкания необходимо для:
1) выбора электрооборудования;
2) выбора средств ограничения токов короткого;
3) проектирования релейной защиты.