Токи короткого замыкания

Общие сведения

Короткое замыкание является аварийным режимом работы электрической установки, возникающим в результате нарушения изоляции токоведущих частей.

Короткое замыкание нарушает бесперебойность питания приемников и может повлечь за собой повреждение оборудования. Поэтому при выборе токоведущих частей и аппаратов приходится их рассчитывать не только на номинальный режим работы, но и проверять по условиям возможного аварийного режима, вызванного коротким замыканием.

Нормальный установившийся режим — с параметрами, находящимися в нормированных пределах.

Основными причинами нарушения изоляции являются: пробой изоляции токоведущих частей под действием перенапряжения или перегрузок; механические воздействия на изоляцию.

Аналогично нарушению изоляции токоведущих частей можно рассматривать схлестывание голых проводов на линиях электропередачи под действием ветра, а также наброс различных предметов на провода. Возможны случаи, когда замыкание проводов производят животные. Причиной короткого замыкания в электротехнических установках может быть также и ошибочное действие обслуживающего персонала.

Ток короткого замыкания (т.к.з.) обычно во много раз больше рабочего тока и может вызвать в токоведущих частях недопустимые динамические усилия и перегрев.

Кроме того, при коротком замыкании возможно прекращение питания электроприемников, что (приводит к нарушению нормальной работы других приемников, подключенных к неповрежденным участкам сети, вследствие понижения напряжения на этих участках, а иногда — к расстройству электроснабжения.

Под коротким замыканием (к.з.) понимается не (предусмотренное условиями работы электрическое соединение между любыми точками разных фаз или фазы и нейтрального провода, или фазы с землей (при заземлении нейтрали источника электроэнергии).

В зависимости от соединения токоведущих элементов различают следующие основные виды металлических коротких замыканий:

  • трехфазное к.з., когда накоротко замыкаются между собой в одной точке все три фазы (принятое обозначение — К3), (рисунок ниже, положение — а). Система напряжений при трехфазном к.з. остается симметричной;
  • двухфазное к.з., когда две фазы (например, В и С) замыкаются между собой накоротко в одной точке (К2), рисунок ниже, положение — б;
  • однофазное к.з. (К1), рисунок ниже, положение — в, когда одна фаза замыкается на землю, при этом режиме считается коротким замыкание лишь в случае, когда источник электроэнергии имеет глухозаземленную нейтраль.

Виды коротких замыканий (а—г)

Виды коротких замыканий (а—г)



«Электроснабжение строительно-монтажных работ», Г.Н. Глушков

Термическое действие токов короткого замыкания

Токи к. з. вызывают дополнительный нагрев токоведущих частей электрических аппаратов, шин и жил электрических кабелей. Длительность т. к. з. определяется временем, необходимым для отключения цепи защитными устройствами. Для того чтобы повреждения от термического действия т. к. з. были наименьшими, стремятся отключить к. з. возможно быстрее (время срабатывания защиты не должно превышать 0,1 — 1 с)….

Сопротивление системы Хс

Сопротивление системы Хс определяем по формуле Хc=Uc//√3I(30)  Сопротивление воздушной линии: индуктивное Хл =x0l; активное Rл = r0l где х0, r0 — удельные индуктивное и активное сопротивления линии, Ом/км (см. справочник). l — длина линии, км. Индуктивное сопротивление обмоток силового трансформатора: Хт = Uk%U1N/√3I1N100%. Результирующее индуктивное сопротивление Хрез — хс+хл+хт Если Хрез >1/3rл, то активным сопротивлением…

Определение полного сопротивления цепи к. з.

Однако для более точного расчета полное сопротивление цепи к. з. следует определять не путем арифметического сложения модулей полных сопротивлений участков этой цепи (II-5), а как в выражении на рисунке: Пример расчета. По расчетной схеме, приведенной на рис. II-4; определение сопротивлений элементов схемы — на рис. II-6. Сопротивления силового трансформатора ТМ 630/10, приведенные к напряжению 0,4…

Ударный ток к. з.

iy = √2Ку Iк, где Ку — ударный коэффициент определяется из графика Ку = f (X/R) Расчетная схема для X/R = 24/50 = 0,48. Из графика имеем Ку =1 iу = 1,41*1*4,15 = 5,9 кА. Наибольший действующий ток к. з., по которому проверяется аппаратура на динамическую стойкость за время первого периода к. з., составляет: Iу=…

Расчет т. к. з. в установках напряжением до 1000 В

При расчете т. к. з. в установках напряжением до 1000 В учитывается, что электрические сети имеют большую протяженность и большое количество аппаратуры: трансформаторы тока, контакторы, автоматы и т. д., которые оказывают значительное влияние на т. к. з. На величину т. к. з. могут влиять также электродвигатели, если они непосредственно присоединены к месту к. з. короткими…

Ударный коэффициент Ку

Отношение ударного тока короткого замыкания iy к амплитуде периодической составляющей iпm называется ударным коэффициентом Ку: Ку = iу/ iпm Заменяя в формуле выше амплитуду iпm действующим током, получим Ку =iV√2Iпm откуда iy =- Ку√2Iпm. В расчетах ударный коэффициент Ку принимается равным: 1,8 — при к. з. в установках выше 1 кВ; 1,3 — при к….

Процесс короткого замыкания

Если до момента наступления к. з. в электрической цели был установившийся ток iп, то при внезапном к. з. в этой цепи вследствие значительного уменьшения полного сопротивления цепи, ток резко возрастает до величины iк. В начальный момент (t=0) возникновения к. з. ток не может мгновенно измениться до новой установившейся величины, так как в короткозамкнутой цепи помимо…

Замыкание одной фазы

В случае замыкания одной фазы на землю в системе, где нейтраль источника изолирована, режим не считается коротким замыканием, так как ток, возникающий при этом в цепи повреждения «фаза — земля», обусловлен лишь емкостью системы по отношению к земле и не достигает значительных величин. При замыкании на землю в одной фазе в системах с изолированной нейтрально…