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 активного сопротивления R имеется индуктивность L, которая, как известно, затягивает процесс изменения тока при (переходе от одного режима к другому.

Таким образом, в начальный момент процесса к. з. (t = 0) ток в цепи сохраняет свою прежнюю величину iK=iно. Для изменения тока требуется время. В начале этого (периода в течение ~0,01 с ток в короткозамкнутой цепи возрастает до своего максимума, а затем несколько снижается и через определенное время достигает установившейся величины.

Промежуток «времени от момента возникновения к. з. до момента наступления установившегося режима является временем переходного процесса. С помощью расчетов можно определить ток к. з. в любой момент переходного процесса.

На рисунке ниже показан случай внезапного трехфазного к. з. в электрической цепи при питании от источника неограниченной мощности S = ∞; собственное сопротивление такого источника ничтожно мало, а на зажимах поддерживается при любых внешних условиях неизменяющееся синусоидальное напряжение.


Кривая изменения тока при коротком замыкании

Кривая изменения тока при коротком замыкании


В расчетах принимается, что в начальный момент короткого замыкания э. д. с. источника электроэнергии проходит через нуль, что соответствует наиболее тяжелому случаю.

Ток к. з. при переходном режиме удобно рассматривать как сумму двух составляющих: периодического тока iпt (с максимумом периодической составляющей Iпт) и апериодического iаt (его максимум— Iam).

В момент t=0 полный ток к. з. равен:

Формула

где iНt=0 —мгновенный ток нагрузки в момент возникновения к. з. (i).

Величина апериодической составляющей т. к. з. в процессе короткого замыкания затухает до нуля, изменяясь по экспоненциальному закону:

Формула

где Тк= L/ R постоянная времени, определяемая параметрами цепи короткого замыкания L и R; t — время, с, если L в Гн и R в Ом.

Из выражения для постоянной времени (Тк= L/ R) следует, что чем меньше активное сопротивление цепи короткого замыкания R, тем больше постоянная времени, а следовательно, дольше идет процесс затухания апериодической составляющей тока — iаt.

Наибольший возможный мгновенный ток к. з. называется ударным током и обозначается iу.

При отсутствие затухания апериодической составляющей (что можно допустить для начального периода к. з.) ударный ток равен:

iу — iпm + iаt=0

где iпm — амплитуда периодической составляющей тока к. з.


«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)….

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=…

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…

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…