Алгоритм расчета тока несиммметричного к.з

К несимметричным коротким замыканиям относятся двухфазное, двухфазное на землю и однофазное КЗ.

Для несимметричных КЗ характерны неодинаковые значения фазных токов и напряжений и различные углы сдвига между токами, а также между токами и соответствующими напряжениями.

Эта особенность несимметричных КЗ существенно усложняет их расчет, так как при расчетах трехфазных КЗ предполагается полная симметрия трех фаз рассматриваемой схемы, что позволяет составлять схему замещения и вести расчет для одной из фаз.

Поскольку при несимметричных КЗ токи и напряжения в разных фазах различны, для выполнения расчета обычным способом потребовалось бы составлять схему замещения для всех трех фаз рассматриваемой сети с учетом взаимоиндукции между фазами. Это серьезно усложнило бы расчет даже в случае сравнительно простых схем.

Для упрощения расчетов несимметричных КЗ применяется метод симметричных составляющих, который заключается в замене несимметричного режима трехфазной сети симметричным режимом или замене несимметричного повреждения условным трехфазным коротким замыканием.

По этому методу любая несимметричная трехфазная система может быть однозначно разложена на три симметричные системы, или последовательности – прямую, обратную и нулевую.

Напряжение в месте КЗ при несимметричном замыкании не равно нулю, как при трехфазном металлическом КЗ, и определяется для последовательностей следующими уравнениями:

U_k1 = E – I_k1 jX_1Σ, (4.1)

U_k2 = 0 – I_k2 jX_2Σ, (4.2)

U_k0 = 0 – I_k0 jX_0Σ, (4.3)

где Е – результирующая или эквивалентная ЭДС источников питания.

Для определения результирующих сопротивлений X_1Σ, X_2Σ и X_0Σ при расчете несимметричного КЗ составляются схемы прямой обратной и нулевой последовательности. При несимметричных КЗ на землю возникают слагающие нулевой последовательности в системах тока и напряжения (см. рисунок 4.1). Токи нулевой последовательности представляют собой однофазный ток, разветвленный между тремя фазами. Возвращение токов 3I₀ происходит через землю, а если линия защищена тросом, по тросу и земле.

Для составления схемы замещения нулевой последовательности выявляются контуры, по которым могут проходить токи, имеющие одинаковое направления во всех фазах. В точке КЗ, где фазы условно закорочены, и приложено напряжение U_к,0, контуры объединяются, и поэтому составление схемы замещения целесообразно начинать с этой точки. Чтобы получилась замкнутая цепь для прохождения токов нулевой последовательности, в схеме должна быть, по крайней мере, одна заземленная нейтраль. Если таких нейтралей несколько, то полученные цепи включаются параллельно. Несимметричные короткие замыкания вызывают поперечную несимметрию. Случаются аварии с несимметрией продольного характера, из-за обрыва одной или двух фаз линии, но такие случаи не входят в объем данного курса (рассматриваются в литературе, указанной в источниках). В разделе несимметричных КЗ будут рассмотрены следующие виды замыканий: однофазное кз, двухфазное кз, двухфазное кз на землю. Рассчитать несимметричное КЗ — значит определить ток замыкания поврежденной (или поврежденных), а также напряжение неповрежденной (или неповрежденных) фаз. Строгий математический анализ переходных процессов при несимметрии затруднен тем, что в электрических машинах возникает пульсирующее магнитное поле ротора, которое образует полный спектр высших гармонических составляющих тока. Поэтому в большинстве практических расчетов учитывается лишь основная гармоника токов или напряжений. Но и это не решает главной трудности — собственно несимметрии токов и напряжений в фазах.

В итоге общий алгоритм расчета несимметричных КЗ выглядит так:

Поиск по сайту: