ЗАМЫКАНИЕ В СЕТЯХ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ И ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ ДО 1 КВ 7.1. ОБЩИЕ ЗАМЕЧАНИЯ Характерные особенности распределительных сетей 1. Сети 6 – 35 кВ удалены от системных генерирующих источников двумя – тремя ступенями трансформации. Поэтому при КЗ напряжение на высшей стороне питающего трансформатора можно считать постоянным. 2. Необходимость учета активных сопротивлений при расчете режимов КЗ. 3. Распределительные сети 6 – 35 кВ имеют изолированную или компенсированную нейтраль (заземление нейтрали через большое индуктивное сопротивление). Сети с изолированной нейтралью могут длительно работать в режиме однофазного КЗ. 4. При длительных режимах КЗ (t = 0,4 – 0,6 с) вследствие повышения температуры проводника происходит увеличение его активного сопротивления проводника. 5. Электрические установки до 1000 В имеют большую удаленность, что позволяет считать напряжение на высшей стороне трансформа, питающего эту сеть, постоянным. 7.2. ОДНОФАЗНОЕ ЗАМЫКАНИЕ НА ЗЕМЛЮ В СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ Iз 3U ф jx C0Σ 3U ф j ω C 0 (7.1) В практических расчетах возможна грубая оценка величины тока замыкания на землю: Iз N 3U ф N L А - коэффициент, принимаемый для воздушных линий равным 350, для колебательных – 10. Симметричных составляющих напряжений U Ka1 Е I Ka1 j x1 U ф (7.2) U Ka 2 0 I Ka 2 j x 2 0 (7.3) jx C0Σ U K 0 0 I K 0 jx 0 U ф U ф jx C0Σ (7.4) Емкостные токи здоровых I B I C 3U фω С 0 Векторные диаграммы напряжений и токов в месте простого КЗ 7.3. КОМПЕНСАЦИЯ ЕМКОСТНОГО ТОКА ПРОСТОГО ЗАМЫКАНИЯ Резонанс токов наступает при x Р x C0Σ 3 В нормальном режиме смещение нейтрали 3 – 4 % фазного напряжения При отсутствии реактора U N 0 U экв Когда U Ab A U BbB U C bC b A b B bC U A U B UC 0 и b A b B bC . Потенциал нейтрали U N0 0 При включенном реакторе U экв U NP ( R Р jx Р ) 1 RР j x Р xc 3 U N 0 ( R Р jx Р ) 1 RР j x Р xc 3 При полной компенсации xР xс / 3 xР | U NP | U N 0 RР (7.5) Допустимые токи и приближенная протяженность линий, соответствующая им Напряжение Допустимый ток сети, кВ замыкания, А Допустимая протяженность сети, км воздушной кабельной 6 30 1600 47 10 20 660 35 35 10 95 2.6 7.4. Расчет токов коротких замыканий в установках до 1000 В 1. На величину тока КЗ существенно влияют активные и реактивные сопротивления: - шин, кабелей и проводов длиной 10 м и более; - токовых катушек расцепителей втоматических выключателей; - первичных обмоток многовитковых трансформаторов тока. 2. На величину тока КЗ так же влияют переходные сопротивления подвижных контактов коммутационных аппаратов. 3. Напряжение на высшей стороне питающих трансформаторов 6/0.4; 10/0.4 кВ можно принимать неизменным. 4. Подпитка электродвигателями учитывается при их мощности более 20% мощности питающего трансформатора. 5. Нейтраль обмотки НН питающего трансформатора заземлена, поэтому ток трехфазного КЗ всегда больше тока однофазного КЗ U ср.ном 10 3 I п0 2 2 3 r1 x1 3 При трехфазном КЗ При однофазном КЗ (1) I п0 3 U ср.н ом 10 2 r1 r0 2 3 2 x1 x 0 2 Ударный ток i y 2I п K y При КЗ на низкой стороне распределительного устройства комплектной трансформаторной подстанции K y 1,3 ОГРАНИЧЕНИЕ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ 8.1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ Негативное влияние токов КЗ проявляется в виде: • Электродинамического воздействия. • Термического воздействия ( Вк I п2t откл ) Средства ограничения токов КЗ • Оптимизация структуры и параметров сети. • Стационарное или автоматическое деление сети. • Применение токоограничивающих устройств. • Оптимизация режима заземления нейтралей в электрических сетях. 8.2. ОПТИМИЗАЦИЯ СТРУКТУРЫ СЕТИ (СХЕМНЫЕ РЕШЕНИЯ) Рис. 8.1. Схемы выдачи мощности электростанций: а - ТЭЦ с генераторами 30…100 МВт; б - блочные станции с генераторами 100…300 МВт; в - блочные станции с генераторами 500…1200 МВт. 8.3. СТАЦИОНАРНОЕ ИЛИ АВТОМАТИЧЕСКОЕ ДЕЛЕНИЕ СЕТИ 8.4. ТОКООГРАНИЧИВАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА 1.Токоограничивающие реакторы Рис. 8.4. Схемы линейного (а), секционного (б) и сдвоенного (в) включения реакторов Режимы работы сдвоенного реактора а - одноцепный режим; б - продольный режим; в - двухцепный (сквозной)режим В одноцепном режиме x Р (1 k св ) x ном k св x ном x ном В продольном режиме x Р 2(1 k св ) x ном В двухцепном (сквозном)режиме x Р x ном k св x ном (1 k св ) x ном 2. Токоограничивающие коммутационные аппараты: • Токоограничивающие предохранители на напряжение 3 ÷ 35 кВ (недостатки: одноразовое действие, нестабильность токовременных характеристик, неуправляемость со стороны внешних устройств). • Ограничители ударного тока взрывного действия. 3. Трансформаторы и автотрансформаторы с расщепленной обмоткой низшего напряжения 8.5. ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЖИМА ЗАЗЕМЛЕНИЯ НЕЙТРАЛЕЙ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ Возможность изменения режима заземления нейтралей ограничена рядом условий: 1. При КЗ на землю напряжение на неповрежденных фазах относительно земли возрастает K з U ф-з U ном Сети 110 кВ и выше должны быть эффективно заземлены, т.е. таким образом, чтобы напряжение на неповрежденных фазах при КЗ на землю в любой точке не превышало 80 % линейного напряжения сети. K з U ф-з U ном 0,8 при x 0 x1 4 5 2. По условиям работы выключателей желательно 1 IK 3 IK 1, 1.1 IK 3 IK Это требование выполняется если x 0 x1 1 1; 8.6. КООРДИНАЦИЯ УРОВНЕЙ ТОКОВ КЗ Координация уровней токов КЗ – это согласование их значений в различных узлах энергосистемы и приведение в соответствие с параметрами электрооборудования. При проектировании электроустановки цель координации состоит в выборе ее оптимальной схемы и связей с узловыми подстанциями энергосистемы. При эксплуатации энергосистемы для координации уровней токов КЗ используются: – стационарное и автоматическое деление сети; – разземление нейтралей трансформаторов, заземление нейтралей трансформаторов; – токоограничивающие реакторы или трансформаторы с расщепленной обмоткой НН; – коммутационные аппараты с улучшенными характеристиками.