Тяговые и трансформаторные подстанции. Лекция №4. Короткое замыкание в трехфазной электрической сети

1. Тяговые и трансформаторные подстанции Переходные процессы в электроэнергетических системах

Лекция № 4
Короткое замыкание в трехфазной электрической сети

2.

Короткое замыкание в трехфазной электрической сети
Удаленной точкой называют такую точку системы электроснабжения, при
КЗ в которой ток генераторов электростанций изменяется настолько
незначительно, что изменением ЭДС генераторов можно пренебречь и
считать напряжение на зажимах неизменным и равным номинальному.
а
б
Рис. 4.1. Схема электрической системы (а) и её схема замещения
в режиме трехфазного КЗ (б)
2

3.

Короткое замыкание в трехфазной электрической сети
В нормальном режиме по фазе А линии Л протекает ток, обусловленный
нагрузкой Н:
где UmА – амплитудное значение номинального напряжения фазы А, В;
φ – аргумент суммарного сопротивления фазы цепи, эл. град:
3

4.

Короткое замыкание в трехфазной электрической сети
В момент замыкания схема делится точкой КЗ на две части.
Ток в правой части (рис. 4.2, б) будет существовать пока энергия,
запасенная в Lн, не рассеется в виде тепла в активном сопротивлении Rн.
а
б
Рис. 4.2. Левая часть схемы с источником периодической
ЭДС (а) и правая, без источника (б)
4

5.

Короткое замыкание в трехфазной электрической сети
Уравнение равновесия в любой фазе этой части схемы будет иметь вид:.
Решение его дает только свободный (апериодический) ток
где i0 – начальное значение свободной составляющей тока;
τн – постоянная времени затухания, определяемая как
а
б
Рис. 4.2. Левая часть схемы с источником периодической
ЭДС (а) и правая, без источника (б)
5

6.

Короткое замыкание в трехфазной электрической сети
Значение тока i0 апериодического тока в любой фазе правой части схемы
будет
равно
мгновенному
значению
тока
фазы
предшествующего
нормального режима работы.
Рис. 4.3. Изменение свободного тока в правой части схемы
6

7.

Короткое замыкание в трехфазной электрической сети
Для левой части схемы в момент КЗ справедливо выражение:
Решение его дает ток
где τ – постоянная времени затухания ПП
а
б
Рис. 4.2. Левая часть схемы с источником периодической
ЭДС (а) и правая, без источника (б)
7

8.

Ток
Короткое замыкание в трехфазной электрической сети
предшествующего режима равен сумме начальных значений
апериодической и периодической составляющих, откуда:
где Im и Imп – амплитудные значения периодического тока фазы в
нормальном режиме и установившемся режиме КЗ
а
б
Рис. 4.2. Левая часть схемы с источником периодической
ЭДС (а) и правая, без источника (б)
8

9.

Короткое замыкание в трехфазной электрической сети
Рис. 4.4. Векторная (а) и временная диаграмма (б) переходного процесса при
трехфазном КЗ
9

10.

Короткое замыкание в трехфазной электрической сети
10
Апериодические составляющие в фазах определяются как:
где iА, iВ, iС – мгновенные значения периодического тока фаз А, В и С в
нормальном режиме;
iпА, iпВ, iпС – мгновенные значения периодического тока фаз А, В и С в
установившемся режиме КЗ.
Наибольшее начальное значение апериодической составляющей тока
определяется фазой включения КЗ α и амплитудой тока предшествующего
режима Im.
Если Im = 0 (холостой ход предшествующего режима) и α = 0 (вектор
напряжения фазы А проходит через ноль), величина достигнет своего
максимального значения.

11.

Короткое замыкание в трехфазной электрической сети
11
В реальных условиях
Поэтому справедливо выражение
Очевидно, ток фазы А может быть наибольшим, если вектор (IА – IпА )
параллелен оси tt, или равен нулю, если он перпендикулярен к ней.
Эти
режимы
выражениями:
соответствуют
фазам
включения
КЗ,
определяемым

12.

Короткое замыкание в трехфазной электрической сети
12

13.

Короткое замыкание в трехфазной электрической сети
13

14.

Короткое замыкание в трехфазной электрической сети
14