Электрические сети цеховых потребителей электроэнергии, страница 12

Кроме причин появления КЗ, связанных с состоянием изоляции обо­рудования, сетей и устройств, могут иметь место и случайные причины. К ним относятся набросы, случайные соприкосновения частей контактной сети, находящихся под напряжением, с заземленными частями подвижного состава, выходящими за пределы установленного габарита. При этом могут происходить разрушения отдельных элементов электрооборудования от чрезмерного нагрева и расплавления током КЗ. В некоторых случаях кроме вредного термического эффекта может иметь место и разрушаю­щее электродинамическое воздействие тока КЗ.

Определение тока короткого замыкания. Ток КЗ, действующий в цепи между источником и местом, где возникло КЗ, определяется напряжением, действующим в короткозамкнутой цени, и ее сопротивлением, а именно

                                   (50)

Например, напряжение на шинах подстанции снижается с увеличением ее нагрузки, что вызывает снижение тока КЗ. Для учета этого в схему замещения цепи КЗ вводится эквивалентное сопротивление, заменяющее собой сопротивления питающих линий переменного тока и преобразова­тельных агрегатов подстанции (рис. 20). Выразим его суммой

                            (51)

где — эквивалентное сопротивление преобразовательных агрегатов под­станции;— эквивалентное сопротивление линий, питающих данную подстанцию.

Если считать, что характеристика преобразовательных агрегатов (за­висимость выпрямленного напряжения от нагрузки) прямолинейна, то сопротивление можно подсчитать по формуле

                               (52)

где — отношение потерь напряжения в преобразовательном агрегате при его номинальной нагрузке  к номинальному выпрямлен­ному напряжению; — число преобразовательных агрегатов, нахо­дящихся в работе.

При повышении нагрузки увеличиваются потери напряжения в линиях переменного тока, питающих данную преобразовательную подстанцию, вследствие чего снижается напряжение на шинах переменного тока. Если обозначить черезотношение потерь напряжения в линиях переменного тока при номинальной нагрузке к номинальному напряжению, то потери напряжения в линии электропередачи, приведенные к выпрямленному напряжению подстанции, будут равны . Заметим, что обычно . При работе подстанции часть питающих ее линий переменного тока может быть отключена. В этом случае при увеличении нагрузки потери напряжения в линиях для данного режима будут больше, чем для нормального. Потери напряжения на стороне выпрямленного тока могу г быть выражены произведением, гдеd — отношение сопротивления оставшегося числа линий к сопротивлению линий, нормально находящихся в работе.

Учитывая сказанное, эквивалентное сопротивление линий, питающих подстанцию, можно подсчитать по формуле

                          (53)

где N₂ — число рабочих агрегатов подстанции.

Подставив полученные из (52) и (53) значения и  в (51), получим

 (54)

Напряжение XX подстанции U_x можно выразить через номинальное напряжение U_ном при небольшом допустимом снижении напряжения в питающей сети переменного тока соотношением

          (55)

где р — коэффициент, учитывающий наибольшее допустимое в нормаль­ных условиях работы снижение напряжения в питающей сети перемен­ного тока относительно номинального значения.

В месте КЗ возникает дуга, сопротивление которой обусловливает потери напряжения, Если из напряжения XXвычесть падение напряжения на шинах выпрямленного тока от тяговых нагрузок, то по­лучим напряжение, действующее в цепи КЗ.

               (56)

где — ток тяговой нагрузки.

Падение напряжения в дуге изменяется в широких пределах. Обычно в расчетах принимают равным 100-200 В.

Полное сопротивление цепи КЗ (рис. 20) складывается из сопротив­лений питающих и отсасывающих проводов, проводов контактной сети, рельсов и эквивалентного сопротивления питающих линий электропере­дачи и преобразовательных агрегатов:

      (57)

где  — сопротивление контактной сети, Ом/км; — сопротивление рельсов, Ом/км;  — сопротивление питающего провода, Ом; — сопротивление отсасывающего провода, Ом.

Ток КЗ определяется по формуле, получаемой в результате подста­новки (56) и (57) в (50):

    (58)

Железнодорожные рельсы обычно характеризуются массой на единицу длины G, кг/м. Пользуясь этим параметром, сопротивление , Ом/км, можно вычислить по формуле

                                (59)

где  — число параллельных путей; 0,9 — коэффициент, учитывающий также дополнительное сопротивление сборных рельсовых стыков; при сварных стыках можно снижать этот коэффициент до значения 0,75.