Расчет несимметричных токов короткого замыкания

РАСЧЕТ НЕСИММЕТРИЧНЫХ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Для выбора и проверки параметров релейной защиты и автоматики в системах электроснабжения промышленных предприятий наряду с токами трехфазных КЗ необходимо знать токи несимметричных КЗ (двухфазного на землю, од­нофазного и двухфазного).

В основу расчета несимметричных КЗ положен метод симметричных составляющих, согласно которому лю­бую несимметричную систему векторов (тока, напряжения и т. д.) можно заменить тремя условными симметричными составляющими: прямой, обратной и нулевой последователь­ностей (в дальнейшем величины, характеризующие прямую последовательность, будем обозначать с индексом 1, обрат­ную последовательность — с индексом 2 и нулевую после­довательность— с индексом 0; вид КЗ будем обозначать показателем рассматриваемого параметра, например — соответственно периодические составляющие то­ков трехфазного, двухфазного и однофазного КЗ).

При расчете несимметричных КЗ, как и симметричных трехфазных КЗ, предполагают, что сопротивления всех трех фаз одинаковы, а насыщение магнитных систем не учиты­вается.

Протекание по фазам несимметричных токов КЗ созда­ет в сопротивлениях фаз несимметричные падения напря­жения, которые можно представить в виде симметричных составляющих. Сопротивления элементов трехфазной цепи для разных последовательностей могут отличаться друг от друга.

Рис Схема замещения прямой, обратной и нулевой последовательности.

Для расчета несимметричных токов КЗ составляют схе­мы замещения прямой, обратной и нулевой последователь­ностей. Схему замещения прямой последовательности (рис а) составляют аналогично схеме замещении для расчета трехфазного КЗ; она содержит ЭДС прямой после­довательности источника питания (генераторы создают только симметричную трехфазную систему ЭДС прямой по­следовательности) и составляющую прямой последователь кости напряжения в месте КЗ .

 Для всех элементов схемы замещения прямой последовательности индуктивные сопротивления соответствуют сопротивлениям при симметричном режиме работы  (— сопротивление, которое принималось при расчете трехфазного КЗ).

Схема замещения обратной последовательности (рис. б) состоит из тех же элементов, что и схема замещения прямой последовательности, за исключением ЭДС генераторов, которая в данном случае равна нулю. Сопротивления обратной последовательности для элементов, у ко­торых изменение порядка чередования фаз не оказывает влияния на взаимоиндукцию с соседними фазами (транс­форматоры, реакторы, линии), принимают равными сопро­тивлениям прямой последовательности . Синхронные машины имеют разные сопротивления прямой и обратной последовательностей. В качестве приближенных соотноше­ний допускается принимать для турбогенераторов и машины с продольно-поперечными демпферными обмотками. Для асинхронных электродвигателей сопротивление обратной последовательности можно считать равным

.

Сопротивление обратной последовательности обобщенной нагрузки можно принимать равным , считая на­грузку отнесенной к полной рабочей мощности и номинальному напряжению той ступени, к которой она при­соединена.

Схему замещении нулевой последовательности (рис, в) составляют при несимметричных КЗ на землю. Токи нулевой последовательности представляют собой одно­фазный ток , разветвленный между тремя фазами. Воз­вращение токов  происходит через землю, а если линия защищена тросом, то по тросу и земле.

Составление схемы замещения нулевой последователь­ности следует начинать от точки, где возникла несимметрия, считая, что в этой точке все фазы замкнуты между собой накоротко и к ней приложено напряжение нулевой последовательности . Чтобы получилась замкнутая цепь для прохождения токов нулевой последовательности, в схе­ме должна быть хотя бы одна заземленная нейтраль. Если таких нейтралей несколько, то полученные цепи включа­ются параллельно. Сопротивление, через которое заземле­на нейтраль трансформатора, генератора, двигателя, на­грузки, должно вводиться в схему нулевой последователь­ности утроенным.

Для синхронных машин токи нулевой последовательно­сти создают практически только магнитные потоки рассея­ния статорной обмотки, которые, как правило, меньше, чем при токах прямой или обратной последовательностей, при­чем это уменьшение сильно зависит от типа обмотки. В рас­четах для синхронных машин величину  принимают рав­ной (0,15—0,6);.