Особенности расчета коротких замыканий для релейной защиты. Междуфазные короткие замыкания в одной точке

Трехфазные КЗ рассматриваются для неразветвленной сети (рис. 3.1). Исходными при построении векторной диаграммы являются фазные ЭДС системы ,  и . Ток в фазах в месте КЗ и в защите одинаков и его модуль, например, для фазы А равен: , а аргумент (угол сдвига тока относительно )

, где ,  – индуктивная и активная составляющие сопротивления питающей системы; ,  – индуктивная и активная составляющие сопротивления распределительной сети.

Значение фазного тока КЗ можно определить по известному значению линейной (междуфазной) ЭДС:

                                                                                 (3.1)

Модуль фазного остаточного напряжения в месте установки защиты, т. е. на шинах А, В, С  а аргумент

                                             а)                                                                  б)

Рис. 3.1. Схема замещения сети (а) и векторная диаграмма токов и напряжений при трехфазном КЗ (б)

Трехфазное КЗ характеризуется наибольшим током и по его значению проверяют электрооборудование электроустановки, а также рассчитывают уставки защит.

Рис. 3.2. Векторные диаграммы при двухфазном КЗ между фазами В и С: а – ; б –

Двухфазное КЗ между фазами В и С (К⁽²⁾). Для всех элементов сети (рис. 3.1) принимается равенство сопротивлений прямой и обратной последовательностей

Исходными при построении векторной диаграммы являются векторы ЭДС системы. Ток в неповрежденной фазе , а т. к. сумма токов трех фаз равна нулю, то  (рис. 3.2). Токи в поврежденных фазах определяются эквивалентной ЭДС  и суммой сопротивлений в контуре КЗ. С учетом принятого выше допущения  ток двухфазного КЗ можно определить по току трехфазного КЗ:

                                                       (3.2)

В месте КЗ фазные напряжения поврежденных фаз  (рис. 3.2).

Напряжение в месте установки защиты равно падению напряжения в линии, значение которого определяется током КЗ и сопротивлением петли КЗ:  Вектор этого напряжения сдвинут относительно вектора тока  на угол  в сторону опережения.

Двухфазное КЗ характеризуется наименьшим током из всех видов междуфазных повреждений. Поэтому по его значению оценивается чувствительность РЗ от междуфазных КЗ.

3.3. Короткие замыкания на землю в системах с заземленной нейтралью

Однофазное КЗ фазы А (К⁽¹⁾) характеризуется появлением токов нулевой последовательности. Сопротивление нулевой последовательности не равно сопротивлению прямой последовательности и всегда больше его (например, для ЛЭП  (2,0–5,5)Z_1л).

Ток в поврежденной фазе равен геометрической сумме токов прямой, обратной и нулевой последовательностей  или с учетом того, чтоZ₁ = Z₂:

                                                                     (3.3)

Ток КЗ сдвинут относительно ЭДС фазы А в сторону отставания на угол (рис. 3.3):

а)

б)                                                                   в)

Рис. 3.3. Схема сети (а), ее схема замещения (б) и векторная диаграмма (в) при однофазном КЗ фазы А

Напряжение поврежденной фазы в месте установки защиты (в начале линии) равно: . В неповрежденных фазах напряжения не остаются неизменными, а вследствие наличия взаимной индукции  эти напряжения возрастают. Кроме того, при однофазном КЗ появляется напряжение нулевой последовательности .

На рис. 3.4, а представлен участок сети, на промежуточной подстанции которой трансформатор Т работает с заземленной нейтралью, а на рис. 3.4, б – схемы замещения прямой, обратной и нулевой последовательностей при  в точках  и . Энергосистема G и заземленная нейтраль трансформатора являются источниками токов нулевой последовательности.

Рис. 3.4. Распределение токов при заземлении нейтрали трансформатора Т при однофазном КЗ

Результирующее сопротивление нулевой последовательности

                                           .

Ток в месте КЗ определяется выражением (3.3). При КЗ в точке  через защиту выключателя Q1 в поврежденной фазе проходит ток

а при КЗ в точке  в поврежденной фазе защиты Q1 проходит ток, обусловленный заземленной нейтралью трансформатора Т:

                      .

Двухфазное КЗ на землю (К ^(1,1)) также характеризуется появлением составляющих нулевой последовательности. В месте металлического КЗ ток прямой, обратной и нулевой последовательностей при условии  определяется как:

Для защиты от замыканий на землю (ЗЗ) при  защита включается на составляющие нулевой последовательности. Поэтому для выбора параметров срабатывания защиты достаточно определить  значение, например, токов  при  и  Поскольку при КЗ в одной и той же точке  то при определении чувствительности защиты нулевой последовательности в сетях с заземленной нейтралью расчетным условием принимают ток однофазного КЗ.

Из-за резкого снижения напряжений и больших токов двухфазное