Изменение напряжений вдоль электропередачи при металлических кз

На рисунке изображено изменение напряжений вдоль электропередачи при трехфазном, двухфазном и однофазном КЗ соответственно (см. сверху вниз).

Характер изменения напряжения в электрической сети при КЗ зависит от параметров системы, вида повреждения, наличия сопротивления R в месте КЗ. Если в качестве первого приближения считать, что полные сопротивления источника ЭДС и остальной части электропередачи распределены равномерно и имеют одинаковый аргумент, то изменение напряжений от места повреждения до источника ЭДС при металлических КЗ будет иметь характер, показанный на данном рисунке.

Учет переходного сопротивления

На рисунке представлены круговые диаграммы токов и напряжений фазы А при симметричном трехфазном КЗ через одинаковое для всех фаз сопротивление R в месте повреждения и на некотором расстоянии от места повреждения. При переменном сопротивлении R геометрическим местом конца вектора тока или напряжения является окружность.

В точке КЗ напряжение и ток будут сонаправлены при любом R, поскольку переходное сопротивление можно считать чисто активным. На расстоянии от места повреждения прибавляется падение напряжения на индуктивном сопротивлении, характер становится активно-индуктивным.

По мере возрастания сопротивления R в месте повреждения концы векторов токов и напряжений перемещаются по окружностям, изменяясь по величине и по фазе. Видно, что при наличии сопротивления R векторы линейных напряжений в месте КЗ образуют искаженный треугольник с вытянутой стороной U_AB и сокращенной стороной U_AC. При определенном сочетании параметров системы и величины R напряжение U_AB может превысить номинальное линейное напряжение, а напряжение U_AC по величине может быть близким к напряжению между поврежденными фазами (B и С).

Направление вектора U_BC в месте повреждения совпадает с направлением вектора тока I_B (так как U_BC = R ∙ I_B), а его величина может изменяться в пределах от 0 до номинального значения в зависимости от сопротивления R.

Данные векторные диаграммы построены при условии, что сопротивление трехфазной цепи активно-индуктивное, иными словами, схемы отдельных последовательностей включают как реактивности, так и активные сопротивления.

На рисунке показаны диаграммы токов и напряжений в месте однофазного КЗ. Из диаграмм видно, что векторы тока и напряжения нулевой последовательности, оставаясь под неизменным углом α₀, перемещаются по окружностям по мере увеличения сопротивления R. Это объясняется тем, что при увеличении переходного сопротивления R ток прямой последовательности меняется по величине и по фазе:

а и , поэтому угол между ними сохраняется.

Конец вектора тока поврежденной фазы А, совпадающего по фазе с вектором тока I₀, также скользит по окружности, которая имеет радиус, втрое больший, чем окружность для тока нулевой последовательности.

Данные векторные диаграммы построены при условии, что сопротивление трехфазной цепи активно-индуктивное, иными словами, схемы отдельных последовательностей включают как реактивности, так и активные сопротивления.

На последующих рисунках построены ВД напряжений в точке К^* и токов в месте замыкания через сопротивление дуги r_д для каждого из рассмотренных несимметричных КЗ.

Данные ВД построены при условии, что сопротивление трехфазной цепи чисто индуктивное, иными словами, схемы отдельных последовательностей включают в себя только реактивности.

При изменении сопротивления r_д ВД деформируются, при этом концы векторов напряжений и токов скользят по дугам соответствующих окружностей. Стрелки на дугах окружностей указывают направления перемещения концов данных векторов при увеличении r_д от 0 в пределе до ∞.

К^*

Пусть замыкание между фазами В и С произошло через сопротивление дуги r_д. Его можно представить как глухое двухфазное КЗ на ответвлении, фазы которого имеют одинаковые сопротивления r_д/2. Таким приемом несимметричный участок трехфазной цепи приведен к симметричному, что облегчает применение МСС. Введение сопротивления r_д/2 в фазу А не меняет условий рассматриваемого замыкания, поскольку на данном участке ток в этой фазе отсутствует.

К^*

Пусть фаза А замкнулась на землю через сопротивление дуги r_д. Чтобы сохранить симметрию данного участка трехфазной цепи, можно представить, что такие же сопротивления введены и в две другие фазы, от этого ничего не изменится, так как согласно граничным условиям .

К^*

При КЗ между фазами B и C с одновременным замыканием той же точки на землю через сопротивление дуги r_д последнее войдет только в схему нулевой последовательности, причем войдет утроенной величиной.