Общее описание | Стример МСК

Индикаторы короткого замыкания для ВЛ 6-35 кВ

Индикаторы короткого замыкания ИКЗ для ВЛ классов напряжений от 6 до 35 кВ предназначены для оперативного выявления и локализации участка ВЛ, на котором произошло межфазное короткое замыкание (МФЗ) либо однофазное замыкание на землю (ОЗЗ). Индикаторы позволяют сократить время поиска повреждений и ликвидации неисправностей на линии за счёт секционирования сети и, как следствие, меньшей протяжённости участка для обхода. В результате значительно снижаются потери энергокомпаний, связанные с недоотпуском электроэнергии и штрафами со стороны потребителей.

Внешний вид

 

Принцип работы оборудования

Каждое из устройств, установленное (в зависимости от модификации) на опоре или фазном проводе ВЛ, в постоянном режиме ведет измерение текущего мгновенного значения токов и напряжений в фазных проводах, вычисляет значение амплитуд токов и напряжений и сравнивает полученные значения со значениями уставок. Измерение значений тока производится индукционными датчиками, выполненными в виде ферромагнитных сердечников, напряжения – емкостными датчиками. Оба датчика бесконтактные и находятся в герметичном корпусе устройства. Полученные данные обрабатываются встроенным контроллером, алгоритм управления которого позволяет выделить из потока данных именно те, которые сигнализируют об аварийной ситуации. При превышении заданных уставок устройства начинают индикацию аварийной ситуации, соответствующую типу аварии (межфазное короткое замыкание или однофазное замыкание на землю) с помощью сверхъярких светодиодов или блинкеров со светоотражающим покрытием, а также производят запись параметров аварии в память.

 

 

Информацию с устройств можно воспринимать визуально (сверхъяркие светодиоды видны за 100 м до опоры, на которой установлены индикаторы, в солнечный день), считать с помощью переносного дистанционного пульта по радиоканалу ближней связи либо, в случае приобретения устройств, оснащенных радиоканалом дальней связи (GSM или самоорганизующаяся сеть), имеется возможность организовать вывод информации об аварии и ее параметрах на экран диспетчерского пульта, что позволит диспетчеру отправить аварийную бригаду непосредственно на аварийный участок. Устройства могут быть настроены без снятия их с опоры ВЛ с помощью дистанционного пульта, например в зависимости от настроек индикация аварии может прекращаться при подаче напряжения на ВЛ, через определенный интервал (задается с пульта) или вручную с помощью пульта.

 

 

Комплекты индикаторов устанавливаются с определенным интервалом вдоль ВЛ (ориентировочно 2 км), а также вначале каждой отпайки от ВЛ. Поиск места аварии осуществляется последовательным осмотром состояния индикаторов, начиная от питающей ВЛ подстанции. По ходу движения от ПС все индикаторы, расположенные до места аварии, будут индицировать аварию светодиодами или блинкерами со светоотражающим покрытием, а индикаторы, расположенные после места аварии — будут «молчать». Таким образом, появляется возможность оперативно локализовать участок, на котором произошла авария. Если авария произошла на отпайке от ВЛ, то индикаторы, установленные в начале соответствующей отпайки укажут на нее – эту отпайку можно отключить и обследовать, не нарушая работоспособности остальной части линии.

 

 

Выпускается ряд модификаций индикаторов короткого замыкания, различающихся методами измерения параметров ВЛ, чувствительностью к минимальным значениями токов замыканий, способами питания устройств, способами индикации и связи. Для индикации и передачи данных об аварии устройства могут использовать блинкеры со светоотражающим покрытием, сверхъяркие  светодиоды, радиоканал ближней радиосвязи, передачу данных по сетям GSM, передачу данных непосредственно от индикатора к индикатору с помощью самоорганизующейся сети, проводную связь (используя протоколы MODBUS или МЭК-60870-5-104), релейные выходы. Различные модификации приборов позволят Вам подобрать оптимальную модель для решения Вашей задачи исходя из таких параметров как: параметры ЛЭП (длина ВЛ, наличие и количество отпаек, рабочий ток, типовые токи при межфазном и однофазном замыканиях), наличие в регионе расположения Вашей ЛЭП устойчивой мобильной связи, необходимость интегрирования данных в систему верхнего уровня и т. д.

 

 

Отличие продукции от зарубежных и российских аналогов

В отличие от продукции аналогичного назначения иностранных разработчиков, предлагаемой на российском рынке, в том числе и под российскими брендами, индикаторы ИКЗ были разработаны с учетом специфики российских распределительных сетей. Данная специфика заключается в том, что подавляющее большинство ВЛ электропередачи в России классов напряжений 6-10-15-20-35 кВ имеет изолированную нейтраль, и, как следствие, существенно более низкие значения токов однофазных замыканий на землю, чем в сетях с заземленной нейтралью, распространенных в зарубежных странах. Вместе с тем, именно однофазные замыкания на землю доставляют наибольшие проблемы эксплуатирующим ВЛ организациям в силу большой частоты возникновения и повышенной сложности обнаружения подобных аварийных ситуаций. Чувствительность индикаторов ИКЗ к токам МФЗ и ОЗЗ в несколько раз (в некоторых случаях на порядок) превышает показатели аналогичных приборов, предлагаемых на российском рынке. Например, стандартный порог срабатывания индикаторов марки ИКЗ-33У составляет 2А, а устройства ИКЗ-34У обладают чувствительностью на уровне 0,5 А. Такие характеристики позволяют устройствам уверенно определять ОЗЗ в линии без принятия каких-либо мер по увеличению тока ОЗЗ, которые требуют установки дополнительного оборудования на подстанции, изменения настроек имеющегося оборудования и т.д.

 

Устройства разработаны и производятся в России МНПП «Антракс». ООО «Стример Мск.», являясь официальным представителем ОАО «НПО «Стример», обладает совместно с ОАО «НПО «Стример» эксклюзивными правами на дистрибуцию данной продукции на рынке России.

Повреждения вида «глухая земля» :: Ангстрем

«Глухая земля» – термин, родившийся в среде тех, кто занимается поиском мест повреждений (МП) подземных электрических силовых кабельных линий.

С одной стороны, этот термин метко определяет вид повреждения – стабильное однофазное замыкание, т. е. замыкание одной жилы кабеля на землю (Рис. 1).

Рис. 1 — Однофазное замыкание

С другой стороны, эта идиоматическая конструкция несет этакий налет безнадежности. И это вполне справедливо. Повреждения такого рода относятся к самым сложным, требуют большого опыта и определенной изобретательности при поиске. Трудоемкость поиска таких повреждений, наверно, максимальная из всех известных видов повреждений. Вероятно по этой причине наибольшее число вопросов от наших читателей поступает про «глухую землю». Они интересуются методическими вопросами и новинками оборудования для поиска.

Топографические методы поиска мест повреждений вида «глухая земля»

Общий подход к поиску МП такого вида за долгие годы достаточно отработан и включает два возможных варианта действий.

Первый вариант применим для самых простых случаев, не требующих больших трудозатрат – поиск производят с помощью популярного индукционного метода. Успешное применение индукционного метода, возможно, как при замыкании одной жилы на землю, так и двух или трех.

Комбинированные повреждения, когда две или три жилы замкнуты на землю, а значит и между собой, как правило, затруднений в поиске не вызывают. Поскольку в такую комбинацию входит и межфазное повреждение, легко определяемое индукционным методом, то его ищут, подключая генератор между поврежденными жилами. Для успешного поиска необходимо наличие двух предпосылок:

• отсутствие контакта с землей на всех участках кабеля кроме МП. Это обеспечит отсутствие одиночного тока растекания «забивающего» полезный сигнал. Понятно, что оболочка на обоих концах кабеля также должна быть отключена.
• залегание кабеля на глубине обеспечивающей слышимость сигнала повива — главного информативного признака индукционного метода.

Наличие этих двух предпосылок гарантирует успех поиска в случае возникновения комбинированного повреждения. В случае чистого однофазного повреждения наличие этих предпосылок также позволит добиться успеха, но генератор при этом подключают между жилой и оболочкой.

Попутно следует заметить, что большое значение имеет правильное применение дистанционных, например рефлектометрических, методов определения расстояния до места повреждения. Если с их помощью удается обнаружить, что повреждение не единственное, то соответственно придется изменить и тактику поиска.

Отсутствие вышеуказанных предпосылок делает невозможным использование индукционного метода для поиска чистой однофазной «глухой земли».

Стабильное короткое замыкание в МП делает маловероятным успешное применение акустического метода.

Последний из топографических методов, который можно использовать для поиска однофазного повреждения – потенциальный. Возможности его применения в большой степени определяются внешними условиями, такими как: наличие глубокого снежного покрова зимой или твердого покрытия в городских условиях и др.

Что делать, если ни одним из абсолютных методов не удается локализовать «глухую землю»?

В случае, когда ни одним из абсолютных методов невозможно локализовать «глухую землю» остается второй вариант действий — перевод однофазного повреждения в другой вид, позволяющий использовать один из известных абсолютных методов.

Исходя из конкретных условий поиска, оснащенности специальным оборудованием, опыта и квалификации персонала может быть выбран один из трех подходов. Первые два являются наиболее популярными, третий — используется в практически безысходных случаях.

Первый подход: перевод короткого замыкания в МП в высокоомное повреждение, параметры которого позволяли бы применение акустического метода поиска.

Добиваются этого подключая между оболочкой и поврежденной жилой установку прожига (Рис.2). Для разрушения металлического «мостика» в МП часто могут потребоваться очень значительные токи в несколько сот ампер. Причем прожиг надо проводить достаточно аккуратно. Так чтобы зазор образовавшийся между жилой и оболочкой после выплавления металлической перемычки пробивался импульсным напряжением от ударного генератора. Достижение такого результата — это своего рода искусство, требующее хорошего опыта от исполнителя. Но даже использование на конечной стадии прожига дожигающих установок с токами до 300А не всегда позволяет добиться нужного результата.

Последней надеждой для разбивания «глухой земли» в таких случаях остается использование ударного импульсного генератора. Учитывая, что выходной импульсный ток у современных ударных генераторов на повреждениях типа короткого замыкания может достигать килоампер, то это может быть решающим условием успеха.

Рис. 2 — Прожиг однофазного повреждения

Второй подход: в тех случаях, когда разбить «глухую землю» не удается можно попытаться перевести повреждение в межфазное.

Чтобы добиться этого одновременно с прожигом включают высоковольтную установку (ВУ) между целой и поврежденной жилами (Рис. 3). Ухудшение свойств изоляции и ее выгорание в процессе прожига приведет к пробою жила-жила. Снизив с помощью ВУ сопротивление между теперь уже двумя поврежденными жилами до уровня, позволяющего использовать прожиг, подключают установку прожига между этими жилами и доводят сопротивление в МП до величины, позволяющей применить индукционный метод. Применение индукционного метода возможно при выполнении двух вышеупомянутых предпосылок:

• отсутствие токов растекания;
• залегание кабеля на глубине, не превышающей возможность слышать сигнал повива.

Рис. 3 — Перевод однофазного повреждения в междуфазное

Практическая реализация второго подхода сложнее, но почитатели индукционного метода предпочитают именно ее. Энтузиасты акустического метода используют первый подход. Найти объективные аргументы для предпочтения какого-либо из двух методов довольно сложно. Это два наиболее часто используемых варианта решения проблемы «глухой земли».

В совсем безысходных случаях применяют поиск с помощью шурфов и накладной рамки. Так называемый метод «пяти шурфов». Или изобретают собственные решения проблемы.

Оборудование, с помощью которого можно решить проблему «глухой земли»

Вместе с вопросами о методах поиска стабильных однофазных повреждений наши читатели интересуются и новинками аппаратуры, позволяющей эффективно решить проблему «глухой земли». До сих пор нельзя было дать какой-либо обнадеживающий ответ. Однако похоже ситуация меняется.

Разработан и проходит полевые испытания Приемник для поиска однофазных повреждений ППО-1. Первые результаты его опытной эксплуатации достаточно обнадеживающие. Заложенные в принцип действия приемника идеи позволяют использовать его для поиска как стабильных, так нестабильных высокоомных повреждений. Первоначально предполагалось, что ППО-1 будет использоваться для поиска заплывающих повреждений. Однако уже первый опыт применения приемника дают основание предполагать, что с его помощью можно будет успешно определять место нахождения как высокоомных, в том числе и заплывающих повреждений, так и повреждений вида «глухая земля». Универсальность метода обещает интересные перспективы его применения.

Насколько эффективным станет применение Приемника ППО-1 в значительной мере будет зависеть от методического обеспечения. Пока нельзя сказать, что методическая база разработана в достаточной мере. Конечно, это недостаток. Но любое новое оборудование, в принцип работы которого заложены новые идеи или идеи, вышедшие на новый инструментальный уровень, на начальном этапе своего жизненного цикла не может быть обеспечено во всей полноте методической базой. Нужна практика, опыт. Начало в приобретении такого опыта и новых знаний положили несколько наших постоянных партнеров, получивших в опытную эксплуатацию Приемник ППО-1 и активно его применяющих в работе.

Форма сигнала межфазного короткого замыкания – нарушение напряжения

Ниже приведены некоторые характерные «признаки» межфазного короткого замыкания. См. приведенный ниже осциллограф, чтобы лучше понять эти концепции.

Влияние на напряжение

• Фазовые углы напряжения двух поврежденных фаз становятся одинаковыми
• Снижение напряжения на двух неисправных фазах
• Падение напряжения приблизительно равной величины на обеих неисправных фазах
• Нет заметного падения напряжения на исправной фазе

Влияние на ток

• Увеличение величины тока на двух поврежденных фазах
• Сдвиг фаз на 180 градусов между токами двух поврежденных фаз
• Нет значительного тока заземления или нейтрали

Следующая форма сигнала была записана на стороне 12,47 кВ трансформатора подстанции 10 МВА 138 кВ/12,47 кВ во время короткого замыкания фазы AB на воздушных распределительных линиях, питающих город.

Все указанные выше характеристики можно увидеть на графике ниже, за исключением тока утечки, который не показан.

Межфазное замыкание

Межфазное замыкание (A-B). Обратите внимание, что фазовые углы напряжения (вверху) становятся одинаковыми, а фазовые углы тока (внизу) расходятся на 180 градусов во время короткого замыкания.

Ток последовательного замыкания для межфазного замыкания (линейное замыкание) определяется по формуле:

Где V _f – это напряжение между фазами системы и нейтралью (обычно 1 о.е.) и Z ₁ и Z ₂ — импеданс системы прямой и обратной последовательности, а Z _f — импеданс короткого замыкания, который может быть нулевым при коротком замыкании.

Диаграмма последовательности замыканий между фазами

Из теории компонентов последовательности мы можем рассчитать фактические фазные токи. Фазные токи можно рассчитать из компонентов последовательности, используя следующие уравнения:

Расчет фактического фазного тока для замыкания фазы A-B,

Напряжение короткого замыкания Vf обычно равно номинальному линейному напряжению нейтрали 1pu.

Распределение тока на трансформаторе «треугольник-звезда» при КЗ «фаза-фаза»

• КЗ по схеме «звезда»

Неисправность на стороне звезды

Предположим, что ток короткого замыкания для трехфазного замыкания на стороне звезды (или звезды) равен 1 о.е. Тогда для межфазного замыкания ток будет 0.866pu . Если линейное нейтральное напряжение на стороне звезды составляет 1 о.е., напряжение на стороне треугольника будет в √3 раза больше этого значения.

I ₁ , N ₁ и V ₁ предпочитают сторону треугольника, а I ₂

, N ₂ и V ₂ относятся к стороне треугольника.

Ток короткого замыкания на рисунке выше важен для координации реле. Из результатов видно, что реле на стороне звезды увидит 0,866 о.е., а реле на стороне треугольника увидит только 0,5 о.е. Эти данные необходимо учитывать при координации реле с обеих сторон трансформатора, соединенного по схеме «звезда-треугольник».

• Неисправность на стороне треугольника

Предположим, что ток короткого замыкания для межфазного замыкания на стороне треугольника равен 3pu. Относительные величины тока на различных фазах со стороны звезды показаны на рисунке ниже.

Неисправность на стороне треугольника

Дополнительные показания: Компоненты последовательности

Короткое замыкание фазы на землю

Трехфазное короткое замыкание на землю

Двойное короткое замыкание линии на землю

#Явление короткого замыкания, которое вы должны понимать

#Почему короткое замыкание так важно?

Короткое замыкание в электрической цепи – это часть цепи, которая по каким-то причинам стала «короче», чем должна быть. Ток в электрической цепи течет самым простым путем, и если две точки в цепи с разными потенциалами соединены с низким электрическим импедансом, то ток проходит между двумя точками кратчайшим путем.

Последствия короткого замыкания могут быть любыми: от незначительной неисправности до катастрофы. Последствия зависят от способности системы управлять током в ситуации короткого замыкания и от того, как долго ток короткого замыкания может протекать. Практически в каждой электрической цепи должна быть какая-то защита от токов короткого замыкания.

При математическом анализе цепей короткое замыкание обычно описывается нулевым импедансом между двумя узлами в цепи.

В действительности невозможно, чтобы импеданс был равен нулю, поэтому расчеты дадут не «реальное» значение, а в большинстве случаев максимально возможное значение. Для получения правильных результатов расчета также важно знать все параметры схемы.

Особенно в ситуациях короткого замыкания поведение цепей «странное» и отсутствует линейность между напряжением системы и протекающим током.

Состав:

1. Необходимость расчета тока короткого замыкания трансформатора
2. Симметричные компоненты
3. Два вида короткого замыкания
4. Цепи постоянного тока
5. Цепи переменного тока
6. Однофазные цепи
7. Трехфазные цепи
8. Развитие тока короткого замыкания

1.

Необходимость расчета тока короткого замыкания трансформатора

Сегодня, как никогда раньше, электросеть развивается очень быстро — мощность электростанции, мощность подстанции и электрические нагрузки, а также плотность нагрузки устойчиво растут.

Возьмем, к примеру, Китай. Количество подстанций 500 кВ в энергосистеме Северного Китая почти в 2 раза больше, чем в прошлом десятилетии. Число выросло с 48 до 97; мощность подстанции увеличилась с 52 069 000 кВА до 157 960 000 кВА.

В результате токи короткого замыкания в электросети с каждым годом увеличиваются. Согласно статистическому анализу Государственной сетевой корпорации Китая (SGCC), аварии силовых трансформаторов с коротким током (размером ≥ 110 кВ) происходили 125 раз. Суммарная мощность, на которую повлияли аварии с коротким замыканием, составляет 7,996 МВА в 1995~1999 гг. Это число составляет 37,5% всех аварий с электростанцией и 44% аварий с трансформаторами.

Ток короткого замыкания является важной спецификацией и стандартом для оборудования и проводников в энергетике, а способность основных устройств выдерживать ток короткого замыкания решает, может ли сеть работать более безопасно или нет. Поэтому важно рассчитать ток короткого замыкания и предложить некоторые возможные решения.

Правильный расчет поможет нам:

1. Укажите рейтинги неисправности для электрического оборудования (например, рейтинг устойчивости к короткому замыканию)
2. Помощь в выявлении потенциальных проблем и слабых мест в системе и помощь в планировании системы
3. Сформировать основу для исследований координации защиты

2. Симметричные компоненты

В практической работе инженеры часто используют «симметричные компоненты» для анализа трехфазной энергосистемы. Он был изобретен канадским инженером-электриком Чарльзом Л. Фортескью в 1913. Первоначальной целью г-на Фортескью было проанализировать работу электродвигателей.

Теория не использовалась для энергосистемы до 1937 года. Аналитическая методика была принята и усовершенствована инженерами General Electric и Westinghouse, а после Второй мировой войны она стала общепринятым методом анализа асимметричных неисправностей.

Теперь это обычный инструмент для анализа неисправностей трехфазной энергосистемы.

Основная установка теории состоит в том, что любые несбалансированные величины системы (ток или напряжение) могут быть разложены на 3 симметричных набора сбалансированных векторов:

1. Компоненты прямой последовательности,
2. Компоненты обратной последовательности и
3. Компоненты нулевой последовательности.

Составляющая прямой последовательности тока, показанная на рис. 1 выше, сбалансирована по величине с разделением фаз на 120 градусов и вращением против часовой стрелки, как и исходная сбалансированная система.

Составляющая обратной последовательности тока сбалансирована по величине с разнесением фаз на 120 градусов, но имеет противоположное вращение, в данном случае по часовой стрелке.

Компоненты нулевой последовательности имеют равные величины, но нулевое фазовое разделение.

Здесь мы обозначаем положительную последовательность индексом «1». Аналогичным образом отрицательная последовательность обозначается нижним индексом «2», а нулевая последовательность обозначается нижним индексом «0».

При отсутствии неисправностей энергосистема считается по существу симметричной, и поэтому существуют только токи и напряжения прямой последовательности. Во время неисправности существуют токи и напряжения положительной, отрицательной и, возможно, нулевой последовательности.

Используя реальные фазные напряжения и токи вместе с формулами Фортескью, можно рассчитать все токи прямой, обратной и нулевой последовательности. Защитные реле используют эти компоненты последовательности вместе с данными фазного тока и/или напряжения в качестве входных данных для защитных элементов.

3. Два вида короткого замыкания

3.1 Цепи постоянного тока

Какая информация о цепи необходима для расчета короткого замыкания для цепи постоянного тока? В электрической цепи ток зависит от электродвижущей силы (ЭДС), электромагнитного поля и полного сопротивления цепи.

В батарее значение ЭДС зависит от заряда батареи. Внутренний импеданс батареи также является изменяющимся параметром и зависит от заряда, температуры, возраста батареи и так далее.

В цепи постоянного тока сопротивление является фактором ограничения тока вместе с ЭДС в установившемся режиме, что означает «через некоторое время».

В начале переходного процесса, например, при коротком замыкании, также ограничивает индуктивность цепи. Любая индуктивность в цепи сгладит рост тока. Ток увеличивается экспоненциально из-за соотношения между индуктивностью и сопротивлением цепи.

Рисунок 2. Ток в дросселе

Постоянный ток вызывает другие проблемы, чем переменный ток, при попытке отключить большие токи, поскольку гашение дуги затруднено. Переменный ток проходит через ноль каждые полпериода, тем самым способствуя отключению тока.

Автоматический выключатель для определенного переменного тока обычно не может отключить постоянный ток такой же величины. Сложность разрыва цепи постоянного тока увеличивается с увеличением отношения индуктивности к сопротивлению в цепи. Индуктивность всегда противостоит изменениям тока.

3.2 Цепи переменного тока

Цепи переменного тока (AC) сложнее решать, чем цепи постоянного тока (DC). Есть больше параметров, влияющих на результаты, и в быстро меняющихся ситуациях первые значения тока сильно зависят от фазы активного источника напряжения.

3.2.1 Однофазные цепи

Большинство крупных электрических сетей являются трехфазными, но особенно в системах низкого напряжения большинство подключенных цепей являются однофазными. При расчете токов короткого замыкания ситуация зависит от того, насколько близко к генератору или трансформатору возникает неисправность.

Не только из-за увеличения импеданса в конце сети, но и из-за того, что генераторы и трансформаторы ведут себя «странно», когда они не нагружены симметрично по всем фазам.

В некоторых случаях цепь может питаться от однофазного трансформатора с допустимой нагрузкой по току, недостаточной для «странного» поведения трехфазной системы.

Тот факт, что ток короткого замыкания легче рассчитать вдали от трансформатора или генератора, объясняется тем, что импедансы линии играют важную роль в процессе, а импедансы часто легче узнать, чем напряжение в начале цепи .

При более длинных линиях токи уменьшаются, а напряжение от источника сильно не меняется.

В однофазных цепях низкого напряжения, которые обычно используются в быту, токи короткого замыкания должны быть отключены по разным причинам. Одна из причин связана с напряжением прикосновения, которое может возникнуть во время контакта между фазой и защитным заземлением.

Защитное заземление в цепи используется для предотвращения попадания на открытые проводящие части опасного потенциала, связанного с землей. Когда прямой контакт между фазой и открытыми токопроводящими частями устанавливается из-за неисправности, потенциал повышается до опасного уровня для прикосновения людей, и поэтому цепь должна быть отключена с помощью защитных устройств, таких как предохранители и автоматические выключатели.

Рисунок 3. Ток короткого замыкания на землю (однофазный)

В бытовых условиях максимальное время отключения обычно составляет 0,4 секунды. Чтобы получить доступ к времени отключения в условиях неисправности, предполагаемый ток короткого замыкания должен быть определен путем измерения или расчета. Интерес представляет предполагаемый ток, который будет течь, когда конец защищаемого кабеля подключен к защитному заземляющему проводнику.

При длинных участках кабеля этот ожидаемый ток может оказаться сравнительно низким.

Однако следует помнить, что первой проблемой при использовании длинных кабелей является возможность чрезмерного падения напряжения, и кабели следует выбирать сначала по номинальному току, а затем проверять падение напряжения, прежде чем определить возможную неисправность.

3.2.2 Трехфазные цепи

Трехфазная электроэнергия является распространенным методом производства, передачи и распределения электроэнергии переменного тока. Это тип многофазной системы, который является наиболее распространенным методом, используемым электрическими сетями по всему миру для передачи электроэнергии.

Он также используется для питания больших двигателей и тяжелых нагрузок. Трехфазная система обычно более экономична, чем эквивалентная однофазная или двухфазная система при том же напряжении, поскольку в ней используется меньше проводящего материала для передачи электроэнергии.

Трехфазная система была независимо изобретена Галилео Феррарисом, Михаилом Доливо-Добровольским и Николой Теслой в конце 1880-х годов.

Большинство однофазных цепей являются лишь частью трехфазной сети. В трехфазной системе могут возникать различные типы короткого замыкания.

Например, ток короткого замыкания может быть между фазой и землей (80 % неисправностей), между фазами (15 % неисправностей — этот тип неисправности часто перерастает в трехфазное замыкание) и трехфазным (всего 5% первоначальных ошибок). Эти разные токи короткого замыкания показаны на рисунке 4.

Рисунок 4. Типы повреждений

В Китае существует еще одна грубая классификация, основанная на номере фазы повреждения: трехфазное замыкание, двухфазное замыкание и однофазное замыкание из-за замыкания фазы на землю, которое может произойти для двух фаз.

Основные характеристики токов короткого замыкания:

1. Продолжительность — ток может быть самозатухающим, переходным или установившимся
2. Происхождение – может быть вызвано механическими причинами (обрыв проводника, случайный электрический контакт между двумя проводниками через инородное проводящее тело, такое как инструмент или животное), внутренним или атмосферным перенапряжением, а также пробоем изоляции из-за тепла, влажности или агрессивная среда
3. Расположение (внутри или снаружи машины или электрического распределительного щита)

Последствия короткого замыкания зависят от типа и продолжительности неисправности и доступной мощности короткого замыкания. Локально в месте повреждения могут возникать электрические дуги, вызывающие повреждение изоляции, сварку проводов и возгорание.

В неисправной цепи электродинамические силы могут привести к деформации шин и кабелей, а чрезмерное повышение температуры может привести к повреждению изоляции. Короткое замыкание также влияет на другие цепи в сети или в близлежащих сетях.

Падение напряжения происходит в других сетях во время короткого замыкания, и отключение части сети может включать также «исправные» части сети в зависимости от конструкции всей сети.

3.3 Развитие тока короткого замыкания

Упрощенная сеть переменного тока может быть представлена ​​источником питания переменного тока, каким-либо переключающим устройством, полным импедансом ZN, представляющим все импедансы перед точкой переключения, и нагрузкой, представленной по его импедансу (см. рис. 5).

В реальной сети общий импеданс ZN складывается из импедансов всех компонентов выше по течению. Компонентами являются, например, генераторы, трансформаторы, провода, автоматические выключатели и системы учета.

При возникновении короткого замыкания с пренебрежимо малым импедансом между A и B в цепи протекает ток короткого замыкания, ограниченный только ZN. Ток короткого замыкания Isc развивается в переходных режимах в зависимости от соотношения индуктивностей и сопротивлений во всей цепи.

Рисунок 5 – Простое короткое замыкание

Если цепь в основном резистивная, форма волны тока повторяет форму волны напряжения, но если в цепи есть индуктивности, форма волны тока будет отличаться от формы волны напряжения в переходный период процесса.

В индуктивной цепи ток не может начинаться ни с какого значения, кроме нуля. Влияние индуктивностей описывается реактивным сопротивлением X в цепях переменного тока с фиксированной частотой напряжения.

В системах низкого напряжения, где большую часть импеданса представляют кабели и проводники, их можно рассматривать в основном как резистивные. В сетях распределения электроэнергии реактивное сопротивление обычно намного больше сопротивления.

Обычно полное сопротивление Z в установившемся режиме в цепи переменного тока состоит из общего сопротивления R и полного реактивного сопротивления X, как показано в следующем соотношении.

В приведенной выше упрощенной схеме напряжение постоянно, как и полное сопротивление. При неисправностях вдали от генераторов и трансформаторов, где большая часть импеданса состоит из импедансов проводов, расчеты могут быть выполнены с хорошим результатом, а переходный ток почти такой же, как если бы ток протекал в течение более длительного времени.

Значение далеко не обязательно физическое, но означает, что полное сопротивление генератора или трансформатора меньше, чем полное сопротивление элементов из проводов.

Элементы импеданса из проводов постоянны при постоянной температуре, но импедансы генераторов меняются при коротком замыкании и изменяются импедансы трансформаторов, если трансформаторы несимметрично нагружены большими токами.