TRABAJO DE DISEÑO

Asunto:   "CÁLCULO DE UN CORTOCIRCUITO BIFÁSICO"

Propósito del trabajo: Desarrollo de habilidades en el cálculo de cortocircuitos en circuitos eléctricos.

Opción número 2.

Tarea número 1.La Figura 1 muestra un diagrama de dos fases cortocircuito. Identificar:

1. La impedancia de una secuencia directa de dos fases (2Zφ);

2. Corriente de cortocircuito (Ik);

3. Fase FEM (EA).

Dado que la tensión para un cortocircuito de dos fases no contiene componentes de secuencia cero en ningún punto de la red, se debe cumplir la siguiente condición:

3Uo = UAK + UBK + UCK = 0, con UA ​​= EA

Fig. 1. Circuito de corto circuito de dos fases

Datos iniciales:   Z = 25 Ohm; Z = 15 Ohm; EBU = 90 V; UVK = 100 V.

Progreso:

La figura 1 muestra el cortocircuito metálico entre fases En el   y C   LEP. En virtud de la acción entre fase fem EMU   (Fig. 1) hay corrientes de cortocircuito YoVk   yYoSk.

Sus valores están determinados por la fórmula:

YoPara(2) = EMU /2 ZF, (1)

donde 2 ZF   - impedancia de una secuencia directa de dos fases.

Impedancia de secuencia directa 2 ZF   está determinado por la fórmula:

2 ZF= ZEn el+ ZC, (2)

donde ZEn el, ZC   - impedancia de las fases B y C, respectivamente.

1.   De acuerdo con la fórmula (2), determinamos la impedancia de la secuencia directa de dos fases (2Zφ):

2 ZF= 25 Ohm + 15 Ohm = 40 Ohm.

2.   Usando la fórmula (1), determinamos la corriente de un cortocircuito de dos fases:

YoPara(2) = 90 V / 40 Ω = 2.25 A.

Las corrientes en las fases defectuosas son iguales en valor, pero son opuestas en fase, y la corriente en la fase no dañada es cero (cuando la carga no se tiene en cuenta): YoVk= YoSk, IA = 0.

La corriente de secuencia cero (NP) con falla de dos fases está ausente, ya que la suma de las corrientes de las tres fases Yo A+ Yo B+ Yo C= 0 .

Voltaje de la fase no dañada A   es el mismo en cualquier punto de la red y es igual a la fase fem: U A= E A. Dado que la tensión de fase a fase en el cortocircuito metálico en el punto de falla U BCpara= U Bpara – U Cpara   = 0, luego U Bpara = U Cpara,

es decir, los voltajes de fase de las fases dañadas en el sitio de falla son iguales en valor absoluto y coinciden en fase.

Dado que los voltajes de fase para el cortocircuito bifásico no contienen los componentes del NP, se debe cumplir la siguiente condición en cualquier punto de la red:

Dado que en lugar de fallas U BK= U CK   y U AK= E A, encontramos

(3)

En consecuencia, en la ubicación de la falla, la tensión de cada fase dañada es igual a la mitad de la tensión de la fase no dañada y opuesta a ella en el signo.

3. De la fórmula (3) determinamos la fase EMF de la fase no dañada (EA):

EA =–   UBK / 2.

EA =– 100 V /2 = – 50 V.

Los cortocircuitos bifásicos tienen dos características:

1) los vectores de corrientes y voltajes forman un sistema asimétrico pero equilibrado, que indica la ausencia de los componentes del NP. La presencia de desequilibrio indica que las corrientes y los voltajes tienen componentes de secuencia negativos (OD) junto con una línea recta;

2) las tensiones de fase, incluso en el punto de falla, son mucho mayores que cero, solo una tensión de fase a fase se reduce a cero, y el valor de las otras dos es igual a 1,5 UF. Por lo tanto, una falla de cortocircuito de dos fases es menos peligrosa para la estabilidad de EPS y consumidores de electricidad que una de tres fases.

Tarea número 2.

	Dibuje un diagrama de la conexión del transformador de tensión a la estrella. Explica el trabajo de este esquema.

De acuerdo con GOST 11677-75, el inicio y el final de los devanados primarios y secundarios de los transformadores se designan en un orden determinado. El bobinado de los transformadores monofásicos está indicado por las letras A, a, y los extremos por X, x. Las letras grandes se refieren a las bobinas más altas, y las pequeñas a las bobinas de menor voltaje. Si en el transformador además del primario y secundario hay también un tercer devanado con una tensión intermedia, entonces su comienzo se denota Am, y el final es Xm.

En los transformadores trifásicos, los extremos y los extremos de los devanados designan: A, B, C; X, Y, Z - voltaje más alto; Am, Bm, Cm; Xm, Ym, Zm - estrés promedio; a, b, c; x, y, z - voltaje más bajo. En los transformadores trifásicos con una conexión de fase a una estrella, además del comienzo de los devanados, a veces también se emite el neutro, es decir, un punto común de conexión de los extremos de todos los devanados. Se denota por О, Оm y о. La Figura 1, a, b muestra los esquemas de conexión de los devanados en la estrella y el triángulo, tal como se representan para los transformadores trifásicos.

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a - la fem de E1 y E2 coincide en fase; b - las emfs E1 y E2 están desplazadas en fase en 180 °; 1 - giro del arrollamiento primario; 2 - vuelta bobina secundaria

Figura 2 - Desplazamiento angular de vectores fuerzas electromotrices   dependiendo del final del bobinado

Supongamos ahora que hemos cambiado las designaciones del comienzo y el final de la bobina en el bobinado secundario (Figura 2, b). No se producirá ningún cambio en el proceso físico de la fem, pero con respecto a los extremos del turno, la dirección de la fem se invertirá, es decir, no se dirigirá desde el principio hasta el final, sino viceversa, desde el final (x) hasta el principio (a). Como nada ha cambiado en la bobina 1, debemos suponer que las emfs E1 y E2 están desplazadas en fase en 180 °. Por lo tanto, un cambio simple en las designaciones de los extremos es equivalente a un desplazamiento angular del vector fem en el devanado de 180 °.

Sin embargo, la dirección de la fem también puede cambiar en el caso en que los inicios y los extremos de los devanados primario y secundario se encuentren de manera idéntica. El hecho es que los devanados del transformador se pueden realizar por la derecha y la izquierda. El devanado se denomina derecho, si sus devanados están en el sentido de las agujas del reloj en el devanado, es decir, apilados en la línea de tornillo derecha (figura 3, devanado superior). El devanado se llama izquierdo, si sus devanados se colocan en sentido contrario a las agujas del reloj durante el devanado, es decir, se colocan a lo largo de la línea del tornillo izquierdo (Figura 3, devanado del fondo).

Figura 3 - Desplazamiento angular de los vectores EMF según la dirección de bobinado de los bobinados

Como se puede ver en la figura, ambos devanados tienen la misma designación de los extremos. Debido al hecho de que los devanados son perforados por el mismo flujo, en cada giro la dirección de la fem será la misma. Sin embargo, debido a la diferente dirección de arrollamiento fem total de bobinas conectadas en serie en cada bobina es diferente: en la fuerza electromotriz primario dirigido desde el principio hasta el final A X, y el secundario - x desde el final hasta el principio de una. Por lo tanto, incluso con la misma designación de los extremos, la fem de los devanados primario y secundario se puede desplazar en un ángulo de 180 °.

En un transformador monofásico, los vectores de la fem de cuerda pueden coincidir o dirigirse hacia la dirección opuesta (Figura 4, a, b). Si tal transformador funciona solo, para los consumidores no importa cómo se dirige la fem en sus bobinados. Pero si tres transformadores monofásicos trabajan juntos en una línea corriente trifásica, para una operación apropiada es necesario que en cada uno de ellos los vectores fem sean dirigidos o como se muestra en la figura 4a, o, como se muestra en la figura 4b., b.

a, b - monofásico; en - trifásico

En la misma medida, esto se aplica a cada transformador trifásico. Si en los arrollamientos primarios la fem en todas las fases tiene la misma dirección, entonces en los arrollamientos secundarios la dirección de la fem debe ser necesariamente la misma (Figura 4, c). Obviamente, en los devanados secundarios, la dirección del devanado y la designación de los extremos también deben ser iguales.

Cuando la boquilla incorrecta arrollamiento a otra dirección de enrollado o en la tensión de extremo de conexión equivocado obtenido por los consumidores bruscamente disminuir, y la operación normal es perturbado. Condiciones particularmente desfavorables surgen cuando varios transformadores operan simultáneamente desde una red, en la cual los cambios de fase entre las fem lineales son diferentes. Para evitar perturbaciones en el trabajo de los consumidores, es necesario tener transformadores con algunos desplazamientos angulares definidos de los vectores de la fem de los devanados.

Las direcciones de los vectores fem y los desplazamientos angulares entre ellos suelen caracterizarse por grupos de conexiones devanadoras. En la práctica, los vectores de desplazamiento angulares EMF devanado LV y MV con respecto a los vectores designados HV número que, cuando se multiplica por 30 °, el ángulo da los vectores de retardo de bobinado emf. Este número se llama grupo de bobinado del transformador.

compuesto así obtenido de grupo 0 (Figura 4a) en coincidencia vectores de EMF de los devanados en la dirección (desplazamiento angular 0 °). El desplazamiento angular 180 ° (figura 4, b) corresponde al grupo 6 (30 x 6 = 180 °). Como hemos visto, en los devanados de transformadores monofásicos, solo pueden ser desplazamientos angulares, por lo que solo son posibles 0 y 6 grupos de compuestos. Las conexiones de devanado de los transformadores monofásicos para mayor brevedad son I / I-0 e I / I-6.

Los devanados del transformador de tres fases pueden estar conectados en una estrella o triángulo 12 se pueden formar con varios grupos de vectores de emf desplazamiento de fase lineal de 0 a 360 ° a través de 30 °. De los doce posibles grupos de compuestos en Rusia, dos grupos están estandarizados: el 11 y el 0 con cambios de fase de 330 y 0 °.

Considere, por ejemplo, los esquemas de conexión Y / Y e Y / (Figura 5, a, b). Los devanados ubicados en una barra, representamos uno debajo de otra; El bobinado de todos los bobinados (primario y secundario) será el mismo; las direcciones de la fase fem se muestran con flechas.

Figura 5 - Preparación del grupo de compuestos en Wye - star (a) la construcción de un diagrama vectorial de la FEM del devanado primario (Figura 5a) de manera que el EMF fase vector C es horizontal. Al conectar los extremos de los vectores A y B, obtenemos el vector de emf lineal EAB (AB). Construimos un diagrama vectorial de la fem del bobinado secundario. Dado que la dirección de la fem de los devanados primario y secundario son la misma, emf de los vectores de fase de la bobina secundaria construir vectores paralelo a la correspondiente devanado primario. Mediante la conexión de los puntos A y B y adjuntar vector Eab (ab) a un punto A, vemos que el desplazamiento angular entre el primario emf lineal y devanados secundarios es igual a 0. Así, en el primer ejemplo, el grupo de devanados de 0. Este compuesto denota como: Y / Yn -0 , que se lee la "estrella con el neutro deducido".

Al considerar el segundo ejemplo (Figura 5, b) vemos que un diagrama vectorial de la fem devanado primario construye de la misma manera que en el ejemplo anterior. Al construir una fuerza electromotriz diagrama vectorial del arrollamiento secundario debe recordarse que cuando se conecta en un triángulo y emf fase lineal coincide tanto en magnitud como en dirección.

La construcción de fase vector emf dirigió su vector paralelo con el devanado primario. fase End (z punto) está conectado con el comienzo de la fase B, por lo que desde el final del vector a cabo la Fase b emf vector paralelo al vector V. El final de la fase b está conectado con la fase de inicio y, por lo tanto, desde el extremo del vector b (puntos en) fase conductora y el vector EMF paralelo al vector A. En el triángulo cerrado resultante abc, el vector ab es fem lineal   Eb. vector Eab unido al punto A, vemos que se desplaza con respecto al vector EAB un ángulo de 30 ° con respecto al lado de avance. En consecuencia, Eab vector se queda 330 ° (30 ° x 11 = 330 °) en un vector voltaje emf bobinado. Por lo tanto, en este ejemplo, un grupo de conexión del devanado 11. Esto se indica como: Y / Δ -11, que dice: "estrella - delta - once."

En un transformador de tres devanados, el grupo de devanado se define de manera similar; mientras que los devanados se consideran de dos en dos: el primario y uno de los otros dos. Si designación común Yn / Y / Δ - 0 - 11, entonces se debe leer como sigue :. "Star deriva de neutral - estrella - delta - cero - 11" Esto significa que el transformador de tres devanados considerado devanado conectado en una estrella BH emitida desde el punto cero, el CH bobinado - en una estrella devanado LV - un triángulo, un grupo de compuesto BH, y CH devanados - HV devanado cero y LV - 11.

Hemos considerado sólo dos compuestos del grupo - 0 y 11. El cambio de la designación de todos (por la notación movimiento circular), puede obtener otros grupos de 1 a 10. Sin embargo, estos grupos no encuentran distribución y extremadamente raro. En ruso estandarizado sólo tres grupos: a / a - 0, Y / Δ - para transformadores trifásicos 11, I / I - 0 - para transformadores monofásicos.

Referencias

1. y otros. Ingeniería eléctrica.,: Proc. manual para universidades. - M:. Energoatomizdat, 2007. - 528 p, il ..

2. Nemtsov: Proc. manual para universidades. - 4ª ed., Pererab. - M:. Energoatomizdat, 2009. - 440 s, il ..

3. Fundamentos de la electrónica industrial: Libro de texto para neelektrotehn. especificaciones universidades, M. Knyazkov, E. Krasnopolsky, Ed. . - 3ª ed., Pererab. y adicional. - M .: educación superior. shk., 2006. - 336 p., ill.

4. Ingeniería eléctrica y electrónica en 3 libros. Ed. Libro 1 Circuitos eléctricos y magnéticos - M .: escuela superior. - 2006

5. Ingeniería eléctrica y electrónica en 3 libros. Ed. Kn.2. Dispositivos electromagnéticos y máquinas eléctricas. - M .: escuela superior. - 2007

Corriente trifásica de cortocircuito    de la red de suministro se determina en kiloamperios por la fórmula:

donde U Н НН - voltaje nominal promedio de fase a fase, tomado como base; para redes de 0,4 kV, la tensión de base es de 400 V;

La resistencia total total del circuito al punto de cortocircuito trifásico, que es la resistencia de la secuencia directa y está determinada por la fórmula en miliom:

donde R 1Σ es la resistencia activa total del circuito al punto de cortocircuito, mΩ;

X 1Σ - resistencia inductiva total al punto de cortocircuito, mΩ.

La resistencia activa total incluye la resistencia de los siguientes elementos:

La resistencia inductiva total contiene la resistencia de los siguientes elementos:

La corriente de dos fases K3se determina en kilómetros de acuerdo con la siguiente fórmula:

,

donde es la tensión nominal promedio de fase a fase aceptada como la referencia, V;

y - la suma total de las resistencias de las secuencias directa e inversa, y, de manera equivalente, mΩ.

La expresión (19) se puede escribir de la siguiente manera

=,

donde es la impedancia del circuito a la posición de K3 para un cortocircuito de dos fases, mΩ.

,

La corriente de cortocircuito monofásica está determinada por la fórmula:

La resistencia total activa e inductiva de la secuencia cero a la posición de K3, respectivamente, mΩ.

36. Resistencia térmica de los aparatos.

Resistencia térmica aparato eléctrico    llama la capacidad de resistirlos sin daño, impidiendo el trabajo posterior, el efecto térmico de las corrientes que fluyen a través de las partes que llevan corriente de una duración determinada. La característica cuantitativa de la estabilidad térmica es la corriente de resistencia térmica, que fluye durante un cierto período de tiempo. El más intenso es el modo de cortocircuito, en el que las corrientes pueden aumentar decenas de veces en comparación con las corrientes nominales, y la potencia de las fuentes de calor se puede aumentar cientos de veces.

37. Estabilidad dinámica de los aparatos

Estabilidad electrodinámica   aparato se llama su capacidad para resistir fuerzas electrodinámicas   (EDE), que surgió durante el paso de las corrientes de cortocircuito. Este valor se puede expresar directamente por el valor de amplitud de la corriente yo din   , en el que las tensiones mecánicas en los detalles del aparato no exceden los límites de los valores admisibles, o por la multiplicidad de esta corriente con respecto a la amplitud corriente nominal. A veces, la resistencia electrodinámica se evalúa mediante los valores actuales de la corriente en un período (T = 0.02 s, f = 50 Hz) después del inicio del cortocircuito.

38. El orden de cálculo de las corrientes de cortocircuito.

Un cortocircuito (KZ) es la conexión de partes activas de diferentes fases o potenciales entre sí o con la carcasa del equipo conectado a tierra en redes eléctricas o en receptores eléctricos. Puede producirse un cortocircuito por varias razones, por ejemplo, deterioro de la resistencia de aislamiento: en un medio húmedo o químicamente activo; con calentamiento o enfriamiento inadmisible del aislamiento; falla mecánica del aislamiento. También puede ocurrir un cortocircuito como resultado de acciones erróneas del personal durante la operación, mantenimiento o reparación, etc.

En caso de cortocircuito, la ruta de la corriente se "acorta", ya que recorre el circuito sin pasar por la resistencia de la carga. Por lo tanto, la corriente aumenta a valores inaceptables si la potencia del circuito no se apaga debajo del dispositivo de protección. El voltaje no se puede desconectar incluso si hay un dispositivo de protección si ocurre un cortocircuito en un punto remoto y, por lo tanto, la resistencia circuito eléctrico   será demasiado alto, y el valor actual por este motivo no será suficiente para activar el dispositivo de protección. Pero una corriente de esta magnitud puede ser suficiente para crear una situación peligrosa, por ejemplo, para encender los cables. La corriente de cortocircuito también produce un efecto electrodinámico en los dispositivos eléctricos: los conductores y sus piezas se pueden deformar bajo la acción de fuerzas mecánicas que se producen a altas corrientes.

Partiendo de lo anterior, el dispositivo de protección debe ser seleccionado de acuerdo con condiciones de corto circuito de valor actual (resistencia electrodinámica se indica en kA) en el lugar de su instalación. En relación con esto, cuando se elige un dispositivo de protección, es necesario calcular la corriente de cortocircuito (TKZ) del circuito eléctrico. Corriente de cortocircuito para circuito monofásico   puede ser calculado por la fórmula:

en el que la corriente de cortocircuito Uf Ikz- - la red de tensión de fase circuito de resistencia Zp- (circular) de fase de cero ZT - impedancia devanados del transformador de fase en el lado de baja tensión.

donde Rn es la resistencia de un cable del cortocircuito.

donde ro - resistividad   conductor, L es la longitud del conductor, S es el área de la sección transversal del conductor.

Xp es la resistencia inductiva de un cable de un cortocircuito (generalmente tomado a 0.6 ohm / km).

Tensión de cortocircuito del transformador (en% de Un):

De ahí la impedancia del bobinado de fase del transformador (Ohm):

donde Ukз - voltaje de cortocircuito del transformador (en% de Un) se da en los libros de referencia; Un- voltaje nominal    transformador, IN - corriente nominal del transformador - también se toman de los directorios.

Los cálculos se realizan en la etapa de diseño. En la práctica, ya instalaciones existentes   es difícil hacer esto debido a la falta de datos de entrada. Por lo tanto, al calcular la corriente de cortocircuito, en la mayoría de los casos, es posible llevar la resistencia del devanado de fase del transformador Zm a 0 (valor real ≈ 1 ∙ 10-2 Ohm), luego:

Estas fórmulas son adecuadas para condiciones ideales. Desafortunadamente, no tienen en cuenta factores tales como la torsión, etc., que aumentan el componente activo de la cadena Rn. Por lo tanto, solo la medición inmediata de la resistencia del ciclo "fase cero" puede dar una imagen precisa.

39. Corriente de disparo, punto de ajuste de corriente, corriente de corte del interruptor de circuito.

Lanzamiento

La corriente que fluye a través del disyuntor electromagnético del disyuntor conduce a la parada de la máquina en un exceso rápido y significativo sobre la corriente nominal del disyuntor, que generalmente ocurre en el caso de un cortocircuito en el cableado protegido. Un cortocircuito corresponde a una alta corriente que aumenta muy rápidamente, que es tenida en cuenta por el dispositivo descarga electromagnética, que permite influir de forma prácticamente instantánea en el mecanismo de disparo del interruptor de circuito con un aumento rápido de la corriente que fluye a lo largo de la bobina del solenoide de liberación. La velocidad de funcionamiento de la descarga electromagnética es inferior a 0,05 segundos.

Setpoint    La corriente en la escala está marcada por la fábrica; en la tabla, en todas partes, excepto en casos especialmente estipulados, se indica como un porcentaje de la corriente nominal de la unidad de disparo. Entre los límites inferior y superior indicados en la escala, los ajustes se ajustan sin problemas.

Recortando eluego el valor mínimo de la corriente, que causa el funcionamiento instantáneo de la máquina).

Propósito y condiciones para construir diagramas de vectores.Para comprender las condiciones de funcionamiento del relé, es conveniente utilizar diagramas de vectores de los voltajes y las corrientes aplicadas a ellos. Las siguientes suposiciones iniciales se usaron como base para construir diagramas de vectores: por simplicidad, se considera el momento inicial de un cortocircuito en una línea de alimentación con fuente de alimentación de una cara en ausencia de una carga (Fig. 1.3, un); para obtener los ángulos reales de desplazamiento de fase entre corrientes y tensiones, la caída de tensión se tiene en cuenta no solo en la resistencia inductiva sino también en la activa R fallas de circuito; El sistema eléctrico que suministra la ubicación de la falla es reemplazado por un generador equivalente con fase fem EA, EEn el, EC, que representa un equilibrio simétrico y equilibrado *1   un sistema de vectores con respecto al cual se construyen los vectores de corrientes y voltajes.

Para simplificar los fallos metálicos de gráficos, en los que la resistencia de contacto en el punto de fallo rp = 0. Para dirección positiva de las corrientes prinimaetsyaih dirección desde el suministro a la falla, EMF positivo considerado, respectivamente, y la caída de tensión cuyas direcciones coincidirá con la dirección de la corriente positiva generalmente considerado.

Diagrama de vectores   en cortocircuito trifásico.   En la Figura 1.4, un   se muestra una línea de transmisión en la que se produjo un cierre metálico de tres fases en el punto K.   La construcción de un diagrama vectorial (Fig.1.4, b) comienza con fase fem EA, EEn el, EC. Bajo la acción de la fase emfs, aparece una corriente de cortocircuito en cada fase:

Donde EF   - fase EMF del sistema; ZC,Gt;XC;ZL.K,RL.K,XL.K   - la resistencia del sistema y la sección dañada de la línea de alimentación (Figura 1.4, un).

Corrientes Iak =IВк =IСк =Ik   tener un cambio de fase relativo a la fem correspondiente:

Fig.1.4. Cortocircuito trifásico: un   - esquema; b   - Diagrama vectorial de corrientes y voltajes

  Voltajes en el punto Para   son iguales a cero: UAk = UBk = UCk = 0. Voltajes de fase en el sitio de instalación de la RZ, en el punto P   (Fig.1.4, un), UAP =YoAkRL.K +j YoAkXL.K   se determinan en el diagrama (Fig.1.4, b) como la suma de las caídas de tensión en la resistencia activa YoAkRL, que coincide en fase con el vector YoAky en la reactancia YoAkXL, desplazado 90 ° con respecto a YoAk. Del mismo modo, vectores U BPy U CP. Módulos (valores absolutos) U AP, U BP,U CP   tener los mismos valores, cada uno de estos vectores está por delante de la corriente de la fase con el mismo nombre por un ángulo φк =arctg (XL.K /RL.K). Para líneas de transmisión de 35 kV, este ángulo es de 45 - 55 °, 110 kV - 60-78 °, 220 kW (uno de los cables en fase) - 73-82 °, 330 kW (dos alambres en fase) - 80-85 °, 500 kV (tres cables en fase) - 84-87 °, 750 kV (cuatro cables en fase) - 86-88 °. Mayor valor φк   corresponde a una sección transversal más grande del cable, ya que cuanto mayor sea la sección transversal, menor será R.

   De los diagramas de fallas trifásicas consideradas, se deduce que: 1) los diagramas de vectores de corrientes y voltajes son simétricos y equilibrados, ya que no contienen componentes de las secuencias inversa y cero; 2) el cortocircuito trifásico va acompañado de una fuerte disminución de todo voltajes de fase   (ambos en el lugar de las fallas, y cerca de él). Como resultado de esto K (3)   es el daño más peligroso para la estabilidad de la operación paralela de la red eléctrica y los consumidores de electricidad.

Cortocircuito bifásico.   En la Figura 1.5, un   Cortocircuito de metal entre fases En el   y C   LEP. Bajo la acción de un CEM de fase a fase EMU   (Fig.1.5, un) hay corrientes de cortocircuito IВк yIСк.

Sus valores están determinados por la fórmula IK (2) = EBU / 2ZF,   donde 2 ZF   - impedancia de secuencia directa de dos fases ( 2 ZF =Z +ZС) Las corrientes en las fases defectuosas son iguales en valor, pero son opuestas en fase, y la corriente en la fase no dañada es cero (cuando la carga no se tiene en cuenta):

La corriente de secuencia cero (NP) en K (2)   Desde la suma de las corrientes de las tres fases Yo A +Yo B +Yo C = 0.

Para. En la Figura 1.5, b   fase EMF y EMF entre las fases dañadas se construyen ESol. Vector actual de cortocircuito YokV   va a la zaga de la fem creándola

Voltaje de la fase no dañada A   es el mismo en cualquier punto de la red y es igual a la fase fem: U A =E A. Dado que la tensión de fase a fase en el cortocircuito metálico en el punto de falla U BCK =U Bk - U CC= 0, entonces:

Es decir. Los voltajes de fase de las fases dañadas en el punto de falla son iguales en valor absoluto y coinciden en fase.

Dado que los voltajes de fase para el cortocircuito bifásico no contienen los componentes del NP, se debe cumplir la siguiente condición en cualquier punto de la red:

Dado que en lugar de fallas U BK =U CKy U AK =E A,encontramos

  (1.3b)

En consecuencia, en la ubicación de la falla, la tensión de cada fase dañada es igual a la mitad de la tensión de la fase no dañada y opuesta a ella en el signo. En el vector de diagrama U AK   coincide con el vector E Ay los vectores U BK   y U CK-   son iguales entre sí y son opuestos en fase al vector E A.

Diagrama del vector en el punto P   se muestra en la figura 1.5, en el. Los vectores actuales permanecen sin cambios. Tensiones de fases En el   y C   en el punto P   son iguales:

Cuanto más lejos está el punto P   está lejos del lugar de culpa, el más tensión: U BSR= U BP– U SR U AP= E A. El vector actual Yo BP   rezagado detrás del voltaje de fase a fase U BCP   en un ángulo φк =arctg(XL/ RL) .

Los cortocircuitos bifásicos tienen dos características:

1) los vectores de corrientes y voltajes forman un sistema asimétrico pero equilibrado, que indica la ausencia de los componentes del NP. La presencia de desequilibrio indica que las corrientes y los voltajes tienen componentes de secuencia negativos (OD) junto con una línea recta;

2) las tensiones de fase, incluso en el punto de falla, son mucho mayores que cero, solo una tensión de fase a fase se reduce a cero, y el valor de las otras dos es igual a 1,5 UF. Por lo tanto, un cortocircuito de dos fases es menos peligroso para la estabilidad de las EPS y los consumidores de electricidad.

Cortocircuito monofásico (K (1)) Una falla a tierra de una fase provoca la ocurrencia de una corriente de cortocircuito solo en redes eléctricas   110 kV y superior, trabajando con transformadores neutros con toma de tierra sorda. La naturaleza de las corrientes y tensiones que aparecen en este tipo de daño de fase A, explica la Figura 1.6, un.

Corriente de cortocircuito Iak   inducido por fem EApasa a través de la fase dañada desde la fuente de poder G   y vuelve al suelo a través de neutro aterrizado N   transformadores:

(1.5)

Fig.1.6. Fallo monofásico:

a -   esquema; diagramas de vectores de corrientes y voltajes en la ubicación de la falla ( b) y en la ubicación del relevo P (en el), corrientes ( g) y estrés ( d) de los componentes simétricos en el lugar del cortocircuito

Las resistencias inductiva y activa en esta expresión corresponden al bucle fase-tierra y difieren de los valores de las resistencias de fase para cortocircuitos fase a fase. Vector YoAk   está rezagado el vector emf EA   en un ángulo   En las fases no dañadas no hay corrientes.

Tensión de fase dañada A   en el punto Para   UAC = 0 .   Voltajes de fases no dañadas *2 En el   y C   igual a la fem de estas fases:

(1.6)

El diagrama vectorial para la ubicación de la falla se muestra en la Fig. 1.6, b. Voltajes de fase a fase U ABK =U BK; U BCK =U BK-U CK;U CAK =U CK.

Las sumas geométricas de las corrientes y los voltajes de fase son:

Por lo tanto, está claro que corrientes de fase   y los voltajes contienen los componentes del IR:

Vector Yo0 K   coincide en fase con Yo AK   vector U0 K   el opuesto de la fase E A   y es igual a 1/3 del valor normal (hasta KZ) del voltaje de la fase dañada A:

U0 K = - 1/3E A = -1/3U AN. Actual Yo0 K   supera el voltaje U0 K   por 90 °.

Diagrama del vector en el punto P   para K (1) se muestra en la figura 1.6, en el. Corriente de fase A   permanece sin cambios. Tensión de fase dañada

Vector U AP   está por delante de YoAk   en un ángulo φк =arctg (Xl (1) /R1 (1).

Voltajes de fases no dañadas En el   y C   no cambiar: U BP =E B; U CP =E C. Voltajes de fase a fase UABPUACP   y aumentar Los vectores Yo0 P   y U0 P   son iguales:

Como se ve en el diagrama, U oP U oKmódulo y cambios en fase debido a la presencia de resistencia activa RKP (1)   (fase a tierra). Observamos algunas características de los diagramas de vectores (Fig. 1.6, b   y en el):

1) las corrientes y los voltajes de fase forman un sistema de vectores asimétrico y desequilibrado, que indica la presencia, además de los componentes directos del OP y del NP;

2) voltajes de fase a fase en el punto Para   mayor que cero, el área del triángulo formado por estos voltajes es diferente de cero. El fallo de cortocircuito monofásico es el tipo de daño menos peligroso en términos de estabilidad de las EPS y el funcionamiento de los consumidores.

Cortocircuito bifásico a tierra   (K (1,1)). Este tipo de cortocircuito también puede ocurrir solo en una red con un neutro mortal (ver Fig.1.2, g) El diagrama vectorial de la falla a tierra en el suelo de las dos fases se muestra en la Fig. 1.7 para los puntos Para   y R.

Bajo la acción de la fem EEn el   y EC   en fases dañadas En el   y C

Corrientes actuales YoVk   y YoSk   cerrando a través de la tierra:

(1.8)

En la fase no dañada, no hay corriente:

La suma de las corrientes de las tres fases con respecto a (1.8) y (1.9) no es igual a cero: YoAk +YoBk +YoCc =YoK (3) = 3Yo0 , las corrientes totales contienen el componente TM.

En el lugar de la tensión de cortocircuito de las fases dañadas En el   y C, cerrado al suelo, son iguales a cero: UBK =UCK = 0.   El voltaje entre las fases dañadas también es cero: UBCK = 0. Voltaje de la fase no dañada UAK   permanece normal (si descuidamos la inducción de las corrientes) YoVk   y YoSk) En el punto Para   triángulo de tensiones fase a fase (Fig.1.7, en el) se convierte en una línea, y los voltajes de fase a fase entre las fases dañadas y no dañadas U AB   y U CA   disminuir a voltaje de fase U AK.. Diagrama de corrientes y voltajes para el punto P   está construido en la figura 1.7, b.

En relación con el aumento de las tensiones UBP   y UCP   los voltajes de fase a fase aumentan, el área del triángulo de tensiones de fase a fase aumenta, y el voltaje de la tensión cae:

   Fig.1.7. Cortocircuito de dos fases a tierra

un - esquema; diagramas de vectores de corrientes y voltajes en la ubicación de la falla y en la ubicación del relé P (b); voltaje residual y voltajes de fase en la ubicación de la falla ( en el) y en el punto P (g)

Los diagramas de vectores para faltas a tierra bifásicas tienen las siguientes características:

1) las corrientes y los voltajes son asimétricos y desequilibrados, lo que provoca la emergencia, además de los componentes directos de NP y OP;

2) debido a la fuerte disminución de las tensiones en el sitio de la falla, este tipo de daño después de K (3) es el más severo para la estabilidad del sistema de energía y los consumidores de electricidad.

Doble falla a tierra (K (1)).   Se produce una falla similar en la red con un neutro aislado o conectado a tierra a través del reactor de supresión de arco. Un cierre doble significa una falla a tierra en dos fases en diferentes puntos de la red (K1   y K2   en la Figura 1.8). Bajo la influencia de la diferencia en la fem de las fases dañadas EEn el-EC   en fases En el   y C   las corrientes K3 surgen YoVk   y YoSk, cerrándose a través del suelo en puntos K1   y K2.   En estos puntos y en las fases dañadas, las corrientes son iguales en valor y opuestas en fase: YoBq =- YoSk; corriente de fase A sin daños YoAK = 0.

Un diagrama vectorial de las corrientes entre la fuente de alimentación y la ubicación de la falla más cercana (punto K1) será el mismo que para un cortocircuito de dos fases sin tierra (ver § 1.3, Fig. 1.5). La suma de las corrientes de fase en esta sección es cero ( YoAk +YoBq =YoCc = 0), por lo tanto, en las corrientes de fase no hay componentes de la TM.

En la sección de la línea de alimentación entre los puntos de falla a tierra K1   y K2   en las condiciones de suministro unidireccional, la corriente de falla fluye solo en una fase (fase En el   en la Fig.1.8), es decir de la misma manera que para un cortocircuito monofásico (ver Sección 1.3). El diagrama vectorial de las corrientes y tensiones totales en esta sección es análogo al diagrama de fallas monofásicas (ver Fig.1.6, b La inducción mutua EMF aumenta el voltaje de las fases no dañadas y reduce el ángulo de desplazamiento de fase entre ellas (0 Δ E   no se toma en cuenta.

Cuando corrientes y tensiones de falla monofásicos simetría de tres fases es perturbado sistema. reemplazado por tres cortocircuito trifásico simétrico convencionalmente para componentes simétricos de diferentes secuencias sobre la base del método de componentes simétricos asimétrica de una sola fase de cortocircuito. Una corriente de fallo de una sola fase consta de tres componentes - la línea (I 1), la parte posterior (I 2) y cero (I 0) secuencias. elementos de resistencia también consisten en resistencias rectas (R 1, X 1, Z 1), marcha atrás (R 2, X 2, Z 2) y la secuencia cero (R 0, X 0, Z 0). Además de máquinas de resistencia eléctrica directa y las secuencias de elementos de inversión son iguales (R 1 = R 2, X 1 X = 2) y son iguales a sus valores en el trifásico de corriente alterna. La resistencia de la secuencia cero suele ser mucho mayor que la resistencia de las secuencias directa e inversa. En cálculos prácticos, son adoptados para cables de tres núcleos :; para barras colectoras:   [L.7]; para líneas aéreas :; [L.4].

Para transformadores de potenciaQue tiene un devanado diagrama de conexión D ¤ Y n, la impedancia de secuencia cero es igual resistencias de secuencia directa. Para transformadores con esquema de conexión devanados Y ¤ Y n cero secuencia de impedancia de secuencia positiva de impedancia es significativamente superior.

La corriente de cortocircuito monofásica se determina:

Aquí: - una tensión media nominal de la red, en el que se produjo el fallo (400); - resistencia total resultante de la secuencia cero con respecto al punto de falla, mΩ.

La resistencia resultante del circuito de falla se determina, mΩ:

Donde: - la reactancia inductiva equivalente del sistema externo para el suministro de transformador 6-10 / 0,4 kV, modelado a nivel LV mOhm;

  - la resistencia de la secuencia directa del transformador reductor, mΩ;

  - resistencia del reactor, mΩ;

  - resistencia de barras, mΩ;

  - resistencia líneas de cable, mΩ;

  - resistencia a líneas aéreas, mΩ;

  - resistencia de las bobinas de corriente interruptores automáticos, mΩ;

  - resistencia de los transformadores de corriente, mΩ;

  - transitorias uniones de contacto de resistencia de contactos fijos y móviles, la resistencia de contacto del arco en el corto circuito, miliohmios;

  - resistencia a la secuencia cero del transformador reductor, mΩ;

  - resistencia de secuencia cero de barras colectoras, mΩ;

  - resistencia activa e inductiva de la secuencia cero del cable, mΩ;

  - Resistencia de secuencia cero línea aérea, mOhm.

Para un sistema de suministro de energía dado (Fig. 4), se requiere determinar los valores corriente periódica   para puntos dados para un cortocircuito trifásico y monofásico (por el método de componentes simétricos).

Fig.4 El esquema de cálculo y el esquema de sustitución

1. De acuerdo con el esquema de cálculo, formamos un circuito de reemplazo (Fig. 4).

2. Encontramos la resistencia de los elementos del cortocircuito en las unidades nombradas (mΩ).

2.1. Resistencia inductiva del sistema externo al transformador de alimentación 10 / 0,4 kV (circuitos alto voltaje) (si se desconoce la potencia de cortocircuito en el lado alto del transformador, entonces puede aceptar).

  ; mOm.

2.2. Resistencia activa e inductiva del transformador de alimentación (resistencia de la secuencia directa e inversa:   ,; resistencia de cero post-

de la ley :,) [L. 7]:

2.3. Resistencia de barras colectoras 0,4 kV.

Para barras colectoras de cobre planas con dimensiones de 80 x 10 mm (a una distancia geométrica media entre fases de 15 cm), las resistencias activas e inductivas específicas en corriente alterna   para las secuencias directa e inversa son iguales, [A.6]. Para la secuencia cero [L.7]:

Resistencias activas e inductivas de tres barras de 0,4 kV de secuencias directa, inversa y cero:

Resistencias totales de las tres barras colectoras:

2.4. Resistencia activa e inductiva de los cables.

Resistencias activas e inductivas específicas de cables individuales de secuencias directa, inversa y cero (instrucciones metódicas):

Los valores de las resistencias activas e inductivas de los cables:

2.5. Resistencias activas e inductivas de los interruptores automáticos (incluida la resistencia de las bobinas de liberación de corriente y las resistencias transitorias de contacto) [L.7].

Resistencias totales de todos los autómatas:

3. Corriente de cortocircuito monofásico para el punto "К 1".

Resistencia activa e inductiva resultante del circuito de cortocircuito con cortocircuito monofásico en el punto "K 1":

Corriente de cortocircuito monofásica en el punto "K 1":

4. Corriente de cortocircuito trifásica para el punto "K 1".

Resistencia activa e inductiva resultante del circuito de cortocircuito con cortocircuito trifásico en el punto "K 1":

Corriente de cortocircuito trifásica en el punto "K 1":

4. Pautas para el cálculo de las corrientes de cortocircuito y la selección de equipos eléctricos. Ed. B.N. Neklepayev. - Moscú: Izd. NC ENAS, 2001. - 152 p.

5.Kulikov Yu.A. Procesos transitorios en sistemas eléctricos. / Yu.A. Kulikov.- Novosibirsk: Izd. NSTU, 2002.-283p.

6. Manual sobre el diseño de electricidad, líneas eléctricas y redes. Ed. Ya.M. Bolshama, V.I. Krupovich, M.L. Samover. Ed. 2º, Pererab. y adicional. - Moscú: Energía, 1974. - 696 c.

7. Manual sobre el diseño de la electricidad. Ed. Yu.G. Barybina et al. - Moscú: Energoatomizdat, 1990. - 576 p.

8. Directorio de suministro de electricidad empresas industriales. Debajo de la sociedad. Ed. A.A. Fedorova y G.V. Serbinovsky. En 2 libros. Libro 1 Diseño e información de cálculo. - Moscú: Energia, 1973. - 520 p.

9. Reglas para la instalación de instalaciones eléctricas. - 6ª ed. - San Petersburgo: Dean, 1999. - 924p.

APÉNDICE A