Al seleccionar el equipo de control, circuitos de protección y de conexión y diseños de conmutación tienen en cuenta los valores esperados de las corrientes de cortocircuito (t.k.z.), que pueden surgir del daño mecánico y térmico a las instalaciones.

corriente de cortocircuito (Isc) no está previsto que se llama cada modo de funcionamiento normal el circuito eléctrico entre las fases, y en sistemas con un punto neutro conectado a tierra (neutro) - también el cierre entre fase y cable cero o tierra En instalaciones con neutro sin conexión a tierra, cerrar una fase a tierra no es un cortocircuito.

En cadenas corriente continua los cortocircuitos están entre los polos o entre el polo y la tierra.

La figura 5.7 muestra los tipos de cortocircuitos en una red trifásica de cuatro hilos con tensiones de hasta 1000 V.

Fig. 5.7. Tipos de cortocircuitos y diagramas de vectores de corrientes y voltajes: a -cortocircuito trifásico; b)cortocircuito de dos fases; en -cortocircuito monofásico;

R 3 - resistencia a la dispersión del dispositivo de puesta a tierra

Cortocircuito surgen debido a acciones indebidas del personal, así como debido a daños o desgaste natural del aislamiento. La ruptura del aislamiento (avería) puede causar sobretensiones que se producen cuando un rayo cae sobre una línea o junto a ella, y también cuando ocurren fenómenos de resonancia de voltaje en instalaciones eléctricas. El desgaste del aislamiento es un proceso natural que ocurre como resultado de fluctuaciones de temperatura y sobrecalentamiento en condiciones anormales. envejecimiento de aislamiento también afecta negativamente a los vapores de impurezas de compuestos reactivos tales como amoníaco, compuestos de azufre, humo de plantas industriales, aire de mar, etc. aves pueden causar la vía aérea de corto circuito, animales, y en subestaciones - .. ratas y otros roedores y animales.

Las corrientes de cortocircuito pueden alcanzar grandes valores y causar un sobrecalentamiento severo de generadores, transformadores, motores, cables, etc. Y después de 0.01 con el impacto corriente instantánea puede surgir después de la fecha de un cortocircuito, que puede causar fuerzas dinámicas considerables sobre los elementos de la instalación y conducir a fallo mecánico de los devanados de transformadores, neumáticos, así como aisladores. Y, por supuesto, con los cortocircuitos, se interrumpe el suministro de energía normal.

Los cortocircuitos más comunes ocurren en líneas aéreas, y luego en redes de cable, con menor frecuencia, en subestaciones de transformadores y en plantas de distribución de plantas de energía. En el caso de un modo de cortocircuito y la aparición de corrientes de cortocircuito en una de las ramas (alimentador) de la fuente de corriente (centro de transformación o potencia) a los descensos tensión de alimentación y de los neumáticos. Por lo tanto, el voltaje cae también para los consumidores conectados a otras ramas desde la fuente.

Para evitar las consecuencias peligrosas de los cortocircuitos, se usa la protección de relés, se instalan fusibles, que aseguran una desconexión rápida de la sección con un cortocircuito. Y para mantener una serie de consumidores, el voltaje estable en los generadores utiliza el control de excitación automático. La fuerza de la corto-circuito monofásico de corriente es siempre menor que dos o de tres fases, porque en este caso se alimenta una tensión de fase de cortocircuito, y la resistencia de este circuito es mayor porque el fallo a tierra en un dispositivo para untar de puesta a tierra la resistencia del circuito se puede incorporar (Fig. 5.7, en el).

Para la elección correcta y la configuración del equipo de protección debe poder calcular las corrientes de cortocircuito. Hay que tener en cuenta que en el momento del cierre la corriente aumenta rápidamente y luego de 0.01 con elalcanza un valor de impacto, luego disminuye un poco al llamado valor de estado estacionario, entrando en 4 ... 5 con el. Un equipo de control bien ajustado debe apagar el circuito con un cortocircuito no mayor a 0.2 ... 0.3 con el desde el comienzo del cierre. De lo contrario, los efectos destructivos de las corrientes de cortocircuito pueden ocurrir. [ 3, 162-164].

Cierre- esto es accidental o deliberado, no intencionado por el funcionamiento normal de la conexión eléctrica de varios puntos de la instalación eléctrica entre sí o con el suelo.

Cortocircuito (cortocircuito) – este circuito, en el que las corrientes eléctricas en las ramas adyacentes a los cierres de sitio, aumentaron bruscamente, superior a la más alta operación continua corriente permitida.

Si la corriente en las ramas adyacentes a la ubicación de la falla no excede los valores permitidos al cerrar, este cortocircuito no es corto. Debería llamarse "cierre" sin el prefijo "corto". A veces, dicho cierre se denomina "cierre simple". El número de fases cerradas de fallas es: cortocircuito trifásico, bifásico, bifásico en el suelo y cortocircuito monofásico en el suelo.

Las fallas trifásicas se designan K (3) o "ABC". Con un cortocircuito trifásico, las tres fases se cierran entre sí en breve o mediante un arco eléctrico. Designación en circuitos eléctricos se muestra en la Figura 4.1: a) para una imagen de tres fases, yb) para una imagen de una sola línea

Figura 4.1 - Cortocircuito trifásico en circuitos eléctricos

Las fallas bifásicas se designan K (2). Dependiendo de la combinación de las fases cerradas, puede haber tres tipos de "AB", "VS" y "CA". La designación en los diagramas se muestra en la Figura 3.2.

Figura 4.2 - Imagen de un cortocircuito de dos fases en los circuitos eléctricos

Las fallas de dos fases en el suelo se denotan por K (1,1). Dependiendo de la combinación de fases cerradas, puede haber tres tipos de "ABO", "VSO" y "SAO".

C o K (1,1)

Figura 4.3 - Una imagen de un cortocircuito de dos fases en la tierra en circuitos eléctricos

Las fallas monofásicas en el terreno se denotan por K (1). . Dependiendo de la combinación de fases cerradas, puede haber tres tipos de "AO", "VO" y "SO".

C o K (1)

Figura 4.4 - Imagen de una falla a tierra monofásica en los circuitos eléctricos

En esquemas complejos, así como en esquemas de sustitución, el lugar de los puntos de falla está indicado por un punto. Por ejemplo

o sin especificar el tipo de falla

La falla trifásica es simétrica. Todos los demás tipos de fallas son asimétricas. El cortocircuito trifásico en el suelo no se considera por separado, ya que no difiere de un fallo trifásico sin conexión a tierra.

Los cortocircuitos monofásico y bifásico en el suelo solo pueden estar en redes con una toma de tierra sin corriente o con puesta a tierra efectiva. En redes con neutral aislado cortocircuito monofásico en el suelo se llama "cierre simple".

Si hay un arco eléctrico u objetos externos en el lugar de las fallas, por ejemplo ramas de árboles, soporte de línea de transmisión, etc., se llama este error cortocircuito a través de la resistencia transitoria.

Si no hay resistencia transitoria en la ubicación de la falla, entonces K3 se llama metálico.

Las principales causas de fallas:

1. Daño al aislamiento (envejecimiento del aislamiento, daños a objetos externos, fallas eléctricas, etc.).

2. Cerrar objetos extraños (externos) (por ejemplo, a través de un árbol).

3. Errores de personal (por ejemplo, no quitaron la herramienta después de la reparación, olvidaron quitar la conexión a tierra, etc.);

4. La influencia del medio ambiente (cables que chocan con viento fuerte, lluvia, formación de hielo, etc.).

Clase 4. Cortocircuitos en sistemas de potencia

Información básica sobre cortocircuitos. Cortocircuitos que ocurren en redes eléctricas, las máquinas y los aparatos son de gran variedad, tanto en apariencia como en naturaleza del daño. Cortocircuito (SC) se producen debido a avería o aislamiento flashover, cable roto, acciones erróneas de personal (inclusión en el equipo de voltaje de tierra, seccionadores fuera bajo carga) y otras razones. En la mayoría de los casos, un arco eléctrico surge en el lugar de las fallas, cuya acción térmica conduce a la destrucción de las piezas que llevan corriente, aislantes y aparato eléctrico. Al mismo tiempo, la red está conectada eléctricamente al sitio de la lesión, hay un voltaje bajo de profundidad, que puede conducir a la perturbación y detener los motores funcionamiento en paralelo de los generadores. Para simplificar el cálculo y el análisis del comportamiento de la protección de relés en caso de daños, se excluyen ciertos factores que no tienen un efecto significativo en los valores de las corrientes y voltajes. En particular, generalmente no se tiene en cuenta en el cálculo de la resistencia de transición en el lugar de CG y todo el daño considerado como inmediata (o, por ejemplo, "a ciegas" o "metálico") fase de compuesto uno con el otro, o en el suelo (para una red con neutro a tierra) . Las corrientes de magnetización no se tienen en cuenta transformadores de potencia y corrientes capacitivas de líneas eléctricas de hasta 330 kV. Se supone que las resistencias de las tres fases son las mismas. Los principales tipos de fallas se muestran en la Figura 4.1.

Figura 4.1 - Los principales tipos de cortocircuitos:

a - trifásico; b - dos fases; - dos fases en el suelo; g - monofásico

Los cortocircuitos de fase a fase (bifásicos y trifásicos) surgen en redes con neutro conectado a tierra y aislado. Las fallas monofásicas pueden ocurrir solo en redes con neutro puesto a tierra. Las principales causas de causar daños a las líneas de transmisión se superponen aislamiento durante tormentas eléctricas, batido y roturas de hilos heladas, ataque repentino, la superposición de los excrementos de las aves de aislamiento, la superposición contaminada y el aislamiento hidratado, errores humanos, etc .. Cortocircuito trifásico. El cortocircuito trifásico simétrico es el tipo de daño más simple para el cálculo y el análisis. Se caracteriza por el hecho de que las corrientes y tensiones de todas las fases son iguales en valor tanto en la ubicación de la falla como en cualquier otro punto de la red:

El diagrama vectorial de corrientes y tensiones con cortocircuito trifásico se muestra en la figura 4.2. Dado que este sistema es simétrico, la corriente de fallo que fluye en cada fase se retrasa respecto al EMF lo crea en el mismo ángulo (φ n), definida por la relación de cortocircuito activo y las impedancias reactivas:

Para líneas de 110 kV, este ángulo es 60-78 °; 220 kV (un cable en fase) - 73-82 °; 330 kV (dos cables en fase) - 80-85 °; 500 kV (tres cables en fase) - 84-87 °; 750 kV (cuatro cables en fase) - 86-88 ° ( valores grandes el ángulo corresponde a grandes secciones transversales de cables). El voltaje en la ubicación de la falla es cero, y en cualquier otro punto de la red se puede determinar, como se muestra en la Figura 4.2, b. Dado que todos fase y voltaje de fase a fase en el punto de cortocircuito trifásico son cero, y en puntos alejados de la posición de fallo en una distancia corta, sus niveles son insignificantes. El tipo de daño considerado es el mayor peligro para el funcionamiento del sistema de potencia en términos de la estabilidad de la operación paralela de las centrales eléctricas y los nodos de carga.

Figura 4.2 - Cortocircuito trifásico;

a - esquema de cálculo; b - diagrama de corrientes y voltajes en la ubicación de la falla; c es un diagrama vectorial para determinar las tensiones en los puntos intermedios de la red.

Cortocircuito bifásico. Con un cortocircuito de dos fases, las corrientes y tensiones de las diferentes fases no son las mismas. Considere la relación de las corrientes y los voltajes característicos de un cortocircuito de dos fases entre las fases B y C (figura 4.3).

Figura 4.3 - Cortocircuito bifásico entre las fases B y C.

a - diagrama vectorial de corrientes y voltajes; b - diagrama de red

En las fases con falla y en la ubicación de la falla, pasan las mismas corrientes, y en la fase no dañada, la corriente de falla está ausente.

Entre voltaje de fase (U bc) en la ubicación de la falla es cero, y los voltajes de fase

Al igual que en las corrientes de fallo de tres fases que fluyen en las fases dañadas retrasarse mediante la creación de su voltaje de la fuente (en este caso de la E bc voltaje de la fuente o un vector paralelo U bc) en un ángulo φ k, que se define por la relación de las resistencias de circuito activa y reactiva. Los diagramas de vectores correspondientes para la ubicación de la falla se representan en la Figura 4.3, a. A medida que la distancia desde el lugar de la fase de fallo tensiones UB, U s y de fase a fase tensión U ac aumentarán como se muestra en la Figura 4.3, y las líneas de puntos para el punto n. En términos de influencia sobre la estabilidad de la operación en paralelo de los generadores y motores de trabajo considerado tipo de daño es mucho menos peligro que un cortocircuito trifásico. Corto de dos fases a tierra en una red con un neutro puesto a tierra. Este tipo de daño para redes con un neutro aislado prácticamente no difiere de un cortocircuito de dos fases. Corrientes que pasan en lugar de RS y las ramas de este circuito, así como las tensiones de fase en varios puntos de la red tienen los mismos significados que en la falla de dos fases. En redes con neutro conectado a tierra, un cortocircuito de dos fases a tierra es mucho más peligroso que un cortocircuito de dos fases. Esto se explica por una disminución significativa en la interfase tensiones de localización de fallos, ya que una tensión de fase a fase se reduce a cero y los otros dos - tensión de fase a una fase de valor intacta (Figura 4.4). Las relaciones de corrientes y tensiones en la ubicación de la falla para este tipo de falla son las siguientes:

Cortocircuito monofásico en una red con neutro puesto a tierra. Las fallas monofásicas solo pueden ocurrir en redes con neutro puesto a tierra. Diagramas de vectores las corrientes y voltajes en el lugar de la fase A de cortocircuito monofásico se muestran en la Figura 4.5, y las fórmulas que definen las relaciones entre ellos se dan a continuación:

faltas monofásicas, acompañados por una disminución hasta cero en la localización de la falta es sólo una fase de voltaje presente menos peligro para el funcionamiento de la fuente de la fase a fallas de fase se discutió anteriormente.

Literatura1онн, 2 осн. Preguntas de prueba:1. ¿Cuáles son los tipos de cortocircuitos? 2.Explicar un cortocircuito monofásico a tierra. 3.Explicar un cortocircuito de dos fases a tierra.

Clase 5. Modalidades de funcionamiento anormales en sistemas de potencia Fallo a tierra monofásico en una red con neutro aislado. En redes con defectos a tierra de baja corriente, que incluyen red 3-35 kV operando con aislado de tierra del neutral o neutral a través de temple circuito del reactor a la tierra de una fase está acompañada por una corrientes mucho más bajas que las corrientes de cortocircuito. Cuando una fase de pérdida a tierra el voltaje de fase de la fase en fallo (Ua en la Figura 5.1, a) con respecto a tierra se hace cero, y la tensión Ub fases intactas suben y Uc 1,73 veces y fase a fase convertido igual (UV (1) y US (1 ) en la Figura 5.1, b)

Figura 5.1 - Fallo a tierra monofásico en la fase A en una red con una baja corriente de falla a tierra (neutro aislado)

Bajo la acción de la tensión y UV UC pasa a través de la corriente de lesión I para la que cierra el contenedor fases intactas B y C. La capacidad del circuito de fase en falta desviados lugar, y por lo tanto, la corriente no pasa a través del mismo. El valor de la corriente en la ubicación de falla a tierra está determinado por la siguiente expresión:

donde -X Σ es la resistencia total del circuito de falla a tierra. Dado que la resistencia activa e inductiva de los generadores, transformadores y líneas de cable es mucho menor que la resistencia capacitiva de la red, pueden ser descuidados, entonces

donde: f - frecuencia de la red igual a 50 Hz;

C es la capacidad de una fase de la red en relación con el suelo.

Dado que cuando la fase A está cerrada a tierra, los voltajes de fase y fase B y C tienen un valor igual al voltaje de fase a fase y se desplazan en un ángulo de 60 °, luego

Como resultado,

La capacidad de la red está determinada principalmente por la longitud de las líneas conectadas, mientras que las capacitancias relativas al suelo de los devanados de los generadores y transformadores son relativamente pequeñas. Para calcular la corriente capacitiva (A / km), que ocurre cuando el suelo está cerrado en una red neutral aislada, se pueden usar las siguientes expresiones para determinar la corriente por 1 km. línea de cable:

para la línea de 6 kV

para la línea de 10 kV,

donde S es la sección transversal del cable, mm 2; Uom es la tensión nominal fase a fase del cable, kV. Para líneas aéreas el siguiente valores específicos Corrientes capacitivas: 6 kV - 0,015 A / km; 10 kV - 0.025 A / km; 35 kV - 0,1 A / km. Para redes con neutro aislado, se considera permisible trabajar con corrientes capacitivas fallas a tierra que no excedan los 20 A, 15 A, 10 A, respectivamente, para la red de 6 kV, 10 kV, 35 kV. Para líneas con soportes de concreto reforzado, independientemente del nivel de voltaje, la corriente de falla a tierra no debe ser mayor a 10A. Esto es necesario para evitar daños al refuerzo de hierro del soporte por una corriente de falla a tierra de largo flujo. Para reducir la corriente de falla a tierra, se utilizan dispositivos especiales de compensación: bobinas de supresión de arco, que están conectadas entre puntos cero de transformadores o generadores y tierra. Dependiendo de la configuración de la bobina de supresión de arco, la corriente de falla a tierra se reduce a cero o a un pequeño valor residual. Dado que las corrientes en el fallo de tierra tienen valores pequeños, y todas las tensiones de fase se mantienen sin cambios (Figura 5.1), una falla a tierra de una sola fase no representa un peligro inmediato para los consumidores. La protección contra este tipo de daño, generalmente actúa sobre la señal. Sin embargo, la red de operación a largo plazo con la fase a tierra no es deseable, siempre que el flujo de corriente en el punto de fallo en el suelo, así como un aumento de 1,73 veces fases no dañadas relativos a voltaje de tierra puede conducir a la ruptura o daño de su aislamiento y la aparición de un cortocircuito de dos fases. Por lo tanto, la red y se permite trabajar con conexión a tierra de una fase única para 2 h. Durante este tiempo, el personal de servicio a través de dispositivos de señalización deben localizar y llevar el área dañada del circuito. El colapso del aislamiento de otra fase puede ocurrir en cualquier parte de la línea, o en general en una línea o bus diferente. Tal cierre se llama falla de doble tierra. Esto es un cortocircuito, la corriente pasa una parte del camino a través de las fallas y a través del suelo. En este caso, en principio, es suficiente desactivar solo una ubicación de falla a tierra, después de lo cual la red seguirá siendo diferente. Cuando tierra del neutral a través de la resistencia (a menudo que las resistencias resistencia total de 100 ohmios), en lugar de RS procede corriente activa cuya magnitud se determina casi sólo la resistencia de la resistencia:

Para una red de 10 kV, esta corriente es de aproximadamente 60 A, para una red de 6 kV es de 36 A. Tal cierre debe desconectarse para evitar el desarrollo de daños. En redes con neutro aislado, empresas de turba proveedoras y mecanismos de construcción móviles, para garantizar la seguridad del personal de mantenimiento, la protección contra fallas a tierra se realiza con una acción de apagado. Ahora se considera la cuestión de desconectar el fallo a tierra en redes con neutro aislado en las líneas que se extienden en un área poblada, como una aproximación a los hilos rotos puede ser peligrosa para las personas. Otros modos anormales de equipamiento. Sobrecarga del equipo causada por un aumento en la corriente por encima del valor nominal. El valor máximo de la corriente permitida para este equipo por un tiempo ilimitado se denomina valor nominal. Si la corriente que paso por el equipo excede valor nominalEntonces debido al calor adicional liberado por su temperatura y el aislamiento de las partes activas en algún tiempo excede el límite, que conduce a un envejecimiento acelerado del aislamiento y las partes vivas. El tiempo td, permitido para el paso de altas corrientes, depende de su valor. La naturaleza de esta dependencia, determinada por el diseño del equipo y el tipo de materiales aislantes, se muestra en la Figura 5.2. La cantidad de calor liberado está determinada por el cuadrado de la corriente, y por lo tanto el calentamiento aumenta bruscamente al aumentar la multiplicidad de corriente. La causa de la sobrecorriente puede ser un aumento en la carga o la aparición de una falla fuera del elemento protegido (falla externa). Para evitar daños al equipo cuando está sobrecargado, es necesario tomar medidas para descargarlo o apagarlo dentro de un tiempo t e.

Figura 5.2 - Dependencia de la duración admisible de la sobrecarga en el valor actual t d = f (I) (I nom - corriente nominal equipo).

Aumento de voltaje. Usualmente ocurre en transformadores, generadores y líneas alto voltaje y puede ser transferido a redes de distribución. En las redes de distribución, hay razones adicionales para aumentar la tensión: funcionamiento incorrecto del cambiador de tomas bajo carga, el efecto de la compensación capacitiva con una caída repentina de la carga. En algunos casos, la magnitud de esta tensión puede ser peligrosa para el equipo: dispositivos electrónicos, electrodomésticos, motores y transformadores. Por ejemplo, para lámparas incandescentes, aumentar el voltaje en un 5% sobre la tensión nominal reduce a la mitad la vida útil de las lámparas. Las regulaciones actuales requieren protección contra tales modos para dispositivos de compensación capacitiva (BSC). Subtensión. Es especialmente peligroso para los motores eléctricos, que, para mantener el par requerido, aumentan el consumo de corriente, lo que conduce a su sobrecarga y falla actuales. Cuando la tensión disminuye, la salida de luz de las lámparas incandescentes disminuye drásticamente. La protección contra subtensión se usa generalmente en redes industriales que suministran motores eléctricos, especialmente los síncronos, así como en las redes eléctricas de las centrales eléctricas. Modo de operación de dos fases. Ocurre cuando la fase se rompe en la red de suministro. Los motores pueden permanecer en funcionamiento si el par desarrollado por los motores es suficiente o para detenerse. En ambos casos, la corriente aumenta bruscamente, lo que conduce a una sobrecarga del motor y su falla. Por lo tanto, muy a menudo los motores reciben una protección especial contra el funcionamiento por dos fases (falla de fase). Para evitar la sobrecarga, se puede usar una protección de sobrecarga que actúe en el disparo, esta protección debe instalarse en al menos dos fases, de modo que la protección no esté conectada a la fase desgarrada.

Literatura1онн, 2 осн.

Preguntas de prueba:1.Explique una falla a tierra monofásica en una red con una corriente de falla a tierra baja. 2. ¿Qué es la sobrecarga del equipo? 3.Explicar el aumento y la caída de la tensión.