1-48 / 20. Короткие замыкания в судовой электроэнергетической системе

20. Короткие замыкания в судовой электроэнергетической системе

Кротким замыканием называют непосредственные электрические соединения между токопроводящими частями электрической установки или с корпусом, не предусмотренные нормальными условиями работы, которые могут возникнуть в результате нарушения изоляции электрического оборудования из-за её старения или механического повреждения.

Большие токи вызывают большие электродинамические усилия между токоведущими частями, способные приводить к механическим разрушениям элементов электроэнергетических систем, а также тепловым перегрузкам, что может привести к возникновению пожара. Во избежание тепловых перегрузок короткие замыкания должны быть своевременно отключены защитной аппаратурой.

В трехфазных сетях переменного тока возможны одно-, двух-, и трехфазные короткие замыкания. Расчеты коротких замыканий становятся более удобными и дают возможность лучше сравнивать и контролировать результаты вычислений, если их приводить не в абсолютных, а в относительных единицах. Принцип расчетов в относительных единицах состоит в том, что электрические величины – напряжение, ток, мощность, сопротивление и др. выражаются не в именованных единицах, а в долях от некоторых значений, принятых за основные и имеющих ту же физическую размерность. Основные значения принято называть базисными.

То КЗ зависит от свойств судовых источников переменного тока – СГ, а также от количества и мощности работавших до КЗ АД. При КЗ напряжение резко уменьшается и противо-ЭДС двигателей превышает его значение, двигатели переходят в генераторный режим, подпитывая точку КЗ.

Амплитуда периодического тока КЗ с течением времени уменьшается, принимая в конце процесса минимальное установившееся значение. Следовательно, ток КЗ СГ можно принимать как сумму периодического и апериодического токов статора, последний из которых определяется начальной фазой КЗ. Набольший ток КЗ – ударный ток возникает через промежуток времени, равный половине периода.

;

- сверхпереходное реактивное сопротивление обмотки статора.

Все работающие электродвигатели заменяют одним эквивалентным с постоянным значением противо-ЭДС E и, обозначая чрез линейное напряжение на шинах ГРЩ при КЗ, определяют действующее значение тока подпитки, протекающего по поврежденному кабелю от шин ГРЩ:

; - сопротивление эквивалентного двигателя, включая эквивалентный кабель от двигателя до шин ГРЩ.

Ток подпитки АД быстро затухает, поэтому он учитывается только при расчете ударного тока КЗ, который можно принять считая, что ток подпитки совпадает по фазе с током КЗ генератора.

Продолжительность процесса КЗ устанавливается быстродействием защитной аппаратуры. Для выяснения термической стойкости электрооборудования используют метод определения среднего квадратичного тока КЗ.

При КЗ в цепи постоянного тока резкое уменьшение сопротивления цепи вызывает значительное снижение напряжения генератора главным образом из-за размагничивающего действия реакции якоря, что приводит к ограничению ударного тока КЗ и последующему его снижению.

Наиболее простым для практических расчетов токов КЗ является метод фиктивных сопротивлений. При использовании этого метода ЭДС и напряжение генератора считают постоянными и равными номинальным значениям. Это допущение вызовет в расчетах чрезмерное завышение тока КЗ генератора. Чтобы избежать подобной ошибки, в расчет вводят вместо действительного сопротивления генератора фиктивное, которое делает результаты близкими к действительным. Обычно максимальный ток КЗ генератора не превышает номинальный более чем в 10 раз. Следовательно, фиктивное сопротивление генератора может быть определено по формуле:

Ток КЗ вычисляют по закону Ома:

По этому току рассчитывают механическую прочность и термическую стойкость устанавливаемого электрооборудования.