3. Розрахунок струмів несиметричного короткого замикання

3.1.Складання заступної схеми нульової послідовності

Конфігурація схеми нульової послідовності визначається схемою мережі підвищених напруг (110 кВ і більше), схемами з'єднання обмоток трансформаторів і режимом заземлення їх нейтралей.

Струми нульової послідовності протікають по трьох фазах і повертаються через землю та заземлені троси повітряних ліній. Схему нульової послідовності починають складати від місця пошкодження. Кінці елементів схеми нульової послідовності, через які повертаються струми нульової послідовності, мають потенціал землі. Їх поєднують у загальну точку, котра є початком схеми. Кінцем схеми вважають місце пошкодження. Якщо нейтраль заземлена через опір, то його варто вводити в заступну схему нульової послідовності потроєним, тому що схема нульової послідовності складена для однієї фази, а через опір у нейтралі протікає струм нульової послідовності всіх трьох фаз. Щоб врахувати дійсне падіння напруги в цьому опорі, його потрібно збільшити в три рази.

Еквівалентний опір схеми нульової послідовності визначається так само, як еквівалентний опір схеми прямої послідовності.

3.1.1. Визначення опору нульової послідовності елементів схеми

Повітряні лінії. Індуктивний опір нульової послідовності Х_L фази лінії визначається індуктивним опором самоіндукції петлі струму провід – земля та індуктивним опором взаємної індукції Х_М проводу даної фази з проводами двох інших фаз. Якщо лінія захищена від прямих ударів блискавки заземленим тросом, то зворотній струм частково протікає в землі, частково в тросі. Відстань між проводами і тросом значно менше відстані від проводів до струму в землі, тому індуктивність петлі провід-трос менше індуктивності петлі провід-земля. Таким чином, заземлений трос зменшує індуктивний опір нульової послідовності лінії.

Індуктивний опір нульової послідовності дволанцюгових ліній трохи більше, ніж одноланцюгових, внаслідок індуктивного впливу струмів нульової послідовності, що протікають у проводах сусіднього ланцюга.

При цьому паралельний ланцюг не обов'язково повинен знаходитися на одній опорі з розглянутою лінією. Досить сильний вплив одного ланцюга на інший зберігається до відстані (400...500)м між ними. У наближених розрахунках струмів КЗ можна приймати наступні значення відношення Х₀ /Х₁ в залежності від типу лінії:

одноланцюгова без тросів.......................................... 3,5

зі сталевими тросами .................... 3,0

зі сталеалюмінієвими тросами..... 2,0

дволанцюгова без тросів............................................ 5,5

зі сталевими тросами ..................... 4,7

зі сталеалюмінієвими тросами ....... 3,0

Трансформатори. Індуктивний опір нульової послідовності трансформаторів і автотрансформаторів визначається схемою з'єднання обмоток і конструктивним виконанням.

Двохобмоткові трансформатори

Якщо пошкодження відбулося з боку обмотки, з'єднаної в зірку з заземленою нейтраллю, опір нульової послідовності приймається рівним опору прямої послідовності при наявності контуру для протікання струму нульової послідовності в другій обмотці. При відсутності контуру опір Х₀ приймається рівним нескінченності для групи однофазних і чотирьох- і п'ятистержневих трансформаторів. Для трифазних трьохстержневих трансформаторів Х₀ у цьому випадку дорівнює (10....20)X₁, однак у практичних розрахунках струмів КЗ опір таких трансформаторів можна прийняти рівним нескінченності. Якщо пошкодження відбулося з боку трансформатора, де обмотка з'єднана в трикутник чи зірку без заземленого нуля, струми нульової послідовності не можуть проходити через даний трансформатор і його опір у заступних схемах нульової послідовності дорівнює нескінченності.

Для всіх двохобмоткових трансформаторів зі схемою з'єднання індуктивний опір нульової послідовності дорівнює опору прямої послідовності при пошкодженні з боку обмотки, з'єднаної в зірку з заземленою нейтраллю.

Трьохобмоткові трансформатори й автотрансформатор

У заступну схему трьохобмоткових трансформаторів не вноситься обмотка, що з'єднана в зірку з ізольованою нейтраллю. У випадку автотрансформатора в заступній схемі беруть участь всі обмотки, оскільки через автотрансформатор струми нульової послідовності можуть переходити з боку вищої напруги на сторону середньої напруги, і навпаки, тому що обмотки ВН і СН мають загальну нейтраль.

Опори заступної схеми Х_В, Х_С, Х_Н, розраховують за формулами (1.3).

Аналогічно будується заступна схема нульової послідовності трансформатора з розщепленою обмоткою нижчої напруги. У заступну схему вони вносяться опором обмоток Х_В і Х_Н.