Однофазное короткое замыкание

Предположим в точке К(1) (рис. 10.10) в сети с глухозаземленной нейтралью происходит однофазное КЗ фазы А на землю.

Рис. 10.10. Принципиальная схема однофазного КЗ

Для однофазного КЗ необходимо иметь схемы замещения прямой, обратной и нулевой последовательностей, из которых определяются величины , , , .

Уравнения (10.10)

;

;

дополняются еще тремя граничными условиями:

, , . (10.19)

Симметричные составляющие тока в поврежденной фазе с учетом граничных условий будут:

;

;

; (10.20)

.

Таким образом, токи в фазах: ; ; , ток, протекающий через землю: .

Для поврежденной фазы А:

. (10.21)

Симметричные составляющие напряжений в месте КЗ:

(10.22)

Фазные напряжения в месте КЗ:

; (10.23)

.

Выражения (10.20) и (10.21) позволяют построить векторные диаграммы токов и напряжений (рис. 10.12). На векторной диаграмме угол θ между напряжениями неповрежденных фаз зависит от отношения между и и изменяется в пределах 60° ≤ θ ≤ 180°. Нижний предел соответствует , верхний при . При угол θ равен 120°.

Подставим в уравнение (10.22) симметричные составляющие напряжений из (10.10)

,

откуда получим:

(10.24)

Комплексная схема замещения, соответствующая последнему выражению, имеет вид (рис. 10.11).

Рис. 10.11. Комплексная схема замещения однофазного КЗ

а б

Рис. 10.12. Векторные диаграммы токов (а) и напряжений (б) однофазного короткого замыкания

Выводы из анализа однофазного КЗ

1. Ток КЗ, протекающий в поврежденной фазе, состоит из всех трех последовательностей , , .

2. Напряжение в поврежденной фазе в начале линии резко снижается, что приводит к искажению треугольника линейных напряжений и это отражается на нормальной работе потребителей.

3. Напряжение неповрежденных фаз в месте КЗ незначительно повышается. Это объясняется тем, что в здоровых фазах наводится ЭДС взаимоиндукции от тока КЗ в поврежденной фазе.

4. Линейные напряжения в месте КЗ не выше напряжения нормального режима.