Несимметричные короткие замыкания

Несимметричные короткие замыкания являются предельным случаем несимметричной нагрузки. При несимметричных коротких замыканиях установившиеся токи короткого замыкания достигают максимальных значений. Ограничение токов короткого замыкания в крупных энергосистемах является одной из трудных проблем в энергетике. Определение токов короткого замыкания проводим только с учетом сопротивлений синхронной машины.

На рис. 4.63 представлены схемы наиболее распространенных коротких замыканий — однофазного короткого замыкания (рис. 4.63, а), двухфазного короткого замыкания (рис. 4.63, б) и двойного однофазного короткого замыкания (двухфазного короткого замыкания на нейтраль) (рис. 4.63, в).

При однофазном коротком замыкании 0_Л = О, /_й = /с = 0. Симметричные составляющие токов через ток короткого замыкания фазы А определяются следующим образом:

Тогда ток однофазного короткого замыкания.

Обычно индуктивные сопротивления много больше активных сопротивлений, поэтому можно считать 2_t = jx₍f, z₂ = =jx₂', 2q = jx₀. При этих условиях ток короткого замыкания будет чисто индуктивным. Он создает продольную размагничивающую реакцию якоря.

Рис. 4.63. Схемы несимметричных коротких замыканий.

При двухфазном коротком замыкании линейное напряжение U_AR = 0 и токи /_в —1_А, а /_с = О (см. рис. 4.63, б). При этом.

Ток двухфазного короткого замыкания.

При двойном однофазном коротком замыкании (см. рис. 4.63, в)

При этом.

Тогда.

Рис. 4.64. Характеристики несимметричных коротких замыканий.

Наибольший установившийся ток в синхронной машине имеет место при однофазном коротком замыкании, а ток двойного однофазного короткого замыкания больше тока симметричного трехфазного короткого замыкания (рис. 4.64), что следует из уравнений (4.111)—(4.113). Это объясняется тем, что размагничивающая реакция якоря максимальная при симметричном трехфазном коротком замыкании и минимальная — при однофазном коротком замыкании. За счет реакции якоря происходят уменьшение поля в зазоре машины и снижение напряжения на выходе машины.

На основании полученных выражений для токов несимметричных коротких замыканий могут быть предложены комплексные схемы замещения, включающие сопротивления различных последовательностей (рис. 4.65, а —г). В этих схемах генератор представлен в виде источника ЭДС и последовательно г, и параллельно Zq И 22 включенных.

Рис. 4.65. Комплексные схемы замещения несимметричных коротких замыканий:

а — трехфазное; 6 — однофазное; в — двухфазное; г — двухфазное на нейтраль сопротивлений. По комплексным схемам замещения удобнее считать токи коротких замыканий в сложных системах.

Наиболее опасны для синхронной машины внутренние несимметричные короткие замыкания, когда часть витков обмотки замыкается на корпус или происходит замыкание части витков двух фаз обмотки. Внутренние несимметричные короткие замыкания обычно приводят к пожару обмотки и стали и тяжелой аварии синхронной машины. Гарантией от аварий, связанных с внутренними несимметричными короткими замыканиями, является высококачественное изготовление синхронных машин на электротехнических заводах.