Необходимость ограничения токов КЗ

Уровни токов КЗ определяют условия работы оборудования ЭЭС в аварийных режимах. Статистические данные об уровнях токов КЗ в различных ЭЭС позволяют сделать следующие выводы:

1) максимальные значения токов КЗ, регистрируемые в сетях различных напряжений, постоянно растут. Вызвано это непрерывным развитием ЭЭС – введением в эксплуатацию блоков турбогенераторов большой мощности (300…800 МВт), новых линий электропередачи, трансформаторов с заземленными нейтралями, а также другого оборудования, уменьшающего суммарное сопротивление цепи КЗ между источниками и точкой КЗ.

2) в некоторых случаях в сетях напряжением 110 кВ и выше ток однофазного КЗ больше тока трехфазного КЗ. Объясняется это уменьшением эквивалентного результирующего сопротивления цепи КЗ току нулевой последовательности за счет увеличения заземленных нейтралей в электрических сетях – каждая заземленная нейтраль образует в схеме замещения цепи КЗ для тока нулевой последовательности параллельную ветвь, уменьшающую . Повышение уровня токов однофазных КЗ утяжеляет условия работы оборудования ЭЭС, поскольку однофазные КЗ возникают намного чаще, чем трехфазные КЗ.

Рост уровней токов КЗ предъявляет повышенные требования к электродинамической и термической стойкости оборудования ЭЭС, а также к коммутационной способности электрических аппаратов. Проверке на соответствие токам КЗ подлежат уже не только жесткие шины, кабели и электрические аппараты, но и генераторы, силовые трансформаторы, а также гибкие шины распределительных устройств и проводники воздушных линий электропередачи. Согласно «Правил устройства электроустановок» гибкие шины и проводники воздушных линий должны проверяться на возможность схлестывания или опасного, с точки зрения пробоя, сближения фазных проводников в результате их раскачивания под действием электродинамических сил при токах трехфазного КЗ и .

Рост уровней токов КЗ является, например, одной из основных причин снижения эксплуатационной надежности силовых трансформаторов. Поэтому в стандартах на трансформаторы были значительно повышены требования к их электродинамической стойкости к сквозным токам КЗ. Например, в сетях напряжением 110 кВ допустимая предвключенная мощность трехфазного КЗ (

) для трансформаторов была повышена с 5000МВ·А до 15000МВ·А.

С целью уменьшения воздействия токов КЗ на электрооборудование ЭЭС используются различные методы и средства, позволяющие ограничить не

только значения токов КЗ, но и продолжительность КЗ. Это достигается повышением быстродействия традиционной коммутационной аппаратуры, а также применением коммутационных аппаратов, способных безынерционно, т.е. в течение первого полупериода, ограничить и отключить ток КЗ.