Calculul Scurtcircuitelor Simetrice și Nesimetrice într-un Sistem Electroenergetic

INTRODUCERE

În practica de funcţionare a sistemelor electroenergetice şi sistemelor de alimentare cu energie electrică a întreprindelor au loc diferite perturbaţii ale regimului(varierea sarcinii, conectarea şi deconectarea surselor şi a sarcinilor,scurtcircuite,ruperea conductoarelor liniilor electrice, efectuarea testărilor ş.a), care duc la apariţia proceselor tranzitorii.

Scurtcircuitul (s.c.) prezintă un contact accidental sau intenţionat al conductoarelor diferitor faze între ele, sau la pămînt, care provoacă o micşorare bruscă a impedanţei circuitului electric şi o sporire a intensităţii curentului în el.

Scurtcircuitul poate apărea în urma deteriorării izolaţiei conductoarelor. Cauzele acestei deteriorări pot fi diverse: îmbătrînirea şi deterioraea mecanică izolaţiei; prezenţa unor obiecte conductoare LEA; ruperea conductoarelor şi căderea lor pe pămînt;lovituri ale trăsnetului în LEA; etc.

În urma unui s.c. tradiţional apare arcul electric care duce la varierea impendanţei circuitului ceea ce complică calculele, de aceea contactul de s.c. se consideră metalic, adică în punctul de s.c. nu apare arcul electric.

În reţelele electrice (RE) trifazate se pot produce s.c. trifazate, bifazate, bifazate cu punere la pământ şi monofazate.ultimele două pot avea loc numai în cazul neutrului pus la pământ. În cazul s.c trifazat toate fazele reţelei electrice se găsesc în aceleaşi condiţii, de aceea acest tip de scurtcircuit se mai numeşte - simetric. În alte cazuri de s.c, fazele RE se găsesc în condiţii diferite, din care motiv diagramele fazoriale ale curenţilor şi tensiunilor se deformează. Aceste tipuri de s.c. sunt numite — nesimetrice.

În rezultatul s.c. în fazele avariate apar curenţi de valori foarte mari în comparaţie cu cei nominali (ajungînd la valori de zeci şi sute de kA). Trecerea curenţilor de s.c. duce la o majorare a pierderilor de energie electrică în conductoare şi contacte, fapt ce produce supraîncălzirea lor. Încălzirea poate accelera procesul de îmbătrînire şî distrugere a izolaţiei, poate duce la sudarea şi arderea contactelor, la pierderea rezistenţei mecanice a barelor şi conductoarelor. Conductoarele şi aparatele electrice trebuie să suporte efectele încălzirii provocate de curenţii de s.c.

În prezenţa curenţilor de valori mari apar forţe electrodinamice(forţa Laplace) care poate deteriora izolaţia ceea ce duce la defectarea aparatelor electrice.Aparatele trebuie să fie calculate în aşa fel, încît să reziste şi sub acţiunea forţelor electrodinam provocate de curenţii de s.c. — adică trebuie să fie stabile electrodinamic.

Scurcircuitul mai este însoţit de scăderea valorilor tensiunilor în noduri RE, îndeosebi în apropierea locului de avarie. Micşorarea bruscă a tensiunii la s.c. poate duce la încălcarea stabilităţii în funcţionarea paralelă a generatoarelor şi la avarie în sistemul energetic, cu mari prejudicii.

Pentru asigurarea stabilităţii funcţionării SEE şi prevenirea distrugerilor provocate de scurtcircuite este necesară deconectarea rapidă a porţiunii avariate. La măsurile ce limitează pericolul extinderii avariilor se referă: alegerea corectă a aparatajului după condiţiile de s.c.; folosirea reactoarelor; proiectarea raţională a schemei reţelei; etc.

Însa deconectarea circuitului electric se efectuiază cu o mică întîrziere(0,04-0,06s). Aceasta se datorează timpului necesar de reacţionare a dispozitivelor de protecţie, a întreruptorului, stingerea arcului electric Deci este necesar ca circuitul electric să poată rezista factorilor negativi apăruţi. Din acest motiv este necesar de a efectua unele calcule cu ajutorul cărora se va putea diminua efectele distrugătoare a curenţilor de s.c.

1. CALCULUL SCURTCIRCUITULUI TRIFAZAT

1.1 Întocmirea schemei echivalente.

Vom întocmi schema echivalentă, pentru calculul s.c. trifazat, folosindu-ne de schema de calcul dată în sarcina lucrării de curs.

Deoarece schemele de calcul conţin transformatoare, în aceste scheme există circuite cuplate magnetic. Pentru simplificarea calculelor este raţional de a înlocui aceste circuite printr-o schemă echivalentă cu legături galvanice între elemente. În schema echivalentă toate elementele schemei de calcul se introduc cu reactanţele respective, iar generatoarele, motoarele şi sarcina generalizată – şi cu T.E.M. Întocmirea schemei echivalente constă în raportarea reactanţelor şi T.E.M. ale elementelor situate la diferite trepte de transformare la una şi aceeaşi treaptă considerată de bază