Короткие замыкания и несимметричные режимы электроустановок: учебное пособие для студентов вузов

Рассмотрены методы расчета коротких замыканий, простых и сложных несимметричных режимов в электроэнергетических системах, термического и электродинамического воздействия токов короткого замыкания на проводники и электрические аппараты, методы и способы ограничения токов короткого замыкания, особенности расчетов коротких замыканий в электроустановках напряжением до 1 кВ. Предложен комплекс программ для расчетов коротких замыканий с помощью компьютера.
Предназначено в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений направления подготовки 140200 – «Электроэнергетика» и может быть использовано специалистами-электроэнергетиками.
Содержание

Предисловие

Принятые буквенные обозначения величин

Глава первая. Короткие замыкания. Термины и определения
1.1. Общие положения
1.2. Термины и определения

Глава вторая. Расчетные условия коротких замыканий
2.1. Назначение расчетов коротких замыканий и предъявляемые к ним требования
2.2. Основные допущения при расчетах коротких замыканий
2.3. Понятия о расчетных условиях
2.4. Расчетная схема электроустановки
2.5. Расчетный вид короткого замыкания
2.6. Расчетная точка короткого замыкания
2.7. Расчетная продолжительность короткого замыкания

Глава третья. Составление расчетной схемы и схемы замещения
3.1. Понятие о расчетной схеме и схеме замещения
3.2. Системы единиц, используемые при составлении схем замещения
3.3. Виды схем замещения
3.4. Составление схем замещения с исключением трансформаторных связей путем приведения параметров всех элементов расчетной схемы к одной ступени напряжения
3.5. Составление схем замещения с сохранением трансформаторных связей
3.6. Преобразование схем замещения

Глава четвертая. Параметры элементов расчетных схем и их схем замещения при расчетах коротких замыканий
4.1. Параметры синхронных машин
4.2. Параметры асинхронных электродвигателей
4.3. Параметры силовых трансформаторов и автотрансформаторов.
4.4. Параметры токоограничивающих реакторов
4.5. Параметры воздушных линий электропередачи
4.6. Параметры кабельных линий
4.7. Параметры токопроводов и шинопроводов

Глава пятая. Расчет начального значения периодической составляющей тока трехфазного короткого замыкания от электрических машин и обобщенных нагрузок
5.1. Общие положения
5.2. Определение начального значения периодической составляющей тока короткого замыкания от синхронного генератора без учета влияния демпферных контуров
5.3. Определение начального значения периодической составляющей тока короткого замыкания от синхронного генератора с учетом влияния демпферных контуров
5.4. Влияние электродвигателей и нагрузок в начальный момент короткого замыкания

Глава шестая. Переходные процессы в синхронной машине без учета влияния демпферных контуров
6.1. Влияние вращения ротора на характер переходного процесса в синхронной машине
6.2. Изменение во времени действующего значения периодической составляющей тока якоря синхронной машины при трехфазном коротком замыкании
6.3. Переходный процесс в синхронной машине при гашении магнитного поля

Глава седьмая. Влияние демпферных контуров на переходный процесс в синхронной машине
7.1. Влияние демпферных контуров на характер изменения свободных токов в этих контурах и в обмотках синхронной машины
7.2. Изменение действующего значения периодической составляющей тока якоря синхронной машины с демпферными контурами при трехфазном коротком замыкании

Глава восьмая. Практические методы расчета действующего значения периодической составляющей тока короткого замыкания
8.1. Определение удаленности точки короткого замыкания от электрической машины
8.2. Расчет действующего значения периодической составляющей тока при удаленных коротких замыканиях
8.3. Расчет действующего значения периодической составляющей тока короткого замыкания методом типовых кривых
8.4. Расчет действующего значения периодической составляющей тока короткого замыкания методом спрямленных характеристик

Глава девятая. Термическое воздействие токов короткого замыкания на проводники и электрические аппараты
9.1. Общие положения
9 2. Методы расчета интеграла Джоуля и термически эквивалентного тока короткого замыкания
9.3. Термическое воздействие токов короткого замыкания на проводники
9.4. Проверка проводников на термическую стойкость
9.5. Проверка силовых кабелей на невозгораемость при коротком замыкании
9.6. Проверка электрических аппаратов на термическую стойкость .
9.7. Примеры расчетов по проверке электрооборудования на термическую стойкость при коротких замыканиях

Глава десятая. Электродинамическое воздействие токов короткого замыкания на проводники и электрооборудование
10.1. Силы взаимодействия проводников с токами
10.2. Электродинамические силы в трехфазной линии при двухфазном коротком замыкании
10.3. Электродинамические силы в трехфазной линии при трехфазном коротком замыкании
10.4. Электродинамические силы взаимодействия между проводниками шинных конструкций
10.5. Расчетные механические схемы шинных конструкций и гибких проводников. Допустимые механические напряжения в материале проводников и механические нагрузки на опоры
10.6. Проверка шинных конструкций на электродинамическую стойкость при коротких замыканиях
10.7. Проверка подвесных токопроводов на электродинамическую стойкость при коротком замыкании
10.8. Проверка гибких проводников на электродинамическую стойкость при коротких замыканиях
10.9. Проверка электрических аппаратов на электродинамическую стойкость при коротких замыканиях
10.10. Примеры проверки шинных конструкций на электромеханическую стойкость

Глава одиннадцатая. Методы расчетов несимметричных режимов в трехфазных электрических цепях с синхронными машинами
11.1. Методы, используемые при расчетах несимметричных режимов
11.2. Образование высших гармоник при несимметричных режимах синхронных машин

Глава двенадцатая. Сопротивления различных элементов электроэнергетической системы по отношению к токам обратной и нулевой последовательностей
12.1. Общие сведения
12.2. Синхронные машины
12.3. Асинхронные электродвигатели
12.4. Силовые трансформаторы и автотрансформаторы
12.5. Факторы, определяющие сопротивление прямой (обратной) и нулевой последовательностей воздушных линий электропередачи
12.6. Сопротивление нулевой последовательности одноцепной трехфазной воздушной линии электропередачи без заземленных грозозащитных тросов
12.7. Сопротивление нулевой последовательности одноцепной трехфазной воздушной линии электропередачи с заземленными грозозащитными тросами
12.8. Сопротивление нулевой последовательности двухцепной трехфазной воздушной линии электропередачи без заземленных грозозащитных тросов
12.9. Сопротивление нулевой последовательности двухцепной трехфазной воздушной линии электропередачи с заземленными грозозащитными тросами
12.10. Сопротивление нулевой последовательности трехжильных кабелей

Глава тринадцатая. Методика составления схем замещения прямой, обратной и нулевой последовательностей
13.1. Общие положения
13.2. Схемы замещения прямой и обратной последовательностей
13.3. Схемы замещения нулевой последовательности
13.4. Схемы замещения различных последовательностей при поперечной и продольной несимметриях в одном и том же месте

Глава четырнадцатая. Несимметричные короткие замыкания
14.1. Исходные положения
14.2. Двухфазное короткое замыкание
14.3. Однофазное короткое замыкание
14.4. Двухфазное короткое замыкание на землю
14.5. Правило эквивалентности тока прямой последовательности
14.6. Расчет токов и напряжений при несимметричных коротких замыканиях разными методами
14.7. Расчет тока в произвольной ветви и напряжения в произвольном узле при несимметричных коротких замыканиях
14.8. Соотношение токов короткого замыкания разных видов при замыканиях в одной и той же точке

Глава пятнадцатая. Расчет токов и напряжений при продольной несимметрии
15.1. Общие сведения
15.2. Обрыв одной фазы
15.3. Обрыв двух фаз
15.4. Включение в одну из фаз элемента, обладающего сопротивлением
15.5. Включение в две фазы элементов с одинаковым сопротивлением
15.6. Особенности расчета токов и напряжений при однократной продольной несимметрии

Глава шестнадцатая. Расчет токов и напряжений при сложных несимметричных повреждениях
16.1. Общие положения
16.2. Использование комплексных схем замещения при анализе сложных несимметричных повреждений
16.3. Расчет двойных коротких замыканий на землю
16.4. Расчет несимметрии при обрыве проводника одной фазы и одновременном однофазном коротком замыкании с использованием производной схемы замещения прямой последовательности

Глава семнадцатая. Методы и средства ограничения токов короткого замыкания
17.1. Постановка задачи
17.2. Классификация методов и средств ограничения токов короткого замыкания
17.3. Схемные решения
17.4. Деление сети
17.5. Общие требования к токоограничивающим устройствам
17.6. Токоограничивающие реакторы
17.7. Трансформаторы и автотрансформаторы с расщепленной обмоткой низшего напряжения
17.8. Вставки постоянного тока и переменного тока непромышленной частоты
17.9. Ограничение токов короткого замыкания на землю

Глава восемнадцатая. Выбор электрооборудования
18.1. Расчетные условия для выбора электрооборудования
18.2. Выбор электрических аппаратов и проводников по условиям рабочих продолжительных режимов
18.3. Проверка коммутационных электрических аппаратов на коммутационную способность
18.4. Расчет переходного восстанавливающегося напряжения на контактах выключателя при отключении коротких замыканий в трехфазных эффективно заземленных сетях
18.5. Условия выбора и проверки проводников и электрических аппаратов разных видов

Глава девятнадцатая. Короткие замыкании в электроустановках напряжением до 1 кВ
19.1. Основные факторы, влияющие на процесс короткого замыкания
19.2. Параметры элементов электроустановок переменного тока
19.3. Параметры элементов электроустановок постоянного тока

Глава двадцатая. Расчет коротких замыканий на компьютере
20.1. Общие положения
20.2. Комплексный учет различных факторов, влияющих на ток короткого замыкания
20.3. Программы GuFaults, GuExpert, GuDCSets и GuTestAC
20.4. База справочных данных
20.5. Защита от ошибок при вводе исходных данных
20.6. Типовые задачи расчета коротких замыканий

Приложения
Приложение 1. Определение параметров схем замещения синхронных машин
Приложение 2. Определение параметров схем замещения асинхронных электродвигателей
Приложение 3. Определение параметров схем замещения трансформаторов, автотрансформаторов и сдвоенных реакторов
Приложение 4. Параметры элементов электроустановок переменного тока напряжением до 1 кВ

Список литературы