Поэтому учет активных сопротивлений обязателен. Более того, в ряде случаев без особого ущерба для точности расчетов можно пренебречь реактивными сопротивлениями. Существенное влияние в этом смысле оказывают не только сопротивление силового трансформатора, но и сопротивления таких элементов, как сборные шины, небольшие отрезки присоединяющих кабелей, трансформаторы тока, токовые катушки и контакты коммутаци - онных аппаратов. Наконец, заметное влияние на токи короткого замыкания в рассматриваемых установках оказывают различные переходные контакты (соединения шин, зажимов, разъемных контактов аппаратов и т. д.), а также переходное сопротивление непосредственно в месте замыкания.

Приведены краткие теоретические сведения о расчете тока трехфазного короткого замыкания, а также о расчете токов несимметричных коротких замыканий (однофазного и двухфазного). Рассмотрен расчет сопротивлений различных элементов электроустановки. В соответствии с действующим стандартом даны рекомендации о необходимости учета отдельных элементов электроустановки.

Активное сопротивление стальных проводов значительно отличается от их омического сопротивления. Это объясняется тем, что внутри стального провода вследствие большой магнитной проницаемости стали возникает магнитный поток. В справочниках приводятся кривые и таблицы, в которых даны экспериментальные зависимости активного сопротивления стальных

Внутреннее реактивное сопротивление для стальных проводов во много раз больше внутреннего сопротивления линии, выполненной из немагнитного материала, вследствие большой магнитной проницаемости, зависящей от силы протекающего по проводу тока.

В принятой проектной практике расчет однофазных к. з. для проверки их автоматического отключения упрощается. В частности, ток однофазного к. з., кА, определяется лишь с учетом сопротивлений силового трансформатора и линии по формуле

ТСЗГЛ, ТСЗГЛФ – трехфазные сухие трансформаторы с геафоливой литой изоляцией, класс нагревостойкости изоляции – F (геафоль – эпоксидный компаунд с кварцевым наполнителем): ТСЗГЛ – вводы ВН внутри кожуха; ТСЗГЛФ – вводы ВН выведены на фланец, расположенный на торцевой поверхности кожуха. ТМГ – трехфазный масляный герметичный трансформатор. ТМГСУ – трехфазный масляный герметичный с симметрирующим устройством трансформатор, обеспечивающий поддержание симметричности фазных напряжений в сетях потребителей с неравномерной пофазной нагрузкой. Сопротивление нулевой последовательности этих трансформаторов в среднем в три раза меньше, чем у трансформаторов без симметрирующего устройства.

В период расплавления шихты возникают частые эксплуатационные короткие замыкания в процессе плавки и бестоковые паузы при выпуске стали и новой загрузке печи, в результате чего в питающих сетях наблюдаются толчковые нагрузки. Нагрузка от однофазных печей несимметричная. В отношении надежности электроснабжения дуговые печи относятся к приемникам первой категории.

Выпускаются печи в одно- и трехфазном исполнении, мощностью до нескольких тысяч киловатт. Характер нагрузки их ровный, однако, однофазные печи для трехфазных сетей представляют несимметричную нагрузку. Печи сопротивления относятся ко II категории по надежности электроснабжения.

Радиальные схемы применяют в помещениях с любой окружающей средой. Данные схемы характерны тем, что от источника питания (КТП) прокладывают линии, питающие непосредственно ЭП большой мощности или комплектные распределительные устройства (шкафы, пункты, сборки, щиты), от которых по отдельным линиям питаются электроприемники малой и средней мощности. Распределительные устройства следует располагать в центре электрических нагрузок данной группы потребителей (если позволяет окружающая среда) с целью уменьшения длины распределительных линий. Линии, по которым запитываются распределительные устройства, называются питающими и выполняются, как правило, кабелями. Радиальные схемы требуют установки на цеховых подстанциях большого числа коммутационных аппаратов и значительного расхода кабелей.

На индуктивное сопротивление ф??з многофазных ЛЭП оказывает влияние также взаимное расположение фазных проводов (жил). Кроме ЭДС самоиндукции, в каждой фазу наводится противодействующая ей ЭДС взаимоиндукции. Поэтому при симметричном расположении фаз, например, по вершинам равностороннего треугольника, результирующая противодействующая ЭЛС во всех фазах одинакова, а следовательно, одинаковы пропорциональные ей индуктивные сопротивления фаз. При горизонтальном расположении фазных проводов потокосцепления фаз неодинаково, поэтому индуктивные сопротивления фазных проводов отличаются друг от друга. Для достижения симметрии (одинаковости) параметров фаз на специальных опорах выполняют транспозицию (перестановку) фазных проводов.

Индуктивное сопротивление обусловлено магнитным полем, возникающим вокруг и внутри проводника при протекании по нему тока. В проводнике наводится ЭДС самоиндукции, направленная в соответствии с принципом Ленца, противоположно ЭДС источника

Рабочая емкость кабельных линий существенно выше емкости ВЛ, так как жилы очень близких друг и заземленным металлическими оболочкам. Кроме того диэлектрическая проницаемост?? кабельной изоляции значительно больше единицы – диэлектрической проницаемость воздуха. Большое разнообразие конструкций кабеля, отсутствие их геометрических размеров усложняет определение ее рабочей емкости, в связи с чем на практике пользуются данными эксплуатационных или заводских замеров.

Омическое сопротивление упрощенно можно трактовать как препятствие направленному движению зарядов узлов кристаллической решетк?? материала проводника, совершающих колебательные движения около равновесного состояния. Интенсивность колебаний и, соответственно, омическое сопротивление возрастают с ростом температуры проводника.

Отсутствие у изготовителей и заказчиков четкого предст??вления о принципиальных отличиях свойств силовых трансформаторов малой мощности с разными схемами соединения обмоток приводит к ошибкам в их применении. Причем неправильный выбор схемы соединения трансформаторных обмоток не только ухудшает технические показатели электроустановок и снижает качество электроэнергии, но и приводит к серьезным авариям.

Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку изобретение основано на расчетах, обобщении и унифицировании расчетов, что стало возможным при новом использовании свойств сопротивления короткозамкнутой цепи предельно допустимой величины по условию чувствительности. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретате??ьский уровень".

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе выбор и проверка кабелей на защищенность от коротких замыканий и уставок защит на чувствительность по номограммам производятся путем сравнения выбираемых или проверяемых кабелей (марка, сечение, длина) и уставок защит с контрольными на номограммах, приведенными в виде предельных длин кабелей, при которых соответствующая уставка защиты чувствительна к токам короткого замыкания; сопоставимый анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что дает точные результаты, т.к. используют уточненные номограммы, что позволяет заявленный способ применять не для приближенного анализа (как известный способ - прототип), а для проверок и выбора кабелей и защит собственных нужд электростанций (АЭС и ТЭС) и др.

Использование уточненных номограмм, готовых и выверенных, не требует подготовительных работ и расчетов (в сравнении с действующим способом), это снижает многократно вероятность ошибок и трудозатраты и позволит провести и завершить рекомендуемые циркулярами проверки (следует иметь в виду, что на электростанции количество кабелей и защит составляет несколько тысяч и при существующем способе проверки многократно труднее охватить этот объем). Уточненные номограммы приводят предельно-допустимые величины, это исключает промежуточные варианты (имеющие место при действующем способе путем расчетов по каждому кабелю и защите) и делает объем номограмм обзорным, удобным для оперативного анализа, проверки, выбора.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что в известном способе производятся расчеты для каждого проверяемого (выбираемого) кабеля и соответствующей уставки защиты в нескольких вариантах применения (следует иметь в виду, что в схеме собственных нужд электростанции количество кабелей и защит составляет несколько тысяч).

Так как КЗ может возникнуть в любой точке распр??делительной сети, а значение тока КЗ обычно оказывается больше тока уставки защитных аппаратов, то может произойти отключение генератора и полное обесточивание энергосистемы. Поэтому защитные аппараты от токов КЗ должны обеспечивать избирательное (селективное) отключение участков сети.

Активное и реактивное сопротивление — сопротивлением в электротехнике называется величина, которая характеризует противодействие части цепи электрическому току. Это сопротивление образовано путем изменения электрической энергии в другие типы энергии. В сетях переменного тока имеется необратимое изменение энергии и передача энергии между участниками электрической цепи.

При необратимом изменении электроэнергии компонента цепи в другие типы энергии, сопротивление элемента является активным. При осуществлении обменного процесса электроэнергией между компонентом цепи и источником, то сопротивление реактивное.

В электрической плите электроэнергия необратимо преобразуется в тепло, вследствие этого электроплита имеет активное сопротивление, так же как и элементы, преобразующие электричество в свет, механическое движение и т.д.

В индуктивной обмотке переменный ток образует магнитное поле. Под воздействием переменного тока в обмотке образуется ЭДС самоиндукции, которая направлена навстречу току при его увеличении, и по ходу тока при его уменьшении. Поэтому, ЭДС оказывает противоположное действие изменению тока, создавая индуктивное сопротивление катушки.

С помощью ЭДС самоиндукции осуществляется возвращение энергии магнитного поля обмотки в электрическую цепь. В итоге обмотка индуктивности и источник питания производят обмен энергией. Это можно сравнить с маятником, который при колебаниях преобразует потенциальную и кинетическую энергию. Отсюда следует, что сопротивление индуктивной катушки имеет реактивное сопротивление.

Самоиндукция не образуется в цепи постоянного тока, и индуктивное сопротивление отсутствует. В цепи емкости и источника переменного тока изменяется заряд, значит между емкостью и источником тока протекает переменный ток. При полном заряде конденсатора его энергия наибольшая.

В цепи напряжение емкости создает противодействие течению тока своим сопротивлением, и называется реактивным. Между конденсатором и источником происходит обмен энергией.

После полной зарядки емкости постоянным током напряжение его поля выравнивает напряжение источника, поэтому ток равен нулю.

И в цепи переменного тока работают некоторое время в качестве потребителя энергии, когда накапливают заряд. И также работают в качестве генератора при возвращении энергии обратно в цепь.

Если сказать простыми словами, то активное и реактивное сопротивление – это противодействие току снижения напряжения на элементе схемы. Величина снижения напряжения на активном сопротивлении имеет всегда встречное направление, а на реактивной составляющей – попутно току или навстречу, создавая сопротивление изменению тока.

Настоящие элементы цепи на практике имеют все три вида сопротивления сразу. Но иногда можно пренебречь некоторыми из них ввиду незначительных величин. Например, емкость имеет только емкостное сопротивление (при пренебрежении потерь энергии), лампы освещения имеют только активное (омическое) сопротивление, а обмотки трансформатора и электромотора – индуктивное и активное.

Активное сопротивление

В цепи действия , создает противодействие, снижения напряжения на активном сопротивлении. Падение напряжения, созданное током и оказывающее противодействие ему, равно активному сопротивлению.

При протекании тока по компонентам с активным сопротивлением, снижение мощности становится необратимым. Можно рассмотреть резистор, на котором выделяется тепло. Выделенное тепло не превращается обратно в электроэнергию. Активное сопротивление, также может иметь линия передачи электроэнергии, соединительные кабели, проводники, катушки трансформаторов, обмотки электромотора и т.д.

Отличительным признаком элементов цепи, которые обладают только активной составляющей сопротивления, является совпадение напряжения и тока по фазе. Это сопротивление вычисляется по формуле:

R = U/I , где R – сопротивление элемента, U – напряжение на нем, I – сила тока, протекающего через элемент цепи.

На активное сопротивление влияют свойства и параметры проводника: температура, поперечное сечение, материал, длина.

Реактивное сопротивление

Тип сопротивления, определяющий соотношение напряжения и тока на емкостной и индуктивной нагрузке, не обусловленное количеством израсходованной электроэнергии, называется реактивным сопротивлением. Оно имеет место только при переменном токе, и может иметь отрицательное и положительное значение, в зависимости от направления сдвига фаз тока и напряжения. При отставании тока от напряжения величина реактивной составляющей сопротивления имеет положительное значение, а если отстает напряжение от тока, то реактивное сопротивление имеет знак минус.

Активное и реактивное сопротивление, свойства и разновидности

Рассмотрим два вида этого сопротивления: емкостное и индуктивное. Для трансформаторов, соленоидов, обмоток генераторов и моторов характерно индуктивное сопротивление. Емкостный вид сопротивления имеют конденсаторы. Чтобы определить соотношение напряжения и тока, нужно знать значение обоих видов сопротивления, которое оказывает проводник.

Реактивное сопротивление образуется при помощи снижения реактивной мощности, затраченной на образование магнитного поля в цепи. Снижение реактивной мощности создается путем подключения к трансформатору прибора с активным сопротивлением.

Конденсатор, подключенный в цепь, успевает накопить только ограниченную часть заряда перед изменением полярности напряжения на противоположный. Поэтому ток не снижается до нуля, так как при постоянном токе. Чем ниже частота тока, тем меньше заряда накопит конденсатор, и будет меньше создавать противодействие току, что образует реактивное сопротивление.

Иногда цепь имеет реактивные компоненты, но в результате реактивная составляющая равна нулю. Это подразумевает равенство фазного напряжения и тока. В случае отличия от нуля реактивного сопротивления, между током и напряжением образуется разность фаз.

Катушка имеет индуктивное сопротивлением в схеме цепи переменного тока. В идеальном виде ее активное сопротивление не учитывают. Индуктивное сопротивление образуется с помощью ЭДС самоиндукции. При повышении частоты тока возрастает и индуктивное сопротивление.

На индуктивное сопротивление катушки оказывает влияние индуктивность обмотки и частота в сети.

Конденсатор образует реактивное сопротивление из-за наличия емкости. При возрастании частоты в сети его емкостное противодействие (сопротивление) снижается. Это дает возможность активно его применять в электронной промышленности в виде шунта с изменяемой величиной.

Треугольник сопротивлений

Схема цепи, подключенной к переменному току, имеет полное сопротивление, которое можно определить в виде суммы квадратов реактивного и активного сопротивлений.

Если изобразить это выражение в виде графика, то получится треугольник сопротивлений. Он образуется, если рассчитать последовательную цепь всех трех видов сопротивлений.

По этому треугольному графику можно увидеть, что катеты представляют собой активное и реактивное сопротивление, а гипотенуза является полным сопротивлением.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ АКТИВНОГО И РЕАКТИВНОГО СОПРОТИВЛЕНИЙ ШИНОПРОВОДА

а) Активное сопротивление шинопровода
При определении активного сопротивления за основу принимается омическое сопротивление, которое вычисляют по формуле где - удельное сопротивление проводника, , при температуре (обычно принимают равным 20°С); l - длина проводника, м; s - сечение проводника, ; - температурный коэффициент изменения сопротивления (для меди и алюминия ); - температура, при которой определяется сопротивление проводника, °С
Как изложено в разделе , активное сопротивление проводника увеличивается за счет поверхностного эффекта, эффекта близости и потерь на гистерезис и вихревые токи в металлических конструкциях или стальной арматуре железобетонных конструкций шинопроводов.
Увеличение сопротивления проводника за счет поверхностного эффекта и эффекта близости учитывается введением коэффициента дополнительных потерь из ( 10-4), а именно: Увеличение активного сопротивления шинопровода за счет потерь в металлических конструкциях, заключающих в себе шинопровод, учитывается введением в расчеты коэффициента : Полное активное сопротивление шинопровода, Ом, определяется выражением или в удельных величинах (Ом/км) б) Реактивное сопротивление шинопровода
Для шинопроводов большой протяженности (длина значительно превышает линейные размеры шинопровода в поперечном разрезе) индуктивность шинопровода, Гн/км, подсчитывают по формуле где l - длина шинопровода, см; g - среднегеометрическое расстояние площади поперечного сечения пакета шин от самого себя, см.
Взаимную индуктивность, Гн/км, для этого же случая определяют по формуле где - среднегеометрическое расстояние между двумя пакетами шинопровода, см.
Пакет шин, состоящий из нескольких полос, должен рассматриваться как один проводник, но с соответствующим для его исполнения среднегеометрическим расстоянием. Среднегеометрические расстояния площадей сечения друг от друга и самих от себя могут быть наедены из табл. 10-1.

Таблица 10-1 Формулы для определения среднегеометрического расстояния шин в зависимости от конструктивного исполнения шинопровода

Таблица определения функции f

При расположении осей шин по равностороннему треугольнику, т. е. для случая, когда реактивное сопротивление шинопровода будет равно: Из формул (10-8) и (10-9) при f = 50 Гц, l - 1 км находим:

где d - расстояние между осями фаз, см.
При расположении осей шин в одной плоскости (вертикально или горизонтально) и расстояниях между осями фаз 1-2 и 2-3 равных d, а между осями фаз 1-3 2d

При расположении осей фаз шинопровода в одной плоскости из-за неодинаковости взаимоиндукции между различными парами фаз происходит перенос мощности с одной фазы на другую. Для устранения асимметрии нагрузок при несимметричных шинопроводах применяют транспозицию их фаз. Если же есть необходимость вообще избавиться от проявления эффекта переноса мощности, то прибегают к симметричным токопроводам.

Активное сопротивление шин подсчитывается по формуле (4). В табл. 20 представлены значения активного сопротивления плоских шин при 70 о С.

Внутреннее индуктивное сопротивление шин из алюминия и меди при расчетах обычно не учитывается ввиду его небольшой величины.

Для подсчета сопротивлений открытых 4-проводных шинопроводов активное сопротивление цепи фаза – нулевая шина принимается по табл. 20, а внешнее индуктивное сопротивление подсчитывается по формуле

где d – расстояние между шинами, м; g 0 – среднее геометрическое расстояние площади сечения фазы от самой себя для одиночной шины, м.

Для шины прямоугольного сечения со сторонами b и h , м

g 0 = 0,2235(b + h ). (7)

Для шины квадратного сечения со стороной b = h , м

g 0 = 0,44705·b . (8)

Для трубчатой шины квадратного сечения

g 0 = 0,68·С ·в н, (9)

где в н – наружная (внешняя) сторона квадратного сечения, м; С – коэффициент, определяемый по табл. 18.

Таблица 18

Таблица 19

Значения средних геометрических расстояний для наиболее

часто употребляемых пакетов шин с зазорами между шинами,

равными толщине шины, приведены в табл. 18

Таблица 20

Активные сопротивления плоских шин, Ом/км

При применении 3-проводного открытого шинопровода в качестве нулевого проводника обычно используются металлоконструкции здания или специально проложенные стальные полосы.

Точный подсчет внешнего индуктивного сопротивления в этом случае очень затруднен, особенно когда в качестве «нуля» используются металлоконструкции здания. Для приближенного определения внешнего индуктивного сопротивления рекомендуется пользоваться кривыми рисунка 1 и таблицей 9. Сопротивление определяется по максимальному сечению проводника, приведенному в кривых, независимо от сечения шины открытого шинопровода, а также конструкции и сечения нулевого проводника.

Для облегчения определения полного расчетного сопротивления цепи фаза-нуль открытых 3- и 4-проводных алюминиевых шинопроводов приведены в табл. 21, 22, 23 (на основании ).

Методика расчета активного и внутреннего сопротивлений нулевых проводников, выполненных из стали, приводится в разделе 7.

Значения сопротивлений для шинопроводов принимались по данным ЦПКБ треста Электромонтажконструкция, номенклатуры ГЭМ и заводов-изготовителей шинопроводов.

Таблица 21

Полное расчетное сопротивление цепи фаза-нуль открытых

4-проводных шинопроводов, выполненных алюминиевыми шинами

Таблица 22

Полное расчетное сопротивление цепи 3-проводная открытая магистраль – металлоконструкция из спаренной угловой стали

Таблица 23

Полное сопротивление цепи 3-проводная открытая магистраль – подкрановая балка из двутавровой стали

Таблица 24

Сопротивления шинопроводов