Мал. 2.12. напруга розтікання
Ці напруги представляють собою відносну небезпеку і регламентуються величиною опору захисного заземлення пристрою. Набагато більшу небезпеку викликає дотик до струмоведучих частин. Наприклад, при дотику до висновку трансформатора (рис. 2.13) (випробування зворотною напругою) необхідно враховувати вплив ємності виведення і обмотки щодо землі.
Мал. 2.13. Поразка людини ємнісним струмом в мережі змінного струму
Ємнісний опір висновку щодо землі (рис. 2.13):
Тоді струм, що протікає через тіло людини,. (2.16)
Тоді ємнісний опір ланцюга. струм через людини
I = 3 мА. Як видно, струм є відчутним навіть при дуже малої місткості виведення і обмотки щодо землі. При дотику до струмоведучих частин систем з ізольованою нейтраллю ємність електрично пов'язаної мережі значно вище. Можна показати, що струм через тіло людини при дотику практично дорівнює струму замикання на землю і може досягати десятків ампер.
У мережах із заземленою нейтраллю напругою до 1 кВ широко застосовується захисне відключення ділянки мережі при пошкодженні ізоляції і дотику людиною струмоведучих частин за допомогою пристрою захисного відключення (УЗО) [22].
3. ХАРАКТЕРИСТИКИ І ПАРАМЕТРИ ПЕРЕХІДНОГО ПРОЦЕСУ
3.1. Перехідний процес в найпростіших трифазних ланцюгах
Трифазна ланцюг називається найпростішої, якщо вона складається з зосереджених активних і індуктивних опорів і не має трансформаторних зв'язків. Характер електромагнітного перехідного процесу при трифазному КЗ залежить від ступеня віддаленості точки КЗ від джерел живлення.
Розглянемо коротке замикання в точці, електрично віддаленій від джерел живлення. КЗ, що виникають на ній, не роблять істотного впливу на роботу генераторів системи. Ця обставина дозволяє вважати напругу системи незмінним. В цьому випадку шини джерел живлення називаються шинами постійної напруги або шинами нескінченної потужності.
Допущення при розрахунку
1. Харчування походить від джерела нескінченної потужності
2. У ланцюзі відсутні поперечні провідності: активні, індуктивні і ємнісні.
3. Коротке замикання симетричне і металеве (відсутня дуга і перехідний контактний опір).
4. Ланцюг симетрична і взаємні індуктивності між фазами однакові.
Мал. 3.1. Схема заміщення найпростішої системи
Розглянемо перехідний процес при трифазному КЗ, що викликається вимикачем В (рис. 3.1). Струм режиму, що передує короткого замикання, може бути визначений як:
Проекції векторів напруг і струмів на вісь часу визначають їх миттєві значення. кут # 945; між горизонталлю і вектором UA називається фазою включення КЗ.
Після включення вимикача В при КЗ (рис. 3.1) схема ділиться точкою КЗ на дві частини: праву і ліву. Струм в правій частині буде існувати до тих пір, поки енергія, запасені в індуктивності LН, не перейде в тепло в активному опорі Rн.
Мал. 3.2 а) векторна діаграма; б) зміна струмів в лівій частині
схеми найпростішої системи
Диференціальне рівняння рівноваги в кожній фазі лівого ділянки має вигляд:
Рішення складається з вимушеною (in) і вільної (ia) складових і має вигляд:
На малюнку 3.2: iу - ударний струм - найбільше миттєве значення струму;
I∞ - сталий струм КЗ.
У момент часу t = 0.
де. згідно з малюнком 3.3.
Для інших фаз вираження для струму подібні і в подальшому не наводяться.
Поняття симетричного КЗ умовне і справедливо для амплітуд періодичних складових, а апериодические складові в фазах різні. При певних умовах в одній з фаз може бути відсутнім перехідний процес.
Розрахункові величини перехідного процесу для випадку відсутності попереднього струму і наведені на малюнку 3.4
Мал. 3.4. Перехідний процес при трифазному КЗ при відсутності
попереднього струму і
3.2. Визначення ударного струму КЗ
Можливі два підходи в знаходженні умов виникнення максимального значення ударного струму КЗ: умоглядний і строгий.
У практичних розрахунках максимальне миттєве значення повного струму КЗ або ударного струму КЗ знаходять при найбільшій аперіодичної складової (рис. 3.5). Це умоглядний підхід.
Мал. 3.5. Умова максимуму аперіодичної складової при КЗ
Умовою максимуму аперіодичної складової є відсутність попереднього струму при вугіллі включення. зображеному на малюнку 3.5.
З урахуванням цих умов вираз для ударного струму КЗ:
де - ударний коефіцієнт;
- діюче значення періодичної складової струму в перший період КЗ.
Ударний коефіцієнт показує перевищення ударного струму над амплітудою періодичної складової (рис. 3.4).
Це обчислення ударного струму не є строгим, так як повний струм залежить від часу і кута включення. Суворе умова максимального миттєвого значення струму можна отримати знаходженням екстремуму вираження (3.9). За умови відсутності попереднього струму
Прирівнюючи до нуля частинні похідні за часом і розі, отримуємо:
Система рівнянь (3.12) вирішується методом виключення щодо часу t і кута # 945; :
З трикутника опорів малюнка 3.3:. Так як
то. Напруга в момент включення має проходити через нуль, тобто кут.
Час настання максимального значення знаходиться рішенням системи рівнянь (3.12) при і воно менше 0,01 с. Ця умова ілюструє векторна діаграма рис. 3.7.
Мал. 3.7. Умова максимуму струму при КЗ
При обидва підходи збігаються.
У практиці розрахунків застосовується перший підхід. Ударний коефіцієнт найчастіше приймається рівним. В цьому випадку
Типові постійні часу і ударні коефіцієнти на шинах обладнання наведені в таблиці 3.1.
Типові постійні часу і ударні коефіцієнти