Обрыв (отключение) одной из фаз
Рассмотрим другой режим работы сети – обрыв одной из фаз (фазы А).
Граничные условия: ток, проходящий по этой фазе, равен 0, а напряжение между точками обрыва равно напряжению фазы А.
Анализируя схему по методу симметричных составляющих, напряжение может быть представлено, как продольная ЭДС в месте обрыва, которая накладывается на симметричную ЭДС предаварийного режима. Таким образом, во время цикла ОАПВ (под временем цикла подразумевается, когда фаза отключена до момента её обратного включения) будет возникать несимметрия, и в земле будет проходить ток, величина которого примерно сопоставима с током нагрузки оборванной фазы в доаварийном режиме.
Более точно этот ток можем определить так: по методу симметричных составляющих записываем выражения для прямой, обратной и нулевой последовательностей продольной ЭДС в месте обрыва (они приложены между точками обрыва). Точки обрыва в схемах замещения будут эквипотенциальны, поэтому их можно соединить и составить расчётную схему, а по ней уже записать выражения для соответствующих токов. Преобразование этих выражений будет относительно ЭДС.
Рисунок 4 — Одностороннее отключение повреждённой фазы в цикле ОАПВ при однофазном КЗ фазы А – схема сети (индексы 1,2,0 соответствуют прямой, обратной и нулевой последовательностям)
На рисунке 4 показан отключенный выключатель (в качестве закрашенного чёрного выключателя), а точки m и n – точки обрыва, которые в схемах замещения будут эквипотенциальны, и, составив схемы замещения для всех последовательностей, мы можем соединить точки обрыва и сделать обобщённую схему замещения. Кроме того, эквивалентное сопротивление обобщённой схемы замещения будет состоять из приведённого к месту разрыва сопротивления прямой последовательности, соединённого последовательно с включёнными параллельно приведёнными сопротивлениями обратной и нулевой последовательности.
Каскадное отключение замкнутой на землю фазы
Для анализа работы устройств релейной защиты и самих избирательных органов ОАПВ, важно знать изменение значений токов и напряжений при каскадном отключении замкнутой на землю фазы (т. е. подразумевается, что отключение линии с двух сторон может происходить неодновременно). В данном случае (рисунок 5), показана одноцепная линия с одним источником G и нагрузкой F, к которой подключены потребители. Главной задачей при цикле ОАПВ является сохранение электроснабжения потребителей. При повреждении одной из фаз, две фазы остаются в работе и электроснабжение будет сохранено. Отключение повреждённой линии обязательно должно производиться с двух сторон – со стороны источника и с противоположной стороны. И это отключение может выполняться не совсем одновременно, поэтому мы и говорим о каскадном отключении фазы, замкнутой на землю.
Рисунок 5 (такой
же, как и рисунок 4)
В таком исследуемом режиме, помимо 3-х фазных ЭДС будет наводиться ЭДС обрыва, которое включено в сечение m – n обрыва. Кроме того, есть напряжение в месте КЗ Uk (между точкой К и землёй). Совместное действие ЭДС и напряжения будет таким, что будут соблюдаться условия токораспределения по фазам трёхфазной сети.
Условия токораспределения по фазам трёхфазной сети:
1) В повреждённой фазе в месте обрыва ток равен 0.
2) В ответвлениях короткого замыкания токи в неповреждённых фазах отсутствуют, а в повреждённой фазе протекает ток короткого замыкания.
3) Поскольку со стороны подстанции N отсутствуют генерирующие мощности, а нейтраль трансформатора F заземлена, то по участку N – K по всем трём фазам будет проходить один и тот же ток, равный току нулевой последовательности.
4) Напряжение повреждённой фазы в месте КЗ будет равно 0.
Токи нулевой последовательности, проходящие по линии M – N со стороны подстанций M и N в режиме каскадного отключения замкнутой на землю фазы, значительно отличаются по значению от токов, подтекающих к месту КЗ на линии M – N в режиме, когда повреждённая фаза линии включена со стороны как подстанции M, так и подстанции N.
Таким образом, если мы будем отключать только выключатель со стороны подстанции М, то дуга будет подпитываться током, протекающим со стороны подстанции N. Следовательно, применять устройство ОАПВ необходимо с двух сторон.